抗震设计反应谱特征周期取值研究
抗震设计中特征周期值的选取方法
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第 二组
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关于地震动参数取值的几个问题分析
关于地震动参数取值的几个问题分析作者：郑胜章来源：《装饰装修天地》2017年第24期摘要：本文结合工程实践，针对岩土工程勘察工作中关于地震动参数取值方面存在的几个常见问题，提出科学合理的分析方法。
关键词：岩土工程；地震动参数；分析方法1 前言地震效应评价是岩土工程勘察工作中必须要进行的一项重要内容，随着地震动参数区划图的进一步细化，加之抗震设计规范的调整，地震效应评价工作中关于场地类别的划分及地震动参数取值的内容出现了许多问题。
本文根据地震效应评价中对于现行地震动参数区划图的运用及容易出现的主要几个问题进行详细阐述，并就其解决方法进行探讨，以供相关技术人员参考。
2 地震烈度区划的发展及现状2.1 地震烈度区划的发展地震烈度区划是根据国家抗震设防需要和当前的科学技术水平，按照长时期内各地可能遭受的地震危险程度对国土进行划分，以图件的形式展示地区间潜在地震危险性的差异。
我国从20世纪30年代开始做地震区划工作。
新中国建立以来，自1956年至今五次（1956年、1977年、1990年、2001年、2015年）编制全国性的地震烈度区划图。
必须要注意的是自2001年第四代区划图开始正式名称由“中国地震烈度区划图”变更为“中国地震动参数区划图”，该版区划图附录D“关于地震基本烈度向地震动参数过渡的说明”规定，本标准直接采用地震动参数（地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期），不再采用地震基本烈度，以后的工作中应逐步修正地震基本烈度的概念。
2.2 地震烈度区划的现状现阶段（2017年），评价场地地震效依据的现行标准主要为《中国地震动参数区划图》GB18306-2015 和《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版），最新版本的标准将地震动参数的区划范围细分到乡镇一级。
3 几个常见的问题及解决方法3.1 场地类别划分的问题场地类别的应根据岩土层等效剪切波速和覆盖层厚度按照表1来划分，对于高层建筑群，可根据实测波速来准确划分，但对于一些以多层建筑为主的小区和面积较大的厂矿企业，由于规范未要求实测波速，可根据土层性状进行估算剪切波速，实际工作中有些项目仅以整个场地各土层的平均厚度来笼统的计算等效剪切波速，导致场地类别的误判。
长周期结构地震反应的特点和反应谱
第十届中日建筑结构技术交流会南京长周期结构地震反应的特点和反应谱方小丹L2，魏琏3，周靖21．华南理工大学建筑设计研究院2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室3．深圳市力鹏建筑结构设计事务所AbstractThe charaCte ri sti cs of eanhqmkc rcsponse and rcspo 璐e spec 咖f-or10n 争periods 虮lctI 鹏s a r ediscllssed ．A few shonages exist ing in the re$oIlse spectn 蚰of cllim code f-or seisIllic desi 驴of bllildin gsare 锄alyzcd ．11here a r eint 锄l relatio 雎be 抑een pseudo —accel 蹦ltion spec 仃l ：I 驰pseudo —Veloc 埘spectrI 珊and displace ment spec衄切珥th 盯ef ．0陀，a rt 诳ciaI modification to respo 嬲e spec 仃1蚰can re sll lt in the distonionof 争眦d m 嘶∞cha 髓c 白耐stics ．The 10ng ．p 嘲ods e gI]∞nt in rcspo璐espe 蛐ofC11im codc is revised ，infact ，蓼omld motion characte ri sti cs a r e c}姗ged ，wllich resul ts in an abn 咖l representati∞ofpowe rspcc 乜狮cofresp 伽成ng to acceleration spcctrIlm ，Milli 舢加storey seisIIlic she 甜coefj(icient described in thcspecificati 衄is oIlly relatcd to maximl earthqum(e innuence coef|ficient(％m)，but is not related to siteclassificatio 玑w 址ch is in connict 谢th the ge∞ral mles tllat the eanhqualke respo 璐e of as 仉l 咖re at thesoR·soil site is la 唱cr than tllat ofa s 甘uc 眦at tlle h 踟．d —soil site ．Accordingto the pseudo spectnlm rela ti on sbet 、)l ，e ％pseud0．accel 训on spectrIlIIl ，ps 即do-veloci 够spec 虮Imand dis placem ent spec 觚l 驰a responsespec 仃IlIIl pattcm 、Ⅳith lonj 雪er ．period segment(一10s)is proposed ，and whj!ch c a n pro 、，id c the refhence tospecificati 傩revision ．1(eywords lon 哥p 耐od ．s 仃Ilc 眦s ；response spec 胁；displacement specmml ；111iIlimum storey seisIllicshear coe伍cient ；seisIIlic desi 驴1引言有多种关于长周期结构的定义，如欧洲抗震设计规范认为基本振动周期大于3s 的结构为长周期结 构，我国抗震设计规范认为基本振动周期大于5s 的结构为长周期结构。
