某超高层场地地震反应及设计反应谱研究

场地地震安全性评价是规范对超高层结构设计的强制要求,场地地震反应特性及设计反应谱是超高层结构设计的重要计算依据。本文结合某不规则超高层建筑,讨论了场地地震反应特性及设计反应谱,在对场地进行安全性评价的基础上,比较了天然地震波与设计反应谱的统计误差,不仅证明了设计反应谱的准确性,还为结构抗震验算提供了可靠的天然地震加速度时程波,本文的研究可为同类型超高层结构设计提供经验参考。     

某超高层建筑场地地震设计反应谱研究

场地地震设计反应谱是超高层结构抗震设计的重要依据,关系着结构设计的安全性和成本。结合某超高层设计案例,分析了不同超越概率对场地地震设计反应谱和水平加速度峰值的地震危险性概率贡献分布的影响,比较了场地地震设计反应谱与天然波平均反应谱的取值,验证了场地地震设计反应谱的可靠性。结果表明,对于超高层结构的抗震设计除考虑近场地震影响外,还应考虑远场大震影响,利用本文所述方法获得的天然波反应谱可用于结构抗震设计验算并能提高结构设计安全性。     

长周期地震动作用下超高层建筑结构响应研究

超高层建筑结构自振周期相对较长,易受长周期地震动影响,是抗震设计时值得关注的问题。从PEER强震记录库中选取了Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类场地共410条工程中常用的强震记录,以一栋高250m、自振周期为6s的超高层建筑结构为例,从输入与输出两个层面对长周期地震动作用下的结构响应进行研究。输入层面,以规范设计反应谱为比较基准,通过分析地震动加速度反应谱,了解不同场地地震动的频谱特征;输出层面,以规范设计反应谱作用下的基底剪力为基准,通过分析超高层建筑结构在各类场地地震动作用下的基底剪力,获得不同场地地震动作用下的结构响应水平;同时,引用日本国土交通省公布的长周期设计地震动进行横向比较,通过弹塑性时程分析得到的不同时刻下结构塑性转角分布情况及发展规律,揭露长周期地震动作用下结构的响应特征与控制因素。     

长周期结构地震反应的特点与反应谱

讨论长周期结构地震反应的特点,分析我国建筑抗震设计规范中反应谱存在的主要缺陷。对反应谱进行人为的改变,会导致地震动特性的失真。我国规范反应谱的长周期段由于人为的调整,改变了地震动的统计特性,导致加速度反应谱对应的功率谱在长周期段异常,也导致长周期结构在地震作用下的计算位移偏大。抗震规范所规定的最小地震剪力系数仅与地震影响系数的最大值α_max相关,而与场地类别无关,有悖于软土场地上结构地震反应大于硬土场地上地震反应的一般规律。由加速度谱S_a、拟速度谱S _v和位移谱Sd之间的拟谱关系,给出了具有较长周期段(T延长至约10 s)的反应谱建议,可供规范修订时参考。工程算例表明,依据建议的反应谱进行结构的位移验算是可行的。     

对我国现行抗震规范反应谱若干概念的探讨

在使用规范反应谱时常将绝对加速度谱、拟加速度谱、伪加速度谱概念等同或者混乱使用,尤其对于大阻尼比且长周期的结构,采用"拟谱关系"能够获得相应谱的谱值却换算不了相应谱的频谱特性。也有认为利用"拟谱关系"所导出的相对位移谱不符合结构动力学原理及强震反应谱统计特征。基于此,对我国现行抗震规范地震反应谱所涉及到的绝对加速度反应谱、伪加速度反应谱和拟反应谱等作了较为详细的对比,重点阐明了伪谱与拟谱,绝对加速度谱与伪加速度谱在概念上的区别与联系。鉴于我国现行《建筑抗震设计规范》反应谱是由绝对加速度反应谱标定,利用"拟谱关系"仅是一种数值近似手段,并不具有频谱特性的转换功能,分析了绝对加速度反应谱和伪加速度反应谱在抗震设计过程中的差异。基于绝对加速度反应谱进行标定的规范反应谱,总结了其在目前建筑结构抗震设计中所存在的问题,尤其是在针对超高层结构消能减震结构分析中存在不足:长周期且大阻尼比结构所受设计地震作用与其弹性内力相比明显偏大,设计偏保守;用"拟谱关系"所得换算谱的频谱特性混乱且用于设计缺乏可靠性验证。为此,提出了应分类构建反应谱的建议。     

