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  • 【每日一题】地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析

    响应谱与时程理论比较 响应谱是在给定地震加速度周期内,单个质点系统的最大位移响应、速度响应和加速度响应与质点的固有振动周期的曲线。用于计算结构在地震作用下的内力和变形。更直观的定义是:一组具有相同阻尼、不同自振周期的单粒子系统在一定地震动时程作用下的最大响应,即为地震动的响应谱。反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,并利用响应谱计算结构动力特性(自振周期、振型和阻尼)产生的共振效应,但其计算公式仍保留了早期的静力理论形式。地震时结构上的最大水平基础剪力,即总水平地震作用为: FEK= 式中α为地震影响系数,即结构最大结构重力荷载代表值的比值地震时的单点弹性系统。目前,反应谱分析方法比较成熟,一些主要国家的地震规范将其作为基本设计方法。但是,它主要适用于规则结构。对于不规则结构和高层建筑,许多国家规范要求使用时程分析法进行补充计算。地震反应谱分析本质上是一种准动态分析。它首先用动态方法计算粒子的地震响应,用统计方法形成响应谱曲线,然后用静态方法进行结构分析。但这并不是结构的真实动力响应分析,而是一种估算结构动力响应最大值的近似方法。在线性弹性范围内,响应谱分析法被认为是一种有效且合理的方法。它首先用动态方法计算粒子的地震响应,用统计方法形成响应谱曲线,然后用静态方法进行结构分析。但这并不是结构的真实动力响应分析,而是一种估算结构动力响应最大值的近似方法。在线性弹性范围内,响应谱分析法被认为是一种有效且合理的方法。它首先用动态方法计算粒子的地震响应,用统计方法形成响应谱曲线,然后用静态方法进行结构分析。但这并不是结构的真实动力响应分析,而是一种估算结构动力响应最大值的近似方法。在线性弹性范围内,响应谱分析法被认为是一种有效且合理的方法。

    反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱。根据不同周期结构对应峰值的大小,我们可以绘制出结构速度和加速度的响应谱曲线。一般来说,随着周期的延长,位移响应谱为上升曲线,速度响应谱为平坦曲线,加速度响应谱为下降曲线。目前,结构设计主要基于加速度响应谱。加速度响应谱在短周期部分呈快速上升曲线,在结构周期接近场地特征周期时达到峰值,然后在较大范围内逐渐下降。峰值出现的时间与相应的构造时期和场地的特征时期有关。一般来说,结构自振周期的延长会减少地震作用。当结构的自振周期接近场地特征周期时,地震作用最大。反应谱分析法需要先求解一个方向的地震响应,然后再根据三个正交方向的构件考虑结构的总响应,即基于组合的组合求解一个方向的地震响应。振型,然后根据方向组合求解结构的总响应。振型组合方法包括 SRSS 方法,CQC SRSS 方法是平方和平方根方法。该方法假设所有最大模态值在统计上相互独立,并通过求每个参与编队的平方和平方根进行组合。该方法不考虑每个振型之间的耦合效应。事实上,结构模式是相互关联的,不可避免地存在耦合效应。该方法不适用于相邻周期几乎相等或结构不规则的结构。. 《反监管》GB50011-2010中规定的SRSS方法如下: 2. 该方法不考虑每个振型之间的耦合效应。事实上,结构模式是相互关联的,不可避免地存在耦合效应。该方法不适用于相邻周期几乎相等或结构不规则的结构。. 《反监管》GB50011-2010中规定的SRSS方法如下: 2. 该方法不考虑每个振型之间的耦合效应。事实上,结构模式是相互关联的,不可避免地存在耦合效应。该方法不适用于相邻周期几乎相等或结构不规则的结构。. 《反监管》GB50011-2010中规定的SRSS方法如下: 2.

