关于横滨标准波(yoko face)的特征

横滨标准波是1992年实施的“横滨市高层建筑抗震指导基准制定委员会”的讨论结果,根据横滨模拟地震,作为对建筑物基础固定模型的输入地震动(设计用输入地震时刻历波形名称:yoko face)而制作的。

横滨标准波可以用于横滨市区内建筑的建筑物,但为了制作标准波,如果是具有与以下条件不同的特殊形状(兆帧等等价帧型、地基连性模型型等)、条件(大规模的斜面建筑物)等的建筑物,则要慎重处理有必要。

　制定方针

要把握建筑物地震时的行为,需要适当评价建筑物和地基之间的相互作用效果。由于实际地震的观测记录包含建筑物和地基的相互作用的效果,所以一般比自由地基的观测波形要小。另外,在分析结果中,在建筑物周期附近,1楼地板位置的速度响应光谱有比自由地表小的倾向。因此,在横滨标准波的制作过程中,采用相互作用的效果,按照以下步骤制作。

(a) 使用横滨模拟地震,以建筑物周期为参数,进行建筑物和横滨地区(MM21、新横滨)表层地基的连成振动应答分析,设定1楼地板位置的水平地震运动光谱。

(b) 制作模拟1楼地板位置的水平地震光谱的加速波形,以此为横滨标准波。在设定1楼地板位置的水平地震光谱时,以地震响应分析为对象的建筑物高度为45m到60m左右,因此主要讨论周期1到3秒附近。

横滨模拟地震的基础水平地震动光谱与时刻历波形

横滨模拟地震基盘的水平地震运动光谱是将土丹层(剪切波速度Vs约430m/sec)作为解放工学的基础,将这个基础的上面视为自由表面时的地震运动。模拟地震的制作是用正弦波的重叠制作的,模拟地震的波形,最大加速和最大速度的值分别是350cm/sec2、62.0cm/sec,持续时间是80秒。

　研究对象和解折方法

(a) 地盘
作为讨论对象的地基是未来21地区和新横滨地区,其地基构成在作为基础的土丹层有起伏,基盘层以浅的表层是埋土和冲积构成的软弱地盘。在解析模型的设定中,由于表层的层厚有数十米的宽度,所以在未来21地区设定了3个模型,在新横滨地区设定了2个模型。

(b) 建筑物
对象建筑物的平面形状为40m×40m的正方形,建筑物的层数设想为10楼到30层左右,作为讨论的建筑物的一次周期,有0.5秒、1.O秒、1.5秒、2.O秒、2.5秒、3.O秒6种。

(c) 解折方法
地基和建筑物的地震响应分析,是根据一维波动论的等价线性法进行的。分析模型将地基和建筑物置换为单位横截面积的剪切型质点系统,在基础上面设置了粘性边界。建筑物的刚性是线性的,衰减为2%。这里建筑物的刚性分布将最上层的刚性作为1楼刚性的1/2,中间层通过直线补间求出。地基的刚性和衰减为非线形。通过Trifunac方法计算得到的响应分析结果中的波形速度值的计算。

(d) 只对地基的响应分析结果
我们进行了将横滨模拟地震输入只在地基模型中的情况下进行了讨论。地基的响应量很大,非线性化的程度也变大了。只有地基的响应,地表的最大加速和速度值为300-400cm/sec2、70-90cm/sec,与加速度值相比速度值大是其特征。
并且,为了使地表的最大速度值为25、50cm/sec,调整基础的横滨模拟地震波的话,50cm/sec是O.5到0.7倍,25cm/sec是0.23到0.34倍。那个时候的地表最大加速度值是50cm/sec,180-270cm/sec2,25cm/sec从120到180cm/sec2。

(e) 地基、建筑物连成系统的响应分析
在这里使用的地基、建筑物连成振动分析模型中,将建筑物和地基作为单位横截面积的连续体进行模型化,评价重量和刚性。因此,对于地基,如果单纯将建筑物重量除以建筑物的体积除以建筑物的体积值,则会对相互作用效果进行过大的评价,因此本分析研究了建筑物的重量密度是实际的3/4倍和1/2倍的情况进行了讨论。

横滨标准波的设定

(a) 设置水平地震光谱
根据地基、建筑物连成系统振动应答分析的结果,以衰减为0.02的模拟响应光谱的形式表示采用相互作用效果的1楼地板位置的水平地震光谱。设定的水平地震光谱在对象周期区域(1到3秒附近),与考虑到地基和建筑物的相互作用的东京都临海地区的响应结果也取得了一致性,成为在对象范围以外的周期区域不低评价的光谱。
另外,通过考虑相互作用,包围横滨地区5种地基响应结果的本光谱,从设计实务的角度来看,可以成为有效的方法。另外,这里设定的水平地震光谱相当于2级地震,1级地震为1/2。

(b) 横滨标准波的制作
制作模拟设定的1楼地板位置的水平地震运动光谱的加速度波形,将其作为横滨标准波(设计用输入地震时刻历波形:yoko face)。横滨标准波的制作方法是渡部・藤堂;根据“关于设计用模拟地震的研究其三抗震设计用三维模拟地震”,作为相位特性,使用HACHlNOHE NS 1968的正弦波形重叠进行。关于持续时间,因为对象建筑物周期在3秒左右,所以设为40秒。

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