长周期抗震设计反应谱衰减指数与阻尼修正系数研究

对基于地震惯性力的绝对加速度谱和基于滞回恢复力的拟加速度谱进行差异解析,分析了长周期地震动拟加速度谱的衰减指数及其阻尼修正系数谱的变化规律。筛选长周期分量丰富的破坏性浅源强震数字化记录,通过弹性反应谱分析研究拟加速度动力放大系数谱的特征周期、两个下降段的衰减指数以及阻尼修正系数。分析结果表明：基于结构承载力的抗震设计谱应以基于滞回恢复力的拟加速度谱进行标定,以基于惯性力的绝对加速度谱标定对大阻尼比长周期结构的抗震设计偏于保守。拟加速度谱与绝对加速度谱在长周期段的衰减规律不同,大阻尼比长周期段拟加速度谱衰减速度较快。阻尼比0.05的标准抗震设计谱在第一和第二下降段采用形式简单的1/T和1/T²的规律衰减是合理可行的,无需通过修正衰减指数获得基于拟加速度的大阻尼比抗震设计谱。长周期地震反应谱的动力放大系数有显著的场地效应,以Ⅱ类场地为参考,Ⅰ~Ⅳ类场地效应系数分别取0.9、1.0、1.1和1.2较合适。地震动长周期分量对结构阻尼修正系数有很大的影响,基于拟加速度谱与绝对加速度谱的阻尼修正系数在长周期段有显著的差异。结构算例验证了长周期结构建议设计谱的衰减指数与阻尼修正系数取值的合理性。     

场地类型对设计反应谱平台值的影响

本文利用一维等效线性化波动方法对土层地震反应分析,并按照《建筑抗震设计规范》等有关规定,将反应谱为目标谱,对郏县茨坝镇北郏县本场地完成zk63、zk68两个孔剪切波速。测试的目的是对拟建建筑场地土的类型及建筑场地类别进行划分,以确定建筑抗震有利、不利和危险地段。计算了不同地震动输入下的不同类型土层剖面设计反应谱的平台值。并在统计分析的基础上,得到了反应谱平台在不同场地中的平均值。以此得到场地类型对设计反应谱平台值的影响。     

超高层建筑考虑长周期地震影响的另一种控制方法

由于缺乏可靠的长周期地震动记录,使得设计反应谱在长周期段的取值仍然存在较大的不确定性,而超高层结构的周期长,遭遇长周期成分突出的地震时,往往会遭受比较严重的破坏。指出我国目前采用的设计反应谱在长周期部分与国外反应谱的差别和问题,基于震害实例,分析远场地震的特征和对超高层建筑的影响,提出超高层建筑考虑长周期地震影响的另一种控制方法,并通过实际工程算例进行了验证,表明该控制方法是可行的。     

规范反应谱长周期部分修正方法的探讨

为将反应谱方法应用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计,本文探讨了对现有公路工程抗震设计规范中地震反应谱的长周期段进行修正的方法.数字化强震记录反应谱的计算结果表明,地震动水平分量的位移反应谱可以有一个明显的峰点.同时当周期无限长时,地震动相对位移反应谱应等于地面运动位移最大值.以此为基础,增加了表达长周期地震动反应谱特性的参数.经过修正和补充的规范化反应谱可用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计.     

