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地震波的选取方法2010-10-20 22:32:00| 分类：默认分类|举报|字号订阅建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定，正确选择输入的地震加速度时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征，依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同，简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时Td的定义可分为两大类，一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时，即指地震地面加速度值大于某值的时间总和，即绝对值｜a(t)｜＞k*g的时间总和，k常取为0.05；另一类为以相对值定义的相对持时，即最先与最后一个k*amax之间的时段长度，k一般取0.3～0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形，一般持续时间取结构基本周期的5～10倍。
说明: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年美国ATC－3规范中将阻尼比为5％的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平为Sa，将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱)，上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV，1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
弹塑性时程分析用地震波选取的基本原则地震动具有强烈随机性，分析表明，结构的地震反应随输入地震波的不同而差距很大，相差高达几倍甚至十几倍之多。
故要保证时程分析结果的合理性，必须合理选择输入地震波。
归纳起来，选择输入地震波时应当考虑以下几方面的因素：峰值、频谱特性、地震动持时以及地震波数量，其中，前三个因素称为地震动的三要素。
1、峰值调整地震波的峰值一定程度上反映了地震波的强度，因此要求输入结构的地震波峰值应与设防烈度要求的多遇地震或罕遇地震的峰值相当，否则应按下式对该地震波的峰值进行调整。
A′(t) = (A′max/Amax) A (t)其中，A′(t) 和A′max分别为地震波时程曲线与峰值，A′max取设防烈度要求的多遇或罕遇地震的地面运动峰值; A (t) 和Amax分别为原地震波时程曲线与峰值。
2、频谱特性频谱即地面运动的频率成分及各频率的影响程度。
它与地震传播距离、传播区域、传播介质及结构所在地的场地土性质有密切关系。
地面运动的特性测定表明，不同性质的土层对地震波中各种频率成分的吸收和过滤的效果是不同的。
一般来说，同一地震，震中距近，则振幅大，高频成分丰富;震中距远，则振幅小，低频成分丰富。
因此，在震中附近或岩石等坚硬场地土中，地震波中的短周期成分较多，在震中距很远或当冲积土层很厚而土质又较软时，由于地震波中的短周期成分被吸收而导致长周期成分为主。
合理的地震波选择应从两个方面着手：1) 所输入地震波的卓越周期应尽可能与拟建场地的特征周期一致。
2) 所输入地震波的震中距应尽可能与拟建场地的震中距一致。
3、地震动持时地震动持时也是结构破坏、倒塌的重要因素。
结构在开始受到地震波的作用时，只引起微小的裂缝，在后续的地震波作用下，破坏加大，变形积累，导致大的破坏甚至倒塌。
有的结构在主震时已经破坏但没有倒塌，但在余震时倒塌，就是因为震动时间长，破坏过程在多次地震反复作用下完成，即所谓低周疲劳破坏。
弹性动力时程分析地震波选取方法探讨摘要：本文根据珠海市某超限高层弹性动力时程分析结果，探讨了选波方法。
研究表明，采用小样本容量的地震波输入时，天然波输入数量的增加可以降低地震波的总体离散性，按规范推荐的比例输入三向地震波加速度是合理的。
关键词：结构设计；弹性动力时程分析；地震波Abstract: in this paper, according to the Zhuhai city high-rise overrun elastic dynamic time-history analysis results, discusses the selection of wave method. Studies show that, using the small sample size of earthquake input, natural wave input quantity increase can reduce the overall dispersion of seismic wave, according to the standard recommended proportional input three to seismic wave acceleration is reasonable.Key words: structural design; elastic time-history dynamic analysis; seismic wave近年来，随着我国社会经济的发展，各类高层建筑在全国各地日益增多。
它们新颖别致、多样化、复杂化和独特个性等特点给城市带来崭新面貌的同时也给高层建筑结构设计者带来了严峻的挑战。
《建筑抗震设计规范》[1]第5.1.2条和《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]第4.3.4条规定了高层建筑应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充验算的范围。
本文对珠海市某超限高层建筑进行弹性动力时程分析，探讨地震波的选取方法。
建 筑 结 构 学 报(增刊1)J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s (S u p p l e m e n t a r y I s s u e 1)弹性与弹塑性动力时程分析方法中若干问题探讨杨志勇,黄吉锋,邵 弘(中国建筑科学研究院结构所,北京100013)摘要:依据大量实际工程弹性、弹塑性动力时程分析经验,结合实际工程应用,探讨了弹性、弹塑性动力时程分析方法中的一些基本问题。
针对性地分析了动力时程分析方法中地震波的离散性;地震波如何与反应谱曲线在统计意义上相符;人工模拟地震波方法及其工程应用;弹性、弹塑性时程分析法选取地震波的基本原则;弹性时程分析法地震波的选取数量;如何将反应谱分析结果与时程分析结果取较大值等方面的问题。
通过大量的算例分析可以看出,正确地应用弹性、弹塑性动力时程分析方法需要从多个方面进行准确理解和把握,教条地应用很难发挥弹性、弹塑性动力时程分析应有的作用。
关键词:弹性时程分析法;弹塑性时程分析法;地震波;反应谱中图分类号:T U 311.3 文献标识码:AD i s c u s s i o n o n l i n e a r a n d n o n l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o dY A N GZ h i y o n g ,H U A N GJ i f e n g ,S H A OH o n g(B u i l d i n g S t r u c t u r e R e s e a r c h I n s t i t u t e ,C h i n a A c a d e m y o f B u i l d i n g R e s e a r c h ,B e i j i n g 100013,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e r d i s c u s s e dl i n e a r a n dn o n l i n e a r t i m eh i s t o r y a n a l y s i s m e t h o d ,e s p e c i a l l y c o n c e r n i n g w i t ht h ef o l l o w i n gi s s u e s :t h e d i s p e r s e o f e a r t h q u a k e w a v e ,s c a l i n g t h e e a r t h q u a k e w a v e t o f i t t h e d e s i g n r e s p o n s e s p e c t r u mo f C h i n a c o d e ,t h e e a r t h q u a k e w a v e s i m u l a t i o n m e t h o d ,t h e b a s i c p r i n c i p l e o f e a r t h q u a k e w a v e s e l e c t i o n ,t h e n u m b e r o f w a v e s r e q u i r e d i n t i m e h i s t o r y a n a l y s i s ,a n d t h e m a x i m u ms t r u c t u r a l r e s p o n s e f r o ms p e c t r u ma n a l y s i s a n dt i m e h i s t o r ya n a l y s i s .A s s h o w ni nm a n y e x a m p l e s ,l i n e a r a n d n o n l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o ds h o u l db e u s e da p p r o p r i a t e l y t o o b t a i n u s e f u l r e s u l t s .K e y w o r d s :l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o d ;n o n l i n e a r t i m e h i s t o r y a n a l y s i s m e t h o d ;e a r t h q u a k e w a v e ;r e s p o n s e s p e c t r u m基金项目:建设部软科学研究资助项目(06-K 9-31)。
