[分享]抗震计算中地震波的选择
对于一般的建筑物，可通过振型分解反应谱法或底部剪力法来确定地震作用。但是，对于特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。
表5.1.2-1 采用时程分析的房屋高度范围
时程分析是完全的动力分析，因此能够更细致的反应结构在地震作用下的响应特性。但是，时程分析的结果是依赖于所选择的地震波时程。时程分析所使用的地震波时程，可以是实际的地震记录，即工程人员所说的天然波，也可以是人工模拟的地震动加速度时程，即人工波。抗震规范对于时程的选择，有如下的规定：
（1）选取的实际记录不少于总数的2/3；
（2）选取地震时程的平均地震影响系数曲线应与阵型分解反应谱法的地震影响曲线统计意义上相符；
在设计中，对于振型分解反应谱法的分析结果，和时程分析的分析结果，该如何使用呢？抗震规范是如此规定的：
（1）取3组时程时，结果取时程法的包络值和阵型分解反应谱法的较大值；
（2）当取7组及7组以上时程曲线时，结果取时程法的平均值和阵型分解反应谱法的较大值；
采用时程分析时，地震波的幅值是关键，必须根据烈度、抗震分析的目标来选择合适的地震波幅值。规范中对于地震波时程的幅值可以根据下表选用。
表5.1.2-2 时程分析所用地震加速度时程的最大值(cm/s2)
注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
另外，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%。如果时程分析的结果不满足这两条，应更换地震动时程曲线，或加大幅值。
对于天然波和人工波，哪种波更合理呢？由于规范规定了应该至少选择2/3的天然波，似乎天然波更符合工程实际，毕竟人工波是数字拟合出来数据。但是，实际工程中，拿到的天然波幅值肯定是与表5.1.2-2 中幅值不相符，因此我们需要进行地震波的调幅，调幅的过程是将幅值调整到规范规定的幅值，但是地震波的持时保持不变，如下图所示。
这样的处理结果是否合理呢？如果把规范规定的加速度幅值表示为姚明的身高，而拿到的实际地震波幅值表示为潘长江、曾志伟、郭敬明的身高，如下图所示。
直接调整加速度峰值的方法，相当于“只重视高矮差别，忽略胖瘦差别，更无所谓性别、性格等的差别”。这样处理的结果必然导致图片失真，如下图所示。而实际震害中，也经常会有地震动幅值很大，而震害较轻的现象，因此，只关注于幅值肯定是不合理的。
因此，获得地震动时程曲线更为好的方法，应是基于地震学的方法。二十世纪九十年代以前，基于地震学的方法主要包括Brune点源模型，Hartzell粘块体模型，Papageorgiou障碍体模型，Joyner多子源模型，Irkura格林函数法(研究PGA和反应谱）。进入九十年代以后，国外在此领域的研究有了新的发展动态，主要体现在以下几方面：
（1）仍以有强地震动记录地区为主；
（2）经验统计方法和基于地震学方法的迅速发展；
（3）借鉴地震记录丰富地区经过检验、证实有效的方法，促进缺乏强震记录地区地震动衰减研究的发展
基于地震学方法的主要优点在于：
（1）模型及其参数具有明确的物理意义，特别是能使结果在强震数据分布较少的区段内（也是经验统计方法的结果最不稳定的区段）仍保持很好的稳定性。
（2）可用在强震记录较多的地区，也可用在缺少强震记录的地区。
（3）在强震记录丰富地区（如美国西部）地震动衰减规律的研究结果表明，两种方法所得结果具有很好的一致性。这一成功经验为其它地区，特别是缺乏强震记录的地区，用基于地震学的方法揭示该地区地震动衰减规律的提供了有利工具。
（4）能与潜源相结合，根据M、R和区域衰减特点，合成场址处时程。
注；本文转自“建筑结构抗震”微信公众平台。
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