本文關(guān)鍵詞：強震動記錄選取中目標譜的研究及應(yīng)用

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【摘要】：隨著強震動觀測技術(shù)的發(fā)展,強震動觀測數(shù)據(jù)的累積推動了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論的發(fā)展。目前,在許多國家的抗震規(guī)范中都將結(jié)構(gòu)時程分析方法列為靜力設(shè)計方法的必要補充,但對于高層建筑、大跨結(jié)構(gòu)等特殊結(jié)構(gòu)形式及重要建設(shè)工程要求強制使用時程分析方法。我國建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范及相關(guān)標準關(guān)于強震動記錄選取的規(guī)定過于籠統(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在面對大量強震動記錄數(shù)據(jù)時缺乏明確的選取依據(jù)。本文搜集整理了國內(nèi)外現(xiàn)有強震動記錄數(shù)據(jù),通過對地震參數(shù)的統(tǒng)計提出基于場地類型的改進反應(yīng)譜譜值相關(guān)系數(shù)經(jīng)驗公式,并將其應(yīng)用于條件均值反應(yīng)譜CMS(Conditions Mean Spectrum)的建立。同時,本文基于地震動衰減關(guān)系建立了地震參數(shù)與抗震設(shè)計參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系,將其作為選取強震動記錄的篩選依據(jù),進而明確了抗震規(guī)范中強震動記錄選取的初選條件。另外,提出兩種建立合理目標譜的方法:一是基于地震動衰減關(guān)系的PGA目標譜;另一是基于地震參數(shù)建立EPA均值目標譜。最后探討了在地震安全性評價工作中實際強震動記錄的選取及應(yīng)用。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)通過對兩萬余條強震動記錄進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)記錄的加速度、速度及位移峰值和反應(yīng)譜譜值的相關(guān)系數(shù),反應(yīng)譜譜值之間的相關(guān)系數(shù)均隨著場地條件而變化,并提出基于場地類別的改進反應(yīng)譜譜值相關(guān)系數(shù)經(jīng)驗公式。改進后的經(jīng)驗公式改善了目標譜的場地特征,使其更符合場地條件的要求。(2)針對抗震設(shè)計規(guī)范中關(guān)于強震動記錄選取的相關(guān)條款,提出強震動記錄選取的基本原則和具體方法,為完善相關(guān)規(guī)定提供參考依據(jù)。針對一般建設(shè)工程,依據(jù)地震動加速度峰值(PGA)衰減關(guān)系,提出同等設(shè)防PGA目標值對應(yīng)的地震參數(shù)范圍,建立斷層距和地震設(shè)計分組的對應(yīng)關(guān)系,進而確定強震動記錄選取的初選條件。討論了結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)和強震動記錄反應(yīng)譜譜值的關(guān)系,以典型框架結(jié)構(gòu)為例確定匹配周期范圍。結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)與強震動記錄反應(yīng)譜相關(guān)性分析表明兩者在結(jié)構(gòu)自振周期前后相關(guān)關(guān)系最為顯著,距離自振周期越遠的反應(yīng)譜值與結(jié)構(gòu)反應(yīng)的相關(guān)系數(shù)越小。匹配規(guī)范標準譜的強震動記錄選取基本原則為:以距離和場地條件作為強震動記錄初步選取條件。根據(jù)結(jié)構(gòu)自振周期確定匹配規(guī)范標準譜周期范圍,建議的匹配周期范圍為0.4T1-1.5T1,最后由實際記錄與規(guī)范標準譜在匹配周期范圍內(nèi)的均方差由小到大的順序選取記錄,記錄的放縮系數(shù)限定在0.2-4.0之間。(3)基于地震動衰減關(guān)系提出建立PGA目標譜,并采用匹配目標分布的強震動記錄選取方法。對于未進行地震安全性評價的一般建筑工程擬建場地,先利用PGA衰減關(guān)系,確定同等PGA目標值下的等效震級和距離,再代入加速度反應(yīng)譜衰減關(guān)系,確定與PGA目標值對應(yīng)的反應(yīng)譜即為PGA目標譜。PGA目標譜不僅是確定的均值譜,而且具有概率含義。PGA目標譜的分布及概率特性反映了地震動的不確定性,進而為結(jié)構(gòu)反應(yīng)的離散性提供了一個合理的參考范圍。(4)將現(xiàn)有強震動記錄數(shù)據(jù)按場地條件和斷層距分組,建立了EPA均值目標譜。通過將EPA均值譜、PGA目標譜和規(guī)范標準譜進行比較,EPA均值譜與PGA目標譜譜形相似,匹配效果優(yōu)于規(guī)范標準譜。建議規(guī)范標準譜作為強震動記錄選取的目標譜時,一、增加特征周期。二、減小地震設(shè)計分組1、2組,場地類型為I類場地和II類場地的中長周期段反應(yīng)譜值。(5)探討了地震安全性評價工作中強震動記錄的選取,結(jié)合不同等級的工程場地地震安全性評價提出與之相適應(yīng)的強震動記錄選取目標譜及基本原則,建議如下:一、針對I級安評的工程場地采取基于設(shè)定地震的強震動記錄選取方法。首先根據(jù)設(shè)定地震確定地震參數(shù)的初選條件,然后以場地設(shè)計譜作為目標譜,匹配場地設(shè)計譜選取記錄。二、針對II級和III級安評的工程場地采取建立條件均值目標譜的方法。即以場地設(shè)計譜上結(jié)構(gòu)特征周期點對應(yīng)的加速度反應(yīng)譜值為條件,利用設(shè)定地震的震級和距離等基于加速度反應(yīng)譜衰減關(guān)系建立條件均值目標譜,并采取匹配條件均值目標譜分布的方法選取強震動記錄。三、針對IV級安評的工程場地根據(jù)目標PGA值,采取PGA目標譜的方法選取強震動記錄。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P315.6

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本文編號：1164908