建筑結(jié)構(gòu)分析中地震波的選取

【摘要】針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)程分析模式，需確保地震波選取的科學(xué)性，以提高實(shí)際測(cè)量結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)性。從目前整個(gè)工程測(cè)定狀態(tài)而言，地震波各項(xiàng)參數(shù)的界定，主要是通過(guò)持時(shí)、頻譜、峰值來(lái)決定的，只有三者所呈現(xiàn)出的參數(shù)屬性達(dá)到建筑抗震指標(biāo)，才可得出較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。基于此，文章對(duì)建筑結(jié)構(gòu)分析中地震波的選取進(jìn)行分析，并通過(guò)實(shí)例予以認(rèn)證。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);地震波;功率譜

近年來(lái)，自然災(zāi)害的頻發(fā)，對(duì)房屋建設(shè)質(zhì)量、性能提出更高的需求。抗震結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)講，需通過(guò)內(nèi)部架構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)，令建筑物所具備的結(jié)構(gòu)力可在抵消外界壓力的同時(shí)，增強(qiáng)自身結(jié)構(gòu)屬性，保證結(jié)構(gòu)功能的最大化。利用建筑結(jié)構(gòu)時(shí)程分析的方法，可通過(guò)運(yùn)算結(jié)果，精準(zhǔn)的反映出當(dāng)前結(jié)構(gòu)性能下，建筑物所呈現(xiàn)出的震動(dòng)參數(shù)，進(jìn)而對(duì)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)中所存在的不穩(wěn)定因素進(jìn)行界定，然后通過(guò)數(shù)據(jù)模型，將建筑結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)出震動(dòng)系數(shù)進(jìn)行映射，更為精準(zhǔn)的計(jì)算出相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)工程結(jié)構(gòu)的設(shè)定提供基礎(chǔ)保障。

1、地震波的選擇方案

第一，地震波的選取應(yīng)符合地區(qū)結(jié)構(gòu)特性。從地震波測(cè)定數(shù)據(jù)而言，其本身屬于動(dòng)力特征的一種，在固有的場(chǎng)地上，地震波所形成的局部共振效應(yīng)，作用在建筑結(jié)構(gòu)中，可形成更為強(qiáng)烈的波感，此類地震波作用到剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)中所呈現(xiàn)出屬性略有差異。通常情況下，地震波的測(cè)定在當(dāng)前場(chǎng)地內(nèi)與地基土質(zhì)、震動(dòng)距離等具有較高的關(guān)聯(lián)屬性。例如砂石類地基、黏土類地基等，盡管在建筑項(xiàng)目開設(shè)前，已經(jīng)對(duì)地基結(jié)構(gòu)進(jìn)行基準(zhǔn)設(shè)定，但受到大范圍的地質(zhì)影響，土層所消耗的頻率、過(guò)渡效果等都具有一定差異性。而對(duì)于震源來(lái)講，靠近震動(dòng)中心的區(qū)域，其所呈現(xiàn)出振幅效果較高，頻率值較大，反之，則相對(duì)減弱。為此，在進(jìn)行實(shí)際模擬時(shí)，地震所呈現(xiàn)出的屬性，必須具有一定的綜合特點(diǎn)，即為地震波存在的頻率周期，應(yīng)符合當(dāng)前場(chǎng)地的建設(shè)屬性，且應(yīng)依據(jù)實(shí)際震動(dòng)位置，測(cè)定出建筑結(jié)構(gòu)所能承受的極限值。

第二，地震波的選取應(yīng)符合峰值變化趨勢(shì)。地震波的作用強(qiáng)度可通過(guò)峰值體現(xiàn)出來(lái)，針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)出特性，需對(duì)地震波所呈現(xiàn)出峰值進(jìn)行極限輸出，通過(guò)對(duì)地區(qū)歷年來(lái)地理環(huán)境的變化，保證極限值與基準(zhǔn)值達(dá)到一定的線性關(guān)系，然后對(duì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)程分析法中的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)系統(tǒng)所記錄的數(shù)值達(dá)到當(dāng)前可操控范圍時(shí)，則可將其作為地震波的一種選取形勢(shì)，這樣一來(lái)，當(dāng)?shù)卣鸩ㄋ斐傻目臻g震感具有一定的浮動(dòng)系數(shù)時(shí)，可通過(guò)調(diào)幅的形式，逐一完善數(shù)據(jù)記錄，以確保各項(xiàng)數(shù)值記錄的精準(zhǔn)性，提高地震波正確選取的概率。