地震波的选取方法2010-10-20 22:32:00| 分类：默认分类|举报|字号订阅建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定，正确选择输入的地震加速度时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征，依据所处的场地类别和设计地震分组确定。
这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同，简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。
特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。
地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。
持时Td的定义可分为两大类，一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时，即指地震地面加速度值大于某值的时间总和，即绝对值｜a(t)｜＞k*g的时间总和，k常取为0.05；另一类为以相对值定义的相对持时，即最先与最后一个k*amax之间的时段长度，k一般取0.3～0.5。
不论实际的强震记录还是人工模拟波形，一般持续时间取结构基本周期的5～10倍。
说明: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年美国ATC－3规范中将阻尼比为5％的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平为Sa，将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱)，上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。
上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV，1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。
PKPM软件园地 建筑结构.技术通讯 2007年1月弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用杨志勇 黄吉锋（中国建筑科学研究院 北京 100013）0 前言地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。
几十年来，人们积累了大量的实测地震资料，这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。
与此相对应，时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。
但是，由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性，弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法；虽然如此，抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性，还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法；尤其是考虑了结构的弹塑性性能后，弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。
《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）第3.6.2，5.1.2，5.5.1，5.5.2，5.5.3等条文规定了时程分析相关的内容。
下面结合TAT ，SATWE ，PMSAP 和EPDA 等软件应用，探讨如何将弹性、弹塑性时程分析正确应用到结构设计中去。
1 弹性时程分析的正确应用11正确地在软件中应用弹性时程分析方法需要对规范的相关条文规定有正确的认识。
以下几点是需要特别明确的：（1）抗震规范第5.1.2条第3点规定，“可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值”。
在设计过程中，如何实现“较大值”有不同的做法：1)设计采用弹性时程分析的构件内力响应包络值的多波平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值直接进行构件设计；2)在实现振型分解反应谱方法时，放大地震力使得到的楼层响应曲线包住时程分析楼层响应曲线的平均值。
图1 SATWE 地震作用放大系数前一种做法可能使得构件配筋较大，因为在时程分析过程中，构件内力的最大响应具有不同时性，采用包络值进行设计会使得构件内力，尤其是压弯构件内力偏于保守。
弹性、弹塑性时程分析法在结构设计中的应用杨志勇黄吉锋(中国建筑科学研究院北京 1000130 前言地震作用是建筑结构可能遭遇的最主要灾害作用之一。
几十年来,人们积累了大量的实测地震资料,这些资料多以位移、速度或者加速度时程的形式体现。
与此相对应,时程分析方法也被认为是最直接的一种计算建筑结构地震响应的方法。
但是,由于地震作用随机性导致计算结果的不确定性,弹性时程分析方法只是结构设计的一种辅助计算方法;虽然如此,抗震规范为了增强重要结构的抗震安全性,还是将弹性时程分析方法规定为常遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法;尤其是考虑了结构的弹塑性性能后,弹塑性时程分析方法更是被普遍认为是一种仿真的罕遇地震作用响应计算方法。
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001第3.6.2,5.1.2, 5.5.1,5.5.2,5.5.3等条文规定了时程分析相关的内容。
下面结合TAT,SATWE,PMSAP和EPDA等软件应用,探讨如何将弹性、弹塑性时程分析正确应用到结构设计中去。
1 弹性时程分析的正确应用正确地在软件中应用弹性时程分析方法需要对规范的相关条文规定有正确的认识。
以下几点是需要特别明确的:(1抗震规范第5.1.2条第3点规定,“可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值”。
在设计过程中,如何实现“较大值”有不同的做法: 1设计采用弹性时程分析的构件内力响应包络值的多波平均值与振型分解反应谱法计算结果二者的较大值直接进行构件设计;2在实现振型分解反应谱方法时,放大地震力使得到的楼层响应曲线包住时程分析楼层响应曲线的平均值。
图1 SATWE地震作用放大系数前一种做法可能使得构件配筋较大,因为在时程分析过程中,构件内力的最大响应具有不同时性,采用包络值进行设计会使得构件内力,尤其是压弯构件内力偏于保守。
因此,TAT,SATWE,PMSAP等软件均提供了地震力放大功能。
SATWE地震作用放大系数见图1,可以通过适当地放大振型分解反应谱法的地震作用来满足相应的规范要求。
建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱关系研究
杨志勇;肖丽;黄吉锋;田家勇
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2010()5
【摘要】本文详细探讨了建筑结构罕遇地震响应与地震动位移谱之间的关系。
通过算例分析,对比了大震弹性与大震弹塑性响应的差异,并通过地震动位移谱解释了差异原因。
本文比较了人工地震动与包括汶川地震在内的天然地震动位移谱差异,指出了这种差异将导致罕遇地震作用下长周期结构的人工波计算结果普遍大于天然波计算结果。
本文依据地震动位移谱给出了罕遇地震分析时的地震动选取原则。
【总页数】8页(P29-36)
【关键词】汶川地震;罕遇地震;地震波;位移谱;弹塑性动力分析
【作者】杨志勇;肖丽;黄吉锋;田家勇
【作者单位】中国建筑科学研究院建筑结构研究所;中国地震局地壳应力研究所【正文语种】中文
【中图分类】P315.96
【相关文献】
1.罕遇地震作用下直接基于位移设计的局部预应力混凝土框架目标位移控制研究[J], 简斌;谢县;王媛
2.地震动瞬时能量谱与结构位移响应关系研究 [J], 刘强;周瑞忠;刘宇航
3.不同地震水准反应谱之间的关系和罕遇地震作用设计反应谱的确定 [J], 李英民;
白绍良;赖明
4.工程结构地震反应与地震动输入关系研究 [J], 王国新;鲁建飞
5.高层建筑结构在罕遇地震影响下的弹塑性时程分析研究 [J], 李志山;容柏生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
弹性时程分析中地震波选取的一种实用方法
朱嘉;杨东全;陈怡
【期刊名称】《桂林理工大学学报》
【年(卷),期】2016(036)003
【摘要】地震波的选取是弹性时程分析的重点与难点.由于地震波的不确定性与离散性,对特定结构选取满足《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)要求的地震波通常需要经过繁琐的试算过程.根据海口市某超限高层结构设计实例的弹性动力时程分析结果,提出一种基于SeismoSignal计算反应谱,以主要周期点控制筛选地震波容差、以底部剪力条件满足规范要求的选波方法.计算结果表明,该方法可提高选波的针对性和有效性,进而提升地震波选波效率.