抗震设计中反应谱的应用
抗震设计中反应谱的应用一．什么就是反应谱理论在房屋工程抗震研究中,反应谱就是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。
它的书面定义就是“在给定的地震加速度作用期间内,单质点体系的最大位移反应、速度反应与加速度反应随质点自振周期变化的曲线。
用作计算在地震作用下结构的内力与变形”,反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型与阻尼)所产生的共振效应,但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。
地震时结构所受的最大水平基底剪力,即总水平地震作用为:FEK = kβ(T)G式中,k为地震系数,β(T)则就是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值,它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。
β(T)=Sa(T)/a反应谱理论建立在以下基本假定的基础上:1)结构的地震反应就是线弹性的,可以采用叠加原理进行振型组合;2)结构物所有支承处的地震动完全相同:3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应:4)地震动的过程就是平稳随机过程。
二．实际房屋抗震设计中的应用为了进行建筑结构的抗震设计,必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。
一般而言,求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种,一种就是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算,这种方法比较费时费力,其精确度取决于动力学模型的准确性与所选取地震波就是否适当,并且对于工程技术人员来说,这种方法不易掌握;第二种方法就是根据地震作用下建筑结构的加速度反映,求出该结构体系的惯性力,将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力,即地震作用,然后进行抗震计算,抗震规范实际上采用了第二种方法,即地震作用反应谱法。
实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。
由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱,因此当结构某些部位发生非线性变形时,抗震规范中的反应谱就不能适用,而应采用弹塑性反应谱来进行计算。
浅析关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题
市政桥梁154 2015年20期浅析关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题张秋生齐齐哈尔博恩公路勘察设计有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔 161000摘要：反应谱法在桥梁抗震设计中是有一定应用价值的，虽然目前大多数抗震设计规程都指出对大跨度桥梁进行抗震设计应采用动态时程分析法，但是有必要研究反应谱法的优点及不足，以确保桥梁工程在地震过程中有足够的抗震能力和合理的结构安全度。
关键词：桥梁；抗震设计规范；反应谱；修正系数中图分类号：tion wa 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)20-0154-021 反应谱法基本概念人类在与地震的斗争中发展了各种抗震分析方法，分为确定性方法和概率性方法两大类。
静力法、反应谱法和时程分析法均属于确定性方法，随机振动、虚拟激励法属于概率性方法。
通常所说的结构地震反应分析，就是建立结构地震振动方程，然后通过求解振动方程得到结构地震反应(位移、内力等的过程。
在结构抗震理论发展中，静力法、反应谱法和动力时程分析法三个阶段的形成和发展是人类对自然规律认识的不断深入与完善的过程。
反应谱理论考虑了结构物的动力特性，而且简单正确地反映了地震动的特性，因此得到了广泛认可和应用。
2 中国建筑抗震设计规范中国的《建筑抗震设计规范(GB50011-2001 )》(中国人民共和国建设部等，2001)以地震影响系数a的形式给出设计谱，地震影响系数由设计基本地震加速度、设计地震分组、场地类别以及阻尼比确定。
设计反应谱曲线包括4段:直线上升段、平台段、曲线下降段和直线下降段。
特征周期Tg 根据场地类别和设计地震分组查表确定。
阻尼比的影响通过参数η1、γ、η2考虑。
由于大多数工程中阻尼比都取为0.05，所以在下面的反应谱比较中，阻尼比均取为0.05。