新旧抗震设计反应谱在地震作用计算上的比较

本文分析了《建筑抗震设计规范》GBJ11－89（以下简称“89规范”）与新修订的建筑抗震设计规范在设计反应谱方面的主要差别，文中将北京地区常出现的两类场地，按上述两规范确定的设计反应谱和场地类别判定方法分别进行评价。通过比较分析，建议北京地区按“89规范”为Ⅱ类而按新修订的规范为Ⅲ类的场地上的建筑物，应按新的抗震设计理新进行地震作用计算和抗震验算。     

超高层建筑抗震设计要点分析

近些年来,我国超高层建筑发展十分迅速。由于超高层项目的特殊性,抗震设计应采取更为严格的技术措施以保证安全。我国规范采用三水准设防、两阶段设计的方法进行抗震设计。结合实际,对超高层建筑抗震设计有关反应谱、时程分析及性能设计等要点进行了分析。     

考虑场地条件的高层建筑长周期地震反应特征分析

长周期地震动与长周期结构的地震反应是近年工程中研究的热点。本文首先选取了一个典型的含有软弱夹层的II类场地模型,分别输入普通与长周期的基岩记录,计算场地表面地震动及反应谱,并与标准Ⅱ类场地反应谱进行了对比,研究这类场地条件对长周期地震动的影响。再以某一典型长周期高层框架-核心筒结构为背景,分别以这三种地震动作为结构输入,采用SAP2000有限元分析软件,进行结构地震反应分析。研究结果表明:软弱夹层场地减弱了输入的普通地震波加速度峰值,但对其作用下的长周期建筑结构存在不利影响;此外,软弱夹层场地放大了长周期地震动的长周期成分,与上部结构发生共振,使得上部结构的地震反应剧烈。     

超高层建筑场地地震动参数的确定

基于抗震设计的重要性,以厦门某超高层建筑场地为例,在场地地震危险性概率分析的基础上,对场地土层进行了一维地震反应分析计算,确定了该工程场地地震动参数,为抗震设计提供了依据.     

Probe into several important concepts in Chinese current seismic response spectra

在使用规范反应谱时常将绝对加速度谱、拟加速度谱、伪加速度谱概念等同或者混乱使用,尤其对于大阻尼比且长周期的结构,采用“拟谱关系”能够获得相应谱的谱值却换算不了相应谱的频谱特性。也有认为利用“拟谱关系” 所导出的相对位移谱不符合结构动力学原理及强震反应谱统计特征。基于此,对我国现行抗震规范地震反应谱所涉及到的绝对加速度反应谱、伪加速度反应谱和拟反应谱等作了较为详细的对比,重点阐明了伪谱与拟谱,绝对加速度谱与伪加速度谱在概念上的区别与联系。鉴于我国现行《建筑抗震设计规范》反应谱是由绝对加速度反应谱标定,利用“拟谱关系”仅是一种数值近似手段,并不具有频谱特性的转换功能,分析了绝对加速度反应谱和伪加速度反应谱在抗震设计过程中的差异。基于绝对加速度反应谱进行标定的规范反应谱,总结了其在目前建筑结构抗震设计中所存在的问题,尤其是在针对超高层结构消能减震结构分析中存在不足：长周期且大阻尼比结构所受设计地震作用与其弹性内力相比明显偏大,设计偏保守;用“拟谱关系”所得换算谱的频谱特性混乱且用于设计缺乏可靠性验证。为此,提出了应分类构建反应谱的建议。     

美国NEHRP规范中地震作用的比较研究

从1985年第一版推荐性的NEHRP规范出版以来,它已渐渐成为美国各样板规范和其他地方性建筑规范的主要参考资料之一。本文从设计加速度反应谱的最大值和长周期下降段形状等方面,对不同版本的NEHRP规范进行了比较。从中看出,在确定设计加速度反应谱时,分别考虑了场地条件在长、短周期的影响;控制长周期幅值的下降段的下降速率逐渐增大等。这些有望为我国建筑抗震设计规范的修订提供一些启示。     

