統(tǒng)一抗震設(shè)計譜理論及其應(yīng)用.pdf

1、自1932年M.A.Biot提出反應(yīng)譜理論和1959年G.W.Housner給出世界上第一條設(shè)計譜以來，地震反應(yīng)譜理論得到了全世界地震工程界的廣泛認(rèn)同，也因此吸引了全世界包括我國地震工程科學(xué)家和工程師對此進(jìn)行了深入的研究。近一個世紀(jì)以來，地震反應(yīng)譜理論以及相應(yīng)的抗震設(shè)計譜理論得到了巨大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。本研究將系統(tǒng)地對反應(yīng)譜的理論及其應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)，指出存在的問題，探索解決這些問題的可能的途徑，并在此基礎(chǔ)上提出統(tǒng)一設(shè)計譜的思想，也就

2、是提出了一種可以廣泛適用于不同場地條件，不同震中距和震級，地表和地下，水平向和豎向地震動的統(tǒng)一的設(shè)計反應(yīng)譜。
　　反應(yīng)譜是通過單自由度體系的最大反應(yīng)來描述地震動特性的重要工具，是結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計所關(guān)注的焦點(diǎn)。抗震設(shè)計譜是以地震動加速度反應(yīng)譜特性為依據(jù)，經(jīng)統(tǒng)計和平滑化處理確定的。然而，由于影響地震動反應(yīng)譜的因素既多且又十分復(fù)雜，要針對每一種具體的情況給出適用的設(shè)計譜就變得十分困難，以至世界各國采用的抗震設(shè)計譜之間不僅存在

3、明顯的差異，而且普遍存在大量的不確定性。目前各國科學(xué)家都指望能在一個較長的時期內(nèi)，取得盡量多的強(qiáng)震觀測記錄，同時將能夠影響設(shè)計譜的各種因素分類的更細(xì)，以期能在這樣的基礎(chǔ)上得到較為穩(wěn)定的各種設(shè)計譜。但是也有學(xué)者認(rèn)為目前所出現(xiàn)在設(shè)計譜中的這些問題決不是能夠靠增加觀測記錄的數(shù)量所能解決的，必須另辟蹊徑，特別是要研究不同地震動反應(yīng)譜的統(tǒng)一性才能有望取得較好的結(jié)果。因此，揭示地震動的普遍規(guī)律，認(rèn)識地震動反應(yīng)譜的新特性，解決這一領(lǐng)域面臨的諸多問題仍

4、然是地震工程界的重要課題。
　　本文首先對國內(nèi)外抗震設(shè)計反應(yīng)譜的發(fā)展、演變進(jìn)行了總結(jié)。指出現(xiàn)今反應(yīng)譜理論以及在此基礎(chǔ)上建立的抗震設(shè)計譜所取得的進(jìn)展和對地震工程以及對工程抗震設(shè)計所起的重要作用。在此基礎(chǔ)上總結(jié)了被廣泛使用的各種抗震設(shè)計譜所存在的問題，并提出作者本人的一些想法。為了實(shí)現(xiàn)這些想法本文著重研究了以下幾個方面的問題，并取得了一些初步的結(jié)果。
　　1.基于結(jié)構(gòu)動力學(xué)的基本理論，推導(dǎo)了在簡諧地震動作用下，單自由度體系的理論

5、解、瞬態(tài)解和穩(wěn)態(tài)解。分析了簡諧地震動全解反應(yīng)譜、穩(wěn)態(tài)解反應(yīng)譜和瞬態(tài)解反應(yīng)譜的特點(diǎn)并討論了它們之間的關(guān)系。揭示了簡諧脈沖型地震動對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的重要影響和潛在破壞作用，提出了在這類地震動作用下結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)振動影響不可忽略。
　　2.提出了地震動雙規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜的概念。以近千條地震動記錄為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，分別考慮場地條件、距離、震級、深度、分量方向等因素的影響，對地震動的加速度規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜和雙規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜進(jìn)行了詳細(xì)的對比研究。得出不同因素影響下地震動的平

6、均雙規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜之間存在良好規(guī)律性和一致性的結(jié)論。
　　3.以集集地震動記錄為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對反映地震動頻譜特征的不同周期參數(shù)進(jìn)行了研究。給出了這些周期隨場地條件和斷層距變化的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式?？紤]近斷層作用的影響，對集集地震的近斷層三分量地震動的頻譜周期進(jìn)行了分析。得到了考慮上下盤、方向性效應(yīng)和分量方向影響的近斷層地震動頻譜周期特征。
　　4.基于地震動雙規(guī)準(zhǔn)反應(yīng)譜和地震動頻譜周期的特征，考慮阻尼比的影響以及與現(xiàn)行規(guī)范相銜接，提出了統(tǒng)