地震波的选取方法
选波
地震波选取在地震波选用时所应考虑的因素有:地震动强度,地震波的频谱特性和地震波的持续时间.地震动强度一般主要由地面运动加速度峰值的大小来反应.地震波的频谱特性由地震波的主要周期来表示.它受到许多因素的影响,如震源的特性,震中距离,场地条件等.所以选择地震波时,除了最大峰值加速度应与建筑地区的设防烈度相对应外,场地条件也要尽量接近,也就是该地震波的主要周期应尽量接近于建筑场地的卓越周期.常用的地震波有:埃尔森特罗地震波,塔夫特地震波,天津地震波,滦县地震波.其中,天津地震波适用于软弱场地.滦县地震波----坚硬场地,塔夫特地震波适用于中硬场地,埃尔森特罗地震波适用于中软场地.当所选择的实际地震记录峰值加速度与建筑地区设防烈度所对于地加速度峰值不同时,可将实际地震记录的加速度按比例放大或者缩小来加以修正.另外,地震波选择时,原则上应该选用持续时间长的地震波,因为地震持续时间长时,地震波能量大,结构反应强烈.而且当结构的变形超过弹性范围时,持续时间长,结构在振动过程中屈服的次数就多,从而易使结构塑性变形积累而破坏.如何选择地震波是对结构进行时程的关键和难题,因为对某一结构来说,地震波一旦确定,其时程分析的结果也就唯一确定了。
但事实上找到适合结构场地条件的地震波并不容易,不同人会选出不同的地震波,这是导致不同的人对同一结构时程分析结果相差很大的的主要原因。
从而对设计也失去了知道意义。
目前在选择地震波时通常有以下几种做法:1,考虑场地特征周期,选择实际记录到的地震波,其卓越周期与场地特征周期尽可能接近,加速度峰值不一致时可以按比例法调整,这种方法操作简单,但不同波计算结果可能相差较大2,用三角级数合成人工地震波,根据合成的方法而异,如选用综合调整法,不同地震波的计算结果比较接近。
比方法1要好。
但要进过傅氏变换和逆变换,操作复杂。
3,根据基岩反应谱合成人工地震波,该方法要做地震危险性分析,投入较大,一般在特大桥及特别重要的结构才会这么做,该法为目前获得地震波最合理的方法。
时程分析中地震波选取浅析
时程分析中地震波选取浅析通过介绍时程分析法中输入地震波的选择原则、地震动幅值和频率特性等一系列问题,使初学者对输入地震波的选择有初步认识和了解,为以后更深层次的研究打下基础。
标签:时程分析法;地震波选择1、引言随着社会、经济和科技的不断发展以及人口数量的迅速膨胀,高层、超高层以及复杂形状的建筑的数量定会快速增长。
抗震设计规范规定,对于此类重要、复杂并超过规定高度的建筑,其抗震设计中的地震作用计算都要通过时程分析法进行补充验证。
而在时程分析法的计算过程中最重要,最影响地震作用计算结果的莫过于地震波的选取。
所以,本文将从地震波选取原则、地震动幅值、频谱特性、持续时间、地震波数量、地震波转动分量等多个方面对地震波的选取进行浅析。
2、地震波的选取原则时程分析中的地震波如何选取的问题,一直是时程分析法中的一个难点。
在选择地震波输入时,要满足两点要求:1)首先要使选择输入的地震波的某些参数和建筑物所在地的条件相一致。
参数主要包括:场地的土壤类别、地震烈度、地震强度参数、卓越周期和反应谱等。
2)其次还要满足地震活动三要素的要求。
即频谱特性、地震加速度时程曲线持续时间和幅值,选取的地震波中的这三者,要满足相关规定。
相关规定要求:选用数字化的地震波应按照建筑场地类别和设计地震分组进行选取,选用不少于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线,其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱分析法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。
在统计意义上相符是指:其平均地震影响曲线与振型分解反应谱法所用到的地震影响系数曲线相比,在各个周期点上相差不大于20%。
弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于阵型分解反应谱法计算结果的65%。
多条时程曲线计算结果的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱计算结果的80%[1]。
3、地震动幅值地震动幅值有两种意义,即可以指地震加速度、位移和速度中的任何一种的最大值,又可以指在某种意义下的等代值。
[整理版]正确选取地震波
[整理版]正确选取地震波地震波的选取方法 (MIDAS(2009-05-16 22:51:32)转载?标签: 分类: 结构专业杂谈建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时Td的定义可分为两大类,一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对值,a(t),,k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最后一个k*amax之间的时段长度,k ,0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般持续时间取结构一般取0.3基本周期的5,10倍。
