浅谈建筑结构时程分析法输入地震波的研究

浅谈建筑结构时程分析法输入地震波的研究

发表时间：2019-03-07T14:54:30.970Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第33期作者：王涛1 马莉2 [导读] 明确时程分析法中输入地震波的选择规范，从而提高建筑结构的防震质量，提高建筑的整体质量。

1.泰安市建筑设计院有限责任公司 271000；

2.泰安市园林管理局 271000 摘要：本文主要对建筑结构时程分析法进行分析，首先对地震反应谱的影响因素进行分析，然后探究建筑结构时程分析法的主要功能以及时程分析法中输入地震波的选择方法。关键词：建筑结构；时程分析法；输入地震波引言

《建筑抗震设计规范》中对于建筑的类型以及相应的防震要求做了详细的规定，其中对于特备不规则建筑、对于甲级I、II类建筑高度超过80m时，以及IV类场地等建筑应该采用时程分析法进行计算。但是在实际的计算过程中，由于实际情况的差异性，因此计算结果往往缺乏一定的准确性，根据研究发现，在使用时程分析法计算时，输入不同的地震波，最终的计算结果也不相同。因此要提高时程分析法的准确性首先需要对地震波的选择进行分析，明确时程分析法中输入地震波的选择规范，从而提高建筑结构的防震质量，提高建筑的整体质量。

1地震反应谱

1.1地震反应谱概述

地震反应谱的含义即是指单自由度弹性系统与实际地震加速度以及体系自振特征三者之间的函数关系。[1]在输入地震波相同的情况下，受地层固有周期以及结构物不同的影响，最终产生的振动位移反应也不相同，并且由这些反应呈现出的多种振动曲线组成地震反应谱。在地震反应谱的设计当中，首先选取不同的固有周期的位移时程曲线最大值为纵坐标，并将其对应的周期设为横坐标，通过横纵坐标的确定，绘制曲线图作为抗震设计中的相应震动幅值。

1.2影响地震反应谱的因素

根据研究表明影响地震反应谱的因素多种多样，其中震源机制、局部场地条件以及传播媒介等因素对于地震反应谱的影响最大。[2]根据一九八八年十一月云南澜沧-耿马地震中地震反应谱的记录可以发现，景洪台站与地震中心的距离为142千米，且景洪台站位于冲击土层上。思茅台站与地震中心的距离为128千米，且位于沙粉岩地基上。通过以上数据可以看出景洪台站与思茅台站处于同一方位并且震源机制相同，传播的途径也大致相似，但是最终呈现的地震反应谱却存在较大的差异性，以此可以得出局部场地条件对于地震反应谱的影响因素较大。而通过美国学者Uwadia与Trifunac的研究发现不同震源对于地震反应谱的影响较大。日本学者土田肇等人则是通过对海湾技术研究所的42个地震台的众多加速度反应谱进行研究，从而得出不同因素的变化对于反应谱将会产生不同的影响。2时程分析法主要功能与运用现状2.1时程分析法的主要功能

时程分析法作为高层建筑与建筑结构抗震设计的重要计算方法，是检验规范地震反应谱的重要依据，时程分析法的运用目的就是对地震反应谱的计算结果进行验证，以弥补地震反应谱的不足并对结构非弹性地震反应进行分析，从而提高地震反应谱计算结果的精准度。试车能够分析法的主要功能有三种：第一种地震反应谱的校正功能，地震反应谱在运用的过程中，由于地震反应谱使用的振型分解与组合求解结构方式将会造成结构内力与位移产生一定的误差，尤其对于周期超过几秒以上的高层建筑误差更大，并且由于地震反应谱在一定的周期段内会出现人为的调整行为，导致计算过程中对于高阶振型的影响较大，将会产生较大的误差。第二种功能为补救功能，通过时程分析法的计算可以对结构处于非弹性阶段的地震反应进行详细的计算，并对结构进行大震作用的变形验算，以确定结构的薄弱层部位，从而对薄弱层采取适当的构建措施，提高薄弱层的抗震能力。[3]第三种功能则是通过时程分析法的运用，计算结构以及结构相应构建在地震作用下的反应，从而确定不同结构构建之间的承受能力，并根据这些计算结果，对建筑内部的内力以及按照地震作用过程中的数值进行配比计算，提高建筑结构整体的承受能力与抗争性能。此外时程分析法相较其他的辅助计算方法而言，能够为施工人员提供更加准确的计算数据，从而全面提高建筑质量，确保建筑的使用安全。

