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摘要：本文在对地震波生成方法的基础上，对地震波对框架结构的混泥土建筑的弹塑性进行动力分析。除此之外，本文在分析地震波对框架结构弹性影响之外，为未来框架结构的建筑的建造和设计提供可资参考的建议。
关键词：地震波；混凝土；弹性；建筑
中图分类号：TU37文献标识码： A
近十年来，随着高层建筑和复杂结构的发展，我国的设计人员越来越多地采用时程分析法进行抗震设计。许多设计人员发现，在时程分析计算中往往 由于所 选择的地震波不同，致使对同一建筑物在相同强度下的不同地震输人的计算结果差异 很大，与采用底部剪力 法或振型分解反映谱法的计算结果也有很大出人。通常，这种差别可高达数倍甚至十几倍！因此，如何估计和控制这种 差别成为 时程分析法 的重要问题，而解决这种问题的关键除了保证计算模型的合理性和计算方法本身的精度之外，还有输人地震波如何选用。
一、地震波的概念、成因与危险性
1.1、地震波的概念、成因。一般而言，地震波是由构造地震所产生，然而其它自然现象也能生成地震波，例如风。人为的活动也能造成地震波，例如爆炸。对于地球内部构造的了解，地震波扮演了一个不可缺的角色。根据弹性回跳理论，造成地震的原因是断层破裂。断层破裂时，两侧的岩体会相对移动，并释放出累积的能量。大部分的能量在克服摩擦力中损失，并以热能呈现，另一部分能量则造成岩体快速的位移，形成弹性波，释放到附近的地壳中。当岩体快速位移时，所产生的推力会形成压缩波，即所谓的P波，沿着断层面的相对位移则形成剪力波，即所谓的S波。由斯涅尔定律得知，波在穿越不同物质时，会产生折射、反射以及极端状况下的全反射，并且偏向低速介质的法线。当地震波由地壳内往近地表的风化层传递时，由于波速降低，造成地震波折射时容易进入近地表。这种现象在地震波来源靠近地表时，会更加明显。而地震波进入近地表的低速层之后，只要产生全反射，震波便会被局限在低速层中，形成陷波（Trapped Wave）。不同的陷波会互相干涉，造成地层共振并形成驻波（Standing Wave）在地表传递，也就是表面波。在较全面收集地震资料的基础上，主要对这些地震的时空分布特征及对场址的影响进行分析，并做出未来百年地震活动趋势估计。
1.2、地震波的危险性。地震波主要分为两种，一种是表面波，一种是实体波。表面波只在地表传递，实体波能穿越地球内部。实体波（Body Wave）又指的是在地球内部传递，可分为P波和S波两种。表面波（Surface Wave）：浅源地震所引起的表面波最明显。表面波有低频率、高震幅和具频散（Dispersion）的特性，只在近地表传递，是最有威力的地震波。通过区域、近场区地震地质和历史地震的调查，划分影响场址的潜在震源区，确定场址基岩的地震动参数，使用霍俊荣博士提出的地震动衰减公式，该公式考虑了高频地震动和近场大地震饱和特性等因素。由于地震波会导致地壳间的移动，并进而导致依附在地壳之上的建筑物发生倒塌、倾覆，并进而导致生命和财产的损失。因此，对地震波的研究和预测，并分析地震波对框架式建筑弹塑性影响有着极为重要的影响。
二、框架结构动力弹塑性分析
