5.4 设计地震动加速度时程

5.4.1～5.4.3 采用时程分析法进行结构动力分析时，需要提供地震动输入时程，本规范规定可以采用人工合成方法给出地震动时程曲线。同时考虑到应更多地反映真实地震动的频谱和相位信息，还建议宜充分利用地震和场地环境相近的实际强震动记录，特别是本地的强震动记录，以震级和距离与工程场地地震环境相近的强震动记录加速度时程作为初始时程合成适合工程场地的地震动时程，达到引入真实的地震动相位信息的目的。我国工程实践中，采用的地震动人工合成方法一般假定均匀随机分布的地震动相位，没有考虑与地震环境相关的非均匀分布的地震动相位，这会在一定程度上影响人工合成的地震动频谱特性的合理性。为此，本规范建议利用强震动记录加速度时程作为初始时程合成适合工程场地的地震动时程，以引入真实的地震动相位信息，来反映真实地震动频谱特性，特别是相位特性，实现对结构地震反应的合理计算分析。人工合成的地震动的加速度反应谱曲线与设计地震动加速度反应谱曲线的误差要小于一定值，这个值一般可取5％。
    进行结构地震反应时程分析时，鉴于各条地震动输入的结构反应结果有较大的差异，本节规定输入地震动样本数及选用要求。当地震波的样本数量较少时，如3条，计算结果具有较大的随机性，因此选其中的大值进行设计。当地震波的样本数较多时，如大于7条，计算结果具有较好的统计特征，因此可以取平均值进行抗震设计。为了保证设计所采用地震波的统计特征的合理性，地震动样本的平均加速度反应谱曲线与设计地震动加速度反应谱曲线相比，在各个周期点上相差不大于20％。
    由于目前可用的强震动观测记录并不是很丰富，特别是在我国大陆范围内，按照与设计地震动反应谱相近的要求选择实际地震动记录，其实是很困难的事。为此，在选用的实际地震动记录时，可以选择同一记录的三个分量作为一组设计地震动时程，也可以选用不同记录的单个分量组成一组设计地震动时程，但选择的每条记录均应满足在统计意义上相符的要求。三向同时输入，其地震动参数(加速度峰值或反应谱最大值)比例取：水平主向/水平次项＝1.00:0.85，竖向地震参数与水平地震动参数的关系按表5.3.1确定。
    考虑地震行波效应和局部场地效应时，对各独立基础或支承结构输入不同的设计反应谱或加速度时程进行计算，估计可能造成的地震效应。研究表明，地震传播过程的行波效应、相干效应和局部场地效应对于大跨空间结构的地震效应有不同程度的影响，其中，以行波效应和场地效应的影响较为显著，一般情况下，可不考虑相干效应。对于周边支承空间结构，行波效应影响表现在对大跨屋盖系统和下部支承结构；对于两线边支承空间结构，行波效应通过支座影响到上部结构。
    行波效应将使不同点支承结构或支座处的加速度峰值不同，相位也不同，从而使不同点的设计反应谱或加速度时程不同，计算分析应考虑这些差异。由于地震动是一种随机过程，多点输入时，应考虑最不利的组合情况。行波效应与潜在震源、传播路径、场地的地震地质特性有关，当需要进行多点输入计算分析时，应对此做专门研究。
    当独立基础或支承结构下卧土层地质条件相差较大时，可采用一维或二维模型计算求得基础底部的土层地震反应谱或加速度时程或按土层等效剪切波速对基岩地震反应谱或加速度时程进行修正后，作为多点输入的地震反应谱或加速度时程。当下卧土层剖面地质条件比较均匀时，可不考虑局部场地效应，不需要对地震反应谱或加速度时程进行修正。