本發(fā)明屬于土木工程抗震與防災(zāi)減災(zāi)工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種雙向地震動的選波方法。
背景技術(shù)：
：(gb50011-2010)規(guī)定對某些結(jié)構(gòu)進(jìn)行時程分析時需要考慮雙向地震動，實(shí)際工程中常按照某一個方向進(jìn)行選波，然后將所選出的地震動和其對應(yīng)的實(shí)際臺站記錄的另一水平分量組合作為雙向地震動。因此現(xiàn)有的這種選波方法中實(shí)際上僅控制了一個方向的地震動與設(shè)計反應(yīng)譜的誤差，而不能控制另一個方向的地震動與設(shè)計反應(yīng)譜的誤差。這對于需要考慮雙向地震動進(jìn)行時程分析的某些結(jié)構(gòu)按照常規(guī)選波方法誤差較大的缺點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為實(shí)現(xiàn)上述控制兩個方向地震動與設(shè)計反應(yīng)譜誤差的目的，本發(fā)明提供一種基于常用方法選波方法雙向地震動的選波方法，并對兩個方向的地震動均進(jìn)行了誤差控制的雙向地震動選擇，解決了現(xiàn)有選波方法技術(shù)中存在的僅控制了一個方向的地震動與設(shè)計反應(yīng)譜誤差的問題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種雙向地震動的選波方法，按照以下步驟進(jìn)行：步驟一：根據(jù)常用方法進(jìn)行單向地震波的初選；步驟二：考慮場地條件對第一步選出的地震波進(jìn)行二次挑選；步驟三：隨機(jī)組合挑選出來的地震動，并對每一對用于輸入組合的地震波進(jìn)行對齊操作；步驟四：計算每一對地震波強(qiáng)度包線模型e(t)的參數(shù):時間參數(shù)to、t1、t2、bt、mt；平穩(wěn)段強(qiáng)度參數(shù)i0和下降段衰減指數(shù)c，此外，模型的時間參數(shù)尚應(yīng)滿足約束條件：to≤t1≤t2；因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)時程分析時應(yīng)優(yōu)先選用模型參數(shù)相近的地震輸入組合；基于以上模型，采用最優(yōu)化方法并以地震動的累積能量為目標(biāo)函數(shù)來確定相應(yīng)的模型參數(shù)，從而完成雙向地震動的選擇。進(jìn)一步的，所述步驟一的具體步驟是，選波標(biāo)準(zhǔn)為地震波在結(jié)構(gòu)基本周期附近[t1-δt1，t2+δt2]段和[0.1，tg]段加速度反應(yīng)譜均值與設(shè)計反應(yīng)譜在這兩段的均值相差均不超過10％；其中：t1表示結(jié)構(gòu)的第一基本自振周期；δt1表示第一自振周期的下偏差；δt2表示第一自振周期的上偏差；tg表示為場地的特征周期。進(jìn)一步的，所述步驟二的具體步驟是，為了使得所選擇的地震波的場地條件與建筑所在的場地條件相同，在選波的時候控制地震波的震級m、震中距r在一定的范圍。進(jìn)一步的，根據(jù)常用衰減規(guī)律模型結(jié)合pga衰減規(guī)律模型最終得出的震級m和震中距r的范圍。進(jìn)一步的，所述步驟三中對齊原則為兩條地震波強(qiáng)度包線水平段的中點(diǎn)或地震波加速度時程峰值點(diǎn)在同一時刻。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明經(jīng)過處理之后兩兩隨機(jī)組合作為雙向地震動輸入的一種雙向地震動選波方法，解決了對于需要考慮雙向地震動輸入的結(jié)構(gòu)，實(shí)際工程中常按照單方向進(jìn)行選波不能控制另一個方向的地震動與設(shè)計反應(yīng)譜的誤差的缺點(diǎn)，使得兩個方向的地震動誤差均進(jìn)行了控制。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是地震波對齊示意圖。