文档介绍：结构随机振动在地震分析中的应用
土建学院硕士 1410班李小鹏
学号：14125800
摘要：地震是一种随机性振动，它有着难以把握的复杂性和不确定性，人类还不 能准确预测，也不能完全把握和测算建筑物在遭遇地震的特性和参数。本文主要 介SD) 来描述地震动随机过程，其中较典型的是Kanai-Tajimi功率谱模型及其各种修 正模型。在本质上，功率谱密度函数是平稳随机过程的二阶数值特征，是与均值 反应谱相对应的，根据平稳输入的最大反应分布来进行转换。其能给出结构响应 的数值特征解答，但很难全面反映原始随机过程的丰富概率信息。从而导致在非 线性随机地震响应分析与动力可靠度研究方面存在相当大的局限性。
对于突风、臣浪、地震、海啸、爆炸冲击等必须当作非平稳随机激励来处理， 尤其是场地上地震时的地面运动。受到了震源机制、传播途径和场地条件的影响， 包含了许多不确定因素，具有明显的非平稳特性，应该被看作是一个非平稳随机 过程，非一致随机特性对结构响应的影响显著。
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地震地面运动具有强烈的随机性和不确定性。地震作用下地面建筑物的动力 响应同样具有强烈的随机性。结构的地震反应分析必须以地震场地运动特性(幅 值、频谱特性和持续时间)为依据。地震动的模拟方法分为两大类：地震学方法 和地震工程学方法。前者方法的基础是弹性位错理论和格林函数，注重于震源机 制和物理过程的模拟；后者方法的基础是随机过程理论和地震动参数的经验统计 关系，但忽略了地震波产生和传播的物理过程，完伞相信经验统计的结果。只要 能保证实际记录的丰富程度和可靠性，对于像加速度这种主要由中、高频分量所 组成的复杂地面运动，后者是有明显优点的。
地震动的空问变化特点有:①存在一个与场地条件和两点间距离相关的频率， 地震波低于该频率的部分可以用波动理论很好表述，而高于该频率的部分则适于 用随机理论方法描述；②地震动场两点间地震动的相关性与两点间距离和地震动 频率成分密切相关；③地震动场任意两点的空间变化程度依赖于地震的震源特征。
3地震反应分析方法
1959年，Housner基于反应谱理论给出第一条设计谱，此后，采用振型叠 型分解反应谱法的两个关键问题是最大反应的组合方式和参与组合的振型选择 方法。常用的反应组合方式有考虑振型相关性的CQC方法和不考虑相关性的 SRSS方法。由于结构分析中不可能取尽所有振型进行组合，结构固有频率和振 型求解很少用直接解析方法，而是采用Rayleigh-Ritz法、Lanczos坐标法、子 空间迭代法等数值方法，获取从最低阶振型开始的前若干阶振型。由于激发结构 高阶振型的高频地振动能量在传播过程中迅速衰减，因此，在结构地震响应计算 中，一般取一定阶数的低阶振型进行组合。对于多高层建筑，一般运用质量参与 系数累积量判断所考虑的振型数量是否达到要求，频率密集的大跨度空间结构质 量参与系数准则并不完全适用。如何选择结构地震反应主振型，以有效缩减振型 数量，成为空间结构应用振型分解法时需要恰当处理的重要环节。同时，利用振 型分解反应谱方法分析大跨度空间结构地震反应时，还需考虑诸如多点输入效应、 设计