结构抗震设计时程分地震波的选择——————————————————王亚勇-1988年工程抗震

（1）设计用地震记录的选择和调整

用规范的确定性方法和地震危险性分析方法所确定的设计地震动参数，是选择天然地震加速度记录的依据。

(一)实际地震记录的选择方法       选择地震记录应考虑地震动三要素，即强度（峰值）、频谱和持续时间。对某一建筑的抗震设计，最好是选用该建筑所在场地曾经记录 到的地震加速度时间过程。但是，这种机会极少。为此，人们只能从现有的国内外常用的地震记录中去选择，尽可能挑选那些在震级、震中距和场地条件等方面都比较接近设计地震动参数的记录。他的文章给出了相应的地震数据的记录目录。

（二）实际地震记录的调整

1.强度调整。将地震记录的加速度值按适当的比例放大或缩小，使其峰值加速度等于事先所确定的设计地震加速度峰值。即令

  其中a(为记录的加速度值为调整后的加速度值;A众为设计地震加速度峰值;。为记录的加速度峰值。这种调整只是针对原记录的强度进行的，基本上保留了实际地震记录的特征。也就是所说的（强度修正。将地震波的加速度峰值及所有的离散点都按比例放大或缩小以满足场地的烈度要求）

2.频率调整考虑到场地条件对地震地面运动的影响，原则上所选择的实际地震记录的富氏谱或功率谱的卓越周期乃至形状，应尽量与场地土相应的谱的特性一致。如果不一致，可以调整实际地震记录的时间步长，即将记录的时间轴“拉长”或“缩短”，以改变其卓越周期而加速度值不变也可以用数字滤波的方法滤去某些频率成分，改变谱的形状。另外，为了在计算中得到结构的最大反应，也可以根据建筑结构基本自振周期，调整实际地震记录的卓越周期，使二者接近。这种调整的结果，改变了实际地震记录的频率结构，从物理意义上分析是不合理的。         另外，在测定场地土和建筑结构的卓越周期时，运用不同的测试仪器和测试技术，往往得到不同的结果。即使是对同一个测试结果，在频谱上确定卓越周期时，不同的分析方法也会导致不同的结果。有的选取谱的第一个峰值所对应的周期作为卓越周期，有的选最大峰值时的，也有的取某一段周期等，很不一致。对如何确定地震加速度记录的卓越周期，也是各行其是，有的利用加速度反应谱，有的用伪速度谱，有的用富氏谱，结果当然是不一样的。上述各种作法在工程中引起了一些混乱。         王亚勇认为，用脉动测试方法测定场地土和结构的卓越周期及自振周期时，应采用速度摆型或加速度摆型的地震仪测定地运动和结构振动，然后计算其富氏谱或功率谱，以谱的最大峰值所对应的周期作为卓越周期和自振周期比较合适。反应而相应地根据记录的位移谱或速度谱。

     这也就是所谓的滤波修正。可按要求设计滤波器，对地震波进行时域或频域的滤波修正。这样修正的地震资料不仅卓越周期满足要求，功率谱的形状和面积也可控制。卓越周期修正。将地震波的离散步长按人为比例改变，使波形的主要周期和场地卓越周期一致，然而，在改变离散步长的同时也将改变地震波的频谱特性，在弹塑性反应中有时会产生不安全的后果。因此，修正的幅度不宜过大，在结构构件进人塑性的程度较大时最好不用此种办法。

3持时调整。如在前面所述，地震动持时对结构反应的影响，主要发生在反应的非线性阶段。因此，所选择的地震波持时，应能保证结构的振动进人稳态阶段。持时的确定和结构的类型和设计要求有关，如果仅对结构进行弹性分析或弹塑性最大反应分析，持时可以稍短;如果是计算地震作用下结构的耗能过程，持时宜长些。不论持时长短，均应保证在持时段内包含了地震记录的最强部分。        用改变时间步长来调整持时的作法，是不足取的。为了满足持时的要求，最好是挑选记录时间足够长的实际地震记录。一般说来，取整个记录的时间长度为结构基本周期的10倍以上比较合适。

