關(guān)于地震動轉(zhuǎn)動分量的研究＊

何 超,羅奇峰,洪 鐘

(1.同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與防災(zāi)研究所,上海 200092;2.同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所,上海 200092;3.國核工程有限公司,上海 200092)

關(guān)于地震動轉(zhuǎn)動分量的研究＊

何 超1,羅奇峰2,洪 鐘3

(1.同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與防災(zāi)研究所,上海 200092;2.同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所,上海 200092;3.國核工程有限公司,上海 200092)

列舉了多次地震中的地震動轉(zhuǎn)動現(xiàn)象,概括了國內(nèi)外對地震動轉(zhuǎn)動分量的產(chǎn)生、傳播、合成方法及其對結(jié)構(gòu)的作用等方面的研究成果。還介紹了由地震動平動分量計算轉(zhuǎn)動分量的彈性波動方法,并討論了其局限性;還介紹了歐洲規(guī)范對轉(zhuǎn)動分量的部分規(guī)定,指出有必要在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中考慮轉(zhuǎn)動分量的作用。此外,在轉(zhuǎn)動分量的產(chǎn)生、對結(jié)構(gòu)的作用及數(shù)值模擬方面還做了一些假設(shè)與解釋。

地震動;轉(zhuǎn)動分量;數(shù)值模擬方法

0 引言

2009年,美國知名的地學(xué)類期刊B ulletin of the Seism ological Society of Am erica出版了關(guān)于地震動轉(zhuǎn)動問題的專輯,這對我們學(xué)習(xí)和研究地震動轉(zhuǎn)動問題有很大幫助(Leeet al,2009)。

多次歷史地震記載中都有轉(zhuǎn)動破壞現(xiàn)象的記錄。1783年意大利的 Calabria地震、1897年印度Assam地震、1906年美國舊金山地震和 2008年中國四川汶川地震,都有不同形式的轉(zhuǎn)動破壞現(xiàn)象。Kozák(2009)總結(jié)了 12次地震中的轉(zhuǎn)動破壞現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)在細(xì)長高聳的建筑中出現(xiàn)較多轉(zhuǎn)動破壞,如煙筒、教堂上的裝飾、方尖碑、雕像、十字架等。同時,也不乏大型結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)破壞,如 1894年日本 Shonai地震時鐘樓的扭轉(zhuǎn)破壞和 1897年印度Assam地震中 20 m高的方尖碑的扭轉(zhuǎn)破壞(圖1)。有的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)是由地面的扭轉(zhuǎn)引起的(Hartet al,1975),如 1971年加州地震中洛杉磯一高層建筑的扭轉(zhuǎn)破壞,而有的則是因為不同步變形引起的(Bycroft,1980;Trifunacet al,1994),如地震中很多大橋的垮塌是由橋墩縱向的不同步變形引起的。生命線工程中大多管線的破壞則是由土體的不均勻變形引起的,這和地震中的搖擺和扭轉(zhuǎn)分量也都有關(guān)系(Ariman,1981;Trifunac,1998)。這些現(xiàn)象也說明地震中轉(zhuǎn)動的能量是很大的,需要引起人們的注意。Yang等(2010)在2008年汶川 8.0級地震震害調(diào)查中,對江油市太白公園一曲徑橋橋欄上的雕塑燈座扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象做了調(diào)查,并通過計算,初步解釋了產(chǎn)生這一扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象的原因(圖 2)。

圖1 1897年印度阿薩姆地震方尖碑破壞形態(tài)(Leeet al,2007)Fig.1 Rotation of obelisk segments in the 1897 Assam earthquake(Leeet al,2007)

圖2 2008年汶川地震中的石墩扭轉(zhuǎn)破壞形態(tài)Fig.2 Rotation of a sculpture in 2008 Wenchuan earthquake area

