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三种土层结构反应谱平台值的统计分析
本文以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,通过调整加速度峰值和特征周期来人工合成数百条加速度时程曲线,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入.在若干有工程意义的场地剖面中,选取和构造了部分软弱土层分别在底部、中部和顶部的三种土层剖面,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的平台值.在统计分析的基础上,给出了不同场地三种土层结构的反应谱平台值的平均值.通过与正常剖面的反应谱平台值比较,给出了三种土层结构的反应谱平台值的影响系数.本文的研究获得了一些有意义的成果.
作者单位：
中国地震局工程力学研究所,黑龙江,哈尔滨,150080
中国地震局工程力学研究所,黑龙江,哈尔滨,150080;吉林省地震局,吉林,长春,130022
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结构地震反应分析中的反应谱理论
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绘图员的日子专栏&作者简介：绘图员的日子，小菜鸟，”堕入“行业一年有余，深信思考比行动更重要的理想主义者。不忘初心，追求高效，只争朝夕，学而思。。。精彩语录：是设计的语言，每一种语言都有各自存在的规则，没有规矩不成方圆，图纸也逃脱不了这个命运。根据《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3－.4条中第三点规定，本建筑为7度且高度&100m，需要进行弹性动力时程分析进行多遇地震下的补充计算。所谓补充计算，主要是指对计算的底部剪力、楼层剪力和层间位移进行比较，当时程分析结果大于振型分解反应谱分析结果时，相应部位的内力和配筋需作相应调整。弹性时程分析概要采用YJK计算软件进行计算，建立分层模型，将各楼层的质量集中于楼层处，形成弹性多质点。根据广东省地震勘测中心提供的《xxx-工程场地地震安全性评价报告》，取50年超越概率63%的地标地震动峰值加速度Amax=36.7cm/s2，并按《（GB）》第4.1.8条之规定，在坡地等不利地段建造建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性下，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，根据不利地段的具体情况确定，在1.1~1.6范围内采用，本项目对水平地震影响系数最大值乘以1.1的增大系数，输入地震波(数字化地震运动加速度)进行时程动力分析，可得结构各点的位移、速度和加速度反应，由位移反应计算结构内力。YJK弹性时程分析步骤1、选波YJK相较pkpm做了更多的工作，自动筛选最优地震波组合这块就给设计师在筛选地震波这块提供了相当大的便利。选择框中列出了程序根据特征周期归类后的波库中天然波和人工波，用户可从中选择参与筛选的备选地震波到中间列表框。如全选，筛选出的地震波组合可能多一些，但计算时间稍长。可根据规范在对话框下部设定地震波组合的人工波数，天然波数。按照规范要求，实际强震记录的数量不应少于总数的2/3。若选用不少于二组实际记录和一组人工模拟的加速度时程曲线作为输入，计算的平均地震效应值不小于大样本容量平均值的保证率的85%以上。YJK计算程序即根据设置好的限定条件计算每条地震波的基底剪力与结构周期点上所对应的反应谱值。最终满足要求的所有组合结果将在该按钮下方的列表框中按最优至次优的顺序显示。列表中的组合可以通过选择地震波组合按钮选择，选中的地震波组合包含的地震波将在下方列表框中显示。如下图所示&& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &图1&自动筛选最优地震波组合对话框&&根据《建筑抗震设计规范》GB中的规定，程序遵循的地震波组合筛选原则如下：&1：单条地震波满足限制条件&每条地震波输入的计算结果不会小于65%，不大于135%。&2：多条地震波组合满足限制条件（1）“在统计意义上相符”，即多组时程波的平均地震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，在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%，即：&80%并&120%&（2）&多条地震波计算结果在结构主方向的平均底部剪力一般不小于振型分解反应谱计算结果的80%，不大于120%。&（3）&按照平均底部剪力与振型分解反应谱法计算的底部剪力偏差最小的原则对已经满足上述限制的组合再进行排序，默认选出偏差最小的组合作为最有组合。&&&在搜索过程中，当程序提示未搜索到符合要求的地震组合时，用户可根据规定适当增加相邻特征周期的可选地震波或者放宽主次方向地震峰值加速度值以满足以上的限制条件。&&&点击“查看计算结果文本”，程序将打开结果文件，内容包括了地震波在筛选地震波组合时计算的地震波基底剪力，周期点谱值及地震波组合计算的统计结果。用户可根据该计算统计结果适当改变地震波组合方案。& & & & & & & & & & & & &&图2&筛选方案排序示例&&&对于未筛选出满足要求的地震波组合工程，用户可尝试从以下几方面检查参数设置或者进行适度调整。&&&（1）主次波峰值加速度对应地震烈度是否与前处理中地震烈度设置一致。&&&（2）前处理中周期折减系数是否过小。&&&（3）根据规范相关阐述，在选取不到恰当地震波组合情况下，可选取相邻特征周期地震波或增大减小地震波峰值加速度以满足剪力即谱值要求。&2、时程分析结果&&根据筛选结果，选取三条地震波，按7度地震II类场地多遇进行弹性动力分析。时程分析结果见下表及附图。