摘要：設(shè)計反應(yīng)譜是建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的依據(jù)，標定方法及其參數(shù)決定了設(shè)計反應(yīng)譜的形狀和抗震設(shè)計參數(shù)的取值，對確定結(jié)構(gòu)的地震動輸入和抗震設(shè)計至關(guān)重要。本文簡要介紹了設(shè)計反應(yīng)譜的特征參數(shù)，評述近年來各學者對特征周期研究的進展，分析設(shè)計反應(yīng)譜特征周期的影響因素并討論各因素對其的影響程度，對設(shè)計反應(yīng)譜特征周期的確定、震級和震中距分組范圍的合理性以及適用性等問題進行討論。研究結(jié)果對特征周期合理取值的研究具有一定的實用價值。

關(guān)鍵詞：設(shè)計反應(yīng)譜;特征周期;衰減指數(shù);影響因素

設(shè)計反應(yīng)譜是經(jīng)過標定后用于抗震設(shè)計的反應(yīng)譜，設(shè)計反應(yīng)譜的特征參數(shù)是指決定反應(yīng)譜形狀及其數(shù)值大小的參數(shù)，如平臺值、特征周期和衰減指數(shù)等。我國 GB50011—2010（2016 版）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱 16 版規(guī)范）規(guī)定設(shè)計反應(yīng)譜特征周期考慮基本烈度、場地條件、震級、震中距的影響。大量學者對實際的強震記錄研究發(fā)現(xiàn)，統(tǒng)計得出的反應(yīng)譜特征周期取值與規(guī)范規(guī)定的值略有出入。

一、反應(yīng)譜特征參數(shù)

設(shè)計反應(yīng)譜是經(jīng)過標定后用于抗震設(shè)計的反應(yīng)譜，設(shè)計反應(yīng)譜的特征參數(shù)是指決定反應(yīng)譜形狀及其數(shù)值大小的參數(shù)，如平臺值、特征周期和衰減指數(shù)等。我國 GB50011—2010（2016 版）《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱 16 版規(guī)范）規(guī)定設(shè)計反應(yīng)譜特征周期考慮基本烈度、場地條件、震級、震中距的影響。大量學者對實際的強震記錄研究發(fā)現(xiàn)，統(tǒng)計得出的反應(yīng)譜特征周期取值與規(guī)范規(guī)定的值略有出入。

設(shè)計反應(yīng)譜的特征參數(shù)主要有地震影響系數(shù)最大值αmax（或動力放大系數(shù)βmax）即平臺值、特征周期Tg、衰減指數(shù)γ、直線下降段斜率調(diào)整系數(shù)η1、阻尼調(diào)整系數(shù)η2等。

地震影響系數(shù)α用來計算結(jié)構(gòu)的地震作用： F=α·G。地震影響系數(shù)αmax是設(shè)計反應(yīng)譜的最大值，是一個平行于坐標橫軸的平臺段。我國建筑抗震規(guī)范規(guī)定，αmax根據(jù)設(shè)計基本烈度來確定，沒有考慮場地條件的影響。有時設(shè)計反應(yīng)譜也用放大系數(shù) β來表示。地震影響系數(shù)與放大系數(shù)之間的關(guān)系：αmax = k·βmax 。

特征周期Tg是設(shè)計加速度反應(yīng)譜曲線下降段起始點對應(yīng)的周期，它反映地震動的頻譜特性。特征周期的研究對工程領(lǐng)域具有重要意義，但它沒有明確的物理意義。在16版規(guī)范中，特征周期是根據(jù)場地類別和設(shè)計地震分組來確定其取值，它并不是一個固定的值，受場地條件、地震大小、距離遠近等因素的影響。

衰減指數(shù)γ在設(shè)計反應(yīng)譜曲線下降段起著重要作用，我國建筑抗震規(guī)范規(guī)定衰減指數(shù)通過阻尼比來調(diào)整。隨著高層建筑的不斷興起，應(yīng)重視長周期段的研究特別是衰減指數(shù)取值的問題，以免造成不必要的安全風險和資源浪費。

