[轉(zhuǎn)載]地震波的選取方法
2017-06-15 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2001)的5.1.2條文說明中規(guī)定,正確選擇輸入的地震加速度
時(shí)程曲線,要滿足地震動(dòng)三要素的要求,即頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時(shí)間要符合規(guī)定。
頻譜特性可用地震影響系數(shù)曲線表征,依據(jù)所處的場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組確定。這句話
的含義是選擇的實(shí)際地震波所處場(chǎng)地的設(shè)計(jì)分組(震中距離、震級(jí)大小)和場(chǎng)地類別(場(chǎng)地條件)
應(yīng)與要分析的結(jié)構(gòu)物所處場(chǎng)地的相同,簡(jiǎn)單的說兩者的特征周期Tg值應(yīng)接近或相同。特征周期
Tg值的計(jì)算方法見下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。地震波的加速
度有效峰值的計(jì)算方法見下面公式(1)及下面說明。
持續(xù)時(shí)間的概念不是指地震波數(shù)據(jù)中總的時(shí)間長度。持時(shí)Td的定義可分為兩大類,一類是以
地震動(dòng)幅值的絕對(duì)值來定義的絕對(duì)持時(shí),即指地震地面加速度值大于某值的時(shí)間總和,即絕對(duì)
值|a(t)|>k*g的時(shí)間總和,k常取為0.05;另一類為以相對(duì)值定義的相對(duì)持時(shí),即最先與最
后一個(gè)k*amax之間的時(shí)段長度,k一般取0.3~0.5。不論實(shí)際的強(qiáng)震記錄還是人工模擬波形,一般
持續(xù)時(shí)間取結(jié)構(gòu)基本周期的5~10倍。
說明:
有效峰值加速度 EPA=Sa/2.5 (1)
有效峰值速度 EPV=Sv/2.5 (2)
特征周期 Tg = 2π*EPV/EPA (3)
1978年美國ATC-3規(guī)范中將阻尼比為5%的加速度反應(yīng)譜取周期為0.1-0.5秒之間的值平均
為Sa,將阻尼比為5%的速度反應(yīng)譜取周期為0.5-2秒之間的值平均為Sv(或取1s附近的平均速度
反應(yīng)譜),上面公式中常數(shù)2.5為0.05組尼比加速度反應(yīng)譜的平均放大系數(shù)。
上述方法使用的是將頻段固定的方法來求EPA和EPV,1990年的《中國地震烈度區(qū)劃圖》采
用了不固定頻段的方法分析各條反應(yīng)譜確定其相應(yīng)的平臺(tái)頻段。具體做法是:在對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中
同時(shí)做出絕對(duì)加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜,找出加速度反應(yīng)譜平臺(tái)段的起始周期T0和結(jié)束周
期T1,然后在擬速度反應(yīng)譜上選定平臺(tái)段,其起始周期為T1(即加速度反應(yīng)譜平臺(tái)段的結(jié)束周期
T1),結(jié)束周期為T2,將加速度反應(yīng)譜在T0至T1之間的譜值求平均得Sa,擬速度反應(yīng)譜在T1至T2
之間的譜值求平均得Sv,加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜在平臺(tái)段的放大系數(shù)采用2.5,按公式
(1)、(2)、(3)求得EPA、EPV、Tg。
在MIDAS程序中提供將地震波轉(zhuǎn)換為絕對(duì)加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜的功能(工具>地震
波數(shù)據(jù)生成器,生成后保存為SGS文件),用戶可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根據(jù)上面所
述方法計(jì)算Sv、Sa、Tg。通過Tg值可判斷該地震波是否適合當(dāng)?shù)貓?chǎng)地和地震設(shè)計(jì)分組,然后將
抗震規(guī)范中表5.1.2-2中的EPA值與Sa相比求出調(diào)整系數(shù),將其代入到地震波調(diào)整系數(shù)中。將地
震波轉(zhuǎn)換為絕對(duì)加速度反應(yīng)譜和擬速度反應(yīng)譜時(shí)注意周期范圍要到6秒(建筑抗震規(guī)范規(guī)定)。
建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范5.1.2條中規(guī)定,采用時(shí)程分析方法時(shí),應(yīng)按照?qǐng)龅仡悇e和設(shè)計(jì)地震分組
選用不少于二組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線,其平均地震影響系數(shù)曲線
應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符。所謂”在統(tǒng)計(jì)意義上相
符”指的是,其平均影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所用的地震影響系數(shù)曲線相比,在各周
期點(diǎn)上相差不大于20%。
在MIDAS程序中,可選取兩組實(shí)際強(qiáng)震記錄生成兩個(gè)SGS文件(調(diào)整Sa后的),然后將一組人
工模擬的加速度時(shí)程曲線也保存為SGS文件,將三個(gè)SGS文件的數(shù)值取平均后與振型分解反應(yīng)譜
法所采用的地震影響系數(shù)曲線相比較看是否滿足”在統(tǒng)計(jì)意義上相符”,由此也可判斷選取的
地震波是否合適。
另外,彈性時(shí)程分析時(shí),每條時(shí)程曲線計(jì)算所得到的結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)
譜法計(jì)算結(jié)果的65%,多條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法
計(jì)算結(jié)果的80%。
建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2中的值即為加速度有效峰值。
表5.1.2-2 時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程曲線的最大值 (cm/s^2)
地震影響 6度 7度 8度 9度
多遇地震 18 35(55) 70(110) 140
罕遇地震 - 220(310) 400(510) 620
注: 括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。
另外,表5.1.2-2中的數(shù)值(加速度有效峰值)可使用水平地震影響系數(shù)最大值(表5.1.4-1)
除2.25得到(5.1.4條文說明)。
表5.1.4-1 水平地震影響系數(shù)最大值
地震影響
多遇地震
罕遇地震
6度
0.04
-
7度
0.08(0.12)
0.50(0.72)
8度
0.16(0.24)
0.90(1.20)
9度
0.32
1.40
注: 括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。
舉例說明: 7度多遇地震的水平地震影響系數(shù)最大值為0.08,重力加速度為9.801m/s^2,所
以7度多遇地震區(qū)域的加速度有效峰值為0.08*9.801/2.25=0.348 m/s^2(近似為 35 cm/s^2)。
參考文獻(xiàn):
1. 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2001)
2. 地震安全性評(píng)價(jià)技術(shù)教程,胡聿賢
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