【总页数】7页(P507-513)
【作者】朱嘉;杨东全;陈怡
【作者单位】海南大学土木建筑工程学院,海口570228;桂林电子科技大学建筑与交通工程学院,广西桂林541004;海南大学土木建筑工程学院,海口570228;桂林电子科技大学建筑与交通工程学院,广西桂林541004
【正文语种】中文
【中图分类】TU318
【相关文献】
1.谈时程分析中地震波的选取 [J], 赵婷婷;谭军;金春峰
2.浅析动力时程分析中地震波的选取 [J], 杨川丁
3.弹性动力时程分析中地震波的选取方法研究 [J], 陈康华;郭远翔
4.某高层建筑弹性动力时程分析的地震波选取 [J], 李建荣;孙业华
5.弹性时程分析时地震波选用的一种方法 [J], 王博;潘文;崔辉辉;白良
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
时程分析时地震波的选取及地震波的反应谱化摘要：目前我国规范要求结构计算中地震作用的计算方法一般为振型分解反应谱法。
时程分析法作为补充计算方法，在不规则、重要或较高建筑中采用。
进行时程分析时，首先面临正确选择输入的地震加速度时程曲线的问题。
时程曲线的选择是否满足规范的要求，则需要首先将时程曲线进行单自由度反应计算，得到其反应谱曲线，并按规范要求和规范反应谱进行对比和取舍。
本文通过介绍常用的数值计算方法及计算步骤，实现将地震加速度时程曲线计算转化成反应谱曲线，从而为特定工程在时程分析时地震波的选取提供帮助。
关键词：时程分析，地震波，反应谱，动力计算1 地震反应分析方法的发展过程结构的地震反应取决于地震动和结构特性。
因此，地震反应分析的水平也是随着人们对这两个方面认识的深入而提高的。
结构地震反应分析的发展可以分为静力法、反应谱法、动力分析法这三个阶段。
在动力分析法阶段中又可分为弹性和非弹性（或非线性）两个阶段。
[1]目前，在我国和其他许多国家的抗震设计规范中，广泛采用反应谱法确定地震作用，其中以加速度反应谱应用得最多。
反应谱是指：单自由度弹性体系在给定的地震作用下，某个最大反应量（如加速度、速度、位移等）与体系自振周期的关系曲线。
反应谱理论是指：结构物可以简化为多自由度体系，多自由度体系的地震反应可以按振型分解为多个单自由度体系反应的组合，每个单自由度体系的最大反应可以从反应谱求得。
其优点是物理概念清晰，计算方法较为简单，参数易于确定。
反应谱理论包括如下三个基本假定：1、结构物的地震反应是弹性的，可以采用叠加原理来进行振型组合；2、现有反应谱假定结构的所有支座处地震动完全相同；3、结构物最不利的地震反应为其最大地震反应，而与其他动力反应参数，如最大值附近的次数、概率、持时等无关。
[1]时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。
由于此法是对运动方程直接求解，又称直接动力分析法。
文章编号：１６７３－５１９６（２０１３）０４－０１３８－０５结构动力弹塑性分析地震波的选取原则王智军，王 斌，李银文（兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃兰州 ７３００００）摘要：总结分析国内外地震波研究成果，结合中国相关规范，提出地震波选取原则：根据结构动力特性、反应谱曲线初选地震波，对结构进行弹性时程分析；然后对其分析结果依据振型分解反应谱法基底剪力的“下限”要求以及波的离散性筛选地震波，确定动力弹塑性时程分析的地震波；最后对弹塑性分析计算过程及结果进行分析判断，确保分析结果真实可靠．理论分析和具体工程实例表明，利用这一原则选取地震波，概念比较清晰，实施相对简单，有利于在结构动力弹塑性分析过程中迅速选择合适的地震波．关键词：动力弹塑性分析；地震波；反应谱中图分类号：ＴＵ３７５ 文献标识码：ＡＳｅｌｅｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｗａｖｅｓ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｙｎａｍｉｃ ｅｌａｓｔｏ－ｐｌａｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓＷＡＮＧ Ｚｈｉ－ｊｕｎ，ＷＡＮＧ Ｂｉｎ，ＬＩ Ｙｉｎ－ｗｅｎ（Ｌａｎｚｈｏｕ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｕｍｍａｒｉｚｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｄｏｍｅｓ ａｎｄ ａ－ｂｒｏａｄ ａｎｄ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｃｏｄｅｓ，ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｗａｖｅ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｄｐｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｕｒｖｅ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃ－ｔｕｒａｌ ｅｌａｓｔｉｃ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｗａｖｅ ｗａｓ ｓｃｒｅｅｎ－ｓｅ－ｌｅｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｓｈｅａｒ ｌｉｍｉｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｄｅ－ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄｄｉｓｃｒｅｔｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｖｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｅｌａｓｔｏ－ｐｌａｓｔｉｃ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｄｅｔｅｒ－ｍｉｎｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｅｌａｓｔｏ－ｐｌａｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｓｕｌｔ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ．