地震地面运动特性对结构地震需求的影响研究现状

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1、Vo1．34．No．1第34卷第1期地震研究2011年1月JOURNALOFSEISMOLOGICALRESEARCHJan．，201l地震地面运动特性对结构地震需求的影响研究现状术陈亮，章劲松(1．合肥工业大学土木与水利工程学院，合肥230009；2．安徽交通职业技术学院土木工程系，合肥230051)摘要：在结构抗震设计和分析中，地震地面运动特性(用幅值、频谱特性和持时表示)的变异性对于结构地震需求的影响最大。震害经验表明，各类结构的震害均表现为这三个基本要素综合影响的结果。因此，从地震工程学和结构抗震两个方面，对国内外结构地震需

2、求分析研究现状进行了较为全面的论述，包括分析方法、研究内容、影响因素等，重点论述了地面运动三要素对结构地震需求的影响，提出了存在的问题和今后尚需开展的研究工作。关键词：桥梁工程；基于性能的地震工程学；地震需求；地面运动强度参数；频谱特性；持时中图分类号：TU352．1文献标识码：A文章编号：1000—0666(2011)01—0075—061960；Sozen，1980；Moehle，1992)表明，当结0引言构屈服并进入非线性阶段时，结构的破坏更直接地与变形有关而不是与侧向力的水平有关；大量在结构抗震设计和分析中，需要预计在工程试

3、验研究结果(Krawinkler，Zohrei，1983；Chaiet场地处的特定地震灾害环境下，待建或已建结构al，1995；E1一Bahyetal，1999)表明，采用累积可能遭受到的最大地震反应以及相应的破坏规律，破坏参数和能量参数来预计结构的地震需求和能并将这种预计结果进行量化。在这个过程中，有力更为合理，它们能够对可能的破坏水平提供更很多不确定因素会对预计结果产生影响，对这些好的指示作用。因此，对于结构地震需求的定义不确定因素需要认真考虑并尽量减小其对结构地主要为结构在地震作用下的力、位移和滞回耗能震需求预计的影响，从而提

4、高精确性和计算效率。等。近年来，随着基于性能的地震工程学而且，在基于性能的地震工程学(Performance．(PBEE)和抗震设计理论(Performance-BasedSeis—BasedEarthquakeEngineering，简称PBEE)中，一micDesign，简称PBSD)的出现以及不断发展，概个重要任务就是处理在这个过程中每一步所出现率理论被引入到地震需求预计中，其中以美国太的不确定因素，而这些不确定因素均可视为随机平洋地震工程研究中心(PacificEarthquakeEngi—变量，只有这样才能更加准确地预计结

5、构的概率neeringResearchCenter，简称PEER)的研究最为地震需求和破坏规律，如易损性曲线等。在各种详细。例如Mackie和Stojadinovic(2003，2004)不确定因素中，地震地面运动特性的变异性对于详细研究了在基于性能的抗震设计中如何对地震结构地震需求的影响最大(Lee，Mosalam，需求进行预计以及基于性能的地震工程学的应用，2006)。地震地面运动特性主要可以用幅值、频谱包括地震危险性分析和概率地震需求分析，并将特性和持时三个基本要素来表示。震害经验表明，此方法运用于美国加利福尼亚州高速公路高架

6、桥各类结构的震害表现是这三个基本要素综合影响的抗震研究中。PEER基于性能的地震工程学理论的结果(解丽等，2008)。框架见图1。1对于结构地震需求的预计研究PEER基于性能的地震工程学分析由4个性质不同却相互联系的阶段组成：①地震危险性分析在结构抗震研究中，已有大量结果(Muto，(Hazardanalysis)——用来描述工程场地的地震活$收稿日期：2010—03—16．基金项目：安徽省交通科技进步计划项目(200907001)资助76地震研究34卷分析(probabilisticseismicdemandanlysic，简称P

7、SDA)来预计结构地震需求，并将PSDA和IDA分析两种方法进行了对比分析。Shome等(1997，1998，1999)研究发现结构地震需求是服从对数正态分布的。在结构地震需求预计中，有很多不确定因素会对预计结果产生影响。Hesameddin等(2005)研究了未来地面运动特性中的不确定性对于结构地震反应预计的影响；Lee和Mosalam(2006)、Kwon和Elnashai(2006)通过大量试验和计算分析得出结论：在所有的不确定性因素中，地面运动的不确定性对于结构地震需求的影响最大。美国Stanford大学的Blume地震工程

8、研究中心一直致力于地面运动特性对于结构地震反应影响的研究，并涌现出了大批知名学者如Shome、Deierlein、Krawinkler等。Shome等(1998)和Baker(2005)研究发现震级和距离对结构地震需求的影响较小，而对