工程結(jié)構(gòu)的地震動輸入問題

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1、工程結(jié)構(gòu)的地震動輸入問題1抗震結(jié)構(gòu)的地震動輸入2地震動的工程特性及其描述3對現(xiàn)行抗震設(shè)計地震動輸入的審視4地震動工程特性的定量描述與設(shè)計地震動參數(shù)5地震動隨機模型6輸入地震波抗震分析必須以合理的地震動輸入為前提抗震設(shè)計最大的不確定性來自地震動輸入抗震設(shè)計理論的發(fā)展很大程度上取決于地震動輸入現(xiàn)狀工程應(yīng)用：地震動輸入成為一大難題理論研究：有必要認(rèn)真審視地震動輸入1抗震結(jié)構(gòu)的地震動輸入back結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法與地震動輸入確定性地震響應(yīng)分析基本方法略表結(jié)構(gòu)適用方法地震動輸入基本思路說明線性時域方法(數(shù)值

2、積分法或時程分析法)加速度時程將輸入在時域上進行離散，在各時段內(nèi)的動力問題處理為擬靜力問題，采用逐步積分法求解動力方程的數(shù)值解。積分方法常用線性加速度法、Wilson??法和Newmark??法等。動力方程可以是增量形式，也可以是全量形式。一般頻域方法加速度時程(或功率譜)將輸入在頻域上進行離散，在各時段內(nèi)的動力問題運用廣義頻域傳遞函數(shù)求解，迭加得出總體響應(yīng)。計算繁瑣，應(yīng)用較少。振型分解法一般方法(振型時程分析法)加速度時程將結(jié)構(gòu)振動特征進行離散，結(jié)構(gòu)的總地震響應(yīng)表征為主導(dǎo)振型響應(yīng)的迭加，各振型的響

3、應(yīng)可按單自由度體系采用時域方法或頻域方法進行計算。對具有非粘滯比例阻尼的工程結(jié)構(gòu)宜采用復(fù)模態(tài)理論。振型分解反應(yīng)譜法彈性反應(yīng)譜將結(jié)構(gòu)振動特征進行離散，結(jié)構(gòu)的總地震最大響應(yīng)表征為主導(dǎo)振型最大響應(yīng)按一定組合原則的迭加，各振型最大響應(yīng)根據(jù)由反應(yīng)譜理論確定的地震作用按靜力法計算。適用范圍受結(jié)構(gòu)特性和輸入形式的局限，但仍為最常用方法之一。底部剪力法彈性反應(yīng)譜將結(jié)構(gòu)第一振型的最大響應(yīng)視為結(jié)構(gòu)的總地震最大響應(yīng)，按靜力方法求解。適用范圍很有限，屬振型分解法的特例。非線性時程分析法加速度時程將輸入在時域上進行離散，在各

4、時段內(nèi)的動力問題處理為擬靜力問題，采用逐步積分法求解動力方程的數(shù)值解。與線性結(jié)構(gòu)的不同在于結(jié)構(gòu)動力剛度矩陣的修改。應(yīng)用廣泛。簡化方法彈性反應(yīng)譜將按振型分解反應(yīng)譜法計算得的彈性地震響應(yīng)，乘以由統(tǒng)計分析確定的經(jīng)驗比值或放大系數(shù)，得出非線性地震響應(yīng)。適用范圍極為有限。等效線性化方法加速度時程根據(jù)分析目的、結(jié)構(gòu)特點等按照一定等效原則將非線性結(jié)構(gòu)等效為線性結(jié)構(gòu)，非線性響應(yīng)的計算則轉(zhuǎn)化為線性響應(yīng)的計算。關(guān)鍵在于等效線性結(jié)構(gòu)的確定。存在多種等效原則。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法與地震動輸入隨機性地震響應(yīng)分析基本方法略表結(jié)

5、構(gòu)適用方法地震動輸入基本思路說明線性*振型分解法地震動隨機模型或時程集系將結(jié)構(gòu)離散為經(jīng)典振型，按單自由度體系計算各振型響應(yīng)的譜密度函數(shù)和相關(guān)函數(shù)，依振型迭加得出結(jié)構(gòu)總響應(yīng)的概率特征。適用于比例阻尼體系。非線性攝動法（小參數(shù)法）將解過程展開為小攝動參數(shù)的冪級數(shù)，級數(shù)的每一項分別滿足一個隨機輸入各不相同的線性微分方程，求解得出響應(yīng)的概率特征。常限于小非線性問題。等效線性化法同確定性等效線性化法，將非線性方程組用線性方程組近似等效，等效參數(shù)通常由兩組方程之差的均方值為最小通過迭代得出。近似程度隨非線性程度

6、的增強而變?nèi)?。Markov矢量法和Fokker-Planck方法視結(jié)構(gòu)狀態(tài)矢量為Markov矢量過程，求解Fokker-Planck偏微分方程得出過程的轉(zhuǎn)移概率密度函數(shù)，進而得出其它統(tǒng)計特征。為嚴(yán)密解法。適用于激勵缺乏相關(guān)性的情形。Wiener-Hermite展開式法將激勵和響應(yīng)展開為Wiener-Hermite級數(shù)，由統(tǒng)計正交性使隨機問題化為確定性問題，求解確定性核函數(shù)方程得到響應(yīng)概率特征。通常僅計及級數(shù)的二階項。線性或非線性統(tǒng)計近似方法地震動加速度記錄集系依大量同一集系地震波作為輸入，采用確定性

7、分析方法求得各地震波輸入下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，按統(tǒng)計方法計算結(jié)構(gòu)響應(yīng)的概率特征。方法局限性較小，問題的關(guān)鍵在于隨機輸入的處理，是一種實用可行的方法。MonteCarlo法地震動隨機模型與統(tǒng)計近似方法相同，僅輸入的樣本函數(shù)由給定的地震動隨機模型采用MonteCarlo法大量產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的不確定性結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的不確定性地震動輸入的不確定性結(jié)構(gòu)力學(xué)性能及幾何性質(zhì)的不確定性結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)計算模型的不確定性動力響應(yīng)分析中算法的不確定性基于某些響應(yīng)參數(shù)進行結(jié)構(gòu)可靠性評判的不確定性認(rèn)識輸入的不確定性是支配結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)不確

8、定性的最重要因素結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能以及幾何性質(zhì)本身具有一定的可變性，這種固有的不確定性是無法降低的結(jié)構(gòu)模型化（包括結(jié)構(gòu)動力分析模型和結(jié)構(gòu)恢復(fù)力模型的確定）是必需的，與此有關(guān)的不確定性可以通過模型和算法的改進予以降低迄今為止的各種破壞指標(biāo)與準(zhǔn)則幾乎都是在特定加載制度下某種結(jié)構(gòu)或子結(jié)構(gòu)試驗的基礎(chǔ)上提出的，還沒有一種被廣泛接受，當(dāng)推廣應(yīng)用到其它的加載形式和不同的結(jié)構(gòu)類型時具有不確定性。盡管地震動輸入所包含的與震源和傳播介質(zhì)的隨機性等有關(guān)的固有不確定性不能降低且必須接受，但與