地震动特性参数对结构响应影响的近似定量关系

柳夏勃 俞瑞芳（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震动特性参数对结构响应影响的近似定量关系

柳夏勃 俞瑞芳
（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

地震动非平稳特性对结构响应有重要影响。通过讨论地震动特性参数的变化对结构响应的影响，建立地震输入对结构影响的近似定量关系。通过分析对地震动强度非平稳特性的描述参数，选取强震平稳段持时和下降段衰减系数来描述地震动强度的非平稳特性，并对大量地震动记录的统计分析确定了各参数的取值范围。基于DOE技术，采用均匀设计分析各参数的实验水平数，及各水平的取值情况，获得24组不同的参数组合。论文基于特定的目标谱，对设计给出的24组参数组合进行分析，对每组参数拟合得到了7条地震加速度时程，进行不同周期结构的弹性、弹塑性分析；最后以输入时程与结构弹性响应的相关系数、以及结构弹塑性响应的最大值为目标，建立地震输入特性对结构响应影响的近似定量关系。分析结果表明：

（1）地震动稳态持时和衰减系数对输入与输出幅值之间的相关系数的显著性水准都小于0.0001，这表明这两个特性参数对结构响应幅值的影响非常显著；但对输入与输出时程之间的相关性分析表明，特性参数对其的显著性显著降低，并且衰减系数对因变量的影响比持时要小很多，即说明输入时程的相位对于结构的弹性响应有较大的影响；

（2）两个特性参数对不同周期结构弹塑性峰值影响的显著性都是比较显著的，并且呈现出结构周期越大，显著性越高的趋势。

（3）当以输入与输出时程曲线的幅值相关系数为因变量时，响应面的决定系数均在0.90以上，拟合效果比较理想，并且稳态持时的显著性要比衰减系数高，说明持时对结构响应的幅值影响较大；此外，响应面二次项的决定系数很低，线性程度比较高；

（4）当以结构弹塑性响应的峰值为因变量时，响应面的决定系数随单自由度体系自振周期的增大而增加，且决定系数和各自变量的显著性程度都不是很理想，说明对于结构的弹塑性响应，频率非平稳对结果的影响比较大，仅考虑强度的非平稳特性是不够的；或者是响应面的形式不能简单地用线性或者二次曲线来描述，具有比较复杂的响应面形式。

本文所建立的地震动特性参数和不同周期结构之间响应的近似定量关系模型，为基于结构特性合理设置地震动特性参数，以及合成/挑选地震加速度时程，提供了一定的理论依据。