Ｉｔ ｗａｓ ｓｈｏｗｎ ｂｙ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｅｘａｍ－ｐｌｅｓ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｗａｓ ｃｌｅａｒ，ｉｔｓ ｉｍ－ｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｉｍｐｌｅ，ａｎｄ ｗａｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｐｒｏｐｅｒ ｗａｖｅｓ ｑｕｉｃｋｌｙ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｅｌａｓｔｏ－ｐｌａｓｔｉｃ ｄｙ－ｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌａｓｔｏ－ｐｌａｓｔｉｃ ｄｙｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｗａｖｅ；ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ 结构的地震响应随输入地震波的不同而相差甚大，直接影响计算结果的正确性和结构的安全［１－２］．许多国家对地震波的选取进行了大量研究［３－５］，中国《建筑工程抗震性态设计通则》［６］、《建筑抗震设计规范》［７］和《高层建筑混凝土结构技术规程》［８］对地震波的选取都有详细规定，但主要适用于线弹性时程分析，对于弹塑性动力时程分析规范没有明确规定弹塑性时程分析法中地震波选取依据，使得结构分析中地震波选取存在较大的随意性，严重影响了使 收稿日期：２０１２－０６－１７ 作者简介：王智军（１９７６－），男，陕西蒲城人，工程师．用该方法分析结构弹塑性发展、破坏情况时结果的真实性．为了在罕遇地震下进行弹塑性动力时程分析时合理地选择地震波，避免分析结果失真，通过具体工程弹塑性动力时程分析，深入研究地震波的选取，提出地震波选取原则：根据结构动力特性，反应谱曲线初选地震波，对结构进行弹性时程分析；然后对其分析结果依据振型分解反应谱法基底剪力的“下限”要求以及波的离散性筛选地震波［５－６］，确定动力弹塑性时程分析的地震波；最后对弹塑性分析计算过程及结果进行分析判断，确保分析结果真实可靠．第３９卷第４期２０１３年８月兰 州 理 工 大 学 学 报Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｏｌ．３９Ｎｏ．４Ａｕｇ．２０１３DOI:10.13295/ki.jlut.2013.04.035１ 工程概况某大底盘双塔连体结构，地上均为２５层，地下３层，房屋高度（室外地面～主屋面）９９．７ｍ．主体结构均采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构；地上１～５层通过大底盘裙房连为一体，两栋建筑在２４、２５层通过连接体连为一体；连接体部分采用钢结构，跨度为３２．６ｍ．该结构属于复杂体型结构，超限高层建筑．结构安全等级连接体为一级，其余为二级，基本风压为０．３９ｋＮ／ｍ２，地面粗糙度为Ｃ类，抗震设防烈度为８度，设计基本地震加速度值为０．２０ｇ，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，结构阻尼比为０．０５．利用ｍｉｄａｓ／ｂｕｉｌｄｉｎｇ程序对结构进行反应谱分析，计算得到结构周期见表１．表１ 结构周期Ｔａｂ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｅｒｉｏｄ振型周期／ｓ ｘ向平动因子ｙ向平动因子ｚ向扭转因子１ ２．５２４ ８ ８３．８４ ０ ０．０１２ ２．４２２ ８ ０ ９２．０１ ０．１５３ ２．１２７ ９ ０．０１ ０．１９ ９９．７８４ ０．７８５ ６ ６３．８３ ０ ０．０１５ ０．６６８ ２ ０．０２ ３．９０ ９５．１９６ ０．６５２ ９ ０ ７７．０２ １．９６７ ０．５３４ ２ ０．０２ ０．３１ ９９．６３２ 初选地震波根据结构周期、场地条件和反应谱曲线结合相关规范［２－５］要求，从ｍｉｄａｓ／ｂｕｉｌｄｉｎｇ程序中选取了Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ、Ａｒｃ＿０９＿ｗ、Ａｓｈａｎｇｈａｉ、Ｊａｍｅｓ＿ｔ、Ｔ１－１－１和Ｃｐｃ＿７４＿ｎｏｒ共７条波进行线弹性时程分析．７条波加速度时程曲线如图１所示．图１ ７条地震波时程曲线Ｆｉｇ．１ Ｓｅｖｅｎ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｃｕｒｖｅｓ３ 筛选地震波对结构进行线弹性时程分析，依据振型分解反应谱法基底剪力的“下限”要求以及波的离散性２个方面筛选地震波，最终确定３条地震波用于动力弹塑性时程分析．１）依据振型分解反应谱法基底剪力的“下限”选择．图２给出７条波加速度反应谱与规范反应谱的对比情况，表２为时程曲线计算所得结构底部剪力与振型反应谱法计算结果的比较．从图２可以看出，波Ｔ１－Ｔ－１与反应谱相差较大，动力弹塑性时程分析时不予选择．其反应谱的平均值与规范反应谱相差较大，平均值只有少数点能够做到与规范反应谱“在各个周期点上相差不大于２０％”，较难做到与规范反应谱“在各个周期点上相差不大于２０％”，“在统计意义上相符”这一点只能从概念角度模糊做到．