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工程结构的抗震设计验算中,复杂的结构往往需要考虑两个,甚至三个方向地震作用的联合效应。多向输入牵涉到在水平地震作用规定的基础上,如何进一步规定竖向地震作用的问题。本文在指出《公路桥梁抗震设计细则》采用竖向/水平谱比规定竖向地震作用的规定在某些工况下会有不合理、不方便的缺陷基础上,研究分别用两组参数规定水平、竖向设计加速度反应谱的可行性。文中选用美国太平洋地震工程研究中心发布的NGA项目数据库中64个地震的1513组三分量强地震动记录,统计分析反应谱的特征。为了分析不同设计基本加速度对应的反应谱特征,先按震级、距离和场地条件分组,统计每组的水平向平均反应谱,标准化得到相应的有效峰值加速度EPA。将EPA分成0.05,0.1,0.15,0.2,0.3和0.4g等6个区间。根据Ⅱ类场地的结果,同时考虑EPA随震级增大、震中距减小应随之增大的一般规律,将震中距R∈(0,10]、震级M∈[4.5,6.5],R∈(10,30]、M∈(6.5,7.5]的分组归并为0.2g区间;R∈(10,30]、M∈(5.5,6.5],R∈(30,50]、M∈(6.5,7.5]的分组归并为0.15g区间;R∈(30,50]、M∈(5.5,6.5]和R∈(50,80]、M∈(6.5,7.5]的分组归并为0.1g区间;(10,200]、M∈[4.5,5.5],R∈(50,200]、M∈(5.5,6.5]、和R∈(80,200]、M∈(6.5,7.5]的分组归并为0.05g区间。对并入每一区间的水平向地震动数据,分为不同的场地条件,计算统一的平均反应谱,标准化,提取反应谱最大值和特征周期两个参数。根据得到的反应谱最大值计算、归纳给出了各场地类别的水平向场地系数。分组和归并是本文的关键,文中在阐述为什么要分组、如何分组、如何归纳之后,借助NGA项目发表的地震动加速度峰值的C-B衰减关系,验证了分组、归并方案的合理性。分析计算中,作者编写了反应谱标准化、提取反应谱特征参数的Matlab命令流。接着,对上述每一EPA区间包括的各震级、距离分组的全部竖向地震动数据,分为不同的场地条件,计算统一的平均反应谱,标准化,提取反应谱最大值和特征周期两个参数。进一步根据得到的反应谱最大值计算、归纳给出了各场地类别的竖向场地系数。为了验证本文提出的场地系数和特征周期的可靠性,比较了按设计基本加速度、场地类别计算的水平、竖向地震动标准反应谱与相应平均谱的差别。结果表明,在抗震设计规范中分别规定水平、竖向反应谱的参数,据此构造两个方向的设计加速度反应谱,比规定水平向反应谱参数、以水平设计加速度反应谱乘以谱比函数构造竖向设计加速度反应谱,更为方便,亦能够更好地反映强地震动数据的统计平均特征。