说明: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年美国ATC,3规范中将阻尼比为5,的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平均为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱),上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV,1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
利用PEER网站选取地震波的方法
利用PEER网站选取地震波的方法
在PEER网站 (Pacific Earthquake Engineering Research Center) 上选择地震波的方法非常有帮助,该网站为地震工程和居民提供了许多有关地震活动和相关信息的资源。
以下是一种利用PEER网站选取地震波的方法:
步骤2: 选择“Ground Motion Database”选项。
这将带您进入地震波数据库页面,在那里您可以查找并选择适合您需求的地震事件和波形数据。
步骤3:在地震波数据库页面中,您将看到各种选项和过滤器,帮助
您缩小地震事件的范围。
您可以根据地震位置、地震规模、地震类型等条件来查找地震事件。
步骤4: 根据您的需求和研究项目的要求,选择适当的条件,并点击“Search”按钮。
这将为您提供与条件匹配的地震事件列表。
步骤5:从地震事件列表中选择感兴趣的地震事件。
您可以根据地震
事件的名称、日期、位置和地震规模等信息进行选择。
步骤8:对于特定的地震波形数据文件,您可能需要使用特定的地震
数据分析软件来处理该文件。
PEER网站上还提供了一些常用的地震数据
分析工具和软件,您可以选择适合您需求的工具。
步骤9:在使用地震波形数据进行研究或工程分析之前,建议您查阅
相关的地震工程文献,了解如何适当地解释和使用地震波形数据。
MDAS-地震波选取方法
地震波的选取方法建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时T d的定义可分为两大类,一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对值|a(t)|>k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最后一个k*a max之间的时段长度,k一般取0.3~0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般持续时间取结构基本周期的5~10倍。
说明: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年美国ATC-3规范中将阻尼比为5%的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平均为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱),上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV,1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
具体做法是:在对数坐标系中同时做出绝对加速度反应谱和拟速度反应谱,找出加速度反应谱平台段的起始周期T0和结束周期T1,然后在拟速度反应谱上选定平台段,其起始周期为T1(即加速度反应谱平台段的结束周期T1),结束周期为T2,将加速度反应谱在T0至T1之间的谱值求平均得Sa,拟速度反应谱在T1至T2之间的谱值求平均得Sv,加速度反应谱和拟速度反应谱在平台段的放大系数采用2.5,按公式(1)、(2)、(3)求得EPA、EPV、Tg。
地震波的选取方法
地震波的选取方法2010-10-20 22:32:00| 分类:默认分类|举报|字号订阅建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时Td的定义可分为两大类,一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对值|a(t)|>k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最后一个k*amax之间的时段长度,k一般取0.3~0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般持续时间取结构基本周期的5~10倍。
