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1、《工程力学》增刊2002年549从结构抗震设计理论看地震动输入’2’李英民赖明白绍良..(l,:,重庆大学土木工程学院重庆4000452建设部科技司北京10835):,摘要本文阐明了地震动输入在结构抗震设计理论的发展和结构抗展设计中的重要意义从结构地震响应分析方法,。的现状了解工程对地展动输入的需求并对现行设计地展动进行了审视:;;关键词抗震设计地震动输入地震响应分析1引言结构抗震设计理论涉及地震学、结构,其内容可概括为地震动输入、结构模型工程学等多门学科知识、。化结构反应分析及抗震设计原则等四部分l1]地震动输入即是根据地震危险性分析的结果进行地震动区,,划对于重要的工程结构甚至还
2、需要进行地震动小区划从而确定工程结构在设计基准期内具有不同超越,;概率的设计地震动参数结构模型化是指根据分析的目的和侧重点对实际工程结构进行必要的简化以使,;分析可行通常的结构模型化包括结构动力分析模型和结构构件恢复力模型的简化结构反应分析则是采;取适当的计算方法分析给定结构在给定地震动输入下的响应抗震设计原则是在经济政策指导下对震害经验、抗震原理以及工程经验的综合技术成果,通常以技术法规的形式体现于各类工程结构的抗震设计规范中。上述四部分内容既是结构抗震设计理论必须研究的对象,同时又是具体工程结构抗震设计所应遵循的,,。步骤四者彼此独立又相互联系不可或缺本,文旨在阐明地震动输入在结
3、构抗震设计理论的发展和结构抗震设计中的重要意义并从结构地震响,。应分析方法的现状了解工程对地震动输入的需求并重新审视现行的设计地震动以明确未来研究方向2结构抗震设计理论的发展与地震动输入,抗震设计的第一步即是确定设计地震动(地面运动参数或地面运动时程等)合理的地震动输入是保.,,证设计结果正确的必要条件然而尽管结构抗震设计理论的快速发展有目共睹期间也经历了多次抗震,,设计思想和设计方法的完善与更新但在抗震设计理论的四大部分内容中地震动输入的研究却一直落后,,于其它三部分内容的研究在很大程度上决定着各时期抗震设计理论的总体水平几乎每一次地震动工程,,特性的突破性认识都伴随着抗震设计方法
4、的革新它不仅是抗震设计理论发展的制约因素也是促进抗震设计理论发展的重要动力之一。可以说,结构抗震设计理论的发展史同时又是人们对地震动工程特性的认识过程。人们对于任何事物的认识都必须经历一个从无知到感知、从浅到深、从片面到全面的发展过程。由于受,到当时的认识与技术水平以及有限的强震观测记录资料等主客观条件的限制地震动研究的发展也经历了这样的过程。震害经验的积累和强震观测记录的增多是促进工程地震动研究发展的两大因素。远在结构,,抗震尚未形成为一门工程学科之前人们对于地震动的认识只限于其强度大小地震地面运动的强弱也只用烈度这一宏观概念来描述。后续的多数研究则集中于寻求烈度与单一地震动参数(
5、主要是地震动幅值)。。之间的关系日本学者上世纪初提出的震度法标志着静力抗震设计方法的形成但静力理论仅考虑了地震,。地面运动高频振动的幅值无法考虑地震动的频谱特性与时间历程以及结构动力特性的影响随着震害经基金项目:国家自然科学基金资助项目(5(阅目8017):,,,..作者简介李英民(1965)男山东省人博士教授从事结构抗展研究赖明195,,四川省人,.,,(6)男博士教授博士生导师从事结构抗展研究白绍良.,.,,,(19”)男北京市人硕士教授博士生导师从事结构工程研究550《工程力学》增刊202年,,验的积累和强震观测记录的增多人们对地震动幅值和频谱特性及其影响因素有了更深的认识美国
6、地震学家iBot所提出的地震反应谱概念和地震工程学家Housenr提出的标准反应谱将抗震设计理论推向了反应谱,。,阶段并发展成为多数国家抗震设计规范目前采用的主要方法它以弹性理论为基础考虑了地震动幅值,和频谱特性以及结构的部分动力特性但不能反映地震动持时的影响以及强震作用下结构的非线性行,。、、为尚不足以保证结构的抗震安全性随着认识的进一步深入计算机技术和结构动力试验技术的发展,以及一些重要工程和特殊复杂结构抗震设计的要求以了解结构在整个地震动时程输入过程中的动力行为,。,为目标的动力分析理论得到迅速发展并逐渐成为抗震设计的主要方法之一对于地震动随机性的认识。使得以随机振动理论为基础
7、的概率设计理论近年来也有了长足发展l2],,同时抗震设计理论的发展和设计思想的更新也提高了对地震动输入的要求从而推动了地震动的深入研究。在结构动力时程分析方法和概率设计理论日臻完善的现阶段,了解地震作用下结构动力反应全过,。程和具有概率统计意义的结构地震响应不仅是可行的也是必要的仅采用简化了的几项地震动参数往往。、达不到这一要求数量的有限性地区分布的不均匀性以及不可重现性(特别是某次地震记录到底在多大程度上代表了该场地上的未来地震动)等决定了强震观测记录这
