地震工程作业

1、作业1绘制1940 El Centro, NS分量地震动的绝对加速度、相对速度和相对位移反应谱。地震动：在PEER Ground Motion Database自行下载经典的1940 ElCentro, N-S分量。要求：在此模板内完成,A4纸打印。自编程序与软件（Bispcc或Seismosigg等）讣算反应谱进行对比。提交自编写程序。Matlab 程序:clearfid = *opcn('E:EarthquakcEI ccntroJxt')；AccclcrQtc,count = fscanf(fid/%g'); %coun+ 读入的记录的量AccclcrQte=9-

2、8*AccclcrQtc'%单位统一为m和stimc=0：0-02：(coun+-l)*0.02;%单位sDisp lacc=zcros(l ,count);%相对位移Vclocity32cros(l,coun+);%相对速度AbsAcce=2cros(l,count);%绝对加速度DampA=0g002Q05;%三个阻尼比TA=Q0：Q02：4;%TA=0.000001：0.02：4;结构周期Dt=0.02;%地雀记录的步长5%记录il算得到的反应，MDis为某阻尼时最大相对位移%MVeI为某阻尼时最大相对速度，MAcc某阻尼时最大绝对加速度MDis=zeros(3Jcng+h(TA

3、);MVcb2eros(3jcngth(TA);MAcc=2cros(3jcngth(TA);for bampz0.00,0.05,0.1for T=00：002：4Frcy=2*pi/T;DamFrcy= Frcy*sqrt(l-Oomp*Damp);c_t=cxp(-DQmp*Frcy*Dt);s=sin(bamFrcy*C>t);c=cos(DamFrcy*C>t);A=zcros(2,2);A(l,l)=e_+*(s*Dam p/sqrt(lDamp 穴 Dam p)*c);A(l,2)=c_t*s/0amFrcy;A(2,l)=-Frcy*c_+*s/sqr+(l-Dam

4、p*Oomp);A(2,2)=e_t*(-s*C)am p/sqM(lDamp 宾 Dam p)*c);d_f=(2*C>amp"2-l)/(Frcy"2*Ot);d_3t=Da mp/(Frcy"3*Ot);B=zcros(2,2);B(14)=c_t*(d_f+C>amp/Frcy)*s/bamFrcy+(2*d_3t+l/Frcy2)*c)-2*d_3t;B(l,2)：-e_+*(d_f*s/DamFrcy+2*d_3+*c)-l/Frcy"2+2*d_3+;B(24)=c_t*(d_f+bamp/Frcy)*(c-Dam p/sqrH

5、lDamp 八 2)V)(2*d_3lM4/Frey"2)*(0amFrcy*s+Damp*Frcy*c)+l/(Frcy2*bt);B(2,2)=c_t*(l/(Frcy"2*bt)*c+s*bam p/(Frcy 六 DamFrcyPt)l/(FrcyA2寰 Dt);for i=l;(coun+-l)C)isplQce(i+l)=A(l,l)*C>isplace(i)+A(l,2)*Veloci+y(i)+B(l,l)*Accelerotc(i)+B(l, 2)*Accclerotc(i+1);Vclocity(i+l)=A(2,l)*C>isplace(i

6、)+A(2,2)*VcIocity(i)+B(2,l)*Acccleratc(i)+B( 2,2尸Accclcrotc(i+1);AbsAccc(i+l)=-2*bamp*Frcy*Vclocity(i+l)-Frcy2*C>isplace(i+l);endMbis(j,t)=max(abs(Dis place);MVcl(j ,+)=max(Qbs( Velocity);if T=0.0AAAcc(j,t)=mQx(Qbs(Acccleratc);elseMAcc(j,+)=mox(obs(AbsAccc);endDisp lQCC=2cros(l,count);Vclocity=zc

7、ros(l,count);AbsAccc=2cros(l,coun+);endj=j4endclose allfigure%绘制位移反应谱plot(TA,MDis(l/)/-bTA.MOis(2,：)/-rTA,Mbis(3/)/：k")titleC Displacement')xlabcl(Tn(s)') ylabcIC C>isplQCcmcnt(m)')legend(Z=0T7002Tl=005Jgridfigure%绘制速度反应谱P lot(TA,MVcl(lj)/-bTA.MVcl(2;)；-rTA,MVcl(3/)/：k') titl

8、c('Vclocity')xlabcl('Tn(s)')ylabelCveloci+y(m/s)')legend(Z=0T7002Tl=005Jgridfigure%绘制绝对加速度反应谱p lot(TA,MAcc(l/)>bTA,MAcc(2/)；-rTA,MAcc(3,：)/：k")titlc('Absolute Acceleration')xlabcl(-Tn(s)')ylabelCobsolute accclcrotion(m/s'2)')legMd(W0T7002TE05)gridrtl此得

9、到下图反应谱与由Scismosigna得到的反应谱作出比较相对位移反应谱（上）与Scismosigna计算相对位移反应谱（下）的比较OlsplacomontTn<s>- - - -O 0506060506050 65544332211I esuods上相对速度反应谱（上）与Seismosigna计算相对速度反应谱（下）的比较Velocity7ooooooooooooo ;卸 86420864209P9riod $x绝对加速度反应谱（左图）与SeisEosigna计算绝对加反应谱（右图）比较Absolute Accolerition35305 0 5 02 2 11%一書 _