由表２可知Ａｒｃ＿９０＿ｗ不满足相关规范要求，动力弹塑性时程分析时不予选择．经过选择，满足要求可用于动力弹塑性分析的波有Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ、Ａｓｈａｎｇｈａｉ、Ｊａｍｅｓ＿ｔ和Ｃｐｃ＿７４＿ｎｏｒ．２）地震波的离散性．图３、４给出该结构７条波的多遇地震弹性时程分析法和反应谱分析法计算得到的顶点位移、基底剪·９３１·第４期 王智军等：结构动力弹塑性分析地震波的选取原则 图２ 所选波的加速度反应谱与抗震反应谱的比较Ｆｉｇ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒａ ａｎｄ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｗａｖｅ表２ 时程曲线计算所得结构底部剪力与振型分解反应谱法计算结果的比较 Ｔａｂ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｈｅａｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｏｔｔｏｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｉｍｅ－ｈｉｓｔｏｒｙ ｃｕｒｖｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎＴａｆｔ＿ｈ波Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ波Ａｒｃ＿９０＿ｗ波Ａｓｈａｎｇｈａｉ波Ｊａｍｅｓ＿ｔ波Ｔ１－Ｔ－１波Ｃｐｃ＿７４＿ｎｏｒ波反应谱波底部剪力／ｋＮｘ向２８ ２３４ ２８ １１６ １５ ５４０ ４３ １８３ ３０ ８９９ ６６ ３３２ ２２ ９８４ ３２ ３６３ｙ向３１ ２５１ ２７ ８７５ １５ ７１１ ４２ ５４６ ２９ ０６０ ６４ ５２７ ３７ １９４ ３５ ５２９与反应谱的６５％比较ｘ向满足满足不满足满足满足满足满足２１ ０３４ｙ向满足满足不满足满足满足满足满足２３ ０９４平均值与反应谱的８０％比较ｘ向３３ ６１３满足２５ ８９０ｙ向３５ ４５２满足２８ ４２３图３ 楼层位移Ｆｉｇ．３ Ｆｌｏｏｒ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ·０４１· 兰州理工大学学报 第３９卷图４ 楼层剪力Ｆｉｇ．４ Ｆｌｏｏｒ ｓｈｅａｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ力响应结果．表３为多遇地震弹性时程分析结果离散性的比较．表３ 地震波离散性分析Ｔａｂ．３ Ｄｉｓｃｒｅｔｅｎｅｓｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ地震波顶点位移均值／ｍｍ顶点位移均方差／ｍｍ基底剪力均值／ｋＮ基底剪力均方差／ｋＮ７条ｘ １０６．８９ ６４．１２ ３３ ６１３ ４０ ８８４ｙ ９９．４９ ６０．１９ ３５ ４５２ ３７ ４７４５条ｘ ９８．０２ ２５．７７ ３１ ０８５ １５ １０４ｙ ９６．５１ ３６．３９ ３３ ５８５ １２ ３２２３条ｘ ９０．７０ ３．１２ ２９ ０８３ ２ ２２５ｙ ８５．３７ ７．３９ ２９ ３９５ ２ ４２２ 注：５条波指Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ、Ａｓｈａｎｇｈａｉ、Ｊａｍｅｓ＿ｔ和Ｃｐｃ＿７４＿ｎｏｒ；３条波指Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ和Ｊａｍｅｓ＿ｔ．从图３、４和表３可以看出：１）对于基底剪力而言，地震波弹性时程分析平均结果与反应谱分析结果比较接近，相差４％左右．７条波和５条波计算所得基底剪力的离散性均较大，均方差与均值的比值在２０％以上．Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｊａｍｅｓ＿ｔ和Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ ３条波计算所得基底剪力离散性较小，均方差与均值的比值在１０％左右．２）对于顶点位移而言，地震波弹性时程分析平均结果与反应谱分析结果相差较小，相差６％左右．７条波和５条波计算所得顶点位移响应离散性较大，均方差与均值的比值在３０％以上．离Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｊａｍｅｓ＿ｔ和Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ ３条波计算所得散性较小，均方差与均值的比值在８％左右．３）产生较大楼层剪力的地震波，并不一定产生较大的楼层位移．地震波作用于不同方向时，其结构响应不同．７条波中，Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｊａｍｅｓ＿ｔ和Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ这３条波基底剪力和顶点位移的时程分析结果与反应谱分析结果比较接近，离散性较小，可用于动力弹塑性分析．４ 弹塑性时程分析动力弹塑性分析的关键是地震波的选取和动力弹塑性分析模型的确定．本文通过弹性时程分析已选择Ｔａｆｔ＿ｈ、Ｊａｍｅｓ＿ｔ和Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ ３条波用于动力弹塑性分析，有关参数见表４．动力弹塑性分析模型采用ＢＵＩＬＤＩＮＧ程序默认的塑性铰模型，滞回模型见图５．通过计算分析，分别得到结构的最大位移、和最大层间位移角和最大基底剪力，见表５～７．表４ 地震波最大加速度值和持续时间Ｔａｂ．４ Ｍａｘｉｍｕｍ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｉｓｍｉｃ ｗａｖｅ地震波类型ＰＧＡ／（ｃｍ·ｓ－２）持续时间／ｓＴａｆｔ＿ｈ天然波４００ ４１．