框架结构动力弹塑性包括如下两个方面，即静力弹塑性和动力弹塑性。首先，本文来分析静力弹塑性。静力弹塑性逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法 。在一定的条件下，分析方法可以准确 、 简便地评估结构的抗震性能。我国在新的建筑结构抗震设计规范也引入了弹塑性分析分析方法 。因此，开展静力弹塑性分析方法的研究与应用，具有理论意义和实际价值 。静力弹塑性分析方法主要用于检验新设计的建筑结构和评估在役建筑性能是否满足在不同强度地震作用下的设计性能目标 。静力弹塑性分析方法包括如下几个方面的用途，即结构行为分析 。静力弹塑性分析可以大致预测结构在侧向力作用下的行为，得到结构构件弹性一开裂一屈服一弹塑性一承载力下降的全过程 ，得到杆端出现塑性铰的先后顺序 、 塑性铰的分布和结构的薄弱环节等；建立结构整体位移与结构局部变形之间的关系 。结构的顶点位移或层间位移是由结构各构件的变形产生的 。根据静力弹塑性分析 ，可以求得结构达到 目标位移时杆端塑性转角的大小，从而可以确定对杆端塑性铰区的约束要求 ，以保证结构各杆件具有足够的变形能力 。用于弹塑性时程分析 。静力弹塑性分析得到层剪力一层间位移 曲线即为该结构剪切刚度层模型的层间滞回曲线的骨架 曲线，将其折线化并选取合适的恢复力模型即可进行层模型的弹塑性时程反应分析 。
所谓动力弹塑性乃是指，它能够完整地反映结构在地震作用下的全过程 , 因此又被称为计算机模拟动力试验 。时程分析法可 以用于计算弹性结构，也可以用于计算弹塑性结构 ，即考虑结构出现裂缝或屈服而引起的结构刚度变化 ，因此也可以了解结构可能出现破坏的部分 、 破坏过程及破坏原因等 。归纳起来时程分析法的应用可以包括以下五个方面 ，即结构破坏机理的研究对现有设计理论和设计方法进行鉴别验证从而确认改进现有理论的方法 , 抗震变形验算方法就是其一现有结构抗震性能的精确鉴定在一般结构设计中找出薄弱环节，改进设计在特殊结构的设计中 ，找出关键问题 , 使设计更加符合实际，提高设计水平 。
三、具体影响分析
3.1、我国抗震规范采用层间变形来描述 “小震不坏 、 中震可修 、大震不倒 ” 的三级设防水准 ，规定了混凝土框架的弹性变形和弹塑性变形的层间位移角限值分别是五百五十分之一和五十分之一。地震引起结构失效的原因有多种多样，宏观表现也比较多，因而评判结构抗震性能的准则也有多种 。对于混凝土框架结构，应用较多的是变形破坏准则 。变形破坏准则认为地震对混凝土框架结构破坏主要是由于结构的变形过大引起的，它反映的是结构最大位移响应 。对混凝土框架结构来讲 ，变形破坏准则特别是用层间变形表示的准则由于其概念简单 、 应用方便 ，并且可以较好地反映结构的抗震性能水平 ，因而在工程实际中得到了广泛地应用 。
3.2、弹塑性动力时程分析方法的最大特点就是能够计算地震波反应过程中各时刻结构的内力和变形，能够发现应力和塑性变形集中的部位 ，从而判断结构的屈服机制 、薄弱环节以及可能的破坏类型 ，弹塑性时程分析方法一直被认为是地震波反应分析的最可靠方法 。但从工程的实际角度来讲，受技术条件和手段的限制，反复加载模拟试验和弹塑性动力时程分析在实际工作中的可操作性不强，特别是对于正在服役的混凝土结构 ，运用反复加载模拟试验和弹塑性动力时程分析方法考察结构的抗震性能就很难进行推广和实施 。另外，目前时程分析方法主要针对重要建筑物，对于大量的一般既有建筑结构来讲 ，运用时程分析方法分析其抗震性能要困难得多 。因此 ，对于一般既有混凝土结构，需要寻求更实用 、 简便的抗震性能评估方法 。
