CN106842319B - 一种时程分析地震动备选库建立方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木建筑工程领域，涉及时程分析地震动备选库建立方法。该方法包括下列步骤：初选出大量地震动记录；确定满足抗震规范的设计加速度反应谱；确定初选出的地震动记录的加速度反应谱；将反应谱按周期分为平台段和六个周期段；对各分段分别求谱相对平均值差值；同时控制平台段和一个周期段，选出每组相对平均值差值在10%以内的地震动记录；结构基本周期在哪个周期段内，则选用该周期段对应组内的地震动记录；不同设防烈度、场地类别或设计地震分组，选出不同的地震动记录，这些选出的地震动记录构成地震动备选库。本发明的方法所选出的地震动记录遵循使所选地震动反应谱与场地设计反应谱近似一致的原则，具有极好的工程适用性。
Description
技术领域
本发明属于土木建筑工程领域，尤其涉及一种时程分析地震动备选库建立方法。
背景技术
时程分析中地震动是影响结构反应不确定性的最重要因素之一，输入不同的地震动加速度时程记录对结构时程分析的影响很大，选择合适的地震动记录是进行结构抗震设计的基础和关键。目前，各国规范对地震动记录选取的原则基本相同，使所选地震动的反应谱尽量与场地标准抗震设计反应谱相拟合，但选择方法不尽相同，国内研究比较有代表性的有：杨溥等(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，2000，33(6)：34-37.)提出的，基于规范设计反应谱平台段和结构基本自振周期段的双频段方法；杨红等(杨红，任小军，徐海英.双向水平地震下时程分析法中输入波的选择[J].华南理工大学学报(自然科学版),2010,38(11):40-60.)提出的，根据地震波两水平分量反应谱的SRSS(square root of the sum of the squares)谱与目标反应谱进行拟合的SRSS法(平方和平方根法)和双周期法。国外，Naeim等(Naeim F，Alimoradi A，Pezeshk S，et al.Selection and scaling of ground motion time histories for struc-turaldesign using genetic algorithms[J].EarthquakeSpectra,20(2):413-426.)提出了基于遗传算法的非线性最优化方法，要求所选地震动的SRSS谱与目标反应谱在某个周期段内误差最小；Katsanos等(Katsanos E I，Sextos A G，Manolis G D.Selection ofearthquake ground motion records:A state-of-the-art review from a structuralengineering perspective[J].Soil Dynamics and Earthquake Engineering,2009:157-169.)总结了前人提出的地震动选取方法，以SRSS谱与目标反应谱的差值最小为目标函数，进行优化分析，确定最优比例系数。
但是，以上方法都是基于抗震设计反应谱选择地震动记录的方法，未具体建立供时程分析直接选用的地震动备选库。
我国抗震规范对地震动的选取方法相对明确，不仅考虑地震动的特性，还需考虑结构的基底剪力响应，涉及设防烈度、场地特征和结构周期等多重因素。现有结构设计软件和结构有限元分析软件中自带的地震动记录，多选自以往几次典型地震，并未按我国规范要求与地震动特性、结构形式相匹配，结构时程分析前都要经历选择合适地震动记录的繁琐过程。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种时程分析地震动备选库建立方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：1.一种时程分析地震动备选库建立方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)初选出大量地震动记录；
(2)确定满足抗震规范的设计加速度反应谱；
(3)确定初选出的地震动记录的加速度反应谱；
(4)将反应谱按周期分为平台段和六个周期段；