1 地震動轉(zhuǎn)動分量的產(chǎn)生及其傳播

1.1 轉(zhuǎn)動破壞現(xiàn)象

在 18世紀(jì),人們就注意到地震中的轉(zhuǎn)動問題,并留下關(guān)于轉(zhuǎn)動的報道,這比現(xiàn)代地震學(xué)學(xué)科的開啟還要早近百年的時間(Vivenzioet al,1783;Trifunac,2008)。因為搖擺對結(jié)構(gòu)的破壞與平動造成的破壞相差不多,震后很難分辨破壞是由搖擺分量還是由平動分量造成的,所以,對轉(zhuǎn)動分量造成破壞的觀察只限于扭轉(zhuǎn)破壞現(xiàn)象。小震發(fā)生時,在僅能感到輕微震動的震中地區(qū),很少發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動現(xiàn)象;大震發(fā)生時,在遠(yuǎn)離震中、震動衰減較大、地面震動較緩和的地區(qū),轉(zhuǎn)動現(xiàn)象也難以察覺,但有跡象表明這些地區(qū)存在轉(zhuǎn)動現(xiàn)象;在地震動很強(qiáng)的地方,即使距震中很遠(yuǎn),結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動現(xiàn)象也很明顯。在地震中觀察到轉(zhuǎn)動現(xiàn)象的人描述說,首先看到的是一般振動現(xiàn)象,隨后才出現(xiàn)轉(zhuǎn)動現(xiàn)象。Reid(1910)至今還沒有發(fā)現(xiàn)地震一發(fā)生就出現(xiàn)轉(zhuǎn)動現(xiàn)象的報道。

1.2 轉(zhuǎn)動現(xiàn)象研究的簡單回顧

據(jù) Ferrari(2006)和 Kozák(2006)介紹,RobertMallet對地震動轉(zhuǎn)動的研究貢獻(xiàn)很大,他研究了地面物體的轉(zhuǎn)動情況,分析了產(chǎn)生轉(zhuǎn)動現(xiàn)象的原因,并合理解釋了 1857年意大利 Basilicata地震中的一些扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。但 Reid(1910)認(rèn)為,是Hoffmann(1838)首先提出地震轉(zhuǎn)動分量的理論①Hoffmann F.1838.NachgelasseneWerke.(2)230pp.。Reid(1910)認(rèn)為,在地震動的各種成分中,有沿某條軸轉(zhuǎn)動的成分,但這種波是不可能存在的,因為這種波不能再像彈性波一樣傳播,否則它會分解成各種不同傳播速度的壓縮波或者扭轉(zhuǎn)波,并很快消失。Gutenberg(1927)也提到,地震動的旋轉(zhuǎn)分量是不能傳播的,如果在震源處產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),它會很快衰減。

1.3 轉(zhuǎn)動分量的解釋

對于轉(zhuǎn)動分量產(chǎn)生的原因,有很多不同的解釋。彈性波理論認(rèn)為轉(zhuǎn)動不是因為有扭矩存在,而是因為顆粒的不對稱變形,如圖 3所示;Knopoff等(2009)用應(yīng)力降速率等震源機(jī)制分析轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的原因,結(jié)果發(fā)現(xiàn)斷層中的扭矩不平衡可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)動并 使場地產(chǎn) 生扭轉(zhuǎn)變 形;Trifunac(1972)模擬了 2維土— 結(jié)構(gòu)相互 作用,結(jié) 果顯示結(jié) 構(gòu)對土體的作用 可以產(chǎn)生 很強(qiáng)的地 面扭轉(zhuǎn)。 這說明轉(zhuǎn) 動分量產(chǎn)生 原因的復(fù) 雜性?，F(xiàn) 在還不清 楚轉(zhuǎn)動分 量主要是由 震源釋放 的轉(zhuǎn)動能 量還是由 平動分量 形成,轉(zhuǎn)動 僅僅是場 地的扭動 還是有更 深層的原 因,這也需要 進(jìn)一步研 究。震源 釋放轉(zhuǎn)動 能量的理 論與前面敘 述的轉(zhuǎn)動 不能以波 的形式傳 播的理論 相沖突,因 而本文對 此暫不討 論。

圖3 轉(zhuǎn)動分量在結(jié)構(gòu)反應(yīng)中的貢獻(xiàn)(Zembaty,Boffi,1994)Fig.3 Contribution of rotational components in structure's response(Zembaty,Boffi,1994)