3.3、除此之外，本文还考虑到框架性结构建筑的另一特点，即框架性建筑的钢筋存在着某种被腐蚀的可能性。因此，需要将腐蚀钢筋纳入地震波对框架性建筑的弹塑性的思考范围。既有混凝土结构在地震作用下的损伤评估主要涉及构件的耐久性损伤 、 构件的力学性能和整体结构倒塌机制等多个方面的问题 。建立既有混凝土结构地震损伤评估方法的实质就是如何将其已产生耐久性损伤与结构 、 构件的地震损伤相结合 ，因而能直接反映既有混凝土结构地震损伤的实际状况 。对抗震设防区的既有混凝土结构来讲，对其进行耐久性评估时，考虑结构在既有期间的耐久性损伤的同时 , 必须综合考虑其抗震性能的影响积极开展既有混凝土框架结构抗震性能评估 , 并在此基础上拟定相应的修复加固策略是十分必要的。
四、结语
用地震损伤指数来评价结构的抗震性能 ，是确定抗震性能 目標从而实现基于性能的抗震设计的可行而又方便的方法 。既有混凝土结构在地震作用下的损伤评估主要涉及构件的耐久性损伤 、构件的力学性能和整体结构倒塌机制等多个方面的问题 。建立既有混凝土地震波损伤评估方法的实质就是如何将其已产生耐久性损伤与结构 、 构件的地震损伤相结合， 因而能直接反映既有混凝土地震波损伤的实际状况 。应该说明，地震波损伤本身是一个模糊的概念，从实用的角度建立实用 、简洁 、可靠的地震损伤模型及评估办法，应与可靠度的概念相联系 ，并最终与震害 、试验相结合，为既有混凝土结构的鉴定 、 加固和维修提供可靠的技术支持 。因而本文提出的既有混凝土结构的地震损伤模型还需进一步完善 。
参考材料
[1].陈新孝：既有混凝土框架结构抗震性能和评估[D].2011年西安建筑科技大学硕士学位论文库。
[2].杨眉等：地震波对混凝土单框架结构弹塑性动力分析的影响[J].武汉大学学报2011年增刊。
[3]. 宋宝峰、秦毅：关于建筑结构时程介析法拚入 地震波的研究[J].丹东纺专学报2004年第3期。
[4]. 王亚勇、刘小弟、程民宪：建筑结构时程分析法输入地展波的研究[J].建筑结构学报。
关键词：地震波；混凝土；弹性；建筑
中图分类号：TU37文献标识码： A
近十年来，随着高层建筑和复杂结构的发展，我国的设计人员越来越多地采用时程分析法进行抗震设计。许多设计人员发现，在时程分析计算中往往 由于所 选择的地震波不同，致使对同一建筑物在相同强度下的不同地震输人的计算结果差异 很大，与采用底部剪力 法或振型分解反映谱法的计算结果也有很大出人。通常，这种差别可高达数倍甚至十几倍！因此，如何估计和控制这种 差别成为 时程分析法 的重要问题，而解决这种问题的关键除了保证计算模型的合理性和计算方法本身的精度之外，还有输人地震波如何选用。
一、地震波的概念、成因与危险性
1.1、地震波的概念、成因。一般而言，地震波是由构造地震所产生，然而其它自然现象也能生成地震波，例如风。人为的活动也能造成地震波，例如爆炸。对于地球内部构造的了解，地震波扮演了一个不可缺的角色。根据弹性回跳理论，造成地震的原因是断层破裂。断层破裂时，两侧的岩体会相对移动，并释放出累积的能量。大部分的能量在克服摩擦力中损失，并以热能呈现，另一部分能量则造成岩体快速的位移，形成弹性波，释放到附近的地壳中。当岩体快速位移时，所产生的推力会形成压缩波，即所谓的P波，沿着断层面的相对位移则形成剪力波，即所谓的S波。由斯涅尔定律得知，波在穿越不同物质时，会产生折射、反射以及极端状况下的全反射，并且偏向低速介质的法线。当地震波由地壳内往近地表的风化层传递时，由于波速降低，造成地震波折射时容易进入近地表。这种现象在地震波来源靠近地表时，会更加明显。而地震波进入近地表的低速层之后，只要产生全反射，震波便会被局限在低速层中，形成陷波（Trapped Wave）。不同的陷波会互相干涉，造成地层共振并形成驻波（Standing Wave）在地表传递，也就是表面波。在较全面收集地震资料的基础上，主要对这些地震的时空分布特征及对场址的影响进行分析，并做出未来百年地震活动趋势估计。
