反应谱相关理论
44页1、2014/5/162014/5/16 1 反应谱相关理论反应谱相关理论 2 2 主要优点:主要优点: 反应谱相关理论反应谱相关理论 概论概论 1943年,M.A.Biot提出了反应谱的概念,给出了世界上第一 个反应谱。 1943年,M.A.Biot提出了反应谱的概念,给出了世界上第一 个反应谱。 1948年,G.W.Honser提出基于反应谱理论的抗震计算方法。 从此,结构的地震反应分析进入了动力阶段。 1948年,G.W.Honser提出基于反应谱理论的抗震计算方法。 从此,结构的地震反应分析进入了动力阶段。 将时变问题化为拟静力问题,使计算方便、快捷,易为工程 师所接受; 将时变问题化为拟静力问题,使计算方便、快捷,易为工程 师所接受; 一般情况下,基于线性假定,应用反应谱法只取少数几个低 阶振型就可以给出结构较为合理的最大反应; 一般情况下,基于线性假定,应用反应谱法只取少数几个低 阶振型就可以给出结构较为合理的最大反应; 应用反应谱理论进行抗震设计,计算得到的建筑物的地震反 应与实际地震观测的地震反应相差较小。 应用反应谱理论进行抗震设计,计算得到的建筑物的地震反 应与实际地震
2、观测的地震反应相差较小。 3 3 反应谱相关理论反应谱相关理论 主要缺点:主要缺点: 原则上只适用于原则上只适用于线性体系线性体系的抗震设计,不能有效地考虑强震 时结构的非线性行为。有些学者在研究弹塑性反应谱,但至 今尚未应用于工程实际; 的抗震设计,不能有效地考虑强震 时结构的非线性行为。有些学者在研究弹塑性反应谱,但至 今尚未应用于工程实际; 无法考虑地震动的无法考虑地震动的空间变化效应空间变化效应。这对大跨度桥梁而言,是 不能忽略的; 。这对大跨度桥梁而言,是 不能忽略的; 不能考虑地震动不能考虑地震动持时长短持时长短的影响;的影响; 反应谱理论只能给出结构的反应谱理论只能给出结构的最大地震反应最大地震反应,不能给出结构反 应的全过程,以及结构各构件的破坏机理; ,不能给出结构反 应的全过程,以及结构各构件的破坏机理; 反应谱法对于反应谱法对于非比例阻尼结构非比例阻尼结构以及以及不规则结构不规则结构的分析效果还 不理想。 的分析效果还 不理想。 4 4 地震(加速度、速度和位移)反应谱可理解为地震(加速度、速度和位移)反应谱可理解为一个一个确定的地面运 动,通过 确定的地面运 动
3、,通过一组一组阻尼比相同但自振周期各不相同的阻尼比相同但自振周期各不相同的单自由度单自由度体系,所引 起的各体系 体系,所引 起的各体系最大反应最大反应与相应体系与相应体系自振周期间自振周期间的关系曲线。的关系曲线。 T1T2T3T4T5 =0 ( ) g x t 反应谱相关理论反应谱相关理论 地震反应谱地震反应谱 单自由度单自由度体系在给定的 地震作用下某个 体系在给定的 地震作用下某个最大反应最大反应与 体系 与 体系自振周期自振周期的关系曲线称 为该反应的 的关系曲线称 为该反应的地震反应谱地震反应谱。 T1 Sa(T) T T2T3 T4T5 =0 5 5 反应谱相关理论反应谱相关理论 单自由度体系受到均匀地面激励时的运动方程为:单自由度体系受到均匀地面激励时的运动方程为: ( ) g x t m c k ( ) g mycykymx t 2 2( ) g yyyx t () 0 1 ( )( )sin() t t gd d y textd 稳态解稳态解 2 c m /k m 2 1 d 地震反应谱计算方法地震反应谱计算方法地震反应谱计算方法地震反应谱计算方法 6 6 () 0
4、 ( )( )cos() t t gd d y textd 2 () 0 ( )( )sin()2 t t gd d y textd 相对位移 相对速度 绝对加速度 相对位移 相对速度 绝对加速度 2 tan 1 () 0 1 ( )( )sin() t t gd d y textd 1 反应谱相关理论反应谱相关理论 7 7 () 0 ( )( )cos() t t g y textd () 0 ( )( )sin() t t g y textd 相对位移 相对速度 绝对加速度 相对位移 相对速度 绝对加速度 () 0 1 ( )( )sin() t t g d y textd 反应谱相关理论反应谱相关理论 8 8 () max 0 max 1 ( ,)( )( )sin() t t dg Sy txetd () max 0 max ( ,)( )( )cos() t t vg Sy txetd () g max 0 max ( , )( )( )sin ()d t t a Sy txet 相对位移反应谱:相对位移反应谱: 反应谱相关理论反应谱相关理论 2 ( ,)( ,)( ,) a
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