说明: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年美国ATC-3规范中将阻尼比为5%的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱),上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV,1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
弹性动力时程分析地震波选取方法探讨
弹性动力时程分析地震波选取方法探讨摘要:本文根据珠海市某超限高层弹性动力时程分析结果,探讨了选波方法。
研究表明,采用小样本容量的地震波输入时,天然波输入数量的增加可以降低地震波的总体离散性,按规范推荐的比例输入三向地震波加速度是合理的。
关键词:结构设计;弹性动力时程分析;地震波Abstract: in this paper, according to the Zhuhai city high-rise overrun elastic dynamic time-history analysis results, discusses the selection of wave method. Studies show that, using the small sample size of earthquake input, natural wave input quantity increase can reduce the overall dispersion of seismic wave, according to the standard recommended proportional input three to seismic wave acceleration is reasonable.Key words: structural design; elastic time-history dynamic analysis; seismic wave近年来,随着我国社会经济的发展,各类高层建筑在全国各地日益增多。
它们新颖别致、多样化、复杂化和独特个性等特点给城市带来崭新面貌的同时也给高层建筑结构设计者带来了严峻的挑战。
《建筑抗震设计规范》[1]第5.1.2条和《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]第4.3.4条规定了高层建筑应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充验算的范围。
本文对珠海市某超限高层建筑进行弹性动力时程分析,探讨地震波的选取方法。
时程分析中地震波选取浅析
时程分析中地震波选取浅析摘要:随着社会经济发展,建筑物层数逐渐增加,建筑物高度日益拔高,同时建筑物的形状也越发复杂。
根据规范要求,对于体系特别不规则的建筑和高度超过一定范围的高层建筑,应采用时程分析法进行补充计算。
时程分析的实施基础是地震波的选取,所选取地震波的准确与否将直接影响地震作用的全计算结果。
本文以地震波选取的规范要求为依据,从特征周期、地震波峰值、有效持续时间、频谱特性、结构主要周期点上的谱反应特性,以及天然波与人工波数量等多个方面对地震波的选择进行浅析;并结合盈建科的选波模块,简单阐述地震波选取的一般操作。
关键词:时程分析;地震波;频谱特性1 地震响应的离散型与地震波选择的原则地震波输入的不确定性是支配结构地震响应不确定性的最重要因素,具有决定性的作用。
为了使选择的多样本地震动输入下结构地震反应具有一定的群聚效应,避免多波验算结果产生过大的离散性、难以指导设计,地震波选择需要满足一定原则。
根据规范[1]要求,选波的原则如下:选用的地震波的反应谱在统计意义上与所在场地的设计反应谱相符。
具体的,正确的输入地震动加速时程曲线,需要满足地震动三要素[2]的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规定。
其中频谱特性相符的基础是特征周期相符。
2 地震波选取的规范要求2. 1 特征周期地震波特征周期与场地特征周期尽量接近。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
即,选择的实际地震波所处场地的设计分组和场地类别应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期应接近或相同。
2. 2 峰值要求与峰值调整地震波的峰值一定程度上反映了地震波的强度,因此要求输入结构的地震波最大峰值应与设防烈度要求的多遇地震或罕遇地震的峰值相当,否则应按下式对该地震波的峰值进行调整:调整后的地震波时程曲线=缩放系数x 原地震波时程曲线;缩放系数=设防烈度要求的多遇或至遇地震的地面运动峰值/原地震波峰值。
桥梁抗震设计中地震波的合理选取
T 一 2 n
U
0 5 0 7 99 . 1 . 2
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5 9 5 7 . 7