1.2、地震波的危险性。地震波主要分为两种，一种是表面波，一种是实体波。表面波只在地表传递，实体波能穿越地球内部。实体波（Body Wave）又指的是在地球内部传递，可分为P波和S波两种。表面波（Surface Wave）：浅源地震所引起的表面波最明显。表面波有低频率、高震幅和具频散（Dispersion）的特性，只在近地表传递，是最有威力的地震波。通过区域、近场区地震地质和历史地震的调查，划分影响场址的潜在震源区，确定场址基岩的地震动参数，使用霍俊荣博士提出的地震动衰减公式，该公式考虑了高频地震动和近场大地震饱和特性等因素。由于地震波会导致地壳间的移动，并进而导致依附在地壳之上的建筑物发生倒塌、倾覆，并进而导致生命和财产的损失。因此，对地震波的研究和预测，并分析地震波对框架式建筑弹塑性影响有着极为重要的影响。
二、框架结构动力弹塑性分析
框架结构动力弹塑性包括如下两个方面，即静力弹塑性和动力弹塑性。首先，本文来分析静力弹塑性。静力弹塑性逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法 。在一定的条件下，分析方法可以准确 、 简便地评估结构的抗震性能。我国在新的建筑结构抗震设计规范也引入了弹塑性分析分析方法 。因此，开展静力弹塑性分析方法的研究与应用，具有理论意义和实际价值 。静力弹塑性分析方法主要用于检验新设计的建筑结构和评估在役建筑性能是否满足在不同强度地震作用下的设计性能目标 。静力弹塑性分析方法包括如下几个方面的用途，即结构行为分析 。静力弹塑性分析可以大致预测结构在侧向力作用下的行为，得到结构构件弹性一开裂一屈服一弹塑性一承载力下降的全过程 ，得到杆端出现塑性铰的先后顺序 、 塑性铰的分布和结构的薄弱环节等；建立结构整体位移与结构局部变形之间的关系 。结构的顶点位移或层间位移是由结构各构件的变形产生的 。根据静力弹塑性分析 ，可以求得结构达到 目标位移时杆端塑性转角的大小，从而可以确定对杆端塑性铰区的约束要求 ，以保证结构各杆件具有足够的变形能力 。用于弹塑性时程分析 。静力弹塑性分析得到层剪力一层间位移 曲线即为该结构剪切刚度层模型的层间滞回曲线的骨架 曲线，将其折线化并选取合适的恢复力模型即可进行层模型的弹塑性时程反应分析 。
所谓动力弹塑性乃是指，它能够完整地反映结构在地震作用下的全过程 , 因此又被称为计算机模拟动力试验 。时程分析法可 以用于计算弹性结构，也可以用于计算弹塑性结构 ，即考虑结构出现裂缝或屈服而引起的结构刚度变化 ，因此也可以了解结构可能出现破坏的部分 、 破坏过程及破坏原因等 。归纳起来时程分析法的应用可以包括以下五个方面 ，即结构破坏机理的研究对现有设计理论和设计方法进行鉴别验证从而确认改进现有理论的方法 , 抗震变形验算方法就是其一现有结构抗震性能的精确鉴定在一般结构设计中找出薄弱环节，改进设计在特殊结构的设计中 ，找出关键问题 , 使设计更加符合实际，提高设计水平 。
三、具体影响分析