３４＞１５Ｊａｍｅｓ＿ｔ天然波４００ １５．９２＞１５Ｓａｎｆｅｒ＿ｔ天然波４００ ３８．０２＞１５图５ 滞回模型Ｆｉｇ．５ Ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃ ｍｏｄｅｌ·１４１·第４期 王智军等：结构动力弹塑性分析地震波的选取原则 表５ 结构最大位移Ｔａｂ．５ Ｍａｘｉｍｕｍ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｍ 地震波激励方向位移ｘ ｙＴａｆｔ＿ｈｘ ２５３．９ｙ２３９．６Ｊａｍｅｓ＿ｔｘ ２８９．３ｙ２９６．６Ｓａｎｆｅｒ＿ｔｘ ６０１．２ｙ４７２．９表６ 结构最大层间位移角Ｔａｂ．６ Ｍａｘｉｍｕｍ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｇｌｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｌａｙｅｒ地震波激励方向位移角ｘ ｙＴａｆｔ＿ｈｘ １／２４０ｙ１／２７１Ｊａｍｅｓ＿ｔｘ １／２５３ｙ１／２３０Ｓａｎｆｅｒ＿ｔｘ １／１３９ｙ１／１５７表７ 结构最大基底剪力Ｔａｂ．７ Ｍａｘｉｍｕｍ ｂａｓｅ ｓｈｅａｒ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｋＮ 地震波激励方向基底剪力ｘ ｙＴａｆｔ＿ｈｘ １２７ ３５５ｙ１２２ ８１５Ｊａｍｅｓ＿ｔｘ １０９ ４２２ｙ１２３ ３９７Ｓａｎｆｅｒ＿ｔｘ １３４ ９２５ｙ１４６ ３６０模型在３条地震波、２个不同方向的激励下，均能完成弹塑性分析，没有出现结果不收敛的情况．部分梁出现了塑性铰，柱、剪力墙、连接体桁架均未出现塑性铰，表明结构抗震防线明确，具有较好的抗震性能，能满足“强柱弱梁”和“大震不倒”的设防要求．５ 结论弹塑性动力时程分析时，不同的地震波得到的结构响应不同，单纯依靠规范较难选取合理的地震波．本文提出地震波选取原则，概念比较清晰，实施相对简单，有利于在结构动力弹塑性分析过程中迅速选择合适的地震波．在规范没有明确规定弹塑性时程分析地震波选取依据的情况下，采用这一原则选取地震波不失为一种有效的方法．参考文献：［１］ 杨志勇，黄吉锋，邵 弘．弹性与弹塑性动力时程分析方法中若干问题探讨［Ｊ］．建筑结构学报，２００８（６）：２１３－２１７．［２］ 王亚勇，刘小弟，程民宪．建筑结构时程分析法输入地震波的研究［Ｊ］．建筑结构学报，１９９１，１２（２）：５１－６０．［３］ 陆新征，叶列平，廖志伟．建筑抗震弹塑性分析［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１０．［４］ 赵伯明，王 挺．高层建筑结构时程分析的地震波输入［Ｊ］．沈阳建筑大学学报：自然科学版，２０１０，２６（６）：１１１１－１１１８．［５］ 曹 资，薛素铎，王雪生，等．空间结构抗震分析中的地震波选取与阻尼比取值［Ｊ］．空间结构，２００８（９）：３－８．［６］ 中国地震局工程力学研究所．ＣＥＣＳ １６０：２００４建筑工程抗震性态设计通则［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００４．［７］ 中华人民共和国住房和城乡建设部．ＧＢ ５００１１—２０１０建筑抗震设计规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１０．［８］ 中华人民共和国住房和城乡建设部．ＪＧＪ ３—２０１０高层建筑混凝土结构技术规程［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１０．·２４１· 兰州理工大学学报 第３９卷。
弹性及弹塑性时程分析地震波有效选取方法杨志勇，王雁昆，黄吉锋（中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司PKPM设计软件事业部北京100013）[摘要] 以工程实例说明弹性及弹塑性时程分析地震波选取的重要性；从“统计意义上相符”和“基底剪力的下限要求”等角度探讨了弹性时程分析选择地震波的基本原则和实际工程应用注意事项；通过基本理论分析和工程实例说明了如何利用位移谱在进行弹塑性时程分析时有效选取地震波。
[关键词] 弹性时程分析，弹塑性时程分析，地震波选取，反应谱，位移谱1引言正确选取地震波是保障建筑结构弹性、弹塑性时程分析有效性的重要因素，但设计人员在实际选取地震波时往往具有很大的随意性，甚至存在刻意筛选响应较小地震波的现象。
本文将从提高结构抗震安全性角度探讨地震波正确选取方法，以避免弹性、弹塑性时程分析流于形式，并为地震波的正确选取提供一些理论参考。
2弹性及弹塑性时程分析在结构设计中的必要性对于“小震”弹性阶段抗震设计而言，振型分解反应谱方法是现阶段的主流方法。
该方法依据规范规定的反应谱，在结构模态空间内得到各振型所对应的地震响应，进而采用CQC等组合方法进行振型叠加得到结构的最终地震响应。
其中规范所规定的反应谱是由数百条地震波通过概率平均化和平滑化后得到，且CQC振型组合方法也是基于平稳随机过程的概率保证方法，所以振型分解反应谱方法可以从概率意义上保证大多数结构地震响应计算足够保守。
但对于复杂高层建筑结构等一些特殊情况，该方法可能出现计算结果偏于不安全的个别现象，所以要选取多条实际或人造地震波进行附加弹性时程分析，以进一步保证结构的安全。
对于“大震”弹塑性阶段抗震分析而言，由于非线性问题的特殊性，目前阶段尚无法找到一种类似于弹性阶段振型分解反应谱方法的，基于概率的，可以应用振型解耦和叠加原理的，漂亮且简化的分析方法。
虽然学术界近年来在基于性能设计的PushOver方法等方面有所进展，但选取多条地震波进行弹塑性时程分析仍然是目前阶段保证结构“大震不倒”的主流分析方法。
弹塑性时程分析用地震波选取的基本原则2010-06-06 20:14:20| 分类：结构设计相关| 标签：高层建筑地震地震波地震资料|字号大中小订阅地震动具有强烈随机性，分析表明，结构的地震反应随输入地震波的不同而差距很大，相差高达几倍甚至十几倍之多。
