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学习笔记 | 地震反应谱(1)——我国规范反应谱

结构先声  · 公众号  ·  · 2024-12-31 17:00

正文


前几期文章讨论了我国《抗规》的发展历程、发展推动因素、标准规范体系重构及抗震基础理论问题,未来一段时期文章将对抗震设计重要概念进行学习研究。


地震反应谱是确定地震作用,并采用振型分解反应谱法得到结构响应的基础,我国规范反应谱经历了59、64、74、89、01和10《抗规》等几次大的修订。


1
59《抗规》地震反应谱

1959年编制的《地震区建筑设计规范》(草案)中规定的反应谱参考了苏联规范,为绝对加速度谱,未考虑场地影响,如下图所示:


2
64《抗规》地震反应谱

1964年编制的《地震区建筑设计规范》(草案)中采用了刘恢先教授思想,为标准反应谱,最大动力放大系数取3.0,考虑了场地影响,如下图所示:


3
74、78《抗规》地震反应谱

74《抗规》中规定的反应谱形式如下:

78《抗规》中规定的反应谱与74《抗规》一致,但从前面的文章讨论可以知道,78《抗规》将74《抗规》中地震设计烈度比基本烈度降低一度的规定提高为按基本烈度,所以78《抗规》明显提高了地震作用。


4
89《抗规》地震反应谱

89《抗规》中规定的反应谱形式如下:


89《抗规》对74和78《抗规》反应谱的改进如下:

1、增加6度区反应谱;

2、考虑近、远震对特征周期的影响;修改了部分场地土对特征周期的影响;

3、将0~0.1s周期反应谱由平台段改为斜线段(以符合刚体无动力放大,1/2.25=0.45);反应谱下降段递减指数从1.0修改为0.9;周期大于3.0s反应谱不明确给出,进行专门研究考虑。


5
01《抗规》地震反应谱

01《抗规》中规定的反应谱形式如下:

01《抗规》(含2008年版)对89《抗规》反应谱的改进如下:

1、增加7.5度和8.5度反应谱;

2、反应谱延长到6.0s,5Tg前形状同89《抗规》,5Tg后为倾斜下降段;

3、通过地震分组(除震中距外,还可考虑震级影响)和场地类别确定特征周期;对前3类场地土对特征周期的影响增大0.05;

4、增加阻尼调整系数,细化考虑不同结构类型建筑抗震设计需要。


6
10《抗规》地震反应谱

10《抗规》(含2016年版)对01《抗规》反应谱的改进如下:

1、将I类场地细分为两类,增加I0类场地对应的特征周期;

2、反应谱形状保持一致,修正下降段衰减指数、阻尼调整系数、直线下降段斜率调整系数,解决不同阻尼比反应谱交叉问题;

3、降低2%~3.5%阻尼比时地震影响系数值,最大降低约18%;略提高6%~10%阻尼比时地震影响系数值,最大增加约5%;降低20%~30%大阻尼比时5Tg后地震影响系数值,最大降幅约10%,以有利消能减震技术推广应用。


7
其他标准规范中的地震反应谱

《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021规定的反应谱如下图所示:


21《隔标》与10《抗规》中的反应谱主要差异是将5Tg后采用与5Tg前同样的指数型下降曲线,对于长周期隔震结构可以得到更小的地震作用,以有利于隔震技术推广应用。

广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》GDJ/T 15-92-2021规定的反应谱如下图所示:


21《广东高规》与10《抗规》中的反应谱主要差异如下:

1、给出了设防地震(中震)与罕遇地震影响系数最大值,未给出多遇地震值(小震);

2、区分场地类别给出了地震影响系数最大值,II类场地罕遇地震值与10《抗规》相当,I类场地值比10《抗规》小约10%,III、IV类场地值比10《抗规》大约10%;

3、对第二组、第三组特征周期相比10《抗规》略有延长,以考虑远场长周期地震动特点;

4、取消下降段曲线衰减系数,因此会相对10《抗规》降低地震作用;

5、反应谱下降段拐点取为3.5s;3.5s前下降曲线阻尼调整系数与10《抗规》略有差别,0.05阻尼比时与10《抗规》相当,阻尼比低于0.05时会相对10《抗规》降低地震作用,反之将增大;3.5s后采用相对3.5s前更小的下降曲线阻尼调整系数,相对10《抗规》显著降低周期大于3.5s的结构地震作用。

上海市工程建设规范《建筑抗震设计标准》 DG/TJ 08-9-2023规定的反应谱如下图所示:


23《上海抗标》与10《抗规》中的反应谱主要差异如下:

1、多遇地震、设防地震特征周期与10《抗规》第三组相当,给出了更大的(1.1s)罕遇地震特征周期;

2、给出了多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震影响系数最大值,其中小震值与10《抗规》相当,大震值略小于10《抗规》;

3、曲线下降段衰减指数与阻尼比进行了关联,阻尼比为0.05时与10《抗规》的0.9保持一致,阻尼比小于0.05时衰减指数大于0.9,所得地震作用将小于10《抗规》,反之将增大;

4、阻尼调整系数与10《抗规》保持一致,但统一延长到10.0s,既周期大于5Tg的结构,所得地震作用将小于10《抗规》;


8
总结

本期文章对我国59、64、74、78、89、01和10系列《抗规》以及21《隔标》、21《广东高规》和23《上海抗标》等部分典型标准规范中的地震反应谱相关规定进行了总结,可以看出:







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