地震动反应谱方法

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1、地震动反应谱法2011.12华南理工大学一、地震相关概念二、反应谱法三、地震加速时程合成主要内容华南理工大学一、地震相关概念地震是一种突发性和不可预测性的自然地质灾害，发生频度较高经易对建筑物造成破坏，造成重大经济损失，并会产生严重次生灾害，给对社会也会产生很大影响等。汶川地震输电塔损坏1.1相关概念1、震级表征地震强弱2、地震烈度3、频谱特征谱或者优势周期4、峰值PGA:峰值加速度PGV：峰值速度PGD：峰值位移5、地震持续时间6、地震超越概率工程场地可能遭遇大于或等于给定的地震烈度值或地震动参数值的概率地震破坏程度华南理工大学6度：惊慌－人站立不稳，

2、家畜外逃，器皿翻落，简陋棚舍损坏，陡坎滑坡；7度：房屋损坏－房屋轻微损坏，牌坊，烟囱损坏，地表出现裂缝及喷沙冒水；8度：建筑物破坏－房屋多有损坏，少数破坏路基塌方，地下管道破裂；9度：建筑物普遍破坏－房屋大多数破坏，少数倾倒，牌坊，烟囱等崩塌，铁轨弯曲；10度：建筑物普遍摧毁－房屋倾倒，道路毁坏，山石大量崩塌，水面大浪扑岸；11度：毁灭－房屋大量倒塌，路基堤岸大段崩毁，地表产生很大变化；12度：山川易景－一切建筑物普遍毁坏，地形剧烈变化动植物遭毁灭；地震烈度分类华南理工大学中国地震烈度区划图华南理工大学计算结构的地震作用（地震荷载）计算结构、构件的地震作

3、用效应将地震作用效应与其它荷载作用效应进行组合验算结构、构件的强度和变形1.2抗震分析流程华南理工大学1.3抗震设计计算方法1）静力法-----底部剪力法2）拟静力法-----反应谱法HAD102-02-1996《核电厂的抗震设计与鉴定》3）动力法-----地震动时程分析法华南理工大学二、反应谱法2.1反应谱法发展历程2.2反应谱的定义和抗震规范中的反应谱2.3振型分解反应谱法2.4在ABAQUS中实现反应谱分析2.5反应谱法的局限性国外：40年代初M.Biot提出从地震动记录计算反应谱的概念50年代G.W.Housner等进行了这方面工作,奠定了反应谱

4、理论的基础,并首先应用在美国加州的抗震设计规范。70年代Newmark和Hall等人提出了估计地震动的线性反应谱和非线性反应谱的方法国内我国对反应谱研究始于60年代，王前信等人做出了大量工作，并制定了适合于我国地质条件的设计反应谱2.1反应谱发展历程华南理工大学2.2.1反应谱的定义有阻尼单自由度弹性体系在地震作用下的运动方程：（1）当地面运动加速度曲线，且t=0时刻，解为t=0时刻相对于地面的位移和加速度，（2）时间微段，地震作用为，（1）式的特解为（3）Duhamel积分华南理工大学对（3）式求导：（4）绝对加速度为：（5）华南理工大学由（3）、（4

5、）和（5）式：相对位移反应谱相对速度反应谱相对加速度反应谱简单来说，反应谱是指单质点体系地震最大反应与结构自振周期之间的关系。它是跟阻尼比和周期有关的函数。2.2.1抗震规范中的反应谱我国的抗震设计大多采用中国科学院工程力学研究所于1973年提出的标准反应谱，该谱是根据国内外地震记录汇总而成。CHONGQINGUNIVERSITYCHONGQINGUNIVERSITY水平地震影响系数最大值烈度67890.120.230.450.90地震影响系数曲线00.1Tg7.0T(s)不同阻尼比，需修正。Tg为场地特征周期自由度为N的弹性体系在地面运动加速度为2.3

6、振型分解反应谱法其运动方程为分别为结构相对于基底的加速度、速度和位移列向量为单位位移时候结构各节点产生的位移用振型分解法对（5）式解耦，将（5）表示为阵型叠加的形式：（6）将（6）代入（5），则有（7）第j阶振型的自振频率、阻尼比，华南理工大学第j阶振型的振型参与系数引入，（7）化为：（8）表示一系列具有单位质量、频率为，阻尼比为在激励单自由度系统下的地震反应。由此可直接从反应谱中得到各振型的平均最大反应：结构第j阶振型某点的平均最大反应：为：结构在外界激励作用下各阶振型响应峰值不可能同步出现。因此有必要选择一种合理的振型组合方式，以准确估计结构在外界激

7、励作用下的总体响应峰值。抗震分析中常用的振型组合方法有：1SRSS法2CQC法华南理工大学2.4在ABABUS中实现反应谱分析反应谱分析方法分两个步骤：首先对计算结构的固有频率然后再计算结构在反应谱作用下各阶频率的反应。华南理工大学对于step-2单向激励单向激励反应谱组合方式激励方向添加的反应谱名称计入组合的阶数规范中的反应谱值谱曲线名字阻尼比频率直流单回转角塔。地震烈度为9，硬场地，阻尼比0.03算例：塔地震反应谱分析结果分析:（1）反应谱法计算的结果不包括其他载荷，验算结构强度时候需计入其他载荷（2）刚度大的结构一般是低阶响应起主要作用，柔性结构需

8、多考虑高阶响应（3）阻尼比越小的结构反应越大1、反应谱是弹性范围内的概念,不能反