故要保证时程分析结果的合理性，必须合理选择输入地震波。
归纳起来，选择输入地震波时应当考虑以下几方面的因素：峰值、频谱特性、地震动持时以及地震波数量，其中，前三个因素称为地震动的三要素。
1、峰值调整地震波的峰值一定程度上反映了地震波的强度，因此要求输入结构的地震波峰值应与设防烈度要求的多遇地震或罕遇地震的峰值相当，否则应按下式对该地震波的峰值进行调整。
A′(t) = (A′max/A max) A (t)其中，A′(t) 和A′max分别为地震波时程曲线与峰值，A′max取设防烈度要求的多遇或罕遇地震的地面运动峰值; A (t) 和Amax分别为原地震波时程曲线与峰值。
2、频谱特性频谱即地面运动的频率成分及各频率的影响程度。
它与地震传播距离、传播区域、传播介质及结构所在地的场地土性质有密切关系。
地面运动的特性测定表明，不同性质的土层对地震波中各种频率成分的吸收和过滤的效果是不同的。
一般来说，同一地震，震中距近，则振幅大，高频成分丰富;震中距远，则振幅小，低频成分丰富。
因此，在震中附近或岩石等坚硬场地土中，地震波中的短周期成分较多，在震中距很远或当冲积土层很厚而土质又较软时，由于地震波中的短周期成分被吸收而导致长周期成分为主。
合理的地震波选择应从两个方面着手：1) 所输入地震波的卓越周期应尽可能与拟建场地的特征周期一致。
2) 所输入地震波的震中距应尽可能与拟建场地的震中距一致。
3、地震动持时地震动持时也是结构破坏、倒塌的重要因素。
结构在开始受到地震波的作用时，只引起微小的裂缝，在后续的地震波作用下，破坏加大，变形积累，导致大的破坏甚至倒塌。
有的结构在主震时已经破坏但没有倒塌，但在余震时倒塌，就是因为震动时间长，破坏过程在多次地震反复作用下完成，即所谓低周疲劳破坏。
弹性及弹塑性时程分析地震波有效选取方法杨志勇，王雁昆，黄吉锋（中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司PKPM设计软件事业部北京100013）[摘要] 以工程实例说明弹性及弹塑性时程分析地震波选取的重要性；从“统计意义上相符”和“基底剪力的下限要求”等角度探讨了弹性时程分析选择地震波的基本原则和实际工程应用注意事项；通过基本理论分析和工程实例说明了如何利用位移谱在进行弹塑性时程分析时有效选取地震波。
[关键词] 弹性时程分析，弹塑性时程分析，地震波选取，反应谱，位移谱1引言正确选取地震波是保障建筑结构弹性、弹塑性时程分析有效性的重要因素，但设计人员在实际选取地震波时往往具有很大的随意性，甚至存在刻意筛选响应较小地震波的现象。
本文将从提高结构抗震安全性角度探讨地震波正确选取方法，以避免弹性、弹塑性时程分析流于形式，并为地震波的正确选取提供一些理论参考。
2弹性及弹塑性时程分析在结构设计中的必要性对于“小震”弹性阶段抗震设计而言，振型分解反应谱方法是现阶段的主流方法。
该方法依据规范规定的反应谱，在结构模态空间内得到各振型所对应的地震响应，进而采用CQC等组合方法进行振型叠加得到结构的最终地震响应。
其中规范所规定的反应谱是由数百条地震波通过概率平均化和平滑化后得到，且CQC振型组合方法也是基于平稳随机过程的概率保证方法，所以振型分解反应谱方法可以从概率意义上保证大多数结构地震响应计算足够保守。
但对于复杂高层建筑结构等一些特殊情况，该方法可能出现计算结果偏于不安全的个别现象，所以要选取多条实际或人造地震波进行附加弹性时程分析，以进一步保证结构的安全。
对于“大震”弹塑性阶段抗震分析而言，由于非线性问题的特殊性，目前阶段尚无法找到一种类似于弹性阶段振型分解反应谱方法的，基于概率的，可以应用振型解耦和叠加原理的，漂亮且简化的分析方法。
虽然学术界近年来在基于性能设计的PushOver方法等方面有所进展，但选取多条地震波进行弹塑性时程分析仍然是目前阶段保证结构“大震不倒”的主流分析方法。
从图1、图2可以看出，无论是弹性阶段还是弹塑性阶段，结构在不同地震波（指峰值相同、特征周期相同但波形不同的地震波）作用下的响应差别很大，因此正确地选取地震波对于保证结构安全十分重要。
作者简介：杨志勇（1974—）, 男, 博士, 研究员图1 某结构弹性时程分析楼层剪力、最大层间位移角结果(7度大震)图2 某结构弹塑性时程分析楼层剪力、最大层间位移角结果(7度大震)3弹性时程分析相关规范条文及地震波有效选取方法《建筑抗震设计规范》[1]（GB50011－2010，以下简称“抗规”）和《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]（JGJ 3-2010，以下简称“高规”）等规范均将弹性时程分析定位为补充的弹性阶段变形验算和承载力设计方法，即通过选取多条地震波进行弹性阶段时程分析得到结构的楼层位移、层间位移角以及楼层剪力，并进一步将振型分解反应谱方法的响应与之比较和做相应调整来附加保证结构的安全。
如下几方面的规范规定需要正确地理解和有效实现：3．1何种结构应进行弹性时程分析“抗规”第5.1.2条第3点和“高规”第4.3.4条第3点规定了应进行弹性时程分析的结构形式，按照规范规定，大量的高层建筑结构，如多塔、错层、刚度或质量突变、有转换层、有加强层、连体、甲类、超过一定高度等建筑均需进行补充的弹性时程分析计算。
3．2正确选取地震波不同地震波作用下结构响应差别很大，这种现象一般被称为地震波的“离散性”，这也是基于概率的振型分解反应谱方法是主流的抗震设计方法，而更加“真实的”的弹性时程分析方法只能成为补充验算方法的重要原因。
克服地震波离散性的有效方法是选取“足够数量”、“满足一定原则”的地震波。
按照“抗规”5.1.2条第3点和“高规”第4.3.5条第4点的规定，至少要选取三组地震波响应的包络值或七组地震波响应的平均值与反应谱计算结果取较大值。
选取地震波有两个主要原则，第一个选波原则是“统计意义上相符”，即“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”，规范条文说明解释“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％”。