搖擺分量相對容易解釋,例如地震波在地表傳播過程中,地表的高低起伏會出現(xiàn)近似搖擺的現(xiàn)象。但地震觀測告訴我們扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象十分復(fù)雜。有人認(rèn)為,面波中的勒夫波扭動傳播,它會使介質(zhì)中質(zhì)點的振動在水平方向和波前進(jìn)方向的分量耦合后產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)分量(李杰,李國強(qiáng),1992)。在研究地震動扭轉(zhuǎn)時有些問題值得思考,如扭轉(zhuǎn)的各個點是不是沿著不同的相互平行的軸轉(zhuǎn)動?從波動理論來看,體波中的壓縮波在土體中傳播時,土層內(nèi)會出現(xiàn)壓縮和張拉交替的情景,不同方向傳來的 P波是否會讓土體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動?地震中出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)大小和振動的大小正相關(guān):震級大,斷層長度長,從兩個不同的破裂點處傳出的壓縮波相交一點的角度大,形成的旋轉(zhuǎn)是否就大?地震動的平動遇到建筑物(土—結(jié)構(gòu)相互作用)會形成轉(zhuǎn)動,那么地震波傳到不同的地質(zhì)臨界處,是否也會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)呢?出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞的全對稱構(gòu)筑物的半徑大多較小,比如煙囪,我們應(yīng)該如何考慮其對底面積較大的建筑物的作用?

2 計算轉(zhuǎn)動分量的主要方法

2.1 轉(zhuǎn)動分量的記錄

人類在 19世紀(jì)就掌握了記錄平動分量的技術(shù)。因為地震動的轉(zhuǎn)動影響較小,而記錄轉(zhuǎn)動的儀器又很復(fù)雜,所以轉(zhuǎn)動分量在研究中逐漸被忽略(Galitzin,1902),直到 1960年,地震工程學(xué)界才認(rèn)識到地震動的轉(zhuǎn)動成分對結(jié)構(gòu)的反應(yīng)有很大貢獻(xiàn)(Trifunac,Giev,2006)。到 20世紀(jì) 80年代又有人提出三個平動、三個轉(zhuǎn)動的觀點,人們對轉(zhuǎn)動分量的研究逐漸變多。目前對轉(zhuǎn)動分量的時程記錄仍然很少,主流方法是通過平動求轉(zhuǎn)動。兩點差法是指在很小的范圍內(nèi)布置多臺地震儀記錄水平分量,用兩點間的平動位移差或平動加速度差除以兩點間距離就是相應(yīng)的轉(zhuǎn)角或角加速度,思路簡單可靠,但因為需要布設(shè)臺陣故而不經(jīng)濟(jì)。我們可以用兩點差法來驗證從平動分量到轉(zhuǎn)動分量的理論的正確性。

2.2 彈性波動理論解析

彈性波動理論認(rèn)為介質(zhì)顆粒在地震中會發(fā)生不對稱變形,如圖 3所示,Newmark(1969)首先建立了地震動轉(zhuǎn)動分量和平動分量的關(guān)系(Liet al,1997)。場地土是分層的,不同頻率的波有不同的傳播速度并在不同界面有不同的入射角,從而影響視波速的大小。Trifunac(1982)首先認(rèn)識到體波波速和入射角的頻散效應(yīng)對分析結(jié)果的影響,他所提方法目前運用得最多(洪鐘,2010)。其主要步驟如下:

假設(shè) u1、u2、u3是地震動兩個水平方向和一個豎直方向的位移分量,φ1、φ2、φ3為對應(yīng)的繞三條軸的轉(zhuǎn)動分量,于是:

(1)對 u1(t)、u2(t)、u3(t)作傅立葉變換得到 u1(ω) 、u2(ω) 、u3(ω);

(2)考慮主頻方向的影響,設(shè)主軸角為θ,將得到的 u1(ω)、u2(ω)、u3(ω)以及視波速 C代入公式

求得轉(zhuǎn)動分量傅氏譜φ1(ω)、φ2(ω)、φ3(ω)。其中θ為主頻角,,ω為頻率,C=vT(f)/sinα,VT(f)為等效群速度,α為體波入射角。