6 5 0 8 . 7 5 7 5 6 . 9
1 51 .
1 6 . 1 1 7 . 1
间 的拟速度 反应 谱值 , 表 l 见 。
表 1 绝 对 加 速 度 反 应 谱 及 拟 速 度 反 应 谱 值
地震 动 反应谱 特征 值 周 期 T 应 根 据 场 地 类 |
别 和地震 动参 数 区划表按 抗震 规 范取 值 。实 取地 震 动反应 谱 特 征 值 周 期 , 即场 地 固有 周 期
总 第 2 7期 4 2 1 第 4期 0 1年
交
通
科
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Se ilNo. 7 ra 24 No. 4 A ug 01 .2 1
桥 梁 抗 震 设 计 中地 震 波 的合 理选 取
值 , 据《 震 规 范》 本 桥 实 际场 地 条 件, 根 抗 和 取 C 一 1 7 C 一1 0 C 一 1 1 , f ., . , . 8 A一0 1 , 人 上 . 5g 代
式 计算 得 P A=2 9 9m/ G .4 s。 利 用 mia 程 序 的地震 波数 据 生成 器功 能 计 ds
程抗 震设 计规 范 》6( [ 以下 简 称 《 震 规 范 》 的 区 ] 抗 )
图 3 实 录 地 震 波 1 4 E1Ce to St , 9 0, n r i e
2 0D g的 拟 速 度 反 应 谱 7 e
地震波选取处理教程
地震波选取处理教程
地震波选取处理是地震学中重要的一步,它可以帮助地震学家更好地理解地震
事件的特征和性质。
通过合适的地震波选取和处理,可以提取地震波形信息,进而用于地震勘探、地震监测和地震灾害分析等领域。
首先,在地震波选取之前,需要明确研究的目标和研究地区。
选择合适的地震
事件是关键。
通常可以选择与研究地区相近的地震事件,以保证所获取的地震波对目标地区具有代表性。
其次,在地震波选取时,需要考虑波形质量和波形的表现形式。
波形质量通常
可以通过观察波形的噪音水平、信噪比和数据采样率等指标来评估。
而波形的表现形式则取决于研究的目标,比如可以选择P波、S波或其他某种波形来进一步分析。
在地震波的处理过程中,可以考虑使用滤波、增益和去趋势等处理方法。
滤波
可以帮助提取特定频率范围内的地震信号,从而减少噪音的影响;增益可以调整地震波形的幅度,使其更易于观察和分析;去趋势则是为了消除地震波形中的长期趋势变化,突出波形中的细节信息。
最后,在地震波选取和处理的过程中,需要注意数据的质量和可靠性。
选择高
质量、可靠的地震数据是保证研究结果准确性的关键。
同时,合理使用地震数据处理软件和工具也是提高处理效果的重要手段。
综上所述,地震波选取处理是地震学研究中不可或缺的一部分。
合理选择地震
事件、考虑波形质量和表现形式,以及进行适当的波形处理,都能够为地震学家提供更准确、可靠的地震波形数据,推动地震学研究的发展。
建筑抗震分析地震波选取的研究吴忠坤
建筑抗震分析地震波选取的研究吴忠坤发布时间:2021-08-10T02:06:14.617Z 来源:《基层建设》2021年第15期作者:吴忠坤[导读] 总结分析国内外地震波的研究成果,结合相关规范,提出地震波选取的原则:即结合频谱特性、有效峰值、持时的基本内涵,结合工程设计广州大学土木工程学院广东广州 510006摘要:总结分析国内外地震波的研究成果,结合相关规范,提出地震波选取的原则:即结合频谱特性、有效峰值、持时的基本内涵,结合工程设计,并给出一种地震波选取的案例。
实施相对简单,有利于在结构在抗震分析中选取合适的地震波,为后续的发展研究奠定了良好的基础。
关键词:抗震设计;时程分析;地震波一、引言地震是目前人类尚难以完全抗御的主要灾害之一,对人类的生命和社会财富造成了巨大的危害。
抗震设防是有效减轻震害的途径,而抗震设防的首要任务就是进行地震动的输入。
影响地震的因素有断层位置、震中距、波传递途径的地质条件、板块运动形式、场地土构造和场地类别等。
在不同的地震作用下,不同场地得到的地震记录具有较大的区别,即使在同一次地震作用下,同一场地得到的地震记录也不尽相同[1]。
结构的地震响应随输入地震波的不同而相差甚大,直接影响计算结果的正确性和结构的安全。
因此,合理的选择地震波成了抗震分析中保证计算结果可靠的必要条件。
二、地震动的主要特性国内外学者的大量研究表明,虽然对未来地震动进行准确的定量是难以实现的,但只要所选用的地震波的主要参数能够大体上符合地震动的主要参数,所得到的时程分析结果可以较为真实地反映出结构在真实地震作用下的地震反应,计算得到的位移及内力能够满足工程设计对其精度的要求[2]。
地震动有三要素,分别为地震动的幅值、频谱特性和持续时间。
(一)地震动幅值地震动幅值可以是地震动加速度、速度或位移中三者之一的峰值或某种意义下的等代值,是对地震动强度最为直观的描述。
加速度峰值(PGA)为加速度时程的最大值,通常为地震动高频成分的幅值,大量研究表明:由于高频地震波只存在于震源附近,在传播过程中衰减较快,且与建筑物自振频率相差较大,对建筑物的影响较小。
地震波选取处理教程
