转自：SAUSAGE非线性（ID：BRSC-SAUSAGE）
作者：侯晓武博士
1、EPA与GPA
（1）GPA为最大峰值加速度，是指地震动加速度时程的最大值；EPA为有效峰值加速度，对此各个国家定义方法有所区别：美国ATC3-06规范中取地震动转换的5%阻尼比的加速度反应谱在周期0.1s~0.5s之间的平均值除以2.5的放大系数；而中国规范中一般是取地震动转换的5%阻尼比的加速度反应谱在周期0.2s处的谱值除以2.25的放大系数；
EPA=αmax/β
（2）地震动峰值加速度PGA所处位置一般为高频振动，对于反应谱的影响不显著，因而对于结构物的影响也不显著，因而才会提出有效峰值的概念。
（3）规范5.1.2条条文说明中也强调，加速度的有效峰值EPA按照规范表5.1.2-2中所列地震动加速度最大值采用。
（4） PGA一般情况下大于EPA，但也存在少数情况下PGA小于EPA。
（5） 目前动力弹塑性分析一般都是按照PGA进行调幅；
（6） 目前SAUSAGE中提供了两种峰值加速度调幅方式；
2、特征周期
（1）特征周期是指抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类型等因素的下降段起始点对应的周期值。场地类别越高（场地越软），Tg越大；地震震级越大、震中距离越远，Tg越大。
（2）为了考虑不同场地类型对于地震动的影响，软件中将地震动按照特征周期的不同进行分类，以方便选波。
（3）特征周期的一般计算方法：
EPA上文已经介绍过，EPV为有效峰值速度，美国ATC3-06中采用地震动转换的5%阻尼比的速度反应谱在周期0.5s~2.0s范围内的平均值，再除以2.5的放大系数；
（4）《抗规》5.1.4条，计算罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。由此可见，小震和大震的特征周期应该有所区别，因而小震和大震应该采用不同的地震动。
3、有效持续时间
（1）地震作用下结构的破坏可以分为瞬时破坏和累积破坏。如果地震动强度特别大，结构可能一瞬间倒塌破坏。如果地震动强度不是特别大，结构从最开始的局部破裂到结构倒塌需要一定的时间，结构需要反复的振动。因而持续时间对于结构破坏有影响。
（2）有效持续时间可以通过绝对值或相对值来进行定义。美国规范按照绝对值来进行定义，a=0.05g或a=0.1g。我国规范通过相对值进行定义。无论是根据绝对值或是相对值来进行定义，都是认为小于该值的地震动对于结构破坏影响不大。
（3）《抗规》第5.1.2条文说明：从首次达到地震动时程曲线最大峰值的10%那一点算起，到最后一点达到最大峰值的10%为止；
（4）《抗规》规定，有效持续时间一般为结构基本周期的5~10倍；
如上图所示，地震动为RH1TG045，地震动长度为30秒。根据有效持续时间定义，该地震动的有效持续时间为17.64s。假设某结构基本周期小于3s，则该地震动基本能够满足要求。如果结构基本周期超过3秒，则该地震动有效持续时间较短，采用该地震动进行分析时，结构无法进行足够有效时间长度的振动。
（5）弹塑性时程分析所需时间跟地震动的长度成正比，因而选择时长较短的地震动或者是对地震动进行人为截断有助于节省计算时间。
能量图（地震动不截断）
能量图（地震动截断）
仍然以RH1TG045为例，从某结构动力弹塑性分析的能量图上看，如果不对地震动进行截断，总的输入能量约为5000kJ，18.6s以后各种能量基本趋于稳定。对地震动进行截断以后，总的输入能量与此基本相同。因而可以认为一般情况下按照规范有效持续时间定义将地震动截断对于分析结果影响不大。
4、频谱特性
（1）地震动是振幅和频率不断变化的随机振动，频谱特性主要反映地震动与频率之间的关系，可以为傅里叶谱，反应谱和功率谱等；可以用多种变量表征地震动的频谱特性，如不同频率处对应的谱值。
（2）地震动具有较强的离散性，不同的地震动对于结构的影响差别较大，所以才会出现选波的问题。
（3）《抗规》条文说明中要求，对应于结构主要振型的周期点上，多条地震动转换反应谱的平均值与规范反应谱相差应不大于20%，即为“波要靠谱”。
（4）SAUSAGE软件中给出了前三阶振型对应的规范反应谱与地震动转化反应谱谱值的对比。
（5）对于常规结构，主要振型一般可取结构的前两阶。这两阶振型分别对应结构X方向和Y方向振动的主振型。
（6）对于大跨度结构，结构前两阶振型不一定是结构的主要振型，结构高阶振型的影响可能更大。
5、地震动的分量
（1）地震动记录可以为位移、速度和加速度，现有的天然地震动记录一般是地震时由强震加速度仪在地表附近记录的加速度时程，该记录包含三个相互垂直方向，即一个竖直方向和两个水平方向。
（2）《抗规》5.1.2条条文说明，当结构采用双向或三向地震波输入时，其加速度最大值通常按照1（水平1）：0.85（水平2）：0.65（竖向）的比例进行调整；
（3）常规结构分析一般采用双向加载，分别将整体坐标系X轴方向或Y轴方向作为主方向，另外一个方向作为次方向，主方向峰值加速度按照规范要求选用，另外一个方向取为主方向峰值加速度的0.85倍；
（4）双向加载时，应将两个水平方向地震动记录中对于结构反应影响更大的一条地震动作为主方向地震动。简单的判别原则如下：可以将两个水平地震动记录分别单独施加到结构上，做单向地震动作用下的弹性时程分析，根据基底剪力最大进行判别。
（5）地震动可能来自任意方向，因而应该考虑地震作用的最不利方向。如果结构中存在斜交抗侧力构件，一般应该考虑与其平行的方向。
（6）9度区的高层建筑，结构中存在大跨度、长悬臂的构件或者大跨度空间结构，计算时还应考虑竖向地震，峰值加速度一般取为主方向峰值加速度的0.65倍。
参考资料
[1] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010，建筑工业出版社
[2] 胡聿贤，地震工程学，机械工业出版社
[3] SAUSAGE用户手册
[4] 钟菊芳等，最大峰值加速度与有效峰值加速度的大小比例关系及影响因素探讨，世界地震工程
[5]王亚勇，有效峰值加速度EPA和地面峰值加速度PGA的异化及后果，建筑结构
[6] 江静贝等，地震动特征周期的确定方法，现代地震工程进展
[7] 陈鹏等，关于场地卓越周期和特征周期的若干讨论，青岛理工大学学报
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