2.1 上升段：2.2 水平段：2.3 曲线下降段：2.4 直线下降段：与上一版抗震设计规范GB711-89相比，GB50011-2001反应谱周期范围由3s扩展到了6s，增加了直线下降段。
反应谱特征周期的统计分析
反应谱特征周期的统计分析郭明珠;胡海芹;曹鑫雨;常议彬【摘要】反应谱特征周期即反应谱的第二拐点周期,是工程抗震设计的关键参数.收集了美国西部825条强地震记录并进行统计分析,结果表明:(1)反应谱特征周期随着场地的变软,震级的增大而增大,趋势较明显,但是特征周期与震中距和震源深度的线性相关性不明显;(2)竖向特征周期低于水平向特征周期,其差值随着场地的变软而增大;(3)与我国规范相比较,实际统计远场水平特征周期高于我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中的设计特征周期,实际统计竖向特征周期与此规范规定基本相同.该统计分析结果为大型或重要建筑结构抗震设计反应谱确定和抗震设计规范中设计特征周期的确定具有参考价值.【期刊名称】《防灾科技学院学报》【年(卷),期】2016(018)001【总页数】9页(P42-50)【关键词】反应谱特征周期;统计分析;场地条件;震级;震中距;震源深度【作者】郭明珠;胡海芹;曹鑫雨;常议彬【作者单位】北京工业大学城市与重大工程安全减灾共建重点实验室,北京100124;北京工业大学城市与重大工程安全减灾共建重点实验室,北京100124;北京工业大学城市与重大工程安全减灾共建重点实验室,北京100124;北京工业大学城市与重大工程安全减灾共建重点实验室,北京100124【正文语种】中文【中图分类】P315.9特征周期是反应谱的重要参数之一，是反应谱的第二拐点周期值，是设计反应谱标准化之后的地震动加速度反应谱平台段的终止周期。
特征周期是建筑抗震设计必要参数之一。
设计特征周期与地震影响系数是设计反应谱曲线的两个重要参数。
在我国历年的抗震设计规范修订中，对设计特征周期和地震影响系数取值一直在不断地修改和完善［1-3］，设计特征周期和地震影响系数取值的变化体现了其在地震动反应谱领域中的重要地位［4］。
水运工程抗震设计规范（JTS 146—2012）中特征周期仅考虑了场地类别，公路桥梁和构筑物等抗震设计规范中特征周期均根据场地类别和地震动参数区划图确定；室外给水排水和燃气以及建筑抗震设计规范中特征周期是根据场地类别和地震分组确定的。
探讨岩土工程勘察中抗震设计参数取值问题
探讨岩土工程勘察中抗震设计参数取值问题摘要：经济在快速发展，社会在不断进步，工程建设在不断增多，抗震设计参数是影响抗震设计的重要因素，抗震设计参数主要有抗震设防烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组、反应谱特征周期，本文主要是通过实例探讨在岩土工程勘察中如何提供正确、合理的抗震设计参数。
关键词：抗震设防烈度；设计基本地震加速度；设计地震分组；反应谱特征周期引言随着我国大力发展城市化建设，各种工程类项目数的数量和规模开始进一步增加。
尤其是对岩土工程而言，经济的发展不仅给其带来了发展机遇，也带来了挑战，人们对岩土工程的设计与施工提出了更高标准的要求。
而地质问题作为影响岩土工程勘察设计与施工环节中的重要影响因素，是相关工作人员重点研究的问题之一。
所谓的岩土工程，通俗的来讲就是指与岩石、土地以及地下水有关的土木工程，它的主要研究对象就是解析岩体与土体的工程问题，所以相关工作人员要积极获取相关地质资料，排除各种地质问题，以便从根本上提升岩土工程的施工质量。
1 岩土工程设计中的抗震作用目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，相比于普通的建筑工程，岩土工程设计具有一定的复杂性、地域性、自然性特征，在原有地貌特征上进行设计工作与所在区域自然环境息息相关。
岩土工程建设的主要目的是对岩土结构的改造与重组，通过相应的技术方法，提高岩土结构的抗灾害能力，降低自然灾害对人员生命和周围环境造成的不利影响。
岩土结构的改造工程，通过改变岩土的结构形式从而起到抗震的效果，从而提高地基稳定性与构筑物的安全。
这种操作方法主要是让岩土结构在地震灾害发生时能够具有抗冲击、抗荷载的作用，由于地震灾害具有不可控、不可测的特点，在无法控制地震灾害强度和次数的情况下，通过改变岩土结构降低地震带来的伤害具有很大意义。
需要注意的是在岩土工程设计中，除了要考虑结构安全性、稳定性，还要将山体滑坡问题考虑到设计中去，受到地域条件的影响，在发生地震灾害的时候很容易引发身体滑坡，造成人员伤亡与经济损失，将这一因素考虑在内，能够提高抗震设计的可靠性。
抗震设计中反应谱的应用
抗震设计中反应谱应用一．什么是反应谱理论在房屋工程抗震研究中，反应谱是关键计算由结构动力特征所产生共振效应方法。
它书面定义是“在给定地震加速度作用期间内，单质点体系最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期改变曲线。
用作计算在地震作用下结构内力和变形”，反应谱理论考虑了结构动力特征和地震动特征之间动力关系，经过反应谱来计算由结构动力特征（自振周期、振型和阻尼）所产生共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论形式。
地震时结构所受最大水平基底剪力，即总水平地震作用为：FEK = kβ(T)G式中，k为地震系数，β(T)则是加速度反应谱Sa(T)和地震动最大加速度a比值，它表示地震时结构振动加速度放大倍数。
β(T)=Sa(T)/a反应谱理论建立在以下基础假定基础上：1)结构地震反应是线弹性，能够采取叠加原理进行振型组合；2)结构物全部支承处地震动完全相同：3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应：4)地震动过程是平稳随机过程。