地震波选取处理教程地震波选取处理是地震学中非常重要的一项工作,它可以用来研究地球内部结构、地震活动以及地震预警等。
本文将从地震波的基本概念和选取原则、地震波的预处理、地震波的有效范围选择等几个方面进行详细讨论,以帮助读者更好地理解地震波的选取和处理过程。
首先,地震波是指在地震发生时由震源传播出来的能量在地球内部传播的波动。
地震波可以分为P波、S波和面波等几种类型,它们的传播速度、方向和振动方式各不相同。
地震波记录是通过地震仪器测量到的地震波的振幅和到时信息,地震波选取和处理是在大量地震波记录中进行挑选和优化,以提取出最具代表性的地震波数据。
其次,地震波的选取原则是根据研究目的和数据质量要求来选择合适的地震波。
一般来说,地震波应具备以下特征:1)符合所研究区域的地壳结构特征;2)震源距离适中,既不过近也不过远;3)信噪比高,即地震信号清晰可辨;4)到时信息准确可靠。
根据不同的研究目的和数据条件,可以灵活选择不同类型、距离和振动方向的地震波数据。
在地震波的预处理过程中,首先需要对原始地震数据进行滤波,消除高频噪声和低频干扰,保留地震信号。
常用的滤波方法有带通滤波、陷波滤波和小波变换滤波等。
其次,还需要对地震数据进行修正,包括仪器响应校正、地震波形叠加和剪切等。
仪器响应校正是指将地震记录中的仪器响应效应去除,以恢复地震波的真实幅度;地震波形叠加是将多个相似地震波记录叠加在一起,以增强地震信号的振幅;剪切是指截取地震记录的有效时间窗口,去除无效数据和干扰信号。
最后,在地震波的有效范围选择中,需要考虑地震波的距离和振幅衰减等因素。
地震波的传播距离越远,地震信号强度越弱,因此需要根据所研究问题的要求和数据质量的需求来选择合适的地震波距离范围。
另外,地震波的振幅衰减也是需要考虑的因素,一般来说,地震波的振幅随距离的增加而衰减,因此需要注意选择距离合适的地震波。
总之,地震波选取处理是地震学研究中至关重要的一环,它直接影响着地震研究的质量和成果。
大震选波要点
大震选波要点
大震选波是指在地震前及地震发生后,通过地震波形的观测和分析,确定地震的震级、震中位置等重要参数的一种方法。
以下是大震选波的要点:
1. 数据选取:选择震中距离适中、信号较好的地震台站记录,避免过远或过近的记录,以获得较为准确的波形信息。
2. 波形分析:对地震波形进行时程分析、频谱分析等,以研究地震波的振幅、频率、时程等特征。
3. 波形比较:将不同地震台站的波形进行比较,寻找到达时间跃变或振幅异常变化的波形,推断地震的震相。
4. 速度分析:通过波形比较,得到不同地震台站上的地震初动到达时间,然后结合地震台站之间的距离,计算观测地震波的传播速度。
5. 震级计算:利用地震波幅度与震级之间的经验公式,结合速度分析中得到的传播速度,计算地震的震级。
6. 震中定位:根据波形到达时间和速度分析得到的传播速度,利用震中定位方程计算地震的震中位置。
7. 可靠性评估:根据一系列的统计方法,评估地震观测数据和分析结果的可靠性,确定地震参数的误差范围。
总之,大震选波是通过对地震波形进行观测和分析,推断地震参数的一种方法,需要同时考虑数据选取、波形分析、速度分析、震级计算、震中定位等多个环节。
建筑结构分析中地震波的选取
建筑结构分析中地震波的选取针对建筑结构的时程分析模式,需确保地震波选取的科学性,以提高实际测量结构的精准性。
从目前整个工程测定状态而言,地震波各项参数的界定,主要是通过持时、频谱、峰值来决定的,只有三者所呈现出的参数属性达到建筑抗震指标,才可得出较为精准的数据结果。
基于此,文章对建筑结构分析中地震波的选取进行分析,并通过实例予以认证。
标签:建筑结构;地震波;功率谱近年来,自然灾害的频发,对房屋建设质量、性能提出更高的需求。
抗震结构对于建筑结构来讲,需通过内部架构功能的实现,令建筑物所具备的结构力可在抵消外界压力的同时,增强自身结构属性,保证结构功能的最大化。
利用建筑结构时程分析的方法,可通过运算结果,精准的反映出当前结构性能下,建筑物所呈现出的震动参数,进而对当前建筑结构中所存在的不稳定因素进行界定,然后通过数据模型,将建筑结构所呈现出震动系数进行映射,更为精准的计算出相关数据,为后续工程结构的设定提供基础保障。
1、地震波的选择方案第一,地震波的选取应符合地区结构特性。
从地震波测定数据而言,其本身属于动力特征的一种,在固有的场地上,地震波所形成的局部共振效应,作用在建筑结构中,可形成更为强烈的波感,此类地震波作用到刚性结构与柔性结构中所呈现出属性略有差异。
通常情况下,地震波的测定在当前场地内与地基土质、震动距离等具有较高的关联属性。
例如砂石类地基、黏土类地基等,尽管在建筑项目开设前,已经对地基结构进行基准设定,但受到大范围的地质影响,土层所消耗的频率、过渡效果等都具有一定差异性。
而对于震源来讲,靠近震动中心的区域,其所呈现出振幅效果较高,频率值较大,反之,则相对减弱。
为此,在进行实际模拟时,地震所呈现出的属性,必须具有一定的综合特点,即为地震波存在的频率周期,应符合当前场地的建设属性,且应依据实际震动位置,测定出建筑结构所能承受的极限值。