(3) 對φ1(ω) 、φ2(ω) 、φ3(ω)作逆傅立葉變換,取實部,即可得轉(zhuǎn)動分量時程曲線。

王君杰和胡聿賢(1991)用兩點差法對行波法進(jìn)行了驗證,證明行波法有一定的精度,且此精度和震中距有關(guān),震中距越大,行波法精度越高。金星和廖振鵬(1991)闡述了估計水平視波速的方法;孫士軍和陳國興(1998)提出了用實際記錄的加速度時程估計地震波入射角的方法;李宏和孫立曄(2001)用類似的方法計算過地震面波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動分量;Che和 Luo(2010)也用這種方法計算了臺灣集集地震的轉(zhuǎn)動分量,Rutenberg和 Heidebrecht(1985)、Castellani和 Boffi(1986,1989)、孫士軍和陳國興(1991)、Tso和Hsu(1997)、Giev和 Trifunac(2009)還嘗試過用類似的方法計算扭轉(zhuǎn)分量和搖擺分量的反應(yīng)譜。

但彈性波動理論方法有一定缺陷,它假設(shè)彈性波是在理想的各向均質(zhì)同性的水平層狀介質(zhì)中傳播的,將兩點間的相對運動近似地看成了直線,在地震作用中介質(zhì)不會產(chǎn)生塑性變形。Giev(2009)模擬了 S波在土層中的傳播,結(jié)果表明,在入射波進(jìn)入土層的初始階段土層就發(fā)生了破壞,破壞形成的時間比地震波穿過土層的時間還短。地表土、沉積物及其一些風(fēng)化巖石在強(qiáng)震時會出現(xiàn)非線性變形,人們在震害調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)土的非線性變形很嚴(yán)重,這會增大地面的轉(zhuǎn)動現(xiàn)象。Bouchon和 Aki(1982)、Lee等(2009)均用彈性方法計算了強(qiáng)震中的轉(zhuǎn)動分量,所得的結(jié)果和觀察到的現(xiàn)象相差幾個數(shù)量級,說明用這種方法估計強(qiáng)震的轉(zhuǎn)動分量時,會低估幾個數(shù)量級,其原因可能是近場場地出現(xiàn)非線性變化,造成數(shù)值計算方法的誤差。

從公式(1)不難看出,若不考慮視波速的頻散效應(yīng),兩搖擺分量的頻譜特性及衰減關(guān)系應(yīng)和垂直分量的衰減相同,扭轉(zhuǎn)分量的頻譜特性及衰減和兩水平分量的衰減相同。洪鐘(2010)考慮了視波速的頻散效應(yīng)對轉(zhuǎn)動分量大小影響后得到的衰減結(jié)果如圖 4所示。從圖中可看出,地震動轉(zhuǎn)動分量不會很快衰減,因此,必須對轉(zhuǎn)動分量有足夠的重視。

圖4 轉(zhuǎn)動分量的衰減(洪鐘,2010)Fig.4 Attenuation of rotational components(Hong,2010)

2.3 轉(zhuǎn)動分量形成機(jī)制的其他解釋

Zembaty(2009b)分析了地震波體波和面波中的各個成分對形成轉(zhuǎn)動分量的貢獻(xiàn),他發(fā)現(xiàn)搖擺分量來自于 P波、SV波和瑞利面波,扭轉(zhuǎn)分量來自于 SH波和勒夫波,各個分量疊加后形成轉(zhuǎn)動分量。但地震動是非平穩(wěn)過程,從地震動時程中分離出各種成分并非易事。目前在中遠(yuǎn)場記錄到的轉(zhuǎn)動分量和用彈性波動理論得到的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動反應(yīng)還相差兩個數(shù)量級,Takeo和 Ito(1997)認(rèn)為這是因為數(shù)值模擬方法忽略了一種可能的現(xiàn)象——較大的轉(zhuǎn)動速度是由斷層破裂速度的非均勻引起的。他們基于轉(zhuǎn)動和平動觀測記錄,得到平動與轉(zhuǎn)動之間的關(guān)系,并用這種關(guān)系由平動分量計算轉(zhuǎn)動分量,但這種方法的困難在于轉(zhuǎn)動記錄的缺乏。

