建筑結(jié)構(gòu)分析中地震波的選取

【摘要】針對建筑結(jié)構(gòu)的時程分析模式，需確保地震波選取的科學性，以提高實際測量結(jié)構(gòu)的精準性。從目前整個工程測定狀態(tài)而言，地震波各項參數(shù)的界定，主要是通過持時、頻譜、峰值來決定的，只有三者所呈現(xiàn)出的參數(shù)屬性達到建筑抗震指標，才可得出較為精準的數(shù)據(jù)結(jié)果?；诖?，文章對建筑結(jié)構(gòu)分析中地震波的選取進行分析，并通過實例予以認證。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);地震波;功率譜

近年來，自然災(zāi)害的頻發(fā)，對房屋建設(shè)質(zhì)量、性能提出更高的需求?？拐鸾Y(jié)構(gòu)對于建筑結(jié)構(gòu)來講，需通過內(nèi)部架構(gòu)功能的實現(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，增強自身結(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)時程分析的方法，可通過運算結(jié)果，精準的反映出當前結(jié)構(gòu)性能下，建筑物所呈現(xiàn)出的震動參數(shù)，進而對當前建筑結(jié)構(gòu)中所存在的不穩(wěn)定因素進行界定，然后通過數(shù)據(jù)模型，將建筑結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)出震動系數(shù)進行映射，更為精準的計算出相關(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。從地震波測定數(shù)據(jù)而言，其本身屬于動力特征的一種，在固有的場地上，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，地震波的測定在當前場地內(nèi)與地基土質(zhì)、震動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，盡管在建筑項目開設(shè)前，已經(jīng)對地基結(jié)構(gòu)進行基準設(shè)定，但受到大范圍的地質(zhì)影響，土層所消耗的頻率、過渡效果等都具有一定差異性。而對于震源來講，靠近震動中心的區(qū)域，其所呈現(xiàn)出振幅效果較高，頻率值較大，反之，則相對減弱。為此，在進行實際模擬時，地震所呈現(xiàn)出的屬性，必須具有一定的綜合特點，即為地震波存在的頻率周期，應(yīng)符合當前場地的建設(shè)屬性，且應(yīng)依據(jù)實際震動位置，測定出建筑結(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。地震波的作用強度可通過峰值體現(xiàn)出來，針對建筑結(jié)構(gòu)所呈現(xiàn)出特性，需對地震波所呈現(xiàn)出峰值進行極限輸出，通過對地區(qū)歷年來地理環(huán)境的變化，保證極限值與基準值達到一定的線性關(guān)系，然后對建筑結(jié)構(gòu)時程分析法中的系數(shù)進行調(diào)整，當系統(tǒng)所記錄的數(shù)值達到當前可操控范圍時，則可將其作為地震波的一種選取形勢，這樣一來，當?shù)卣鸩ㄋ斐傻目臻g震感具有一定的浮動系數(shù)時，可通過調(diào)幅的形式，逐一完善數(shù)據(jù)記錄，以確保各項數(shù)值記錄的精準性，提高地震波正確選取的概率。

第三，地震波的選取應(yīng)符合動持時。動持時作為建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的一種因素，當?shù)卣鸩ㄗ饔玫浇ㄖ飼r，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)效果將對結(jié)構(gòu)裂紋產(chǎn)生持續(xù)性破壞，當結(jié)構(gòu)形變量達到一定值時，裂紋將產(chǎn)生裂痕，對建筑結(jié)構(gòu)造成嚴重的損壞，進而令建筑物面臨著倒塌的嚴重現(xiàn)象。為此，在對整個震動時長進行確定時，需進一步記錄出在當前持續(xù)震動時間內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)承擔的彈性壓力值，且此類時間間隔可盡量縮短，如果整個結(jié)構(gòu)所受到的作用力，消耗較長時，則數(shù)據(jù)取證時間也將隨之增加，此時則可將整個持續(xù)周期設(shè)定為既定周長的五倍，取平均值，以增強實際測量的精準度。