第二,地震波的选取应符合峰值变化趋势。
地震波的作用强度可通过峰值体现出来,针对建筑结构所呈现出特性,需对地震波所呈現出峰值进行极限输出,通过对地区历年来地理环境的变化,保证极限值与基准值达到一定的线性关系,然后对建筑结构时程分析法中的系数进行调整,当系统所记录的数值达到当前可操控范围时,则可将其作为地震波的一种选取形势,这样一来,当地震波所造成的空间震感具有一定的浮动系数时,可通过调幅的形式,逐一完善数据记录,以确保各项数值记录的精准性,提高地震波正确选取的概率。
midas地震波选取
地震波的选取方法建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时T d 的定义可分为两大类,一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对值|a(t)|>k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最后一个k*a max 之间的时段长度,k一般取0.3~0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般说明:特征周期 Tg = 2π用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
具体做法是:在对数坐标系中同时做出绝对加速度反应谱和拟速度反应谱,找出加速度反应谱平台段的起始周期T0和结束周期T1,然后在拟速度反应谱上选定平台段,其起始周期为T1(即加速度反应谱平台段的结束周期T1),结束周期为T2,将加速度反应谱在T0至T1之间的谱值求平均得Sa,拟速度反应谱在T1至T2之间的谱值求平均得Sv,加速度反应谱和拟速度反应谱在平台段的放大系数采用2.5,按公式(1)、(2)、(3)求得EPA、EPV、Tg。
在MIDAS程序中提供将地震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱的功能(工具>地震波数据生成器,生成后保存为SGS文件),用户可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根据上面所述方法计算Sv、Sa、Tg。
结构抗震设计时程分地震波的选择
(1)设计用地震记录的选择和调整用规范的确定性方法和地震危险性分析方法所确定的设计地震动参数,是选择天然地震加速度记录的依据。
(一)实际地震记录的选择方法选择地震记录应考虑地震动三要素,即强度(峰值)、频谱和持续时间。
对某一建筑的抗震设计,最好是选用该建筑所在场地曾经记录到的地震加速度时间过程。
但是,这种机会极少。
为此,人们只能从现有的国内外常用的地震记录中去选择,尽可能挑选那些在震级、震中距和场地条件等方面都比较接近设计地震动参数的记录。
他的文章给出了相应的地震数据的记录目录。
(二)实际地震记录的调整1.强度调整。
将地震记录的加速度值按适当的比例放大或缩小,使其峰值加速度等于事先所确定的设计地震加速度峰值。
即令其中a(为记录的加速度值为调整后的加速度值;A众为设计地震加速度峰值;。
为记录的加速度峰值。
这种调整只是针对原记录的强度进行的,基本上保留了实际地震记录的特征。
也就是所说的(强度修正。
将地震波的加速度峰值及所有的离散点都按比例放大或缩小以满足场地的烈度要求)2.频率调整考虑到场地条件对地震地面运动的影响,原则上所选择的实际地震记录的富氏谱或功率谱的卓越周期乃至形状,应尽量与场地土相应的谱的特性一致。
如果不一致,可以调整实际地震记录的时间步长,即将记录的时间轴“拉长”或“缩短”,以改变其卓越周期而加速度值不变也可以用数字滤波的方法滤去某些频率成分,改变谱的形状。
另外,为了在计算中得到结构的最大反应,也可以根据建筑结构基本自振周期,调整实际地震记录的卓越周期,使二者接近。
这种调整的结果,改变了实际地震记录的频率结构,从物理意义上分析是不合理的。
另外,在测定场地土和建筑结构的卓越周期时,运用不同的测试仪器和测试技术,往往得到不同的结果。
即使是对同一个测试结果,在频谱上确定卓越周期时,不同的分析方法也会导致不同的结果。
有的选取谱的第一个峰值所对应的周期作为卓越周期,有的选最大峰值时的,也有的取某一段周期等,很不一致。
时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化
时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化摘要:目前我国规范要求结构计算中地震作用的计算方法一般为振型分解反应谱法。
时程分析法作为补充计算方法,在不规则、重要或较高建筑中采用。
进行时程分析时,首先面临正确选择输入的地震加速度时程曲线的问题。
时程曲线的选择是否满足规范的要求,则需要首先将时程曲线进行单自由度反应计算,得到其反应谱曲线,并按规范要求和规范反应谱进行对比和取舍。
本文通过介绍常用的数值计算方法及计算步骤,实现将地震加速度时程曲线计算转化成反应谱曲线,从而为特定工程在时程分析时地震波的选取提供帮助。
