1、近年來,國內(nèi)高層建筑抗震界組織的歷次長周期結(jié)構(gòu)研討會中都討論了有關(guān)長周期結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法和地震反應(yīng)預(yù)測方法的問題。加之,根據(jù)本團(tuán)隊參與指導(dǎo)高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計工作中的累積,認(rèn)識到關(guān)于我國當(dāng)前預(yù)測結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的方法存在以下三個尤為值得關(guān)注的問題:1)當(dāng)前我國規(guī)范設(shè)計反應(yīng)譜中長周期段考慮到多方面因素而經(jīng)過了人為調(diào)整[5],不能代表該地區(qū)某個具有明確統(tǒng)計意義的地面運(yùn)動強(qiáng)度,因此用擬合該段反應(yīng)譜的方式選擇出的地面運(yùn)動記錄不能代表具有明

2、確統(tǒng)計意義的地面運(yùn)動強(qiáng)度;2)通常一次地震發(fā)生,即使震級、距離和場地條件等參數(shù)相同,因地震波傳播途徑的多樣性以及傳播途徑內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性,所記錄到的地面運(yùn)動的頻譜特性仍存在很大的離散性。而所輸入地面運(yùn)動的離散性必然會導(dǎo)致最終預(yù)測出的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的離散性。然而,目前國內(nèi)對于長周期結(jié)構(gòu)性能的考察中都沒有較為系統(tǒng)地考慮由地面運(yùn)動的離散性而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)反應(yīng)的離散性。為得到真實可信的離散性規(guī)律,用來研究地震動離散性的地面運(yùn)動記錄必須在中長周期有足

3、夠的可信度;3)因結(jié)構(gòu)所在場地周圍地震環(huán)境的不同,加之每個結(jié)構(gòu)的動力特征的不同,具體場地上的具體結(jié)構(gòu)可能遭受的某個水準(zhǔn)下的地震動類型也是不同的。要合理預(yù)測結(jié)構(gòu)地震反應(yīng),應(yīng)該體現(xiàn)該結(jié)構(gòu)周圍地震環(huán)境的影響。而依據(jù)我國結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范選擇的地面運(yùn)動通常不能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)周圍地震環(huán)境的影響。顯然,這樣預(yù)測出來的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)是不夠準(zhǔn)確和不夠合理的。
　　基于上述問題,本論文主要完成了以下工作:
　?、賹Φ孛孢\(yùn)動長周期段進(jìn)行了再考證,從地震動的量

4、測儀器、地震動記錄誤差分析、地震動記錄數(shù)據(jù)處理方法等方面討論了地面運(yùn)動長周期段的可信周期。
　?、趶拿绹窖蟮卣鹧芯恐行?PEER)和新西蘭FTP強(qiáng)地面運(yùn)動數(shù)據(jù)庫中收集了261組可信周期足夠長、相當(dāng)于中國抗震規(guī)范Ⅱ類場地條件的地面運(yùn)動記錄,并按震級、距離等參數(shù)分檔,對各檔地面運(yùn)動記錄加速度反應(yīng)譜的長周期特性進(jìn)行了研究,統(tǒng)計了地面運(yùn)動的離散性分布規(guī)律。
　　③主要針對現(xiàn)行地面運(yùn)動記錄選擇方法中的不足之處,提出了能夠體現(xiàn)結(jié)構(gòu)周

5、圍地震環(huán)境影響及基于地面運(yùn)動離散性、具有明確統(tǒng)計意義的擬合反應(yīng)譜為目標(biāo)譜的地面運(yùn)動記錄選擇方法。
　?、芨鶕?jù)本論文提出的地面運(yùn)動記錄選擇方法,選取了三個統(tǒng)計水準(zhǔn)共計21組(每個統(tǒng)計水準(zhǔn)各選擇7組)地面運(yùn)動記錄,采用三維空間非線性分析程序PERFORM-3D對某個已完成設(shè)計及超限審查的212.3m超高層建筑結(jié)構(gòu)算例進(jìn)行罕遇地震下的非線性動力時程反應(yīng)分析,對比不同水準(zhǔn)統(tǒng)計意義的地面運(yùn)動記錄輸入下的結(jié)構(gòu)反應(yīng),考察由于地面運(yùn)功的離散性而導(dǎo)