圖2是多層位移比為1.5鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)層間位移角均值及變異系數(shù)對比圖。圖3是多層結(jié)構(gòu)層間位移角均值對比圖。圖4是高層結(jié)構(gòu)層間位移角均值對比圖。圖5是多層結(jié)構(gòu)層間位移角變異系數(shù)對比圖。圖6是高層結(jié)構(gòu)層間位移角變異系數(shù)對比圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。一種雙向地震動的選波方法，具體按照以下四個步驟進(jìn)行：步驟一：根據(jù)常用方法進(jìn)行單向地震波的初選。選波標(biāo)準(zhǔn)為地震波在結(jié)構(gòu)基本周期附近[t1-δt1，t2+δt2]段和[0.1，tg]段加速度反應(yīng)譜均值與設(shè)計反應(yīng)譜在這兩段的均值相差均不超過10％。其中：t1表示結(jié)構(gòu)的第一基本自振周期；δt1表示第一自振周期的下偏差；δt2表示第一自振周期的上偏差；tg表示為場地的特征周期。步驟二：考慮場地條件對第一步選出的地震波進(jìn)行二次挑選。為了使得所選擇的地震波的場地條件與建筑所在的場地條件相同，在選波的時候控制地震波的震級m、震中距r在一定的范圍。本文根據(jù)常用衰減規(guī)律模型結(jié)合pga衰減規(guī)律模型最終得出的震級m和震中距r的范圍，見表1。表1震級m和震中距r變化范圍設(shè)防烈度/地震分組m范圍r范圍(km)6度/第一組[4.0,6.0][10,50]6度/第二組[5.0,7.0][11,80]6度/第三組>7.0>807度/第一組[5.5,7.0][20,80]7度/第二組[6.0,8.0][20,100]7度/第三組>7.0>1008度/第一組[6.5,8.0][30,80]8度/第二組[7.0,9.0][50,150]8度/第三組>7.5>110步驟三：隨機(jī)組合挑選出來的地震動，并對每一對用于輸入組合的地震波進(jìn)行對齊操作。對齊原則為兩條地震波強(qiáng)度包線水平段的中點(diǎn)或地震波加速度時程峰值點(diǎn)在同一時刻，對齊過程如圖1所示。步驟四：計算每一對地震波強(qiáng)度包線模型e(t)(見公式1和2所示)的參數(shù):時間參數(shù)to、t1、t2、bt、mt；平穩(wěn)段強(qiáng)度參數(shù)i0和下降段衰減指數(shù)c。此外，模型的時間參數(shù)尚應(yīng)滿足約束條件：to≤t1≤t2；現(xiàn)有研究表明，實(shí)際地震記錄的兩個水平分量的強(qiáng)度包線基本一致，因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)時程分析時應(yīng)優(yōu)先選用模型參數(shù)相近的地震輸入組合。基于以上模型，可采用最優(yōu)化方法并以地震動的累積能量為目標(biāo)函數(shù)來確定相應(yīng)的模型參數(shù)。本文提出的一種新的雙向地震動選擇方法按照以上四個步驟，對比分析了結(jié)構(gòu)雙向輸入及單向輸入下的區(qū)別并以混凝土框架結(jié)構(gòu)為研究對象，設(shè)計六個x向存在偏心的單向偏心結(jié)構(gòu)，其中三個4層結(jié)構(gòu)：dc1.1，dc1.3和dc1.5；以及三個12層結(jié)構(gòu)：gc1.1，gc1.3和gc1.5，結(jié)構(gòu)編號中的數(shù)字如“1.1”等代表位移比。設(shè)防烈度為8度0.2g，場次類別為ⅱ類，設(shè)計地震分組為第一組，地面粗造度為0.4kn/m2，基本風(fēng)壓為b類。