地震工程學(xué)作業(yè)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——地震工程學(xué)作業(yè)地震動(dòng)反應(yīng)譜計(jì)算與分析

廖志娟0920230164

一、概論

地震動(dòng)反應(yīng)譜是將特定地震動(dòng)輸入固有周期和阻尼比各不一致的線性單自由度體系中，計(jì)算單自由度體系響應(yīng)（一般是相對(duì)位移、相對(duì)速度、絕對(duì)加速度）的最大值，將響應(yīng)最大值表達(dá)成固有周期和阻尼比的函數(shù)的形式。地震動(dòng)反應(yīng)譜建立了地震動(dòng)特性與結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)之間的橋梁。在本質(zhì)上，地震動(dòng)反應(yīng)譜反映了地震動(dòng)頻譜特性，同時(shí)，它又描述了一般結(jié)構(gòu)地震反映的某些基本特征。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)譜有如下形式：

S?S(T,?)

?(t),??(t)分別為單x考察一受地面加速度a(t)作用的線性單自由度體系，x(t),x??(t)???(t)?a(t)為絕對(duì)加速度，yx自由度體系的相對(duì)位移、相對(duì)速度和相對(duì)加速度，

?為體系阻尼比，?為體系基本頻率。cm/s2

?(t?0)?0的單自由度體系，由結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本原設(shè)初始條件為x(t?0)?x理，可得到關(guān)于a(t)的相對(duì)位移、相對(duì)速度和絕對(duì)加速度反應(yīng)譜(???d)：

Sd(T,?)?x(t)max??(t)max?Sv(T,?)?x??t01t0a(?)e???(t??)sin[?(t??)]d?max???(t??)

?a(?)ecos[?(t??)]d?max?(t)max??2x(t)maxSa(T,?)??y可以證明，對(duì)于中頻及高頻體系，擬速度差不多等于最大相對(duì)速度，或當(dāng)體系具有中等阻尼時(shí)，在從很低頻率到很高頻率的整個(gè)頻率范圍內(nèi)，擬加速度與最大加速度的區(qū)別都不大。總之，在周期不是很長(zhǎng)，即頻率不是很小的狀況下，可以用擬相對(duì)速度譜、擬絕對(duì)加速度譜和相對(duì)位移譜近似計(jì)算以上反應(yīng)譜而不會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。

Sd(T,?)???1t0a(?)e???(t??)sin[?(t??)]d?max

Sv(T,?)??Sd(T,?)

Sa(T,?)??2Sd(T,?)

根據(jù)上式所表示的關(guān)系，我們可以用對(duì)數(shù)坐標(biāo)把位移、速度和加速度反應(yīng)譜畫(huà)在一張圖上，尋常稱它為三聯(lián)反應(yīng)譜。即：

logSa?logSv?log?logSd?logSv?log?

本作業(yè)的主要內(nèi)容包括三部分：

（1）、選取四類場(chǎng)地八條地震動(dòng)，每類場(chǎng)地各兩條；

（2）、計(jì)算阻尼比分別為?=0、2%、5%、10%、20%五種狀況下的地震動(dòng)相對(duì)位移譜、相對(duì)速度譜和絕對(duì)加速度譜，繪制場(chǎng)地類型不同的兩條地震波的三聯(lián)反應(yīng)譜；

（3）、分析計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明其中的規(guī)律。

二、地震動(dòng)數(shù)據(jù)選擇和處理

1.地震波數(shù)據(jù)

1.1地震波來(lái)源：sap2000程序

1.2地震波：場(chǎng)地類型分別為I類，II類，III類，IV類，每類場(chǎng)地類型2條1.3地震波名稱（計(jì)算程序錄入文件名如下所示）：（1）I類場(chǎng)地

1-1.CPM_CAPEMENDOCINO_90.txt1-2.Fsd_SANTAFELICIADAM262.txt

（2）II類場(chǎng)地

2-1.唐山-北京飯店處-東西向.txt2-2.唐山-北京飯店處-南北向.txt（3）III類場(chǎng)地

3-1.PEL_HOLLYWOODSTORAGE_90.txt3-2.CPC_TOPANGACANYON_74_nor.txt（4）IV類場(chǎng)地

4-1.天津波-東西向.txt4-2．天津波-南北向.txt

三、地震動(dòng)反應(yīng)譜的計(jì)算和繪制

本人采用了杜哈美積分直接計(jì)算線性單自由度體系結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)譜。用復(fù)合梯形編制程序進(jìn)行積分計(jì)算。源程序如附件1所示。

算得的八條地震波在不同阻尼下的反應(yīng)譜結(jié)果如下：（1）D1-1在不同阻尼比下的反應(yīng)譜

圖1-1a相對(duì)位移反應(yīng)譜

1-1b相對(duì)速度反應(yīng)譜

圖

圖1-1c絕對(duì)加速度反應(yīng)譜