6、致的結(jié)構(gòu)反應(yīng)的離散性,以達(dá)到合理預(yù)測長周期結(jié)構(gòu)響應(yīng)的目標(biāo)。
　　完成以上工作,得到的主要結(jié)論有:
　?、傧啾扔谠缙谑褂玫哪M式強(qiáng)震儀記錄,基于新一代數(shù)字式強(qiáng)震儀記錄到的地面運(yùn)動記錄可以提供更為準(zhǔn)確的長周期分量,經(jīng)過數(shù)據(jù)校正處理后的數(shù)字強(qiáng)震儀記錄能夠提供可靠的長周期信息,可以用來研究地震動的長周期特性。
　?、谡鸺壌笮∈怯绊懙孛孢\(yùn)動長周期分量大小的決定性因素,隨著地震震級增大,當(dāng)?shù)桨l(fā)震斷裂的距離不大時,所得的加速度反應(yīng)譜

7、的峰值段有周期范圍加大的趨勢,或形成第二個次高峰區(qū)。震級越大,近場地震動的動力放大系數(shù)β曲線在長周期區(qū)段的譜值也越大。特別是在M7.0以上的大地震時,近場與遠(yuǎn)場地震動的動力放大系數(shù)β曲線在長周期區(qū)段的譜值都較大。同一震級檔的地面運(yùn)動記錄,隨著距離的增大,其動力放大系數(shù)β曲線在長周期區(qū)段的譜值相差不太大,其衰減速率也相差不大,即“距離”對地面運(yùn)動記錄反應(yīng)譜長周期段的影響不太明顯。不論記錄臺站離發(fā)震斷裂的距離大小,也不論地面運(yùn)動記錄對應(yīng)的地

8、震的震級大小,動力放大系數(shù)β的峰值多集中在2.5附近,變動范圍為2.3~3.15。
　　③建議的地面運(yùn)動記錄選擇方法為:采用本論文得出的具有明確統(tǒng)計意義的擬合反應(yīng)譜(統(tǒng)計平均反應(yīng)譜、平均值+1倍標(biāo)準(zhǔn)差反應(yīng)譜和平均值+2倍標(biāo)準(zhǔn)差反應(yīng)譜)作為目標(biāo)譜,并對地震危險性概率分析結(jié)果進(jìn)行解聚處理,識別出對所考察結(jié)構(gòu)地面運(yùn)動危險性起控制作用的地震動類型,再選取震級和場點(diǎn)到震源之間的距離與解聚處理得出的地震動類型相協(xié)調(diào)的地面運(yùn)動記錄。然后求出選取

9、的地面運(yùn)動記錄中的兩個水平向分量各自的加速度反應(yīng)譜及兩個反應(yīng)譜的幾何平均譜,控制標(biāo)定后的幾何平均譜在0.2T1~1.5T1周期范圍內(nèi)的平均值不小于目標(biāo)譜。
　?、艿玫介L周期結(jié)構(gòu)在不同水準(zhǔn)統(tǒng)計意義的地面運(yùn)動記錄輸入下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)離散性分布狀態(tài),建議對于重要性一般的結(jié)構(gòu),依照傳統(tǒng)設(shè)計控制水準(zhǔn),用本論文中具有明確統(tǒng)計意義且經(jīng)過擬合的平均反應(yīng)譜為目標(biāo)譜選取的地面運(yùn)動作為輸入,并以此來考察結(jié)構(gòu)的抗震性能是合適的;但是對于特別重要的結(jié)構(gòu),可能還