(5)对各分段分别求谱相对平均值差值；
(6)平台段和一个周期段为一组，同时控制平台段和一个周期段，选出每组相对平均值差值在10％以内的地震动记录；
(7)结构基本周期在哪个周期段内，则选用该周期段对应组内的地震动记录；当结构周期恰巧为周期段的分界值时，选用分界值之后周期段的地震动记录；
(8)不同设防烈度、场地类别或设计地震分组，选出不同的地震动记录，这些选出的地震动记录构成地震动备选库。
本发明的时程分析地震动备选库建立方法，所选出的地震动记录遵循使所选地震动反应谱与场地设计反应谱近似一致的原则，具有极好的工程适用性。
附图说明
图1为某抗震设计反应谱及按周期的分段；
图2为某抗震设计反应谱和地震动记录反应谱；
图3-8为以7度(0.1g)设防烈度、II类建筑场地、三组设计地震分组为例选出的地震动记录反应谱与设计反应谱的比较。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的时程分析地震动备选库建立方法的技术方案进行详细的阐述。
以7度(0.1g)设防烈度、II类建筑场地、三组设计地震分组为例，时程分析地震动备选库建立方法，包括下列步骤：
(1)从地震记录专业网站上初选出100条地震动记录，根据实际情况，可增大初选量；
(2)确定抗震标准设计加速度反应谱，如图1所示；
(3)确定初选出的地震动记录的加速度反应谱(按抗震规范加速度时程最大值调整后)，如图2所示；
(4)将反应谱按周期分为一个平台段[0.1s,0.45s]和六个周期段[0.45s,1s]、[1s,2s]、[2s,3s]、[3s,4s]、[4s,5s]、[5s,6s]，划分周期段如图1所示；
5)对各分段分别求谱相对平均值差值其中和分别为设计反应谱和地震动反应谱在各控制段的平均值；
(6)同时控制平台段和一个周期段，即[0.1s,0.45s]+[0.45s,1s]、[0.1s,0.45s]+[1s,2s]、[0.1s,0.45s]+[2s,3s]、[0.1s,0.45s]+[3s,4s]、[0.1s,0.45s]+[4s,5s]、[0.1s,0.45s]+[5s,6s]，选出每组δ≤10％的地震动记录，结果如表1和图3-8所示；
表1以7度(0.1g)设防烈度、II类建筑场地、三组设计地震分组为例选出的地震动记录结果
(7)结构基本周期在哪个周期段内，则选用该周期段对应组内的地震动记录；当结构周期恰巧为周期段的分界值时，选用分界值之后周期段的地震动记录；当结构周期在[0.1s,0.45s]平台段内时，选用[0.1s,0.45s]+[0.45s,1s]组中的地震动记录；
(8)不同设防烈度、场地类别或设计地震分组(设计反应谱不同)，得到不同的地震动选择结果，这些选出的地震动记录构成地震动记录备选库。
Claims (3)
1.一种时程分析地震动备选库建立方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)初选出大量地震动记录；
(2)确定满足抗震规范的设计加速度反应谱；
(3)确定初选出的地震动记录的加速度反应谱；
(4)将反应谱按周期分为平台段和六个周期段；所述的平台段为[0.1s,Tg]，六个周期段为[Tg,1s]、[1s,2s]、[2s,3s]、[3s,4s]、[4s,5s]、[5s,6s]；
(5)对各分段分别求谱相对平均值差值其中和分别为设计反应谱和地震动反应谱在各控制段的平均值；
(6)平台段和一个周期段为一组，同时控制平台段和一个周期段，选出每组相对平均值差值在10％以内的地震动记录；
(7)结构基本周期在哪个周期段内，则选用该周期段对应组内的地震动记录；当结构周期恰巧为周期段的分界值时，选用分界值之后周期段的地震动记录；
(8)不同设防烈度、场地类别或设计地震分组，选出不同的地震动记录，这些选出的地震动记录构成地震动备选库。
2.根据权利要求1所述的时程分析地震动备选库建立方法，其特征在于：步骤(7)中，当结构周期在[0.1s,Tg]平台段内时，选用[0.1s,Tg]+[Tg,1s]组中的地震动记录。
3.根据权利要求1-2任一项所述的时程分析地震动备选库建立方法，其特征在于：步骤(1)中的初选是从地震记录专业网站上初选。
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