地震動特性參數對結構響應影響的近似定量關系

柳夏勃 俞瑞芳（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震動特性參數對結構響應影響的近似定量關系

柳夏勃 俞瑞芳
（中國地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震動非平穩特性對結構響應有重要影響。通過討論地震動特性參數的變化對結構響應的影響，建立地震輸入對結構影響的近似定量關系。通過分析對地震動強度非平穩特性的描述參數，選取強震平穩段持時和下降段衰減系數來描述地震動強度的非平穩特性，并對大量地震動記錄的統計分析確定了各參數的取值范圍。基于DOE技術，采用均勻設計分析各參數的實驗水平數，及各水平的取值情況，獲得24組不同的參數組合。論文基于特定的目標譜，對設計給出的24組參數組合進行分析，對每組參數擬合得到了7條地震加速度時程，進行不同周期結構的彈性、彈塑性分析；最后以輸入時程與結構彈性響應的相關系數、以及結構彈塑性響應的最大值為目標，建立地震輸入特性對結構響應影響的近似定量關系。分析結果表明：

（1）地震動穩態持時和衰減系數對輸入與輸出幅值之間的相關系數的顯著性水準都小于0.0001，這表明這兩個特性參數對結構響應幅值的影響非常顯著；但對輸入與輸出時程之間的相關性分析表明，特性參數對其的顯著性顯著降低，并且衰減系數對因變量的影響比持時要小很多，即說明輸入時程的相位對于結構的彈性響應有較大的影響；

（2）兩個特性參數對不同周期結構彈塑性峰值影響的顯著性都是比較顯著的，并且呈現出結構周期越大，顯著性越高的趨勢。

（3）當以輸入與輸出時程曲線的幅值相關系數為因變量時，響應面的決定系數均在0.90以上，擬合效果比較理想，并且穩態持時的顯著性要比衰減系數高，說明持時對結構響應的幅值影響較大；此外，響應面二次項的決定系數很低，線性程度比較高；

（4）當以結構彈塑性響應的峰值為因變量時，響應面的決定系數隨單自由度體系自振周期的增大而增加，且決定系數和各自變量的顯著性程度都不是很理想，說明對于結構的彈塑性響應，頻率非平穩對結果的影響比較大，僅考慮強度的非平穩特性是不夠的；或者是響應面的形式不能簡單地用線性或者二次曲線來描述，具有比較復雜的響應面形式。

本文所建立的地震動特性參數和不同周期結構之間響應的近似定量關系模型，為基于結構特性合理設置地震動特性參數，以及合成/挑選地震加速度時程，提供了一定的理論依據。