二．实际房屋抗震设计中应用为了进行建筑结构抗震设计，必需首先求得地震作用下建筑结构各构件内力。
通常而言，求解建筑结构在地震作用下构件内力方法关键有两种，一个是建立比较正确动力学模型进行动力时程分析计算，这种方法比较费时费力，其正确度取决于动力学模型正确性和所选择地震波是否合适，而且对于工程技术人员来说，这种方法不易掌握；第二种方法是依据地震作用下建筑结构加速度反应，求出该结构体系惯性力，将此惯性力作为一个反应地震影响等效力，即地震作用，然后进行抗震计算，抗震规范实际上采取了第二种方法，即地震作用反应谱法。
实践也证实此方法更适合工程技术人员采取。
因为现在抗震规范中地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得反应谱，所以当结构一些部位发生非线性变形时，抗震规范中反应谱就不能适用，而应采取弹塑性反应谱来进行计算。
所以选择适宜弹塑性反应谱并提出合适地震作用计算方法在中国抗震设计中含相关键现实意义。
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分 类 号 学 号 M200973022 学校代码 10487 密 级硕士学位论文学位申请人： 冯程程学科专业： 结构工程指导教师： 伋雨林 副教授答辩日期： 2012年1月5日抗震设计反应谱特征周期取值研究A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of Engineering Research on the Characteristic Period Value of Seismic Design Response SpectrumCandidate : Feng ChengchengMajor : Structural EngineeringSupervisor: Assoc.Prof. JI YulinHuazhong University of Science and TechnologyWuhan, Hubei 430074, P. R. ChinaJanuary, 2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本论文属于 （请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日日期： 年 月 日保密□，在 年解密后适用本授权书。
不保密□。
华中科技大学硕士学位论文摘要通过强震记录的积累，对震害的认识加深，以及对地震动反应谱特性的研究，我国建筑抗震设计规范经过了六次修订。
其中，设计反应谱曲线经历了较大的演变，主要体现在特征周期以及反应谱谱值的不断修正。
我国现采用的反应谱曲线不甚成熟，特征周期是设计反应谱的重要参数，因其受影响因素较多，有价值的研究成果相对较少。
本文综述了我国设计反应谱的演变过程，介绍了美国抗震规范NEHRP2009中规定的设计反应谱，并比较了中美先行规范设计反应谱及特征周期的异同。
详细介绍了本文强震数据库的建立，共收集了美国中西部地区强地震记录437条，并对数据库的覆盖率及可用性进行了分析，表明数据库具有较强的适用性。
在设计反应谱特征周期取值影响因素研究方面，参阅大量文献，总结出特征周期的影响因素主要有：场地类型、震级、震中距、震源机制、土层结构等。
另外，采用等效线性化波动分析软件SHAKE91，对三种不同的土层结构的地震反应进行分析，得出软弱夹层在土层剖面的中下部位时，对特征周期有放大作用。
在特征周期统计取值方面，主要统计计算了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地特征周期的取值，并将美国数百条地震动记录按震级、震中距、场地类别等条件分类,研究了场地类别、震级、震中距三因素对特征周期取值的影响，并进行了线性回归分析，分析结果表明，不同的场地类别和震级对设计反应谱特征周期取值有显著的影响。
特征周期值随场越软而增大，与震级具有良好的线性相关，与震中距相关性不明显。
关键词：抗震设计规范设计反应谱特征周期场地类别震级震中距华中科技大学硕士学位论文AbstractWith accumulation of the strong earthquake records and the experience in seismic damage, understanding for characteristics of earthquake response spectrum, our country’s construction seismic code passed six times evolution. Design response spectrum curve also experienced larger evolution, the evolution mainly reflects in feature period and response spectrum value unceasingly fixed. The response spectrum curve used by our country now is still not mature. Feature period is the important parameters of design response spectrum to aseismic design calculation, has great influence. But the influence factors for feature period are more. The research achievements in related fields are relatively