场地特征周期与抗震设计反应谱的连续化方法

首先,分析场地土分类的模糊性特征,给出四类标准场地二维隶属函数的空间分布,实现场地的模糊化分类;然后,给出场地特征周期连续化方法及其空间分布图,该方法所确定的特征周期分布与建筑抗震规范给出的特征周期等值图吻合较好;最后,以二维隶属函数及其相应的标准设计反应谱为基础,给出四类标准设计反应谱的模糊化方法,建立基于标准场地二维隶属函数和连续化特征周期的两种设计反应谱的连续化方法,给出其空间分布,探讨连续化设计反应谱的工程应用。实践表明:所建立的连续化设计反应谱实现四类标准场地所对应设计反应谱的中间过渡,能更客观反映具有复杂不确定性、模糊性和变异性特征的工程场地的现实情况,为更合理地考虑场地实际特征影响,更客观科学地确定抗震设计反应谱和地震作用提供新的思路和方法。     

反应谱特征周期的统计分析

特征周期是反应谱的重要参数,是工程抗震设计的关键参数,但物理意义不明确、涉及因素多、结果离散,研究成果相对较少.从反应谱的本质出发,提出了反应谱特征周期的概率法.搜集近期1491条地震记录,采用概率法（97%）和美国FEMA-450（2003）法,以中国抗震规范特征周期分类为依据,研究了反应谱特征周期的统计规律.研究表明：概率法从面积比确定特征周期,力学概念明确,确定标准统一,与美国FEMA-450（2003）法有较好的一致性;近期地震波的特征周期分布特征表明,抗震规范规定的不同场地、不同地震分组的特征周期区段,地震记录数量不同,长周期效应不容忽视.特征周期与震级、场地类别和震中距的关系复杂且离散,特征周期呈区间分布规律,分布区间值较大,区间内部定量关系仍较难确定.特征周期与震级、场地类别和震中距的相关性不明显,反应谱特征周期按场地类别、震中距（地震分组）确定,存在不确定的风险,美国抗震规范以反应谱参数直接确定特征周期的方法,抗震规范修订时值得借鉴.     

不同阻尼比长周期抗震设计反应谱研究

一、前言地震反应谱理论是现阶段建筑抗震设计的基本理论。我国新修订的《建筑抗震设计规范 GBJ11-89》(以下简称89规范)提出了反映地震和场地特征的地震影响系数α曲线,它是设计反应谱的具体表达,其周期范围是0～3s,阻尼比=5%,适用于一般的砖石结构和钢筋混凝土结构。对于具有较长自振周期或结构阻尼比不同于5%的其     

场地分类和平均反应谱

在现行抗震设计规范中,设计反应谱形状完全决定于场地条件,与其它许多因素都无关。三类场地的反应谱差别很大,而场地分类却只凭一般性的岩性描述,实用中有时难免发生问题。本文针对这种情况提出了改进场地分类的原则和方法。此法以土层厚度为主要指标,将场地土分为四类,同时结合土层的刚度和分层结构进行调整。对于只具有表层地质资料的一般建筑场地,本文根据波速随深度的平均变化规律提供了粗略的分类方法。最后给出了四类场地的平均反应谱。     

考虑场地类别的基础隔震结构弹塑性加速度反应谱

弹塑性反应谱是基于性能抗震设计理论中的基础性课题之一,而场地条件对反应谱的影响情况,以及如何确定场地影响在规范设计反应谱中的体现形式,是目前工程抗震领域研究和讨论的热点问题。本文将三种场地类别上的1217条强震记录,按照场地条件和地震动峰值加速度分为21组,对两自由度体系的基础隔震结构简化模型作弹塑性时程分析,研究场地类别对基础隔震结构弹塑性加速度反应谱的影响。研究表明,结构的加速度响应依赖于场地类别,在基础隔震结构的自振周期范围内,结构的弹塑性加速度反应谱的谱值随场地土变软而增大。采用平均化的方式研究了反应谱的特性,运用分段线性拟合的方法,建立了与场地类别相对应的基础隔震结构弹塑性加速度反应谱公式,并通过算例验证了该公式的准确性,可将其用于基础隔震结构的抗震设计中。