[分享]时程分析选波 A

时间: 2020-07-29 11:03 阅读:
大家好,好久不见,今天我们聊聊选波。
01 为什么要选波?
地震波的三要素:幅值(Magnitude)、频谱(Spectrum)和持时(Duration)。我们进行结构地震力计算的常用方法:基底剪力法和振型分解反应谱法(CQC)仅仅考虑了地震作用的幅值和频谱两个因素影响,而忽略了持时对地震作用的影响。
《抗规》5.1.2-3规定:特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。
时程分析选波 A_1
因此,不仅仅是超限结构,对于一些不规则结构或较高结构也需要进行时程分析。
02 规范规定
地震波和反应谱是特殊和一般的关系。由于采用不同地震波计算得到的结果可能相差很大,在进行时程分析时所采用的地震波需要满足一定的条件。
《抗规》5.1.2-3规定:当取三组加速度时程曲线输入时,计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取七组及七组以上的时程曲线时,计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。
采用时程分析法时,应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线,其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3,多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用。弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。
《抗规》5.1.2-3条文说明:所谓“在统计意义上相符”指的是,多组时程波的平均地震影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比,在对应于结构主要振型的周期点上相差不大于20%。计算结果在结构主方向的平均底部剪力一般不会小于振型分解反应谱法计算结果的80%,每条地震波输入的计算结果不会小于65%。从工程角度考虑,这样可以保证时程分析结果满足最低安全要求。但计算结果也不能太大,每条地震波输入计算不大于135%,平均不大于120%。
简而言之,时程分析要搞清楚以下两个问题:
  • 需要选多少条波
一般三组或七组,三组时取包络,七组时取平均(楼层剪力和层间位移角)。
  • 每条波要满足什么条件
两个条件:第一,地震波影响反应谱与规范谱在结构主要周期点上不大于20%;第二,地震波时程计算得到的结构基底剪力不小于CQC法的65%,一般不大于135%,多条波平均值不小于80%,一般也不大于120%。
03 如何选波?
以前选波较为困难,需要工程师收集一定数量的地震波并通过不断的筛选得到合适的地震波,在选波困难时可以向地震局或设计单位购买地震波。
随着结构软件的发展,现在选波则容易了很多,目前一些常用结构软件都提供了丰富的地震波库和自动选波功能,对于一般结构可以直接从里面获得合适的地震波,其选波条件也就是我们上面说的两个条件,在此不再多说。
时程分析选波 A_2
在使用软件自动选波功能时,笔者有些经验供参考:
  1. 候选地震波根据场地类别从对应特征周期里面选择,例如Ⅱ类场地第一组工程,选择0.35s特征周期的地震波作为候选波;若选波困难可增加临近特征周期的地震波作为备选,例如0.35s的波选不到的话可到0.3s或0.4s的波库中试试运气。
  2. 若符合条件地震波充足,可适当增加提高选波条件,例如可将基底剪力比值范围提高到0.9~1.1。
  3. 不要试图一次性把所有地震波都选出来,这样可能会导致地震波离散性很大,可以一条条选。
  4. 自动筛选出的地震波一定要重新采用弹性时程分析方法进行基底剪力验证。
  5. 根据规范要求,两个选波条件,基底剪力一定要满足,地震波反应谱和规范谱的差异在选波困难时可适当放松,放松时要尽量满足结构第一周期点差异不太大。
  6. 周期大于6s的结构选波较为困难,可以从PEER网站(http://peer.berkeley.edu/)或采用一些典型的长周期地震波计算。
    时程分析选波 A_3
选波很重要,也是一个比较复杂、没有统一标准的工作,以后对于选波的一些问题我们还会进一步进行讨论。
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