抗震设计规范中地震作用的规定-防灾减灾工程及防护工程专业毕业论文.docx

摘要摘 要抗震设计规范是抗震设计的技术性法规,以现有的科学水平和经济条件为前提、以现有的经验和资料为依据制定。每个版本的抗震设计规范中,对地震作用的规定都是重要的一章,是抗震设计验算和采取抗震构造措施的基础,也是抗震设计规范与其他设计规范最重要的本质差别。本文在系统总结回顾国内外抗震设计规范中的设计地震作用规定的发展、演变过程的基础上,以大量实际强震记录为基础,对地震作用规定的五个方面进行了系统的研究,提出了改进的建议,主要包括:1 本文根据254个美国西部有强震记录的台站的剪切波速度结构资料,按中国建筑抗震设计规范的场地划分标准,对这些台站进行了场地分类,得到了有明确场地类别资料的、在自由地表或建筑物(低于三层的建筑物)地下室或一层取得的713条记录。为了研究地震动数字记录的反应谱长周期段可靠性,本文还专门选用了集集地震中获得的预存储10秒以上的、质量较好的记录132条:为研究了长周期反应谱的形状,另整理了质量较好的c、D、E类场地的402条记录。这些基础数据,与从相关研究成果(王国新,2000)直接引用的1220条强震记录,为本文的研究工作提供了坚实的基础。2研究了强地震动记录在长周期段的可靠性。将强地震动观测数据分为模拟记录和数字记录两大类。对于模拟记录,其加速度反应谱在5-6秒以内是可靠的;集集地震中获取的数字记录对比结果显示,,信/噪谱比均在90倍以上,表明在周期lO秒以内,噪声对反应谱影响很小。比较通过EMD调整基线的加速度反应谱与常规数据处理得到的反应谱,指出基线漂移对加速度反应谱的影响可忽略不计。3 在讨论地震动加速度反应谱幅值随周期下降的机理和主要特征的基础上,针对模拟记录和数字记录的质量差别,分别研究了6秒以内和更长周期段反应谱下降的形状,指出GB50011—2001规定的方案过于保守;通过对比数字记录和模拟记录长周期段的特征,论证了模拟记录的统计特征向10秒长周期扩展的可行性,指出可以暂不考虑T。2下降段,提出了设计反应谱按r1下降至长周期段、不设下限的改进方案。4 根据国内外研究现状和发展趋势的总结,指出了研究场地条件对设计反应谱最大值影响的必要性,通过比较相关研究的成败得失剖析了研究的难点和要点,用实际地震动观测数据的统计规律表明了反应谱最大值是随场地条件变化的,并进一步探讨了这种变化与场地条件分类标准、地震动强度的关系。根据统计结果,参考美国NEHRP规范的规定,建议抗震设计规范中规定目前设计反应谱最大值再乘以本文建议的场地系数。检验结果表明本文建议的改进确实更接近实际记录的反应谱,不仅长周期段有改进,而且短周期段也有明显的改进,误差有明显的降低。5 依据大量强震数据,统计分析了地震动竖向,水平反应谱的比值,强调了谱比随周期变化的本质特征,指出短周期处有一个峰值,随后一个低谷、长周期段的稳定常数值是一般规律。统计结果显示,I类场地峰值不高、低谷偏浅,可以近似认为不随周期变化;II、ⅡI、Ⅳ,,。据此,提出了在抗震数据规范中用水平设计反应谱乘以一个谱比函数的方式规定竖向地震作用建议。在分析震级、距离、场地条件对这一特征的影响的基础上,建议了谱比函数的简化形式。为了深入探讨谱比随周期变化规律的物理本质,借助P、SV和瑞利波场分析,定性比较地表V/H谱比的特征,指出场地表层速度结构是一个控制因素。6 用82条基岩场地实际强震记录拟合包络曲线,提取时程包络函数的参数:逐条记录计算相应平稳随机过程的PSDF,拟合标准化谱密度函数,提取PSDF的参数。对时程包络参数和PSDF参数卢。、∞。建议了简化的取值方法,对岛和o。统计拟合了一套衰减关系。比较了按本文建议构造的功率谱密度函数换算的反应谱参数与直接从衰减关系估计的反应谱参数,结果显示两种方法得到的特征频率很接近,反应谱最大值大体相当。据此,建议在抗震设计规范中规定根据设计反应谱转换功率谱。关键词:设计反应谱,强震记录,长周期范围,下降段形状,场地条件竖向反应谱,