&&&&&&&&&&&&表1&时程分析与规范谱分析结果波形123平均值规范反应谱地震波形持续时间404040据剪重比调整前据剪重比调整后时间间距0.050.050.05X&向最大层间1/20121/18681/17251/18611/1529-Y&向最大层间位移角1/11701/14911/13671/13291/1213-X&向最大楼层剪力39173789419739344631-Y&向最大楼层剪力53344189454546894806-X&向最大楼层弯距198430213987242124218180249677-Y&向最大楼层弯距241619209167234616228467267516-注：&时程分析基底剪力最小值与反应谱基底剪力比：&X向=0.82&；Y向&=0.87；&时程分析基底剪力最大值与反应谱基底剪力比：&X向=0.91&；Y向&=1.11；&时程分析基底剪力平均值与反应谱基底剪力比：&X向=0.85&；Y向&=0.98；结论：（1）每条时程曲线计算所得结构基底剪力均大于振型分解反应谱法的65％且不大于135%，三条时程曲线计算所得结构基底剪力的平均值大于振型分解反应谱法的&80％并&120%&，地震波的选择满足规范要求。（2）从主要计算结果图中可以看出，&CQC法的层间剪力曲线在结构中下大部分范围均稍大于三条地震波对应的平均层间剪力曲线，但在顶部稍小于三条地震波对应的平均层间剪力曲线，部分地震波作用下顶部楼层的地震剪力大于&CQC法相应楼层的地震剪力。&故需对部分楼层剪力进行调整如下；层号1~30&层31~37&层X&向调整系数1.01.0Y&向调整系数1.11.3后记此次虽然并未直接参与弹性时程分析计算，但确实对画图以外的各种比较感兴趣。所以在项目结束后，自己想动手试试。不试不知道，一试问题就来了。以前尽管也接触了这方面的内容，但过多的是理论，虚无缥缈，不解其惑。这次基本能明了弹性时程分析的整个流程，并动手操作确实是极好的。努力做个快乐的绘图匠，那必须会写会画会思考。。。小菜鸟的结构之路还好远好远& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &珠海& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & 结构菜鸟&&木子青见注：以上资料为原创，禁止转载，如有发现追究版权责任！作者：爱生活&爱结构&作者：爱生活&爱结构&作者：爱生活&爱结构&作者：爱生活&爱结构&作者：爱生活&爱结构&&作者：爱生活&爱结构&作者：爱生活&爱结构作者：爱生活&爱结构注：资料为原创，禁止转载，如有发现追究版权责任！&注：本系列已经被收录在结构原创分区【设计之声】专栏往期精彩内容回顾
听众数收听数自我介绍结构设计像一把刀最后登录注册时间主题精华1积分1580帖子
土木币9732
非常好，都能玩弹塑性了还菜鸟？
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&楼主可能比较低调吧，不过他的设计总结系列，内容都蛮棒的，希望继续支持他的更多精彩内容！&
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一星助理工程师, 积分 60, 距离下一级还需 40 积分
分析挺到位的，学习了！！
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听众数收听数最后登录注册时间主题精华0积分529帖子
一星工程师, 积分 529, 距离下一级还需 121 积分
弹塑性不是一般人玩的，能玩的大师级了快
&有时间可以和他交流一下哦，嘻嘻，谢谢你的支持哦！&
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醉湘 发表于
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华语 发表于
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二星高级工程师, 积分 3955, 距离下一级还需 45 积分
土木币5561
这就是高深的学问啊
&感谢支持&
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孙中平 发表于
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土木币6930
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我国2000年建筑抗震设计规范（试设计稿）也建议将这种方法纳入未来的建筑抗震设计分析中。 目前，这种方法在桥梁抗震性能评估方面已有不少应用例子，但基本还没有被应用于设计分析，对这种方法如何应用于桥梁抗震设计分析，还需要更多的实践经验。 6.5.2 反应谱法 1 反应谱法的发展过程 在早期的结构抗震设计中，弹性静力法一直是一种基本的计算方法。尽管对这种方法在理论上的基本缺陷早有认识，但是由于缺乏对地震动特性的认识和结构振动分析理论的了解，所以基于动力学的地震反应分析理论一直未能得到发展。 1943年，比奥特（M.A.Biot）提出了反应谱的概念，并给出世界上第一条弹性反应谱曲线（即单自由度弹性振子对应某一个强震记录情况下，体系的周期与绝对加速度、相对速度和相对位移的最大反应量之间的关系曲线）。1948年，豪斯纳（G. W. Housner）提出基于加速度反应谱曲线的弹性反应谱法；1956年，纽马克（N. M. Newmark）率先把该法应用于墨西哥城拉丁美洲大厦的抗震设计，在翌年发生的里氏8级的墨西哥大地震中，周围建筑破坏殆尽，惟有该建筑保持完好。这一成功的范例，使弹性反应谱法获得了极大的声誉。自1958年第一届世界地震工程会议之后，这一方法被许多国家所接受，并逐渐被采纳应用到结构抗震设计规范中。 在弹性反应谱的概念提出不久之后，就提出了非线性反应谱的概念，试图将这样一种简单的概念应用于非线性地震反应分析中。但目前除了新西兰规范以外，非线性反应谱在其它国家的结构抗震设计规范中基本没有直接得到应用。 弹性反应谱理论 （1）反应谱的概念 反应谱理论的基本概念，可以通过单自由度振子的地震响应来 阐明。假定一个单自由度振
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