反应谱概念与设计反应谱PPT精品文档

1、反应谱概念 与设计反应谱,将 时刻的地面运动脉冲引起的体系反应叠加：体系在t时刻的地震反应为,杜哈密积分,一、概述,单自由度体系地震反应,最大位移反应,一般结构阻尼比较小,单自由度体系位移反应,质点相对于地面的速度为,质点相对于地面的最大速度反应为,一般结构阻尼比较小,质点相对于地面的速度为,质点的绝对加速度为,单质点弹性体系在地震作用下的运动微分方程,质点的绝对加速度为,质点的绝对加速度为,质点相对于地面的最大加速度反应为,最大相对速度,最大加速度,最大反应之间的关系,最大相对位移,在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是 结构自振周期(T,)的函数,单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应

2、与体系 自振周期的关系曲线称为该反应的地震反应谱,二、地震反应谱,地震加速度反应谱的意义,地震（加速度）反应谱可理解为一个确定的地面运动，通过一组阻尼比 相同但自振周期各不相同的单自由度体系，所引起的各体系最大加速度反应 与相应体系自振周期间的关系曲线,T1,T1,T2,T2,T3,T3,T4,T4,T5,T5,0,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,位移反应谱,三、影响地震反应谱的因素,两个影响因素：1.体系阻尼比 2.地震动,1.体系阻尼比,体系阻尼比越大,体系地震加速度反应越小 地震反应谱值越小,图 阻尼比对地震反应谱的影响,2.地震动,不同的地震动将有不同的地震反应谱,地震动特性三要素

3、: 振幅 、频谱 、持时,地震动振幅 仅对 地震反应谱值 大小 有影响,振幅,振幅越大,地震反应谱值越大,呈线性比例关系,频谱：地面运动各种频率（周期）成分的加速度幅值的对应关系,不同场地条件下的平均反应谱,不同震中距条件下的平均反应谱,地震反应谱峰值 对应的周期也越长,场地越软,震中距越大,地震动主要频率成份越小 （或主要周期成份越长,地震动频谱对地震反应谱的 形状 有影响,持时,对最大反应或地震反应谱影响不大,相对位移反应谱,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,四、地震反应谱的特点,1.阻尼比对反应谱影响很大，不仅能降低结构反应的幅值，而且可以削平不少峰值，可使反应谱曲线变得平缓,相对位移反

4、应谱,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,地震反应谱的特点,2.对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。 当T3.0s，加速度反应谱值下降缓慢,相对位移反应谱,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,地震反应谱的特点,3.对于速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期增大，随后趋于常数,4.对于位移反应谱，幅值随周期增大,相对位移反应谱,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,地震反应谱的特点,5.土质条件对反应谱的形状和很大的影响，土质越松软，加速度反应谱峰值对应的结构周期也就越长,地震反应谱总结,1、结构的阻尼比和场地条件对反应谱有很大影响。 2、结构的最大

5、地震反应，对于高频结构主要取决于地面运动最大加速度,相对位移反应谱,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,地震反应谱总结,3、结构的最大地震反应，对于中频结构主要取决于地面运动最大速度,相对位移反应谱,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,地震反应谱总结,4、结构的最大地震反应，对于低频结构主要取决于地面运动最大位移,相对位移反应谱,绝对加速度反应谱,相对速度反应谱,G 体系的重量； 地震系数； 动力系数,五、设计反应谱,设计反应谱,地震反应谱直接用于结构的抗震设计有一定的困难， 而需专门研究可供结构抗震设计用的反应谱，称之为设计反应谱,地震系数（k,定义,可将地震动振幅对地震反应谱的影响分离出来,烈

6、度每增加一度地震 系数大致增加一倍,动力系数,定义,意义：体系最大加速度的放大系数,体系最大加速度,地面最大加速度,是规则化的地震反应谱,那么对于给定的加速度记录 ，和结构的阻尼比，用上式可以计算出对应不同结构自振周期T的动力系数值,对比上两个公式，可以看出，地面最大加速度 对于给定的地震时个常数，所以T的曲线形式与拟加速度反应谱曲线的形状是完全一致的，只是纵坐标数值不相同。T 曲线的纵坐标为 ， 而拟加速度（加速度最大值）反应谱的纵坐标是Sa,回顾前述的内容： 地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。 对于单自由度体系，把惯性力看作反映地

7、震对结构体系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算,结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为,集中于质点处的重力荷载代表值,重力加速度,动力系数,地震系数,水平地震影响系数,对比上述公式，可以看出，水平地震影响系数的T的曲线形式与Sa T 曲线的形状是完全一致的，只是纵坐标数值不相同。 T的纵坐标为 ，因为 而对于给定的地震（或设防烈度），地震系数k为常数,为使动力系数能用于结构抗震设计，采取以下措施,1.取确定的阻尼比,因大多数实际建筑结构的阻尼比在0.05左右,考虑阻尼比对地震反应谱的影响,由于地震的随机性，同一地点、相同地震烈度的前后两次地震记录的地面运动加速度曲线时程 也有很大不同。因此

8、，在进行工程设计时，仅用某一次的 所得到的反应谱曲线Sa(T)或(T)作为设计标准计算地震作用并不恰当,设计反应谱,2.按场地、震中距将地震动记录分类,3.计算每一类地震动记录动力系数的平均值,考虑地震动频谱的影响因素,考虑类别相同的 不同地震动记录 地震反应谱的变异性,综合考虑上述因素后，根据统一场地所得到的强震地面运动加速度记录 分别计算出它的反应谱曲线（即最大加速度/位移/速度与周期T的曲线），然后将这些谱曲线进行统计，求出最具代表性的平均反应谱曲线作为设计依据，这条曲线称之为“抗震设计反应谱,工程设计采用的动力系数谱曲线（纵坐标用 表示,特征周期， 与场地条件和设计地震分组有关,结构自

9、振周期,衰减指数，取0.9,直线下降段斜率调整系数， 取0.02,阻尼调整系数，取1.0,值,地震影响系数,定义,图 地震影响系数谱曲线,图中,我国建筑抗震采用两阶段设计，各设计阶段的,注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度取,和,的地区,抗震设计反应谱（规范中该谱曲线的纵坐标为,1。Sa(T, )-T曲线, (T, ) -T曲线, (T, ) -T曲线共性。 2。统计分析后的平均反应谱曲线，平滑处理,阻尼对地震影响系数的影响,当结构阻尼比等于0.05时，其形状参数作如下,2.水平段，周期自0.1s至特征周期Tg的区段,3.曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段,1.直线上升段：,4.直线

10、下降段，自5倍特征周期至6s区段,结构自振周期,衰减指数,阻尼调整系数,直线下降段斜率调整系数,特征周期， 与场地条件和设计地震分组有关,阻尼对地震影响系数的影响,当结构阻尼比不等于0.05时，其形状参数作如下调整,1.曲线下降段衰减指数的调整,2.直线下降段斜率的调整,的调整,3,表中值应乘以阻尼调整系数,当,取,地震影响系数,地震影响系数最 大值,结构周期,曲线下降段的衰减指数,直线下降段的斜率调整系数,阻尼调整系数，小于 0.55时，应取0.55,阻尼比不为0.05时,例 题 1,水塔结构，同例3-1,位于II类场地第二组，基本烈度为7度 （地震加速度为0.10g),阻尼比,求该结构多遇地震下的水平地震作用,解；查表3-3,查表3-2,由图3-12（地震影响系数谱曲线,此时应考虑阻尼比对地震影响系数形状的调整,查表确定,解,单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设