rare.This paper reviews Chinese design response spectrum evolution, and introduction of American standard aseismatic design response spectrum, based on the former, compares the similarities and differences between sino-us response spectrum. Earthquake database has been established by 437 strong earthquake records in the Midwest, and the database of coverage and availability are analyzed, the results show that the database has strong applicability. In the influence for design response spectrum feature period value, refer to a large number of documents, summarized the factors for characteristics period with: kind of site, magnitude, the epicenter, focal mechanism, soil structure and so on. In addition, the equivalent linearization fluctuation analysis software SHAKE91 is used in three different layers structure of the earthquake response analysis. The results show that soft interlayer soil profile that in the lower part, the feature period have amplification.In the side of feature period statistical value, mainly the feature period value forⅠ, Ⅱ, Ⅲkind of site are statistically calculated, and hundreds of United States earthquake records are classified, according to magnitude, epicenter, site classification.The influence of three factors, like as, the site classification, the magnitude, the epicenter, on the value of characteristics period is analyzed in linear regression way. Results show that different categories, magnitudes and epicenters, to design response spectrum characteristic value have significant influence.The more soft the site condition the bigger the feature period华中科技大学硕士学位论文value. And feature period has good linear relation with the magnitude, but the relevance of the epicenter is not obvious.Key words: seismic design code feature period of design response spectrum site classification magnitude epicenter distance华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1选题背景和研究意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3论文的研究思路和方法 (4)2中美抗震设计规范反应谱介绍 (7)2.1设计反应谱的概念 (7)2.2中美抗震规范设计反应谱介绍 (9)2.3本章小结 (17)3设计特征周期计算数据库的建立 (18)3.1设计特征周期的定义 (18)3.2本文强震数据库介绍 (19)3.3本章小结 (25)4设计特征周期影响因素综述 (26)4.1引言 (26)4.2设计特征周期的影响因素 (26)4.3土层结构对特征周期影响研究 (27)4.4本章小结 (30)5设计特征周期的统计取值及三因素分析 (32)5.1引言 (32)5.2设计特征周期计算方法 (32)华中科技大学硕士学位论文5.3各因素对特征周期的影响 (34)5.4本章小结 (44)6 结论与展望 (45)6.1本文主要研究成果 (45)6.2需要进一步研究的工作 (46)致谢 (47)参考文献 (48)附录 (52)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 选题背景和研究意义据统计，二十世纪以来我国发生6级以上地震近800次，死于地震的人数达55万之多，占同期全球地震死亡人数的53%。