第三，地震波的選取應(yīng)符合動(dòng)持時(shí)。動(dòng)持時(shí)作為建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的一種因素，當(dāng)?shù)卣鸩ㄗ饔玫浇ㄖ飼r(shí)，如果結(jié)構(gòu)本體所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力低于地震波的外作用力，建筑結(jié)構(gòu)將受到破壞產(chǎn)生裂紋，且地震波的持續(xù)效果將對(duì)結(jié)構(gòu)裂紋產(chǎn)生持續(xù)性破壞，當(dāng)結(jié)構(gòu)形變量達(dá)到一定值時(shí)，裂紋將產(chǎn)生裂痕，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的損壞，進(jìn)而令建筑物面臨著倒塌的嚴(yán)重現(xiàn)象。為此，在對(duì)整個(gè)震動(dòng)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行確定時(shí)，需進(jìn)一步記錄出在當(dāng)前持續(xù)震動(dòng)時(shí)間內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)承擔(dān)的彈性壓力值，且此類時(shí)間間隔可盡量縮短，如果整個(gè)結(jié)構(gòu)所受到的作用力，消耗較長(zhǎng)時(shí)，則數(shù)據(jù)取證時(shí)間也將隨之增加，此時(shí)則可將整個(gè)持續(xù)周期設(shè)定為既定周長(zhǎng)的五倍，取平均值，以增強(qiáng)實(shí)際測(cè)量的精準(zhǔn)度。

第四，地震波的選取應(yīng)符合譜頻段。從我國(guó)現(xiàn)行的基準(zhǔn)來(lái)看，地震波在實(shí)際記錄過(guò)程中，其所呈現(xiàn)出的系數(shù)與當(dāng)前震動(dòng)所造成影響值成正比，從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度來(lái)看，針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所存在的問(wèn)題，要想在樣本內(nèi)對(duì)某一類數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜、頻率等方面的界定，必須逐一對(duì)地震波所造成的影響值進(jìn)行確定，然后通過(guò)與規(guī)范值進(jìn)行比對(duì)，對(duì)當(dāng)前由震波所造成的頻譜反應(yīng)值進(jìn)行確定，這樣便可有效保證各項(xiàng)均值是符合震波所造成的離散規(guī)律，進(jìn)一步縮減方差，保證在數(shù)據(jù)離散條件下，平均值的測(cè)量水平符合當(dāng)前數(shù)據(jù)操作基準(zhǔn)，這樣便可縮減頻譜在當(dāng)前震感狀態(tài)下的控制范圍。為保證數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果的模塊性，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段界定，保證不同區(qū)段內(nèi)的數(shù)據(jù)平均值，為系數(shù)誤差降低提供耦合因素。為此，可將當(dāng)前震動(dòng)所產(chǎn)生的反應(yīng)頻譜設(shè)定為不同頻率段，然后結(jié)合建筑周邊所呈現(xiàn)出的地理特性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行周期性設(shè)定，保證彈性分析值可由震動(dòng)模型來(lái)確定出震感所處的波形，這對(duì)于整個(gè)工程而言，則可進(jìn)一步縮減因離散屬性所造成的誤差，以提高實(shí)際測(cè)量的精確度。

2、工程實(shí)例解析

以十一層商用建筑物為例，其為澆筑式建筑，框架尺寸為42.6m，寬15.5m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)所具備的剛性強(qiáng)度、質(zhì)量呈現(xiàn)出縱向分布特性，防震等級(jí)為四級(jí)。

針對(duì)地震波進(jìn)行測(cè)定時(shí)，應(yīng)先依據(jù)振型對(duì)當(dāng)前反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行確定，查證出建筑結(jié)構(gòu)所能承受的剪力極限值，整個(gè)振動(dòng)周期為0.93s，從建筑物的地址屬性來(lái)看，當(dāng)其受到外界震動(dòng)影響時(shí)，震動(dòng)加速度與其所造成的峰值呈現(xiàn)出正比關(guān)系，為此對(duì)其進(jìn)行頻段劃分，從不同時(shí)間點(diǎn)，對(duì)震動(dòng)所造成的相關(guān)影響進(jìn)行確定，按照時(shí)程測(cè)定模型，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)所處應(yīng)力屬性進(jìn)行分析，以保證在當(dāng)前統(tǒng)計(jì)量下，建筑結(jié)構(gòu)所具備的剪力值是貼合于原有振型的，這對(duì)于系統(tǒng)而言，則可有效通過(guò)模型的建設(shè)，進(jìn)一步分析與測(cè)定出當(dāng)前反應(yīng)頻譜所具備的數(shù)據(jù)屬性，得出不同建筑層內(nèi)剪力值的變動(dòng)趨勢(shì)，以增強(qiáng)系統(tǒng)的測(cè)定值。如表1所示，其為兩組不同時(shí)程下所呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)偏差值。

從數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果中可以看出，不同地震波所產(chǎn)生的影響系數(shù)，在統(tǒng)計(jì)學(xué)范疇內(nèi)具有一定的基準(zhǔn)意義，其即是以場(chǎng)地特性為基礎(chǔ)，又可通過(guò)數(shù)據(jù)記錄實(shí)現(xiàn)不同算法的比較，以達(dá)到數(shù)據(jù)分時(shí)段處理的效果，進(jìn)而為地震波的選取提供數(shù)據(jù)支持。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)分析中地震波的選取，必須對(duì)整個(gè)建筑場(chǎng)地進(jìn)行宏觀化分析，從多個(gè)維度界定出影響建筑結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，通過(guò)干預(yù)機(jī)制的設(shè)定，分析出不同地震波源對(duì)結(jié)構(gòu)的影響系數(shù)，然后將其與數(shù)據(jù)基準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，選取出相應(yīng)的建筑方案，以提高工程建設(shè)質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

候治成（1990.08-），男，漢，河北滄州，助理工程師，學(xué)歷本科，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)。