地震反應譜的局限性及最新發展

肖燕武

(廣州城市職業學院,廣東 廣州510405)

1 反應譜理論的產生與發展

在實際結構的抗震設計中,結構設計人員通常采用反應譜方法[1]。這不僅是因為此法簡單易行、計算省時,而且也因為應用此法得出的結果更具有統計意義。因而,反應譜法被各國的抗震設計規范吸納為確定地震作用的主要方法[1～6]。

現行各國建筑結構抗震設計規范廣泛采用反應譜理論來確定結構的地震作用并非偶然,反應譜的出現是伴隨著人類對強地震動加速度觀測記錄的增多和地震動性質的進一步的了解以及對結構動力反應特性的研究而發展起來的。它的發展和應用基于兩個前提條件:足夠的強地震動記錄和數值積分技術[3～6]。

關于強地震動觀測記錄[7],早在20世紀30年代日本的石本已世雄就已經開始對強地震動加速度過程的觀測并取得了不少弱震記錄,到20世紀40年代,受日本影響的也是多地震的美國已經取得了不少有工程意義的強震動加速度,這些記錄豐富了人們對地震動特性的認識。反應譜理論所基于的思想就是按照實際的地面運動來計算建筑物的反應[2]。這個思想實現的困難在于實際地面運動是十分復雜并且無法預測的,不易用數學手段去分析。這個困難最初由美國M.Biot解決的。他在20世紀40年代明確提出利用地震動記錄計算反應譜的概念,隨后由美國的Housnor在20世紀50年代初加以實現,Housnor于1948年提出基于加速度反應譜曲線的彈性反應譜法。由于這一理論正確而簡單的反映了地震動的特性,并根據強震觀測資料提供了可用的數據,所以,1958年第一屆世界地震工程會議以后,反應譜法便被世界上許多國家接受并逐漸被采納應用到抗震設計規范中[2,7]。……