關於橫濱標準波(yoko face)的特徵

橫濱標準波作為1992年實施的“橫濱市高層建築物抗震指導基準制定委員會”的討論結果,根據橫濱模擬地震,作為對建築物基礎固定模型的輸入地震(設計用輸入地震時刻歷波形名稱:yoko face)而製作的。

該橫濱標準波可以用於橫濱市區內建造的建築物,但為了製作標準波,對於具有與以下條件不同的特殊形狀(兆幀等價幀型、地基連性模型型等)、條件(大規模的斜面建築物)等的建築物,需要慎重處理需要。

　制定方針

要把握建築物地震時的行為,有必要適當評價建築物與地基之間的相互作用效果。實際地震的觀測記錄包含建築物和地基相互作用的效果,所以與自由地基的觀測波形相比一般會變小。另外,在分析結果中,在建築物周期附近,1樓地板位置的速度響應光譜有比自由地表變小的傾向。因此,在製作橫濱標準波時,采用了相互作用的效果,按照以下步驟製作了。

(a) 使用橫濱模擬地震,以建築物周期為參數,對建築物和橫濱地區(MM21、新橫濱)表層地基進行連成振動應答分析,設定1樓地板位置的水平地震光譜。

(b) 製作模擬1樓地板位置的水平地震光譜的加速度波形,將其作為橫濱標準波。在設定1樓地板位置的水平地震運動光譜時,以地震響應分析為對象的建築物的高度在45m到60m左右,所以主要討論周期1到3秒左右。

橫濱模擬地震的基礎水平地震動光譜和時間歷波形

橫濱模擬地震的基礎水平地震光譜被定義為解放工程的基礎,將土丹層(剪切波速度Vs約430m/sec)視為自由表面時的地震。模擬地震的製作是由正弦波的重疊製作的,模擬地震的波形,最大加速度·最大速度的值分別是350cm/sec2、62.0cm/sec,持續時間是80秒。

　討論對象和解折方法

(a) 地盤
作為討論對象的地基是未來21地區和新橫濱地區,其地基構成是作為基礎的土丹層有起伏,基盤以淺的表層是由填土和衝層疊構成的軟弱地盤。在分析模型的設定中,由於表層的層厚有數十米的寬度,所以在未來21地區設定了3個模型,在新橫濱地區設定了2個模型。

(b) 建築物
對象建築物的平面形狀為40m×40m的正方形,建築物的層數為10樓到30樓左右,作為討論過的建築物的一次周期,分為0.5秒、1.O秒、1.5秒、2.O秒、2.5秒、3.O秒6種。

(c) 解折方法
地基和建築物的地震響應分析是根據一次元波動論的等價線性法進行的。分析模型將地基和建築物置換為單位截面積的剪切型質點系,在基礎的上面設置了粘性邊界。建築物的剛性為線性,衰減為2%。在這裡建築物的剛性分布,把最上層的剛性作為1樓剛性的1/2,中間層通過直線補間求出。地基的剛性和衰減是非線性的。得到的響應分析結果的波形速度值的計算是通過Trifunac的方法積分加速波形來計算的。

(d) 僅地基響應分析結果
進行了將橫濱模擬地震輸入僅限地基的模型時的討論。地基的響應量很大,非線性化的程度也變大了。只有地基響應的地表最大加速度和速度值為300-400cm/sec2、70-90cm/sec,與加速度值相比速度值大是其特徵。
並且,為了使地表的最大速度值達到25、50cm/sec,調整基礎上的橫濱模擬地震波的話,50cm/sec是O.5到0.7倍,25cm/sec是0.23到0.34倍。當時的地表最大加速度值為50cm/sec,180到270cm/sec2,25cm/sec,120到180cm/sec2。

(e) 地基、建築物連成系統的響應分析
在這裡使用的地基、建築物聯合振動分析模型中,將建築物和地基作為單位截面積的連續體進行模型化,對重量和剛性進行評價。因此,對於地基,作為建築物的重量密度,單純地使用建築物重量除以建築物的體積的值的話,會對相互作用效果進行過大的評價,因此在本分析中,對建築物的重量密度是實際的3/4倍的情況和1/2倍的情況進行了討論。

橫濱標準波的設定

(a) 水平地震頻譜的設置
以地基、建築物聯合系統振動應答分析的結果為基礎,以衰減為0.02的模擬響應光譜的形式展示了采用相互作用效果的1樓地板位置的水平地震光譜。設定的水平地震光譜在對象周期區域(1到3秒附近),與考慮到地基和建築物相互作用的東京都臨海地區的響應結果也取得了一致性,成為在對象範圍以外的周期區域不低估的光譜。
另外,考慮到相互作用,將橫濱地區5種地基響應結果包圍的本光譜,從設計實務的角度來看,可以成為有效的方法。另外,這裡設定的水平地震頻譜相當於等級2地震,等級1地震為1/2。

(b) 橫濱標準波的製作
製作模擬設定的1樓地板位置的水平地震光譜的加速度波形,將其作為橫濱標準波(設計用輸入地震時刻歷波形:yoko face)。橫濱標準波的製作方法為渡部・藤堂;根據“關於設計用模擬地震的研究其3抗震設計用三維模擬地震”,作為相位特性,使用HACHlNOHE NS 1968的正弦波形的重疊進行了。關於持續時間,因為對象建築物周期在3秒以下,所以規定為40秒。

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