本文選波方法與常規(guī)選波方法對比，分別按照工程常用方法和本文方法選取50組天然記錄，在sap2000中對dc1.5結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙向地震動輸入下的彈性及彈塑性分析，計算結(jié)果(包括頂點(diǎn)位移、底部剪力和層間位移角三個指標(biāo))的均值和變異系數(shù)(標(biāo)準(zhǔn)差與平均數(shù)的比值)見表2和圖2(圖例中c、b分別代表常用方法和本文方法，e、p分別代表彈性和彈塑性)。表2頂點(diǎn)位移和底部剪力對比由表2可知，無論采用哪種選波方法，彈性和彈塑性情況下頂點(diǎn)位移和底部剪力的均值和變異系數(shù)都十分接近。就層間位移角而言，彈性和彈塑性下分別基于兩種選波方法得到的均值基本相同但變異系數(shù)有明顯差異，即采用本文方法可以得到更小的層間位移角變異系數(shù)。在實(shí)際工程中層間位移角最能反映結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)，因此可以認(rèn)為本文方法更優(yōu)。下面分別考慮彈性和彈塑性及單向和雙向輸入情況，對所有結(jié)構(gòu)均進(jìn)行了70組地震動下的計算?？紤]到層間位移角是結(jié)構(gòu)分析時考察的重點(diǎn)，以下對不同輸入情況下x向?qū)娱g位移角的均值和變異系數(shù)進(jìn)行對比分析(見圖3-圖6，圖例中d、s分別代表單向和雙向輸入，e、p分別代表彈性和彈塑性)，均值用以總結(jié)結(jié)構(gòu)在單、雙向輸入下響應(yīng)的差異。本文所有雙向輸入工況中，均以x為主方向，且控制主、次方向pga比為1:0.85。由圖3和圖4可知，無論是彈性或者彈塑性，高層或者多層結(jié)構(gòu)，雙向輸入下的計算結(jié)果都明顯大于單向輸入下的結(jié)果，且位移比越大時雙向輸入下結(jié)果的放大效應(yīng)也越明顯，即隨著位移比的增大結(jié)構(gòu)的x向?qū)娱g位移角不斷增大。除此之外，多層結(jié)構(gòu)在彈塑性分析時，單、雙向輸入下結(jié)構(gòu)最大層間位移角所在樓層不完全一致，這點(diǎn)也可看出考慮雙向地震作用的必要性，即雙向地震作用不僅僅在結(jié)構(gòu)響應(yīng)上可能有放大作用，還可能造成結(jié)構(gòu)破壞樓層的轉(zhuǎn)移。基于本文提出的選波方法，對于多層結(jié)構(gòu)，當(dāng)位移比為1.5時，彈塑性下結(jié)構(gòu)下部單向輸入結(jié)果的變異系數(shù)略大于雙向輸入結(jié)果，而隨著位移比的減小，單向輸入結(jié)果的變異系數(shù)逐漸減小至略小于雙向輸入結(jié)果。對于高層結(jié)構(gòu)，彈塑性狀態(tài)下結(jié)構(gòu)下部單向輸入結(jié)果的變異系數(shù)略大于或者基本等于雙向輸入。另外，多層結(jié)構(gòu)在彈性分析時，不同樓層的層間位移角變異系數(shù)基本相同；而高層結(jié)構(gòu)層間位移角變異系數(shù)沿樓層呈s形。多層和高層結(jié)構(gòu)彈塑性分析時，結(jié)構(gòu)上部的層間位移角變異系數(shù)明顯小于結(jié)構(gòu)下部的對應(yīng)值?？紤]到結(jié)構(gòu)下部已經(jīng)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，而結(jié)構(gòu)上部仍基本處于彈性狀態(tài)，可以認(rèn)為彈塑性下的變異系數(shù)遠(yuǎn)大于彈性下的變異系數(shù)。因此如果要保證結(jié)果具有足夠的保證率，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性時程分析和彈塑性時程分析時，顯然應(yīng)該采用不同的輸入樣本容量。按照本文的選波方法建議彈性分析時常采用的“3+1”(三條天然波加一條人工波)輸入組合可以保證結(jié)果具有較高的保證率，對于彈塑性分析建議采用“6+4”(六條天然波加四條人工波)或“7+4”(七條天然波加四條人工波)的輸入組合來確保結(jié)果的可靠性。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12