关键词:时程分析,地震波,反应谱,动力计算1 地震反应分析方法的发展过程结构的地震反应取决于地震动和结构特性。
因此,地震反应分析的水平也是随着人们对这两个方面认识的深入而提高的。
结构地震反应分析的发展可以分为静力法、反应谱法、动力分析法这三个阶段。
在动力分析法阶段中又可分为弹性和非弹性(或非线性)两个阶段。
[1]目前,在我国和其他许多国家的抗震设计规范中,广泛采用反应谱法确定地震作用,其中以加速度反应谱应用得最多。
反应谱是指:单自由度弹性体系在给定的地震作用下,某个最大反应量(如加速度、速度、位移等)与体系自振周期的关系曲线。
反应谱理论是指:结构物可以简化为多自由度体系,多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个单自由度体系反应的组合,每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。
其优点是物理概念清晰,计算方法较为简单,参数易于确定。
反应谱理论包括如下三个基本假定:1、结构物的地震反应是弹性的,可以采用叠加原理来进行振型组合;2、现有反应谱假定结构的所有支座处地震动完全相同;3、结构物最不利的地震反应为其最大地震反应,而与其他动力反应参数,如最大值附近的次数、概率、持时等无关。
[1]时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。
由于此法是对运动方程直接求解,又称直接动力分析法。
地震安评中天然地震波选取方法研究
地震安评中天然地震波选取方法研究摘要:大型振动台物理模拟试验是揭示强震作用下边坡动力响应和失稳破坏过程的最为有力的手段之一,而动力荷载的选择又对于岩质边坡振动台试验研究具有重要的影响。
天然地震波是在天然地震时,数字地震台网记录到的地震波,天然地震波可以反映地震真实动力输入,也是动力荷载输入的数据基础。
普遍认为场地条件对天然地震波的传播有较大的影响,经过土层场地或基岩场地不同介质时,波会发生散射、反射和偏转,地震动幅值特性和地震动频谱特性都会发生改变,并直接影响到地震灾害的分布。
因此,不同场地条件下的天然地震动参数具有不同的特性,不同的参数特性会引起不同的地震反应结果。
本文主要分析地震安评中天然地震波选取方法。
关键词:地震安全性评价;时程分析;输入地震波引言《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中明确指出:为保证甲类建筑和超高层建筑的抗震安全,在进行抗震设计验算时除了采用反应谱法外,还应采用时程分析法计算多遇地震下结构的抗震承载力。
时程分析法分析结果的可靠性,主要取决于建筑结构模型和输入地震动的精确性,输入地震波不同,时程分析法所得结构地震反应相差甚远,计算出的弹塑性位移和内力相差可达几倍、甚至几十倍之多。
因此,地震波的合理选择是时程分析结果能否满足工程抗震设计要求的必要前提。
但是,由于地震动是时频非平稳随机过程,不仅受到震源性质、传播介质和场地条件等诸多因素的影响,还要考虑地震环境、地震波数量、地震幅值和持时等综合因素。
因此合理选择输入地震动进行结构时程分析是地震安评工作中面临的巨大挑战。
1、工程中常用的选波方法概述时程分析法实施的前提是地震波输入的确定性,地震动输入时程选取的好坏直接决定了建筑结构未来遭受地震时动力响应的合理性。
一般认为,应从地震动峰值、频谱特性及持时等三要素与抗震规范给出的设计反应谱相近作为选波的控制条件,从而使选择的多样本地震动输入下结构地震反应具有一定的群聚效应,否则多波验算结果产生过大的离散性将很难指导设计。
关于中美规范在地震波选择方面的探讨
小结:按照《抗规》选地震波步骤
按照地震动的三要素(幅值,频谱,持时)来选
频谱特性------《抗规》或者双频段控制方法
幅值
------加速度最大值调幅
持时
-------结构基本周期的5-10倍
数量
-------3组或7组
1.美国规程ASCE7-10中选择地震波的步骤
当地最大考虑地震
当地最大考虑地震(MCE):综合考虑了该 地区附近各断层和潜在震源可能发生的不 同震级地震的概率,并以谱加速度的形式 给出对应于不同超越概率的地震动强度[5]。 “反综合”过程[6] 震级,断层距,震源机制
3.不同选波方法得出的地震波选择集
参考文献[7]
赵作周等在文献[7]的研究指出,基于《抗规》的选波方法(选择集A),地 震波的平均反应谱在[0.1 ,Tg]以及[T1-dt T1, T1 +dt T2]两个周期范围内与
设计反应谱接近,而在其他范围则相差较大; 基于ASCE 7-10的选波方法(选
表5.1.2-1
1、地震波的数量
《抗规》与《高规》相关规定:采用时程分析法时,应按建筑场地 类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线, 其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3[1] [2].
