結構非線性時程分析輸入地震波選擇方法.pdf

1、時程分析法已成為多數國家抗震設計規(guī)范的核心方法，隨著大量強震記錄的獲得，如何選擇合理的輸入地震波就成為近年來學者們關注的熱點問題。本文在總結歸納國內外學者提出的諸多不同選波方法的基礎上，主要就引入“歸一化振型參與系數”以考慮高階振型對結構地震反應影響的選波方法，以遠斷層和近斷層各20條地震波輸入下Benchmark抗彎鋼框架結構的最大層間位移角平均反應為基準，分析其在結構非線性時程分析中的適用性，并與美國ASCE7-05規(guī)范時程分析要求

2、的地震波選擇及調整方法比較。本文完成了以下工作:
　　(1)歸納了國內外規(guī)范對于時程分析中輸入地震波的要求，以及不同學者提出的選波方法。詳細介紹了考慮高階振型影響的選波方法和美國ASCE7-05規(guī)范地震波選擇及調整方法。
　　(2)以美國SAC Steel Project提出的3層、9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結構作為算例，使用SAP2000軟件建立了結構非線性分析模型，并通過結構自振特性分析和不同非線性梁柱單元

3、模型（集中塑性鉸和分布塑性鉸）時程分析結果比較，初步驗證了模型可信性。
　　(3)選取不同地震中10個臺站雙向水平共20條遠斷層地震波，采用本文選波方法選取3條地震波并依據ASCE7-05要求選取7條地震波，分別作為輸入分析了不同PGA下3層、9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結構的最大層間位移角。對于低層結構(3層)，本文選波方法有著很好的適用性;而對于中、高層結構（9層和20層），本文選波方法存在低估樓層最大層間位移角的

4、情況，計算結果誤差在-15％至30％左右。但僅就最薄弱樓層和次薄弱樓層號的判斷和層間位移角計算來看，本文選波方法計算得到平均值與20條波計算得到的平均值基本一致。ASCE7-05方法計算得到的結構不同PGA下最大層間位移角及其沿樓層分布與20條波輸入下計算得到平均結果相近，均偏大20％左右。ASCE7-05選波方法沒有發(fā)生低估樓層最大層間位移角的情況。本文選波方法與之相比，對最薄弱樓層和次薄弱樓層號的判別上二者一致，其最大層間位移角計算

5、值要大于ASCE7-05方法。
　　(4)選取不同地震中20個臺站20條含速度脈沖的近斷層地震波，以9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結構為例，分析了本文選波方法和ASCE7-05方法對具有速度脈沖波形的近斷層地震動輸入的適用性。結果表明，在近斷層地震動輸入下，對于9層Benchmark抗彎鋼框架結構，本文選波方法計算得到的最大層間位移角沿樓層分布與20條波平均值更相近;但對于20層Benchmark抗彎鋼框架結構，本文選波

6、方法最大層間位移角幾乎在第11層，第4層和第3層同時發(fā)生，對應層間位移角分別為1/37、1/38和1/40，相對誤差不足3.9％;而20條地震波和ASCE7-05選波調整方法輸入時則顯示最大層間位移角發(fā)生在第3層，最大層間位移角分別是1/42和1/27，就該數值而言本文選波方法與之基本一致。
　　綜合分析認為:本文選波方法對遠斷層和近斷層地震波，在實際結構非線性抗震分析過程中都可用。考慮實際工程應用，結合ASCE7-05規(guī)定建議在