[发明专利]复杂结构抗震时程分析输入地震波的选择方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂结构抗震时程分析输入地震波的选择方法。 

背景技术

杨溥等人在（杨溥，李英民，赖明.结构时程分析法输入地震波的选择控制指标[J].土木工程学报，2000，33（6）：33-37）提出用于结构时程分析的双频段控制选波方法，仅考虑了反应谱平台段和结构基本周期的影响。 

曲哲和叶列平等（曲哲，叶列平，潘鹏.建筑结构弹塑性时程分析中地震动记录选取方法的比较研究[J].土木工程学报，2011，44（7）：10-21）对国内外建筑结构时程分析输入地震波选择方法进行了总结及比较，包括基于台站信息（震级、距离、断层特性等）、基于设计谱频段和最不利设计地震动3类应用于结构时程分析的选波方法。 

在上述2种方法中对高阶振型的影响考虑不足，因此对于高墩大跨梁桥、斜拉桥、悬索桥、超高层建筑等复杂结构分析不很适用。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种引入高振型影响的针对复杂结构抗震时程分析输入地震波的选择方法。 

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的： 

复杂结构抗震时程分析输入地震波的选择方法： 

步骤一，基于美国PEER强震记录数据库中选择满足震级、距离、加速度峰值及长周期特性的不同场地条件的备选地震波，形成工程抗震分析用小型强震数据库； 

工程抗震分析用小型强震数据库，该数据库从美国公开的PEER数据库中选出，其选择原则为： 

在美国PEER强震记录数据库中选择满足震级、距离、加速度峰值及长周期特性的不同场地条件的备选地震波，形成初选数据库。数据库中选择地震波的原则如下：（1）地震震级（Ms）在6级以上；（2）震中距或断层距在20km～40km之间；（3）加速度峰值在0.15g以上；（4）高通滤波截止频率在0.2Hz以下。 因受地震记录数量限制，少量不完全满足上述条件的地震波也在选择之列。这样做法的目的是：（1）地震能够使结构发生破坏；（2）减少震级、震中距和近断层地震动效应影响；（3）保证长周期反应谱（至5s）的计算精度。 

该小型数据库场地分为硬土、中硬（软）土和软土三类，对应土层（30m）平均剪切波速为Vs=360-750m/s、Vs=180-360m/s和Vs<180m/s，对应于美国USGS中的B类、C类和D类，近似对应《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)的I（II）类、III类和Ⅳ类。附表1-附表3依场地条件给出了选择的地震波情况，每类场地由10组双向地震波构成（20条地震波），尽量涵盖了造成大量现代工程结构破坏的Northridge地震、Kobe地震、集集地震等事件，以使震源（断层）特性接近于随机分布。 

整个过程在指定的工程抗震分析用小型强震数据库中选择，可保证场地条件类别相近及输入地震波的质量。 

附表说明： 

表1为本发明的工程抗震分析用小型强震数据库中硬土场地地震记录。 

表2为本发明的工程抗震分析用小型强震数据库中中硬（软）土场地地震记录。 

表3为本发明的工程抗震分析用小型强震数据库中软土场地地震记录。 

附表1硬土场地地震记录 

附表2中硬（软）土场地地震记录 

附表3软土场地地震记录 

步骤二，基于工程抗震分析用小型强震数据库，选择地震波，依场地条件以工程抗震分析用小型强震数据库中备选地震波反应谱与设计反应谱，在平台段与复杂结构前几阶周期点附近谱值的相对加权平均误差最小为双控指标，确定具体的输入地震波以实现时程分析结果与反应谱分析统计一致性要求，在多频段控制选波方法中引入高振型影响，采用平台段反应谱的均值误差和对复杂结构影响较大的前几阶周期附近反应谱的均值误差的加权平均进行控制，即通过（1）式：