摘要：高层建筑、大跨结构和大型储液罐等结构在长周期成分丰富的地震动作用下会产生大变形甚至破坏。基于位移的抗震设计相较于基于力的抗震设计更能反映结构和构件的性态,但其亟需可靠的长周期位移设计谱。为此,选取近年来国内外23次地震的数字强震记录1 787条,分析了不同震级和断层距下长周期位移反应谱(简称位移谱)特性,研究了场地条件对于位移谱的影响,最后对现有位移谱模型的适用性和可靠性进行评价。主要结论包括:震级和断层距主要影响位移谱的幅值;位移谱的形态与震级和断层距基本无关,表现为随着周期的增大位移谱先快速增长,随后缓慢增长,之后趋于稳定或稍微下降至地表峰值位移(PGD)。采用PGD归一化的位移谱形态可由3个拐点周期划分为4个阶段,即快速上升段、缓慢上升段、下降段和稳定段。震级对以PGD归一化的位移谱的影响明显,随着震级的增大,归一化位移谱幅值增加,卓越周期变长;小震级(矩震级M_(w)≤6.5)时,卓越周期为1~2 s;大震级(矩震级M_(w)>6.5)时,卓越周期为6~10 s,甚至更大。场地条件对位移谱的影响与断层距有关,近断层时,场地越硬位移谱幅值在中长周期段(如周期T>5.0 s)越低,但断层距大于100 km时,位移谱与场地条件基本无关;场地条件对归一化位移谱的影响基本可忽略。现有归一化位移谱模型尚存在一定局限:曹加良模型未考虑震级对位移谱模式的影响,且模型不能模拟位移谱在长周期段下降并至PGD的过程;Faccioli模型对于矩震级M_(w)≥6.5时位移谱特征认识不够,10 s周期时位移谱并未达到峰值。

摘要：鉴于目前规范中基于力的结构抗震设计不能合理预测长周期结构的最大位移响应,亟需发展能更好反映结构和构件性态的位移设计方法,而长周期位移设计谱是其中关键要素。现有研究对归一化位移谱形状有了较好的认识,但受于长周期强震记录的限制,模型仍存在一定局限性,尚不能满足长周期结构抗震设计需求。针对目前所提出的震级相关四线段归一化位移谱预测模型,本文通过典型地震数据检验不同场地条件和断层距分组内模型的可靠性,并与现有规范中位移谱模型进行对比。结果显示0~20 s内,预测模型给出的位移谱与实测记录结果较一致;与EC-8模型和ASCE 7-10等规范位移谱模型相比,推荐预测模型更符合强震观测数据结果。