10、7;23ealnlosqe皿I / V "<=O 5=0.02 5=0.05。00.51 .5252332Period sec3.543 5 2 5 1 5 2 10 伉 uodsM作业2、使用中心差分方法和Newmark方法分别计算下面单自山度结构的地震反 应。题：考虑下面的具有2个自山度的一个简单系统，分析时间步长At=028scc 的1W况，求每时刻的加速度、速度、位移-2 Ut4宓010 *2 0 U0Uu = o求:Time Ar 21r31/ 4Af5 Ar要 求：在此模板内完成，A4纸打印。MATLAB 程序:clear%求自振圆频率与振型m=2 0;0 1;如6

11、 2;2 4;v,d=cig(inv(m)*k);w=sqrt(d);failzv：4)yv(lj);foi2xv(：,2)yv(t2);mm=foi'*m*foi;kk=fai-*k*fai; %等效质量矩阵及等效刚度矩阵P 0=0;10;%中心差分法sO=O;O;uO=O;O;%初速度及初位移均为0%以下过程均采用q、ql、q2的形式分別表示位移、速度、加速度qO=fai六 m*sO/(*ail5m 呼ail);fai2Fm 宾 sO/(fai2'穴 m吋 ai2);q01=failFmm0/(failFm节ail);fai2bmmO/(*ai2'六 m 节ai2)

12、;PO=fai'*pO;qO2=mm"（-l）*（PO-kk*qO）;t=0-2 &q（：4）=qO-+*qOl+t"2*qO2/2;%q（：4）表示qh即初始时刻前一时刻的位移q（：,2）=0;0;%q（：,2）表示初始时刻的位移Kh=mm/（十八 2）;Q=mm/（+2）;b=kk-2*mm/（t"2）;P卄aipO;for i=2：7;Ph（:j）=P-a*q（：J-l）-b*q（:j）;ql（：J）x（q（:j>lH（：J-l）/（2*+）;q2（：）=（q（:"l）2y（：Hq（：,il）/（广 2）;endul=fai*

13、ql;u2=fai*q2;for 1=1:6U2（：J）zu2（：j+l）;endU1U2%Ncwmark法（采用线加速度法）gamma=l/2;11bcta=l/6;Khl=l<k+mm/（bctQ*+2）;bl=mm/（2*bctQ）;dctaP=O 0 0 0 0;0 0 0 0 0;ql（：4）=0;0;ql2（：J）=qO2;for 1=1:5dctaPh（：J）3dc+aP（: j+al*qll（：J）+bl*ql2（：j）;detaq（：J）= Khl '（-l）*detaPh（: J）;dctaql（：j）=gQmma*dctaq（: J）/（bcta*t）-ga

14、mmo*qll（： j）/beto+t*（l-gamma/（2*bcta）*qldctaq2（：j）=dctQq（: j）/（bcta*t'2）-qll（：J）/（bctQ*t）-ql2（：J）/（2*bcta）;ql（：J+l）=ql（：j）+dctaq（：J）;qll（；j+l）=qll（：J）+dctaql（：J）;ql2（： j+l）=ql2（：J）+dctaq2（：j）;endv=foi*ql;vl=fai*qll;v2=fai*ql2;for 1=1:6V2（：j）=v2（：j）;endVI表1中心差分法TimeO28s0.56s0.84sri2s1.40s位移00-030

15、70.16750.48711-0170(m)0.39201-44512-83384.14415.0152速度0.05490.29920.81491.51692.1675(m/s)2.58054.36034.81973.89541.9873加速度0.39201.35292.33122.68281.9642(m/s"2)&43204028121.00015.6028.02628表 2 Newmark 法TimeO28s0.56s0.84sri2s1.40s位移0.00470-04440.18260.48500.9780(m)0.37261.38092.73174.04474.97

16、44速度0.05020.27510.75551.42382.0720(m/s)2.59264.42444.98504.17712.3360加速度0.35861.24762.18392.58962-0403(m/s 八 2)8.518845654-0-56155.2087.94168作业3、如图1所示一 3层钢筋混凝土框架结构FR3.各层层高均为42m。设计荷载:楼面恒荷5OkN/m2.楼而活荷载2.0 kN/m ,屋而恒荷载5.0 kN/mJ屋而活荷载2.0kN/rnS结构构件尺寸和配筋见表h该结构遭受一地菸动作用。使用非线性静力分析方法或时程分析方法求取该地震动作用下此结构（图1右图FR3A

17、轴平面梔架。不考农楼板贡献。的顶点最大侧向位移值（参考使用的软件J OpcnSccs Abaqus、Ansys 5ap2000.Idarc等。（20分左右）地夜动：1940 EI Centro. NS分量。要求：在此模板内完成，A4纸打印。表10框架结构柱的截面尺寸及配筋材料尺寸（mm）mmX主筋面积（mm2）/箍筋结构编号混凝土钢筋（主筋）边柱中柱边柱中柱F1HRB4004001608/e1608/R3*3层C30400X400X4008© 1004>8100表lb框架结构梁的截而尺寸及配筋结构编号材料尺寸（宽X 高）（mmXmm）主筋而积（mm2）/箍筋混凝土钢筋（主筋）边跨中跨跨中支座跨中支座FR31"3层C30HRB400250X500942/(1>82001140/e8100942/e82001140/ <|>8100£ BC OMW15TABLE：ointext单位J m表3 SAP2OOO输出的框架关键点位移表Joint Dis