建筑抗震設計規范(GB 50011-2001)的5.1.2條文說明中規定,正確選擇輸入的地震加速度

時程曲線,要滿足地震動三要素的要求,即頻譜特性、有效峰值和持續時間要符合規定。

頻譜特性可用地震影響系數曲線表征,依據所處的場地類別和設計地震分組確定。這句話

的含義是選擇的實際地震波所處場地的設計分組(震中距離、震級大小)和場地類別(場地條件)

應與要分析的結構物所處場地的相同,簡單的說兩者的特征周期Tg值應接近或相同。特征周期

Tg值的計算方法見下面公式(1)、(2)、(3)。

加速度有效峰值按建筑抗震設計規范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。地震波的加速

度有效峰值的計算方法見下面公式(1)及下面說明。

持續時間的概念不是指地震波數據中總的時間長度。持時Td的定義可分為兩大類,一類是以

地震動幅值的絕對值來定義的絕對持時,即指地震地面加速度值大于某值的時間總和,即絕對

值|a(t)|>k*g的時間總和,k常取為0.05;另一類為以相對值定義的相對持時,即最先與最

后一個k*amax之間的時段長度,k一般取0.3~0.5。不論實際的強震記錄還是人工模擬波形,一般

持續時間取結構基本周期的5~10倍。

說明:

有效峰值加速度 EPA=Sa/2.5 (1)

有效峰值速度 EPV=Sv/2.5 (2)

特征周期 Tg = 2π*EPV/EPA (3)

1978年美國ATC-3規范中將阻尼比為5%的加速度反應譜取周期為0.1-0.5秒之間的值平均

為Sa,將阻尼比為5%的速度反應譜取周期為0.5-2秒之間的值平均為Sv(或取1s附近的平均速度

反應譜),上面公式中常數2.5為0.05組尼比加速度反應譜的平均放大系數。

上述方法使用的是將頻段固定的方法來求EPA和EPV,1990年的《中國地震烈度區劃圖》采

用了不固定頻段的方法分析各條反應譜確定其相應的平臺頻段。具體做法是:在對數坐標系中

同時做出絕對加速度反應譜和擬速度反應譜,找出加速度反應譜平臺段的起始周期T0和結束周

期T1,然后在擬速度反應譜上選定平臺段,其起始周期為T1(即加速度反應譜平臺段的結束周期

T1),結束周期為T2,將加速度反應譜在T0至T1之間的譜值求平均得Sa,擬速度反應譜在T1至T2

之間的譜值求平均得Sv,加速度反應譜和擬速度反應譜在平臺段的放大系數采用2.5,按公式

(1)、(2)、(3)求得EPA、EPV、Tg。

在MIDAS程序中提供將地震波轉換為絕對加速度反應譜和擬速度反應譜的功能(工具>地震

波數據生成器,生成后保存為SGS文件),用戶可利用保存的SGS文件(文本格式文件)根據上面所

述方法計算Sv、Sa、Tg。通過Tg值可判斷該地震波是否適合當地場地和地震設計分組,然后將

抗震規范中表5.1.2-2中的EPA值與Sa相比求出調整系數,將其代入到地震波調整系數中。將地

震波轉換為絕對加速度反應譜和擬速度反應譜時注意周期范圍要到6秒(建筑抗震規范規定)。

建筑抗震設計規范5.1.2條中規定,采用時程分析方法時,應按照場地類別和設計地震分組

選用不少于二組的實際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線,其平均地震影響系數曲線

應與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數曲線在統計意義上相符。所謂”在統計意義上相

符”指的是,其平均影響系數曲線與振型分解反應譜法所用的地震影響系數曲線相比,在各周

期點上相差不大于20%。

在MIDAS程序中,可選取兩組實際強震記錄生成兩個SGS文件(調整Sa后的),然后將一組人

工模擬的加速度時程曲線也保存為SGS文件,將三個SGS文件的數值取平均后與振型分解反應譜

法所采用的地震影響系數曲線相比較看是否滿足”在統計意義上相符”,由此也可判斷選取的

地震波是否合適。

另外,彈性時程分析時,每條時程曲線計算所得到的結構底部剪力不應小于振型分解反應

譜法計算結果的65%,多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小于振型分解反應譜法

計算結果的80%。

建筑抗震設計規范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2中的值即為加速度有效峰值。

表5.1.2-2 時程分析所用地震加速度時程曲線的最大值 (cm/s^2)

地震影響 6度 7度 8度 9度

多遇地震 18 35(55) 70(110) 140

罕遇地震 - 220(310) 400(510) 620

注: 括號內數值分別用于設計地震加速度為0.15g和0.30g的地區。

另外,表5.1.2-2中的數值(加速度有效峰值)可使用水平地震影響系數最大值(表5.1.4-1)

除2.25得到(5.1.4條文說明)。

表5.1.4-1 水平地震影響系數最大值

地震影響

多遇地震

罕遇地震

6度

0.04

-

7度

0.08(0.12)

0.50(0.72)

8度

0.16(0.24)

0.90(1.20)

9度

0.32

1.40

注: 括號內數值分別用于設計地震加速度為0.15g和0.30g的地區。

舉例說明: 7度多遇地震的水平地震影響系數最大值為0.08,重力加速度為9.801m/s^2,所

以7度多遇地震區域的加速度有效峰值為0.08*9.801/2.25=0.348 m/s^2(近似為 35 cm/s^2)。

參考文獻:

1. 建筑抗震設計規范(GB 50011-2001)

2. 地震安全性評價技術教程,胡聿賢