地震工程学作业.doc

《地震工程学作业.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、地震动反应谱计算与分析廖志娟一、概论地震动反应谱是将特定地震动输入固有周期和阻尼比各不相同的线性单自由度体系中，计算单自由度体系响应（一般是相对位移、相对速度、绝对加速度）的最大值，将响应最大值表达成固有周期和阻尼比的函数的形式。地震动反应谱建立了地震动特性与结构动力反应之间的桥梁。在本质上，地震动反应谱反映了地震动频谱特性，同时，它又描述了一般结构地震反映的某些基本特征。一般来说，反应谱有如下形式：考察一受地面加速度作用的线性单自由度体系，分别为单自由度体系的相对位移、相对速度和相对加速度，为绝对加速度，为体系阻尼比，为体系基本

2、频率。设初始条件为的单自由度体系，由结构动力学基本原理，可得到关于的相对位移、相对速度和绝对加速度反应谱()：可以证明，对于中频及高频体系，拟速度差不多等于最大相对速度，或当体系具有中等阻尼时，在从很低频率到很高频率的整个频率范围内，拟加速度与最大加速度的差别都不大。总之，在周期不是很长，即频率不是很小的情况下，可以用拟相对速度谱、拟绝对加速度谱和相对位移谱近似计算以上反应谱而不会产生很大的误差。根据上式所表示的关系，我们可以用对数坐标把位移、速度和加速度反应谱画在一张图上，通常称它为三联反应谱。即：本作业的主要内容包括三部分：（

3、1）、选取四类场地八条地震动，每类场地各两条；（2）、计算阻尼比分别为=0、2%、5%、10%、20%五种情况下的地震动相对位移谱、相对速度谱和绝对加速度谱，绘制场地类型不同的两条地震波的三联反应谱；（3）、分析计算结果，说明其中的规律。一、地震动数据选择和处理1.地震波数据1.1地震波来源：sap2000程序1.2地震波：场地类型分别为I类，II类，III类，IV类，每类场地类型2条1.3地震波名称（计算程序录入文件名如下所示）：（1）I类场地1-1.CPM_CAPEMENDOCINO_90.txt1-2.Fsd_SANTAFE

4、LICIADAM262.txt（2）II类场地2-1.唐山-北京饭店处-东西向.txt2-2.唐山-北京饭店处-南北向.txt（3）III类场地3-1.PEL_HOLLYWOODSTORAGE_90.txt3-2.CPC_TOPANGACANYON_74_nor.txt（4）IV类场地4-1.天津波-东西向.txt4-2．天津波-南北向.txt三、地震动反应谱的计算和绘制本人采用了杜哈美积分直接计算线性单自由度体系结构的地震反应谱。用复合梯形编制程序进行积分计算。源程序如附件1所示。算得的八条地震波在不同阻尼下的反应谱结果如下：（

5、1）D1-1在不同阻尼比下的反应谱图1-1a相对位移反应谱图1-1b相对速度反应谱图1-1c绝对加速度反应谱（2）D1-2在不同阻尼比下的反应谱图1-2a相对位移反应谱图1-2b相对速度反应谱图1-2c绝对加速度反应谱（3）D2-1在不同阻尼比下的反应谱图2-1a相对位移反应谱图2-1b相对速度反应谱图2-1c绝对加速度反应谱（4）D2-2在不同阻尼比下的反应谱图2-2a相对位移反应谱图2-2b相对速度反应谱图2-2c绝对加速度反应谱（5）D3-1在不同阻尼比下的反应谱图3-1a相对位移反应谱图3-1b相对速度反应谱图3-1c绝对

6、加速度反应谱（6）D3-2在不同阻尼比下的反应谱图3-2a相对位移反应谱图3-2b相对速度反应谱图3-2c绝对加速度反应谱（7）D4-1在不同阻尼比下的反应谱图4-1a相对位移反应谱图4-1b相对速度反应谱图4-1c绝对加速度反应谱（8）D4-2在不同阻尼比下的反应谱图4-2a相对位移反应谱图4-2b相对速度反应谱图4-2c绝对加速度反应谱四、三联谱的绘制将各条地震波在不同阻尼下的三联谱绘制在同一张图纸上，即得到以下三联谱绘制图：图5一类场地土D1-1三联反应谱图6三类场地土D3-1三联反应谱五、反应谱计算结果分析及总结由于任何一

7、条反应谱曲线都是由许多不同动力的结构对同一地震动过程的动力最大反应结果，故反应谱曲线只反映地震动特性，即地震反应谱形状反映了地震动过程不同成分频率含量的相对关系。由各反应谱曲线可知，无论什么样的结构，在非规则地面运动激励下都不会出现“纯共振”现象，而只有“类共振”现象产生。即使阻尼为零，如各反应谱所示，无论系统频率特性怎样变化，结构的反映都是限值。因此，我们可以得出以下结论：在非规则波的动力反应中，不同的频率分量所造成的反应时相互制约的，从而使结构最大反应不会趋于无限值。因此，在地震工程领域中，结构对地震动的各种频率成分有选择放大

8、作用，但由于地震动的多种频率成分，即使阻尼为零，上述选择放大作用也是有限值，不会趋于无穷。从整体上来看，当场地从I类场地变到IV类场地时，地震波的低频成分含量逐渐增大，高频成分逐渐减少。这说明不同的场地对于地震波的滤波作用是不一样的：I类场地的剪切