3 轉(zhuǎn)動分量對結(jié)構(gòu)的影響

3.1 結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)破壞

結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)破壞未必是由地震動扭轉(zhuǎn)分量造成的,非對稱的結(jié)構(gòu)在平動分量作用下也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動破壞(Yanget al,2010)。地震發(fā)生時完全對稱的比較大的長細(xì)結(jié)構(gòu)在左右搖擺中呈現(xiàn)不對稱,再受到?jīng)_擊后,就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞。后來的研究發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)中,扭轉(zhuǎn)分量(Luco,1976;Lee,Trifunac,1985)和搖擺分量(Lee,Trifunac,1987)對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的貢獻(xiàn)是很大的。研究表明,近場地震波的轉(zhuǎn)動成分較大,其對結(jié)構(gòu)的影響也很大,甚至對結(jié)構(gòu)的線性和非線性的變形都起到了控制作用(Jalali,Trifunac,2008)。Werner等(1979)、Trifunac和 Giev(2006)、Jalali和 Trifunac(2008)分析了轉(zhuǎn)動分量對結(jié)構(gòu)的作用,他們都認(rèn)為轉(zhuǎn)動分量在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中可以產(chǎn)生很大的剪力和彎矩。但是,因為缺乏轉(zhuǎn)動分量記錄等原因,許多國家在結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中都未考慮轉(zhuǎn)動作用。

3.2 歐洲規(guī)范關(guān)于轉(zhuǎn)動荷載的規(guī)定

鑒于轉(zhuǎn)動分量的重要性,歐洲已將地震動轉(zhuǎn)動荷載納入設(shè)計規(guī)范《EC8.1.EN 1998-1 Eurocode 8》和 《EC8.6.EN 1998-6 Eurocode 8》 (以下簡稱《規(guī)范》)?！兑?guī)范》規(guī)定需要考慮轉(zhuǎn)動荷載的結(jié)構(gòu)是塔形建筑,包括水塔、電視塔、桅桿、煙筒、燈塔等,對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的煙筒,《規(guī)范》還有特殊規(guī)定?！兑?guī)范》建議高度大于 80 m、設(shè)計加速度不小于 0.25 g的建筑物也要考慮轉(zhuǎn)動荷載,并強(qiáng)調(diào)考慮土—結(jié)構(gòu)相互作用,對于長細(xì)比很大的結(jié)構(gòu)要考慮二階效應(yīng)。結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)動荷載的反應(yīng)計算采用時程法和反應(yīng)譜法。采用反應(yīng)譜法時,三個方向的轉(zhuǎn)動加速度取與當(dāng)?shù)丶羟胁ㄋ傧嚓P(guān)的經(jīng)驗值。Zembaty(2009a)認(rèn)為扭轉(zhuǎn)分量對細(xì)長結(jié)構(gòu)的作用很小,只是考慮到《規(guī)范》的完整性才將其納入《規(guī)范》。Zembaty和Boffi(1994)按歐洲規(guī)范規(guī)定的反應(yīng)譜法計算了160 m高的鋼筋混凝土煙筒三條轉(zhuǎn)動分量及地震六分量作用下的反應(yīng),還比較了轉(zhuǎn)動分量在總反應(yīng)中的貢獻(xiàn),結(jié)果如圖 3所示。從圖中可看出,對于高聳結(jié)構(gòu)來說,轉(zhuǎn)動分量對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的貢獻(xiàn)幾乎和水平分量相當(dāng)。這一點很容易理解,轉(zhuǎn)動中的搖擺分量會對高聳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的破壞。