3.1、我国抗震规范采用层间变形来描述 “小震不坏 、 中震可修 、大震不倒 ” 的三级设防水准 ，规定了混凝土框架的弹性变形和弹塑性变形的层间位移角限值分别是五百五十分之一和五十分之一。地震引起结构失效的原因有多种多样，宏观表现也比较多，因而评判结构抗震性能的准则也有多种 。对于混凝土框架结构，应用较多的是变形破坏准则 。变形破坏准则认为地震对混凝土框架结构破坏主要是由于结构的变形过大引起的，它反映的是结构最大位移响应 。对混凝土框架结构来讲 ，变形破坏准则特别是用层间变形表示的准则由于其概念简单 、 应用方便 ，并且可以较好地反映结构的抗震性能水平 ，因而在工程实际中得到了广泛地应用 。
3.2、弹塑性动力时程分析方法的最大特点就是能够计算地震波反应过程中各时刻结构的内力和变形，能够发现应力和塑性变形集中的部位 ，从而判断结构的屈服机制 、薄弱环节以及可能的破坏类型 ，弹塑性时程分析方法一直被认为是地震波反应分析的最可靠方法 。但从工程的实际角度来讲，受技术条件和手段的限制，反复加载模拟试验和弹塑性动力时程分析在实际工作中的可操作性不强，特别是对于正在服役的混凝土结构 ，运用反复加载模拟试验和弹塑性动力时程分析方法考察结构的抗震性能就很难进行推广和实施 。另外，目前时程分析方法主要针对重要建筑物，对于大量的一般既有建筑结构来讲 ，运用时程分析方法分析其抗震性能要困难得多 。因此 ，对于一般既有混凝土结构，需要寻求更实用 、 简便的抗震性能评估方法 。
3.3、除此之外，本文还考虑到框架性结构建筑的另一特点，即框架性建筑的钢筋存在着某种被腐蚀的可能性。因此，需要将腐蚀钢筋纳入地震波对框架性建筑的弹塑性的思考范围。既有混凝土结构在地震作用下的损伤评估主要涉及构件的耐久性损伤 、 构件的力学性能和整体结构倒塌机制等多个方面的问题 。建立既有混凝土结构地震损伤评估方法的实质就是如何将其已产生耐久性损伤与结构 、 构件的地震损伤相结合 ，因而能直接反映既有混凝土结构地震损伤的实际状况 。对抗震设防区的既有混凝土结构来讲，对其进行耐久性评估时，考虑结构在既有期间的耐久性损伤的同时 , 必须综合考虑其抗震性能的影响积极开展既有混凝土框架结构抗震性能评估 , 并在此基础上拟定相应的修复加固策略是十分必要的。
四、结语
用地震损伤指数来评价结构的抗震性能 ，是确定抗震性能 目標从而实现基于性能的抗震设计的可行而又方便的方法 。既有混凝土结构在地震作用下的损伤评估主要涉及构件的耐久性损伤 、构件的力学性能和整体结构倒塌机制等多个方面的问题 。建立既有混凝土地震波损伤评估方法的实质就是如何将其已产生耐久性损伤与结构 、 构件的地震损伤相结合， 因而能直接反映既有混凝土地震波损伤的实际状况 。应该说明，地震波损伤本身是一个模糊的概念，从实用的角度建立实用 、简洁 、可靠的地震损伤模型及评估办法，应与可靠度的概念相联系 ，并最终与震害 、试验相结合，为既有混凝土结构的鉴定 、 加固和维修提供可靠的技术支持 。因而本文提出的既有混凝土结构的地震损伤模型还需进一步完善 。
参考材料
[1].陈新孝：既有混凝土框架结构抗震性能和评估[D].2011年西安建筑科技大学硕士学位论文库。
[2].杨眉等：地震波对混凝土单框架结构弹塑性动力分析的影响[J].武汉大学学报2011年增刊。
[3]. 宋宝峰、秦毅：关于建筑结构时程介析法拚入 地震波的研究[J].丹东纺专学报2004年第3期。
[4]. 王亚勇、刘小弟、程民宪：建筑结构时程分析法输入地展波的研究[J].建筑结构学报。