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    CQC法响应谱与时程理论的比较 CQC法是一种完全平方根组合法,基于随机振动理论,考虑到相邻振型之间由振型阻尼引起的耦合效应,是一种比SRSS法更合理的方法,扭转效应明显的结构一般考虑采用这种方法。《反规范》GB50011-2010中规定的CQC方法如下: 方向组合法SRSS SRSS法是平方和平方根法。该方法假设所有最大模态值在统计上相互独立。模态形状的平方和平方根用于组合。该方法不考虑两个方向地震峰值统计的相关性,所以组合值比较保守。反应谱理论的局限性:1.反应谱理论虽然考虑了结构的动力特性,但在结构设计中仍将地震惯性力视为静力,因此只能称为准-动态理论。2.表征地震动的三个要素是幅度、频谱和持续时间。虽然在制作反应谱的过程中考虑了前两个要素,但地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响并没有体现出来。3.根据弹性结构的地震反应绘制反应谱。引用反映结构延性的结构影响系数后,只能给出结构进入弹塑性状态时结构的整体最大地震响应,而不能给出结构的地震响应。整个反应过程无法给出地震过程中进入弹塑性变形阶段的各构件的内力和变形状态,因此无法找到结构的薄弱环节。

    时程分析法是将动力作用以时间函数的形式引入微分方程,直接逐步求解结构运动的微分方程的动力分析方法。在此过程中,对结构的响应进行了完整的计算,得到结构在每一时刻的响应以及在动荷载作用下的响应变化。通过时程分析,可以得到各质点随时间变化的位移、速度和加速度动态响应,进而计算出构件内力和变形的时程变化。时程分析的积分方法是这类分析的关键问题之一。一. 时程分析法在数学上称为逐步积分法,在抗震设计中又称为“动态设计”。它是一种从结构的基本运动方程中输入地面加速度记录进行积分求解,得到整个时程地震响应的方法。在该方法中,将结构所在场地对应的地震波作为地震作用输入,从初始状态开始,逐步积分,直到地震作用结束。是工程的基本运动方程,输入工程现场对应的若干地震加速度记录或人工加速度时程曲线,并通过积分运算得到在地面加速度随时间变化过程中结构内力和变形状态随时间变化的全过程,并以此为基础进行结构截面抗震承载力验算和变形验算。成员进行。从理论上讲,时程分析是分析结构地震响应最准确的方法。随着计算机速度的提高,解决了初始时程分析在计算时间方面的困难。另外,随着结构设计领域的不断发展,结构分析早已超出线弹性的范围,面临更多的非线性问题,反应谱法的动力分析已经没有意义,

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    时程分析法需要复杂的计算和详细而有针对性的现场信息,并非所有实际项目都具备。此外,时程分析将输出整个地震作用过程中每个时刻的结构位移和内力。对此,此类信息的统计工作量很大,很难形成直接指导结构设计的信息。因此,理论上时程分析是最准确的结构地震反应分析方法,但由于其分析的复杂性和地震波的随机性,一般仅作为反应谱与时程理论的比较验证方法响应谱分析。能满足大部分结构规范要求和工程师需要的,仍然是地震作用的反应谱分析。时程分析的缺点恰恰是响应谱分析法的优点。平滑设计响应谱是地震运动的平均值。它只包括计算每个振型中位移和杆件力的最大值,因此不需要多次地震波。执行复杂的计算。并且结构响应谱分析给出的结构响应信息可以很容易地应用到结构设计中,避免了对整个时间范围内的结构响应进行处理。时程分析和响应谱分析的区别如下: 理论上,换句话说,如果反射谱分析中使用的反射谱是时程分析中使用的地震波产生的反射谱,并且分析仅限于弹性阶段,则两者几乎没有区别,因为反射谱分析(取足够多的众数)只有影响不大的高阶效应被忽略;但是,如果结构进入非弹性阶段,则只能使用时程分析。

