以第五代区划图参数为目标谱的强震动记录选取方法研究

发布时间：2020-05-21 07:02

【摘要】：近年来,时程分析方法作为重要的非线性弹塑性分析方法得到了广泛的重视,时程分析通过地震动输入和结构建模输入得到结构响应结果,为抗震设计提供指导。其中地震动输入作为地震不确定性的首要因素,对时程分析结果的重要性不言而喻,因此如何对地震动进行合适的选取成为亟待解决的关键问题。目前,我国时程分析方法中的强震动记录输入比较单一,国内获得的强震动记录使用不充分,未有针对区域性的记录选用方法。本文以第五代区划图的地震动参数作为目标谱要求,面向我国主要省会城市,进行强震动记录选取并建立强震动记录信息系统,并根据各代区划图的不同要求对强震动记录选取的影响进行分析。本文主要研究内容与结论如下:(1)总结国内外相关研究及抗震规范对地震动输入的要求,整理我国2007-2015年强震动记录数据库和美国NGA-West2数据库作为本文数据集,以第五代地震动参数区划图给出的目标反应谱为依据,梳理归纳了目前工程常用的几种地震动选取方法。以中国强震动记录库为重点进行选波,探讨了现有的全周期,双频段,EC-8及多参数控制方法的优点和存在的问题。结果分析表明,上述方法虽然各有优点,但是普遍存在结果适用性不强,依赖结构自振周期确定等缺点,不适合给出某特定区域的通用选波结果。(2)在分析现有选波方法优缺点的基础上,给出了分周期地震动选取的方法。将结构可能出现的自振周期分为短、中、长三段,给出同一场地适用于不同特定周期范围内结构的通用的地震动记录结果。考虑到我国不同地区强震动记录分布的显著差异,以优先使用中国地震记录作为原则,按照记录筛选的范围,以能否在省内、国内、中国及NGA-West2数据集中选出符合要求的记录为优先次序,将全国主要省会城市分为三类,再根据区划图中抗震设防参数的不同对三类城市进行再分,分别选出适用于不同城市各周期范围结构的地震动记录。最后建立一个强震动记录选取信息系统,将选出的地震动记录进行展示和分享,方便以后科研人员进行时程分析时直接使用。(3)为了说明第五代区划图地震动参数的合理性,本文针对各代区划图与抗震规范中不同地震目标谱存在的差异,从记录选取的角度对其进行探讨,以第四代、第五代区划图及2010版建筑设计抗震规范中地震影响系数的主要区别作为出发点,通过单变量控制的选波算例,研究了场地放大系数β,场地双参数调整等因素的影响。结果表明,第五代地震动区划图的目标谱更好的体现了地震动特性,其较好的选波表现印证了其参数调整的合理性,所得结论可以作为下一代抗震规范关于地震影响系数的修改的参考。
【图文】：

强震动,震级,距离分布,记录数据

图２－１中国ＮＳＭＯＮＳ强震动记录数据库（２００７－２０１５年）以及ＮＧＡ－Ｗｅｓｔ２强震动记录数逡逑据库ＰＧＡ、震级、距离分布（左侧为中国数据、右侧为ＮＧＡ－Ｗｅｓｔ２数据）逡逑图２－１为我国强震动记录数据库与ＮＧＡ－Ｗｅｓｔ２数据库的ＰＧＡ以及震级距离逡逑分布图。可以看出，我国地震动数据呈现ＰＧＡ水平偏低，震级偏小，，震中距偏大逡逑的现象。虽然总记录数量很多，但小震所占比例较大，强震动数据主要集中在４？６逡逑级之间，震级小于５．５的记录占据了较大部分，震级大于５．５小于８的记录大概占逡逑总记录的２６％左右。其中，ＰＧＡ＜１０ｃｍ／ｓ２的记录达到６３％，而大于１００ｃｍ／ｓ２的记逡逑录仅占２．７％。美国ＮＧＡ－Ｗｅｓｔ２数据库在５．５到８．０级震级范围内包含数量可观的逡逑记录，在相同调幅系数下，更容易满足实际工程记录选取时目标谱的要求。逡逑我国《建筑抗震设计规范》规定的设计谱是各类场地的大量强震动数据经过逡逑平滑和经验公式拟合后的结果，而规范设计谱正是由区划图的地震动参数计算指逡逑导而来。如果不事先对地震动参数范围针对设计工况进行初步约束，完全不考虑逡逑选波结果的物理意义

全周期

２．４．２双频段选取方法逡逑（１）方法介绍逡逑杨溥（２０００）提出对反应谱的控制采用两个频段，一是平台段［０．１，ｒ９］，二是在逡逑结构的基本自振周期乃周围［Ｔｉ－ＡＴ＾Ｔｉ＋ＡＴ＾］范围内，要求与设计谱在这两段的相逡逑对误差保证在一定的范围之内，在其他频段则不控制。其中，ｒｇ为场地特征周期，逡逑即设计反应谱平台段终点周期值，乃为结构的基本自振周期，ＡＴｉ，ＡＴ２为周期控逡逑制的偏移量。对平台段进行控制的意义主要在于控制谱形和结构高阶振型的参与，逡逑考虑到实际结构在大震作用下常进入非线性状态，结构刚度退化，结构基本周期逡逑段延长，取。由于此方法需要结构的基本自振周期，对于不同周期的结逡逑构，选波频段不同，选波结果则不同，选波结果依赖于结构，可能造成同一场地逡逑内自振周期不同的结构得到不同的选波结果，无法给出在一个场地内适用于各类逡逑结构的通用结果。逡逑（２）实例分析逡逑图２－３为采用双频段选取方法，对７度ＩＩ类场地下的目标谱进行匹配的结果。逡逑
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.11

【参考文献】