二、特征周期的影響因素

反應(yīng)譜的特征周期反映了地震動的頻譜特性，其取值的大小決定了平臺值的寬窄，對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計起關(guān)鍵作用。特征周期的影響因素有很多，震源特性、傳播路徑，震級大小、傳播距離、地殼結(jié)構(gòu)等。在這些因素中，場地條件、震級和震中距是相對易于考慮的因素。

1.場地條件對特征周期的影響

周錫元等對GBJ11-89《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中有關(guān)場地分類和設(shè)計反應(yīng)譜特征周期Tg的規(guī)定在執(zhí)行過程中提出的問題進行討論，對比國外抗震設(shè)計規(guī)范中的場地分類標準和相應(yīng)的Tg值，發(fā)現(xiàn)我國規(guī)范取值約偏小30%，并建議用插值方法細化場地類別與特征周期的取值。李小軍等研究了4類場地條件對特征周期的影響規(guī)律，研究表明相同地震動輸入下，Ⅰ類場地到Ⅳ類場地地震動長周期成分明顯增加，且對于Ⅲ、Ⅳ類場地其放大系數(shù)反應(yīng)譜較長周期處的值遠比我國建筑抗震設(shè)計規(guī)定的譜值大。夏蕊芳等、郭曉云等分別利用美國和我國汶川強震記錄研究了場地類別對特征周期的影響規(guī)律，普遍認為場地類別越高，特征周期值越大。我國學者對場地類別如何影響反應(yīng)譜特征周期的取值做了大量研究，發(fā)現(xiàn)隨著場地變軟，特征周期值略有增大趨勢。

2.震級、震中距對特征周期的影響

隨著我國強震臺網(wǎng)布置數(shù)量的增加，強震記錄也逐漸增多，很多學者開始研究震級、震中距對特征周期的影響規(guī)律。劉文鋒等收集美國、日本、中國臺灣等 1491條地震記錄震級以5-6、6-7、7-8; 震中距以 0

三、結(jié)論

設(shè)計反應(yīng)譜主要反應(yīng)場地地震動的幅值特性和頻譜特性，反應(yīng)譜的特征周期對結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計具有關(guān)鍵作用。本文闡述了關(guān)于設(shè)計反應(yīng)譜特征周期影響因素的研究現(xiàn)狀。對比不同學者對特征周期的研究成果，總結(jié)發(fā)現(xiàn)場地條件、震級、震中距對特征周期的取值影響較大，且統(tǒng)計得出特征周期的取值與規(guī)范略有出入。希望給從事工程抗震領(lǐng)域的技術(shù)人員提供研究思路，為今后規(guī)范關(guān)于反應(yīng)譜特征參數(shù)的完善和修訂起到一定的促進作用。

參考文獻

[1]建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010[M].中國建筑工業(yè)出版社，2016.

[2]郭明珠，等.反應(yīng)譜特征周期的統(tǒng)計分析[J].防災(zāi)科技學院學報，2016， 18（1）：9.

[3]趙培培，等.川滇甘陜地區(qū)設(shè)計反應(yīng)譜特征周期的統(tǒng)計分析[J].世界地震工程，2017，33（2）：8.

[4]夏蕊芳，閆帥平等.設(shè)計特征周期的影響因素[J].土木工程與管理學報， 2012，29（2）：4.

[5]郭曉云，薄景山等.汶川地震反應(yīng)譜特征周期統(tǒng)計分析[J].地震工程與工程振動，2013，33（2）：5.

[6]李小軍，彭青.不同類別場地地震動參數(shù)的計算分析[J].地震工程與工程振動，2001，21（1）：8.

[作者簡介]羅家倫（1997.12-）男，漢族，四川省綿陽市人，西華大學應(yīng)急管理學院碩士研究生在讀，主要研究方向：結(jié)構(gòu)抗震及工程安全。