水平地震影响系数.doc

根据《抗规》GB50011-2001第5.1.2条的条文说明，多遇地震（小震）和罕遇地震（大震）的最大水平地震影响系数可将《抗规》表格5.1.2-2中所列有效峰值加速度数值乘以放大系数2.25得到。同理，中震设计可按《抗规》表3.2.2中的设计基本加速度值乘以放大系数2.25得到。下表是小震、中震、大震的最大水平地震影响系数。

小震、中震、大震的最大水平地震影响系数
抗震设防烈度
6(0.05g)
7(0.10g)
7(0.15g)
8(0.20g)
8(0.30g)
9(0.40g)
小震
0.04
0.08
0.12
0.16
0.24
0.32
中震
0.12
0.23
0.34
0.45
0.68
0.90
大震
-
0.50
0.72
0.90
1.20
1.40

midas中如何结合建筑抗震规范进行桥梁的地震时程分析？
由于目前建筑抗震规范对于时程分析采用的最大加速度有了硬性的规定，因此首先就是要将时程的地震波比如简单的elcentro波进行系数调整，根据抗震规范5.1.2.2表中的规定，将. Elcentro的最大峰值与5.1.2.2规定的最大值进行比较得到修正系数，（需要注意的是midas时程函数定义里面的Elcentro给出的相对的值即多少倍的g，比如0.3559g，则系数为35/（0.3559*9.806*100）＝0.1，注意选择的是无量刚加速度），填写到放大系数里面，点击生成地震反映谱，函数值就是所需要的一条曲线的a谱，不需要再除以g了（规范P232“其平均地震影响曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在各个周期点上相差不大于20％”这里的地震影响曲线就是将加速度谱转化得到的规范谱）。按照规范需要两条实际一条人工模拟曲线，将得到的地震反映谱曲线（三条）进行数据拟和分析（可采用平均或者SRSS）与实际场地采用的规范规定的a谱进行比较，保证在各个周期点上相差不大于20％，人工波的选择一般是对于特大桥梁或者重要桥梁进行现场的试验后得到一定的模拟曲线，一般桥梁搞几条波就够了不要人工模拟。
开始错误的以为直接将地震波简单处理与a普比较，实际这里的地面运动的加速度波只是一个自由度体系的反应，而a谱则是多个自由度体系经过一系列的分析处理而得到的，因此必须将地震波进行转换，幸好有了midas的转换工具可以直接生成，不然要自己编写傅立叶转换程序了。注意理解公式各项的意思。

六、时程分析法
（一）选取地震加速度时程曲线
建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）的5.1.2条文说明中规定，正确选择输入的地震加速度
时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。
频谱特性可用地震影响系数曲线表征，依据所处的场地类别和设计地震分组确定。这句话的
含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组（震中距离、震级大小）和场地类别（场地条件）
应与要分析的结构物所处场地的相同，简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。特征周期g T
值的计算方法见下面公式(6-1)、(6-2)、(6-3)。
加速度有效峰值按建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）中的表5.1.2-2采用。
持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。持时Td的定义可分为两大类，一类是以
地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时，即指地震地面加速度值大于某值的时间总和，即绝对值
a(t) > k ? g 的时间总和，k常取为0.05；另一类为以相对值定义的相对持时，即最先与最后一
个之间的时段长度，k一般取0.3～0.5。不论实际的强震记录还是人工模拟波形，一般持续时间取
结构基本周期的5～10倍。
有效峰值加速度 / 2.5 a EPA = S (6-1)
有效峰值速度 / 2.5 v EPV = S (6-2)
特征周期 T EPV EPA g = 2π * / (6-3)
在MIDAS程序中提供将地震波转换为拟加速度反应谱和拟速度反应谱的功能（工具>地震波数
据生成器，生成后保存为SGS文件），用户可利用保存的SGS文件（文本格式文件）根据上面所述
方法计算Sv、Sa、Tg。通过Tg值可判断该地震波是否适合当地场地类别和地震设计分组，然后将
抗震规范中表5.1.2-2中的EPA值与Sa相比求出调整系数，将其代入到地震波调整系数中。将地震
波转换为拟加速度反应谱和拟速度反应谱时注意周期范围要到6秒（建筑抗震规范规定）。
建筑抗震设计规范5.1.2条中规定，采用时程分析方法时，应按照场地类别和设计地震分组选
用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与
振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。所谓“在统计意义上相符”指
的是，其平均影响系数曲线与振型分解反应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在各周期点上相
差不大于20%。
在MIDAS程序中，可选取两组实际强震记录生成两个SGS文件（调整Sa后的），然后将一组人
工模拟的加速度时程曲线也保存为SGS文件，将三个SGS文件的数值取平均后与振型分解反应谱法
所采用的地震影响系数曲线相比较看是否满足“在统计意义上相符”，由此也可判断选取的地震
波是否合适。
建筑抗震设计规范（GB 50011-2001）中的加速度有效峰值如表6－1所示。
表6－1 时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值 (cm / s 2 )
地震影响 6度 7度 8度 9度
多遇地震 18 35(55) 70(110) 140
罕遇地震 220(310) 400(510) 620
注：括号内数值分别用于设计地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
根据式(5-2) ，表6－1中的数值（加速度有效峰值）可以使用水平地震影响系数最大值（如
表6－2所示）乘以重力加速度g 除以2.25得到（规范5.1.4条文说明）。
表6－2 水平地震影响系数最大值
地震影响 6度 7度 8度 9度
多遇地震 0.04 0.08(0.12) 0.16(0.24) 0.32
罕遇地震 - 0.50(0.72) 0.90(1.20) 1.40
注：括号内数值分别用于设计地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
举例说明：7度多遇地震的水平地震影响系数最大值为0.08，重力加速度9.801m/ s 2 ，所以7
度多遇地震区域的加速度有效峰值为0.08*9.801/2.25=0.348 m/ s 2 （近似为 35 cm / s 2 ）。
（二）关于分析类型选项
目前有线性和非线性两个选项。该选项将直接影响分析过程中结构刚度矩阵的构成。
非线性选项一般用于定义了非弹性铰的动力弹塑性分析和在一般连接中定义了非线性连接(非
线性边界)的结构动力分析中。当定义了非弹性铰或在一般连接中定义了非线性连接(非线性边
界)，但是在时程分析工况对话框中的分析类型中选择了“线性”时，动力分析中将不考虑非弹性
铰或非线性连接的非线性特点，仅取其特性中的线性特征部分进行分析。
只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界在动力分析中将转换为既能受压也能受拉的
单元或边界进行分析。
如果要考虑只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界的非线性特征进行动力分析应该
使用边界条件>一般连接中的间隙和钩来模拟。
（三）关于计算方法选项
1、振型叠加法
适用于线弹性结构的地震反应分析，也可以求解仅含有边界非线性的非线性 地震反应分析。
地震运动方程是二阶常系数微分方程组，采用振型坐标对微分方程组解耦，使其成为每个振型独
立微分方程，然后对每个振型（实际上常取前几阶振型）运用杜哈梅积分进行求解，一般可采用
分段积分法。其基本思想是利用结构自由振动的振型，将结构的动力学方程组转化成对应广义坐
标的非耦合方程，然后单独求解各方程。
2、直接积分法
用数值积分法求解线性或非线性地震运动方程，直接求得结构的地震反应时程的方法。一般
有中心差分法、常加速度法、线性加速度法、Newmark- β 法、Wilson-θ 法等。