2、地震波反应谱及加速度时程要求
《抗规》5.1.2条规定:多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应 与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线的统计意义上相符, 其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用[1]。
美国-----地震波调幅系数 (系数适用于多个方向)
(2).要实现的目标不同 中国-----结构------选取地震波离散性小,数量少
在实际工程设计中 对所设计结构或既 有结构的抗震性能 进行校核与检验[5]。
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地震波的选取方法
2010-10-20 22:32:00| 分类:默认分类|举报|字号订阅
建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话
的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)
应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期
Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时Td的定义可分为两大类,一类是以
地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对
值|a(t)|>k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最
后一个k*amax之间的时段长度,k一般取0.3~0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般
持续时间取结构基本周期的5~10倍。
说明:
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年美国ATC-3规范中将阻尼比为5%的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平
为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度
反应谱),上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV,1990年的《中国地震烈度区划图》采
用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
具体做法是:在对数坐标系中
同时做出绝对加速度反应谱和拟速度反应谱,找出加速度反应谱平台段的起始周期T0和结束周
期T1,然后在拟速度反应谱上选定平台段,其起始周期为T1(即加速度反应谱平台段的结束周期
T1),结束周期为T2,将加速度反应谱在T0至T1之间的谱值求平均得Sa,拟速度反应谱在T1至T2
之间的谱值求平均得Sv,加速度反应谱和拟速度反应谱在平台段的放大系数采用2.5,按公式
(1)、(2)、(3)求得EPA、EPV、Tg。
在MIDAS程序中提供将地震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱的功能(工具>地震
波数据生成器,生成后保存为SGS文件),用户可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根据上面所
述方法计算Sv、Sa、Tg。
通过Tg值可判断该地震波是否适合当地场地和地震设计分组,然后将
抗震规范中表5.1.2-2中的EPA值与Sa相比求出调整系数,将其代入到地震波调整系数中。
将地
震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱时注意周期范围要到6秒(建筑抗震规范规定)。
建筑抗震设计规范5.1.2条中规定,采用时程分析方法时,应按照场地类别和设计地震分组
选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线,其平均地震影响系数曲
应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。
所谓”在统计意义上相
符”指的是,其平均影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比,在各周
期点上相差不大于20%。
在MIDAS程序中,可选取两组实际强震记录生成两个SGS文件(调整Sa后的),然后将一组人
工模拟的加速度时程曲线也保存为SGS文件,将三个SGS文件的数值取平均后与振型分解反应谱
法所采用的地震影响系数曲线相比较看是否满足”在统计意义上相符”,由此也可判断选取的
地震波是否合适。
另外,弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得到的结构底部剪力不应小于振型分解反应
谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法
计算结果的80%。
建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2中的值即为加速度有效峰值。
表5.1.2-2 时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值(cm/s^2)
地震影响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: 括号内数值分别用于设计地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
另外,表5.1.2-2中的数值(加速度有效峰值)可使用水平地震影响系数最大值(表5.1.4-1)
除2.25得到(5.1.4条文说明)。
表5.1.4-1 水平地震影响系数最大值
地震影响
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: 括号内数值分别用于设计地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
举例说明: 7度多遇地震的水平地震影响系数最大值为0.08,重力加速度为9.801m/s^2,所以7度多遇地震区域的加速度有效峰值为0.08*9.801/2.25=0.348 m/s^2(近似为35 cm/s^2)。