通过以上3种手段来满足其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符”

（4）统计意义上相符应该指的是对应加速度时程的反应谱 趋势 应该和所在场地的设计反应谱一致，目测即可；对应确实时程加速度的反应谱是有很多波折的谱线，而设计反应谱为光滑平稳曲线。这样的意思我在很多的文献上看过就算将时程曲线对应的谱与反应谱画在一张图上，看下比较如下图。

 （5）且“高规”和“抗规”说所谓”在统计意义上相符“指的是，其平均地震影响曲线与振型分解反应谱法所用到的地震影响系数曲线相比，在各个周期点上相差不大于20%。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力不应小于阵型分解反应谱法计算结果的65%。多条时程曲线计算结果的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱计算结果的80%。

（6）选波要满足下面四条：1. 每条波要满足地震动三要素 - 频谱特性：地震波的Tg值要与设计特征周期Tg相同或接近。8度和9度罕遇地震验算时的Tg要增加0.05秒。 - 有效峰值加速度：规范规定的小震、中震、大震的加速度为有效峰值加速度，不能直接用地震波数据中的最大值调整。 - 持续时间：一般取结构基本周期的5～10倍，注意持续时间是具有一定强度的地震波记录的时间，不是地震波的总的时间。 2. 每条地震波的基底剪力不能小于振型分解反应谱法的基底剪力结果的65％ 3. 三条波的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法的所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，即在结构周期点上三条波的平均值和设计反应谱的值不能相差20％以上。 4. 三条波的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱法的基底剪力结果的80％  (后面这3条就是规范说的,而第一条就是波的地震动三要素 (7)  选波的时候不仅与场地的情况有关，也与结构的动力特性有关，这样才能选出适合的地震波。 B,双向地震分析的时候主次向应该采用不同的地震波。 C,可适当调整地震波的峰值以满足规范的要求，但是不能调整太大，那样可能导致地震波与抗震设防水平和场地不适合

YWLUCK说了下面的话：http://okok.org/forum/viewthread.php?tid=218336

1、抗震规范规定进行时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用。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%。 2、必须明确规范的地震影响系数曲线是一个统计意义上面的概念，一般是要经过平均化、规则化、平滑化和经验化四个阶段。因此，你仅选择的一条地震波与其对比，有这种差别是非常天经地义的事情。 3、时程分析法（不管线性还是非线性）重在选波，目前的选波方法有多种，要想很好选择符合要求的地震波，操作起来还是比较麻烦，具体就不详述，一般多数仅根据场地类别和设计地震分组进行选择。因此，规范规定需要选择多条地震波进行计算并取平均值，并需符合上述1中的要求。 4、另外，由于本地区的地震记录很难获得或者没有，也是促成选波难的重要原因。我的建议是，如果你有本地区的地震记录（也就是你指的当地地震局提供的波），完全可以作为时程分析方法使用，当然最好是强地震记录。至于你说的情况，首先满足了65%的要求，其次，还要看其它条地震波的均值结果情况，当仅分析这条地震波可以说是满足以上1中要求的。再说，对比差别在60%以上是非常正常的，甚至有的都有差200%以上的。这点我在2中已经说明。

(8)   可以参考的文献

A《结构时程分析法输入地震波的选择控制指标》杨溥; 李英民; 赖明;土木工程学报；        B《基于能量反应的地震动输入选择方法讨论》肖明葵; 刘纲; 白绍良;世界地震工程。

C 《结构抗震设计时程分析法中地震波的选择》 王亚勇等，工程抗震 1988

 D《结构抗震时程分析法输入地震记录的选择方法及其应用》王亚勇等  建筑结构    1992-5         E 《地震地面运动的分类》 尹保江 黄宗明 白绍良 工程抗震  1999 12           F《考虑场地类别与设计分组的延性需求谱和弹塑性位移反应谱》 吕西林 周定松 地震工程与工程振动  2004.2