通过大量的工程算例研究发现，这一原则对于人工波基本可以做到，但对天然波或多震波的平均值均很难做到，如图3、图4所示。
为了最大程度地满足规范这一基本选波原则，本文建议在基本振型满足上述规定前提下，所选择地震波反应谱比较饱满的“平台段”终止位置要尽量与结构的特征周期T g相符。
第二个选波原则是“基底剪力的下限要求”，即“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%”。
这一规定对于地震波的合理选取十分重要，从结构响应的工程意义角度保证了弹性时程分析方法的有效性。
本文建议在弹性时程分析时一定遵守该原则，如果从结构特征周期所对应的地震波库里无法选取到足够数量的符合这一原则的地震波，可以从相邻特征周期里选取地震波，这种做法具备足够的合理性。
本文不建议简单地放大地震波的峰值加速度以满足“基底剪力的下限要求”，因为从原理上看，此方法是放大了所设计结构的设防烈度，并不符合规范本意。
3．3如何正确应用弹性时程分析结果“抗规”5.1.2条第3点和“高规”第4.3.5条第4点规定“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”。
对于如何取时程法与反应谱法的“较大值”，规范没有详细规定，一般可以有两种思路执行这一规定。
第一种思路是将弹性时程分析方法得到的多波平均响应与振型分解反应谱方法得到的结构响应均作为地震作用工况，并进行结构的配筋计算或验算。
这种做法存在一定缺陷，因为弹性时程分析方法得到的构件包络内力具有不同时性，例如柱的包络弯矩和包络轴力产生的时刻一般不同，如果用于压弯构件配筋将在某些情况下出现配筋结果偏于不安全或过于保守的情况，而且此方法实现起来也较为繁复。
第二种思路是依据弹性时程分析方法得到的结构响应直接放大振型分解反应谱计算时的地震力，与此相应，结构的位移、构件内力和配筋均会相应地增大，这也是工程设计中通常采用的方法，SA TWE软件中的“全楼地震力放大系数”可以实现这种做法。
具体实现是首先进行弹性时程分析，如果多波的包络（或平均）楼层位移曲线及平均层间位移角曲线超过了反应谱方法（CQC）响应曲线，则将“全楼地震力放大系数”放大相应的倍数，直到反应谱方法（CQC）响应曲线包住了三条（七条）地震波弹性时程分析包络（平均）响应曲线为止，此时即满足了规范取“较大值”的要求。
需要注意的是，如果出现了需要放大“全楼地震力放大系数”的情况，而多条地震波弹性时程分析楼层位移和层间位移角曲线只有部分楼层超过反应谱方法（CQC）响应曲线，建议可以酌情考虑只在局部楼层采用放大“全楼地震力放大系数”后的配筋结果，其他楼层不必采用，这样可以避免全楼地震作用放大后所造成的配筋量不必要的增加。
如果采用SATWE 软件的v2.2 版本，用户则可以利用其中的“地震内力逐塔块调整”的功能来考虑弹性时程对结构设计的附加影响，这样操作起来更为方便，可以避免设计结果的手工合并过程。
4弹塑性时程分析时利用位移谱有效选取地震波罕遇地震弹塑性分析方法一般可以归结为三类，第一类是以大震弹性计算为基础，通过弹塑性位移谱修正得到结构大震弹塑性响应；第二类是基于能力谱方法，在基于性能设计中应用较多的静力推覆分析（PUSHOVER）方法；第三类方法是弹塑性时程分析方法。
“抗规”5.1.2条第4点、5.5节和“高规”第3.7.4条、第3.7.5条、第4.3.5条第3点、第5.1.13条第3点等规范条文主要对后两类方法进行了规定。
由于弹塑性时程分析方法的前提和假定相对较少，所以目前仍是罕遇地震分析的主流方法。
与弹性时程分析方法一样，选取不同的地震波对计算结果影响很大；而且从实际工程应用可以看出，地震波选取对于弹塑性时程分析结果的影响相较于弹性时程分析要更加显著，目前阶段尚无被普遍公认的弹塑性动力分析地震波选取原则。
文献[3]对建筑结构罕遇地震响应与地震波位移谱关系进行了研究，也为实际工程弹塑性时程分析正确选取地震波提供了可行思路。
文献[1]规定的9度罕遇地震影响系数曲线如图5所示（阻尼比ξ=0.05、特征周期Tg＝0.45s），其所对应的位移谱如图6所示。
从图6可以看出，对于单质点体系而言，依据“抗规”的大震地震影响系数曲线，结构的位移响应随结构周期的增长而增大，即随着结构发展弹塑性后刚度减弱、周期延长，弹塑性大震位移应该大于弹性大震位移，且弹塑性层间位移增大系数在1.3～2.2之间。
而文献[3]的研究发现，使用实际天然波进行罕遇地震弹塑性时程分析时，往往出现不符合这一规律的现象。
从图7人工地震波位移谱以及图8汶川地震波位移谱可以明显看出，人工地震波位移谱与规范反应谱对应位移谱基本接近，即在使用拟合规范反应谱的人工地震波进行结构罕遇地震弹塑性时程分析时，随着结构的弹塑性发展，刚度弱化周期变长，结构的弹塑性位移响应也会随之增大；而采用天然地震波时，根据其位移谱情况，结构罕遇地震弹塑性时程分析时，随着结构的弹塑性发展，刚度弱化周期变长，结构的弹塑性位移响应有可能出现不增反降的现象。
可以看出地震波位移谱可以成为大震弹塑性分析较好的选波依据。
结构弹性基本周期附近的地震波位移谱值与大震弹性时程分析结果有着直接的对应关系，可以通过地震波位移谱直接估算和校核大震弹性时程分析结果。
如果某条地震波的位移谱在结构基本周期附近存在明显下降趋势，则大震弹塑性时程分析得到的结构顶点位移响应小于大震弹性结果的风险会显著增大，通过该条地震波将很难得到较为保守的弹塑性位移响应结果。
本文建议参考如下的罕遇地震弹塑性时程分析地震波选取原则：1)所选取地震波的位移谱值在结构弹性基本周期与考虑弹塑性退化的结构基本周期之间（高阶振型影响较大结构应取前几阶控制周期），应与“规范”规定的罕遇地震影响系数曲线对应的位移谱值尽量接近。
2)在结构基本周期处（高阶振型影响较大结构应取前几阶控制周期），地震波位移谱值不应有明显的下降趋势。
5结束语正确的选取地震波是弹性时程分析和弹塑性时程分析能否发挥应有作用的关键。
在弹性时程分析时要清晰理解规范关于地震波“统计意义上相符”和“基底剪力下限”的相关规定，在实际工程设计过程中要采取正确应对措施以符合规范规定的本意。
