結(jié)構(gòu)非線性時(shí)程分析輸入地震波選擇方法.pdf

1、時(shí)程分析法已成為多數(shù)國家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的核心方法，隨著大量強(qiáng)震記錄的獲得，如何選擇合理的輸入地震波就成為近年來學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)問題。本文在總結(jié)歸納國內(nèi)外學(xué)者提出的諸多不同選波方法的基礎(chǔ)上，主要就引入“歸一化振型參與系數(shù)”以考慮高階振型對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)影響的選波方法，以遠(yuǎn)斷層和近斷層各20條地震波輸入下Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)的最大層間位移角平均反應(yīng)為基準(zhǔn)，分析其在結(jié)構(gòu)非線性時(shí)程分析中的適用性，并與美國ASCE7-05規(guī)范時(shí)程分析要求

2、的地震波選擇及調(diào)整方法比較。本文完成了以下工作:
　　(1)歸納了國內(nèi)外規(guī)范對(duì)于時(shí)程分析中輸入地震波的要求，以及不同學(xué)者提出的選波方法。詳細(xì)介紹了考慮高階振型影響的選波方法和美國ASCE7-05規(guī)范地震波選擇及調(diào)整方法。
　　(2)以美國SAC Steel Project提出的3層、9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)作為算例，使用SAP2000軟件建立了結(jié)構(gòu)非線性分析模型，并通過結(jié)構(gòu)自振特性分析和不同非線性梁柱單元

3、模型（集中塑性鉸和分布塑性鉸）時(shí)程分析結(jié)果比較，初步驗(yàn)證了模型可信性。
　　(3)選取不同地震中10個(gè)臺(tái)站雙向水平共20條遠(yuǎn)斷層地震波，采用本文選波方法選取3條地震波并依據(jù)ASCE7-05要求選取7條地震波，分別作為輸入分析了不同PGA下3層、9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)的最大層間位移角。對(duì)于低層結(jié)構(gòu)(3層)，本文選波方法有著很好的適用性;而對(duì)于中、高層結(jié)構(gòu)（9層和20層），本文選波方法存在低估樓層最大層間位移角的

4、情況，計(jì)算結(jié)果誤差在-15％至30％左右。但僅就最薄弱樓層和次薄弱樓層號(hào)的判斷和層間位移角計(jì)算來看，本文選波方法計(jì)算得到平均值與20條波計(jì)算得到的平均值基本一致。ASCE7-05方法計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)不同PGA下最大層間位移角及其沿樓層分布與20條波輸入下計(jì)算得到平均結(jié)果相近，均偏大20％左右。ASCE7-05選波方法沒有發(fā)生低估樓層最大層間位移角的情況。本文選波方法與之相比，對(duì)最薄弱樓層和次薄弱樓層號(hào)的判別上二者一致，其最大層間位移角計(jì)算

5、值要大于ASCE7-05方法。
　　(4)選取不同地震中20個(gè)臺(tái)站20條含速度脈沖的近斷層地震波，以9層和20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)為例，分析了本文選波方法和ASCE7-05方法對(duì)具有速度脈沖波形的近斷層地震動(dòng)輸入的適用性。結(jié)果表明，在近斷層地震動(dòng)輸入下，對(duì)于9層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)，本文選波方法計(jì)算得到的最大層間位移角沿樓層分布與20條波平均值更相近;但對(duì)于20層Benchmark抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)，本文選波

6、方法最大層間位移角幾乎在第11層，第4層和第3層同時(shí)發(fā)生，對(duì)應(yīng)層間位移角分別為1/37、1/38和1/40，相對(duì)誤差不足3.9％;而20條地震波和ASCE7-05選波調(diào)整方法輸入時(shí)則顯示最大層間位移角發(fā)生在第3層，最大層間位移角分別是1/42和1/27，就該數(shù)值而言本文選波方法與之基本一致。
　　綜合分析認(rèn)為:本文選波方法對(duì)遠(yuǎn)斷層和近斷層地震波，在實(shí)際結(jié)構(gòu)非線性抗震分析過程中都可用?？紤]實(shí)際工程應(yīng)用，結(jié)合ASCE7-05規(guī)定建議在