工程结构的地震动输入问题

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1、工程结构的地震动输入问题1抗震结构的地震动输入2地震动的工程特性及其描述3对现行抗震设计地震动输入的审视4地震动工程特性的定量描述与设计地震动参数5地震动随机模型6输入地震波抗震分析必须以合理的地震动输入为前提抗震设计最大的不确定性来自地震动输入抗震设计理论的发展很大程度上取决于地震动输入现状工程应用：地震动输入成为一大难题理论研究：有必要认真审视地震动输入1抗震结构的地震动输入back结构地震反应分析方法与地震动输入确定性地震响应分析基本方法略表结构适用方法地震动输入基本思路说明线性时域方法(数值

2、积分法或时程分析法)加速度时程将输入在时域上进行离散，在各时段内的动力问题处理为拟静力问题，采用逐步积分法求解动力方程的数值解。积分方法常用线性加速度法、Wilson法和Newmark法等。动力方程可以是增量形式，也可以是全量形式。一般频域方法加速度时程(或功率谱)将输入在频域上进行离散，在各时段内的动力问题运用广义频域传递函数求解，迭加得出总体响应。计算繁琐，应用较少。振型分解法一般方法(振型时程分析法)加速度时程将结构振动特征进行离散，结构的总地震响应表征为主导振型响应的迭加，各振型的响

3、应可按单自由度体系采用时域方法或频域方法进行计算。对具有非粘滞比例阻尼的工程结构宜采用复模态理论。振型分解反应谱法弹性反应谱将结构振动特征进行离散，结构的总地震最大响应表征为主导振型最大响应按一定组合原则的迭加，各振型最大响应根据由反应谱理论确定的地震作用按静力法计算。适用范围受结构特性和输入形式的局限，但仍为最常用方法之一。底部剪力法弹性反应谱将结构第一振型的最大响应视为结构的总地震最大响应，按静力方法求解。适用范围很有限，属振型分解法的特例。非线性时程分析法加速度时程将输入在时域上进行离散，在各

4、时段内的动力问题处理为拟静力问题，采用逐步积分法求解动力方程的数值解。与线性结构的不同在于结构动力刚度矩阵的修改。应用广泛。简化方法弹性反应谱将按振型分解反应谱法计算得的弹性地震响应，乘以由统计分析确定的经验比值或放大系数，得出非线性地震响应。适用范围极为有限。等效线性化方法加速度时程根据分析目的、结构特点等按照一定等效原则将非线性结构等效为线性结构，非线性响应的计算则转化为线性响应的计算。关键在于等效线性结构的确定。存在多种等效原则。结构地震反应分析方法与地震动输入随机性地震响应分析基本方法略表结

5、构适用方法地震动输入基本思路说明线性*振型分解法地震动随机模型或时程集系将结构离散为经典振型，按单自由度体系计算各振型响应的谱密度函数和相关函数，依振型迭加得出结构总响应的概率特征。适用于比例阻尼体系。非线性摄动法（小参数法）将解过程展开为小摄动参数的幂级数，级数的每一项分别满足一个随机输入各不相同的线性微分方程，求解得出响应的概率特征。常限于小非线性问题。等效线性化法同确定性等效线性化法，将非线性方程组用线性方程组近似等效，等效参数通常由两组方程之差的均方值为最小通过迭代得出。近似程度随非线性程度

6、的增强而变弱。Markov矢量法和Fokker-Planck方法视结构状态矢量为Markov矢量过程，求解Fokker-Planck偏微分方程得出过程的转移概率密度函数，进而得出其它统计特征。为严密解法。适用于激励缺乏相关性的情形。Wiener-Hermite展开式法将激励和响应展开为Wiener-Hermite级数，由统计正交性使随机问题化为确定性问题，求解确定性核函数方程得到响应概率特征。通常仅计及级数的二阶项。线性或非线性统计近似方法地震动加速度记录集系依大量同一集系地震波作为输入，采用确定性

7、分析方法求得各地震波输入下结构的响应，按统计方法计算结构响应的概率特征。方法局限性较小，问题的关键在于随机输入的处理，是一种实用可行的方法。MonteCarlo法地震动随机模型与统计近似方法相同，仅输入的样本函数由给定的地震动随机模型采用MonteCarlo法大量产生。结构抗震设计的不确定性结构抗震设计的不确定性地震动输入的不确定性结构力学性能及几何性质的不确定性结构数学计算模型的不确定性动力响应分析中算法的不确定性基于某些响应参数进行结构可靠性评判的不确定性认识输入的不确定性是支配结构地震响应不确

8、定性的最重要因素结构材料的力学性能以及几何性质本身具有一定的可变性，这种固有的不确定性是无法降低的结构模型化（包括结构动力分析模型和结构恢复力模型的确定）是必需的，与此有关的不确定性可以通过模型和算法的改进予以降低迄今为止的各种破坏指标与准则几乎都是在特定加载制度下某种结构或子结构试验的基础上提出的，还没有一种被广泛接受，当推广应用到其它的加载形式和不同的结构类型时具有不确定性。尽管地震动输入所包含的与震源和传播介质的随机性等有关的固有不确定性不能降低且必须接受，但与