統(tǒng)一抗震設計譜理論及其應用.pdf

1、自1932年M.A.Biot提出反應譜理論和1959年G.W.Housner給出世界上第一條設計譜以來，地震反應譜理論得到了全世界地震工程界的廣泛認同，也因此吸引了全世界包括我國地震工程科學家和工程師對此進行了深入的研究。近一個世紀以來，地震反應譜理論以及相應的抗震設計譜理論得到了巨大的發(fā)展和廣泛的應用。本研究將系統(tǒng)地對反應譜的理論及其應用情況進行總結，指出存在的問題，探索解決這些問題的可能的途徑，并在此基礎上提出統(tǒng)一設計譜的思想，也就

2、是提出了一種可以廣泛適用于不同場地條件，不同震中距和震級，地表和地下，水平向和豎向地震動的統(tǒng)一的設計反應譜。
　　反應譜是通過單自由度體系的最大反應來描述地震動特性的重要工具，是結構動力學分析和結構抗震設計所關注的焦點。抗震設計譜是以地震動加速度反應譜特性為依據(jù)，經統(tǒng)計和平滑化處理確定的。然而，由于影響地震動反應譜的因素既多且又十分復雜，要針對每一種具體的情況給出適用的設計譜就變得十分困難，以至世界各國采用的抗震設計譜之間不僅存在

3、明顯的差異，而且普遍存在大量的不確定性。目前各國科學家都指望能在一個較長的時期內，取得盡量多的強震觀測記錄，同時將能夠影響設計譜的各種因素分類的更細，以期能在這樣的基礎上得到較為穩(wěn)定的各種設計譜。但是也有學者認為目前所出現(xiàn)在設計譜中的這些問題決不是能夠靠增加觀測記錄的數(shù)量所能解決的，必須另辟蹊徑，特別是要研究不同地震動反應譜的統(tǒng)一性才能有望取得較好的結果。因此，揭示地震動的普遍規(guī)律，認識地震動反應譜的新特性，解決這一領域面臨的諸多問題仍

4、然是地震工程界的重要課題。
　　本文首先對國內外抗震設計反應譜的發(fā)展、演變進行了總結。指出現(xiàn)今反應譜理論以及在此基礎上建立的抗震設計譜所取得的進展和對地震工程以及對工程抗震設計所起的重要作用。在此基礎上總結了被廣泛使用的各種抗震設計譜所存在的問題，并提出作者本人的一些想法。為了實現(xiàn)這些想法本文著重研究了以下幾個方面的問題，并取得了一些初步的結果。
　　1.基于結構動力學的基本理論，推導了在簡諧地震動作用下，單自由度體系的理論

5、解、瞬態(tài)解和穩(wěn)態(tài)解。分析了簡諧地震動全解反應譜、穩(wěn)態(tài)解反應譜和瞬態(tài)解反應譜的特點并討論了它們之間的關系。揭示了簡諧脈沖型地震動對結構反應的重要影響和潛在破壞作用，提出了在這類地震動作用下結構的瞬態(tài)振動影響不可忽略。
　　2.提出了地震動雙規(guī)準反應譜的概念。以近千條地震動記錄為數(shù)據(jù)基礎，分別考慮場地條件、距離、震級、深度、分量方向等因素的影響，對地震動的加速度規(guī)準反應譜和雙規(guī)準反應譜進行了詳細的對比研究。得出不同因素影響下地震動的平

6、均雙規(guī)準反應譜之間存在良好規(guī)律性和一致性的結論。
　　3.以集集地震動記錄為數(shù)據(jù)基礎，對反映地震動頻譜特征的不同周期參數(shù)進行了研究。給出了這些周期隨場地條件和斷層距變化的經驗關系式?？紤]近斷層作用的影響，對集集地震的近斷層三分量地震動的頻譜周期進行了分析。得到了考慮上下盤、方向性效應和分量方向影響的近斷層地震動頻譜周期特征。
　　4.基于地震動雙規(guī)準反應譜和地震動頻譜周期的特征，考慮阻尼比的影響以及與現(xiàn)行規(guī)范相銜接，提出了統(tǒng)