3.3 轉(zhuǎn)動作用的特點

Park(2007)認(rèn)為:結(jié)構(gòu)在地震時的轉(zhuǎn)動可來自:(1)地震波的轉(zhuǎn)動分量;(2)土—結(jié)構(gòu)相互作用;(3)結(jié)構(gòu)由于慣性力引起的相對變形。我國在抗震設(shè)計中不考慮轉(zhuǎn)動成分,這在近場區(qū)域會低估結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。Tso和 Hsu(1977)、Rutenberg和 Heidebrecht(1985)、 Trifunac(2009b)對扭轉(zhuǎn)分量反應(yīng)譜的研究結(jié)果表明,反應(yīng)譜在 0.2～0.6 s之間是最高的平臺。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)自振周期處于這一周期區(qū)間的建筑更容易受扭轉(zhuǎn)分量的影響。1～50層建筑與土相互作用產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)的頻率在 0.1～10 Hz之間(Trifunac,2009b)。陳國興等(1999)用反應(yīng)譜分析法得出,轉(zhuǎn)動分量對結(jié)構(gòu)角部構(gòu)件的反應(yīng)影響較大。Trifunac(2009a)指出,近場處即便是很簡單的結(jié)構(gòu),忽略轉(zhuǎn)動分量的作用可能會嚴(yán)重低估結(jié)構(gòu)響應(yīng),一個合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計,考慮并理解轉(zhuǎn)動分量對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的貢獻(xiàn)非常重要。

王君杰(1995)計算得出,扭轉(zhuǎn)分量對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的貢獻(xiàn)與結(jié)構(gòu)的高度和長細(xì)比有關(guān)。扭轉(zhuǎn)分量對煙筒類的高柔建筑的作用較小,但震害中的扭轉(zhuǎn)破壞,如煙筒、方尖碑等高柔建筑占絕大部分。這一差別可能源自地震扭轉(zhuǎn)分量的真實作用方式和計算加載方式的不同。Trifunac(2008)將土—結(jié)構(gòu)相互作用作為轉(zhuǎn)動分量產(chǎn)生的機(jī)制。在高樓林立的城市,地震時高大的建筑所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動分量會對周邊的小型建筑產(chǎn)生影響,這可用以說明地震動的轉(zhuǎn)動分量在城市中的破壞要比在其他地區(qū)更大。當(dāng)涉及到大跨度橋梁時,因為不同橋墩很可能會沿著不同的中心旋轉(zhuǎn),這會使橋墩的運動不同步,這對橋梁的損害可能比考慮兩墩之間地震動平動成分的差異帶來的損害還要嚴(yán)重。當(dāng)然,這僅僅是推理,正確與否還有待深入研究。

4 結(jié)語

(1)不同的理論對轉(zhuǎn)動分量產(chǎn)生機(jī)制的解釋與計算方法有所不同,但都認(rèn)為地震動轉(zhuǎn)動分量是結(jié)構(gòu)在地震中不可避免的荷載。

(2)用經(jīng)典的彈性波動方法解釋近場轉(zhuǎn)動現(xiàn)象還不夠完善,正如 Lee等(2007)所說,應(yīng)該研究更好的方法來彌補(bǔ)這一空白。

(3)由于缺乏轉(zhuǎn)動分量記錄,人們對地震動轉(zhuǎn)動分量和結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動響應(yīng)的實際值所知甚少,應(yīng)通過監(jiān)測、試驗、理論分析等多種方法研究地震動轉(zhuǎn)動分量和結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動響應(yīng)。鑒于歐洲規(guī)范的經(jīng)驗,今后我國的抗震設(shè)計規(guī)范中有必要逐步考慮地震動轉(zhuǎn)動作用的影響。

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Brief Discussion on the Study of the Seism ic Rotational Components

HE Chao1,LUO Q i-feng2,HONG Zhong3
(1.Research Institution of Structural Engineering and D isaster Reduction,Tongji University,Shanghai200092,China)(2.Shanghai Institution of D isaster Prevention and Relief,Tongji U niversity,Shanghai20092,China)(3.National Nuclear Engineering L im ited Company,Shanghai20092,China)

A n intuitionistic description of the seism ic rotational phenom ena is listed firstly,and then the research results both at hom e and abroad in several fields are summ arized,such as the generation,propagation of the seism ic rotational components and its effects on structure.The elastic w ave m ethod used to calculate the rotational components through translational components is introduced and its lim itation is discussed.Som e parts of rules of Eurocodes about rotational components are referred and the necessity of adding the seism ic rotational effects in the design of structures for earthquake resistance is pointed out.Further,som e hypotheses and explanations in rotational component's generation,effects on structure,and structure's num erical sim ulation are proposed.

seism ic m otion; rotational components;num erical s im ulation m ethod

P315.9

A

1000-0666(2011)01-0081-07

2010-08-05.

國家自然科學(xué)基金(51078273)資助 .