2.2时程分析法的运用现状

时程分析法在我国建筑抗争性能研究的使用中，存在诸多问题。首先由于缺乏观测经验与时程分析法使用规范，在实际的运用过程中，许多操作人员忽视场地、建筑结构差异性等客观条件，盲目的输入地震波，导致最终的计算结果与实际情况出现较大的偏差，不利于提高建筑结构的抗震性能。并且当前我国对于时程分析法的研究不够升入还对时程分析法的使用方式与地震波的选择进行规范，导致时程分析法的运用存在诸多的不确定性，无法真正发挥时程分析法对于地震反应谱的辅助作用。3时程分析法输入地震波的选择方法地震反应谱的设计方式对于时程分析法的运用具有较大的影响，因此在时程分析法输入地震波的选择过程中，首先需要对地震反应谱的设计方式进行分析，在确定地震反应谱设计方式的基础上再进行时程分析法输入地震波的选择可以有效提高地震波选择的精准性，从而提高建筑整体抗震性能计算的精准性。[4] 3.1地震反应谱的设计方式

地震反应谱的设计方式主要通过三种方式进行设计：第一种即是按照远震与近震的方式进行划分，近震与远震的划分依据为影响烈度。假设某一设计目标所在场地的地震烈度是受到本区与附近高于该地区烈度的地震造成，便是近震；当目标所在场地的地震烈度是受到本区与附近高二度与二度以上的地震造成，则是远震。第二种则是按照场地进行划分，首先对于建筑的工程地质进行剖面分析，得出建筑工程场地的有固有周期，然后通过覆盖层的总厚度计算平均剪切波速，左后按照等效固有周期划分场地的类别标准进行划分。第三种即是通过反应谱特征周期指进行划分，《建筑抗震设计规范》对设计地震反应谱的特征周期进行了详细的规范，在实际的设计当中，应该根据规范中的要求进行划分。

3.2时程分析法输入地震波的选择方式

在时程分析法的实际运用中，为保证计算结果的精准性，可以在《建筑抗震设计规范》的基础上通过地震反应谱的设计方式选择输入地震波。[5]首先通过近震与远震的划分标准将地震波分为不用的组别，其次对每组的加速度放大系数进行计算，在加速度放大系数的基础上，依据加速度放大系数特征再对其进行划分。然后对两组之间的数据进行遇合分析，根据两组数据之间的差异性，在体现同一类场地设计反应谱形状特征的基础上，对《建筑抗震设计规范》中的其他类场地反应设计的特征进行反应，从而为输入地震波的选择提供数据支撑。最后对综合地震地面运用的随机性与模糊性进行分析，并选用上诉数据中的三条实际地震波作为输入数据，选取三条数据的平均结果为最终的数据依据。

结束语

在时程分析法的运用当中，不同的输入地震波将会影响最终的计算结果，因此在实际的使用过程中，首先需要对地震反应谱的进行分析，探究地震反应谱设计的划分原则，从而确定地震反应谱的设计方式，其次根据地震反应谱的设计方式，对时程分析法中输入地震波的选择进行分析，最终提高建筑结构抗震性能计算的准确性，保证建筑的整体质量。

参考文献

[1]尤宇星,黄圣棕,谢文杰.建筑结构时程分析法中天然地震波的选择[J].地震地磁观测与研究,2011,32(04):22-26.

[2]赵伯明,王挺.高层建筑结构时程分析的地震波输入[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2010,26(06):1111-1118.

[3]宋宝峰,秦毅.关于建筑结构时程分析法输入地震波的研究[J].丹东纺专学报,2004(03):41-42+45.

[4]杨溥,李英民,赖明.结构时程分析法输入地震波的选择控制指标[J].土木工程学报,2000(06):33-37.

[5]王亚勇,刘小弟,程民宪.建筑结构时程分析法输入地震波的研究[J].建筑结构学报,1991(02):51-60.