第四，地震波的選取應(yīng)符合譜頻段。從我國現(xiàn)行的基準來看，地震波在實際記錄過程中，其所呈現(xiàn)出的系數(shù)與當前震動所造成影響值成正比，從統(tǒng)計學角度來看，針對當前系統(tǒng)運行過程中所存在的問題，要想在樣本內(nèi)對某一類數(shù)據(jù)進行頻譜、頻率等方面的界定，必須逐一對地震波所造成的影響值進行確定，然后通過與規(guī)范值進行比對，對當前由震波所造成的頻譜反應(yīng)值進行確定，這樣便可有效保證各項均值是符合震波所造成的離散規(guī)律，進一步縮減方差，保證在數(shù)據(jù)離散條件下，平均值的測量水平符合當前數(shù)據(jù)操作基準，這樣便可縮減頻譜在當前震感狀態(tài)下的控制范圍。為保證數(shù)據(jù)測量結(jié)果的模塊性，然后對數(shù)據(jù)進行分段界定，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，可將當前震動所產(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，對建筑結(jié)構(gòu)進行周期性設(shè)定，保證彈性分析值可由震動模型來確定出震感所處的波形，這對于整個工程而言，則可進一步縮減因離散屬性所造成的誤差，以提高實際測量的精確度。

2、工程實例解析

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)所具備的剛性強度、質(zhì)量呈現(xiàn)出縱向分布特性，防震等級為四級。

針對地震波進行測定時，應(yīng)先依據(jù)振型對當前反應(yīng)關(guān)系進行確定，查證出建筑結(jié)構(gòu)所能承受的剪力極限值，整個振動周期為0.93s，從建筑物的地址屬性來看，當其受到外界震動影響時，震動加速度與其所造成的峰值呈現(xiàn)出正比關(guān)系，為此對其進行頻段劃分，從不同時間點，對震動所造成的相關(guān)影響進行確定，按照時程測定模型，對建筑結(jié)構(gòu)所處應(yīng)力屬性進行分析，以保證在當前統(tǒng)計量下，建筑結(jié)構(gòu)所具備的剪力值是貼合于原有振型的，這對于系統(tǒng)而言，則可有效通過模型的建設(shè)，進一步分析與測定出當前反應(yīng)頻譜所具備的數(shù)據(jù)屬性，得出不同建筑層內(nèi)剪力值的變動趨勢，以增強系統(tǒng)的測定值。如表1所示，其為兩組不同時程下所呈現(xiàn)出的數(shù)據(jù)偏差值。

從數(shù)據(jù)測量結(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)計學范疇內(nèi)具有一定的基準意義，其即是以場地特性為基礎(chǔ)，又可通過數(shù)據(jù)記錄實現(xiàn)不同算法的比較，以達到數(shù)據(jù)分時段處理的效果，進而為地震波的選取提供數(shù)據(jù)支持。

結(jié)語：

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)分析中地震波的選取，必須對整個建筑場地進行宏觀化分析，從多個維度界定出影響建筑結(jié)構(gòu)的問題，通過干預(yù)機制的設(shè)定，分析出不同地震波源對結(jié)構(gòu)的影響系數(shù)，然后將其與數(shù)據(jù)基準進行比對，選取出相應(yīng)的建筑方案，以提高工程建設(shè)質(zhì)量。

參考文獻：

[1]阮祎萌，安澤宇. 基于性能的消能減震結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計與分析[A].中冶建筑研究總院有限公司.2020年工業(yè)建筑學術(shù)交流會論文集（上冊）[C].中冶建筑研究總院有限公司：工業(yè)建筑雜志社，2020：6.

[2]區(qū)彤，劉彥輝，譚平，劉雪兵，周福霖.高聳型鋼混凝土筒體結(jié)構(gòu)抗震性能振動臺試驗研究[J/OL].建筑結(jié)構(gòu)學報：1-11[2020-10-20].

[3]周豐.異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)在小高層建筑中的抗震性能分析[J].福建建設(shè)科技，2020（05）：21-23+49.

作者簡介：

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