    ﻫ 反应谱法有几个假设: ﻫ 结构是弹性反应,反应可以叠加;ﻫ 土层与结构之间没有相互作用;ﻫ 粒子的最大响应是其最不利的响应;分析是将地震过程按时间步长划分为若干段,在每个时间段进行弹性分析,计算响应,然后调整刚度和阻尼。也就是一步一步的分。响应谱法是一种准静态方法。虽然它可以同时考虑结构在每个频带的振动的最大振幅和频谱这两个主要元素,但它没有考虑持续时间的元素。理论设计的结构在不超过设防烈度的地震中也遭受了严重破坏,充分说明在设计中应考虑持续时间因素。ﻫ 反应谱法忽略了地震作用的随机性,不能考虑结构在罕见条件下逐渐进入塑性时,由于周期、阻尼、振型等动力特性的变化而导致结构内力重新分布的现象。地震。反应谱法假设结构所有支撑处的地震动完全相同,忽略了地基与土层之间的相互作用。ﻫ 时程分析法是一种比较复杂的方法,不仅可以考虑结构进入塑性后的内力重新分布,还可以记录结构响应的全过程。但这种方法只反映结构在特定地震波作用下的性能,往往不具有普遍性。我国反应谱法应用的反应谱曲线是255次地震波的地震反应平均值,不是包络值,它反映的是普遍现象,但不能反映结构进入时的整体结构性能可塑性。时程法反映了结构对特定地震波的响应。不同地震波下的结果差异很大,需要合理选择波。还能记录结构响应的全过程。但这种方法只反映结构在特定地震波作用下的性能,往往不具有普遍性。我国反应谱法应用的反应谱曲线是255次地震波的地震反应平均值,不是包络值,它反映的是普遍现象,但不能反映结构进入时的整体结构性能可塑性。时程法反映了结构对特定地震波的响应。不同地震波下的结果差异很大,需要合理选择波。还能记录结构响应的全过程。但这种方法只反映结构在特定地震波作用下的性能,往往不具有普遍性。我国反应谱法应用的反应谱曲线是255次地震波的地震反应平均值,不是包络值,它反映的是普遍现象,但不能反映结构进入时的整体结构性能可塑性。时程法反映了结构对特定地震波的响应。不同地震波下的结果差异很大,需要合理选择波。这种方法只反映结构在特定地震波作用下的性能,往往不具有普遍性。我国反应谱法应用的反应谱曲线是255次地震波的地震反应平均值,不是包络值,它反映的是普遍现象时程分析法 7条地震波,但不能反映结构进入时的整体结构性能可塑性。时程法反映了结构对特定地震波的响应。不同地震波下的结果差异很大,需要合理选择波。这种方法只反映结构在特定地震波作用下的性能,往往不具有普遍性。我国反应谱法应用的反应谱曲线是255次地震波的地震反应平均值,不是包络值,它反映的是普遍现象,但不能反映结构进入时的整体结构性能可塑性。时程法反映了结构对特定地震波的响应。不同地震波下的结果差异很大,需要合理选择波。这反映了它是常见的,但不能反映结构进入塑性时的整体结构性能。时程法反映了结构对特定地震波的响应。不同地震波下的结果差异很大,需要合理选择波。这反映了它是常见的,但不能反映结构进入塑性时的整体结构性能。时程法反映了结构对特定地震波的响应。不同地震波下的结果差异很大,需要合理选择波。

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    当结构受到地震作用时,即使结构主体保持弹性变形,二次结构构件的永久变形也会耗散一定的能量,这在理论上是难以估计的。在结构动力分析中,这部分能量耗散是通过阻尼来定义和实现的。对于数值计算本身,为了得到稳定的解,大多数增量求解方法还需要加入一定量的人工阻尼或数值阻尼。结构反应谱分析和时程分析都需要考虑结构阻尼的影响。通常,结构阻尼由模态阻尼比定义。阻尼比是相应阶模态阻尼与其临界阻尼的比值。一般在结构响应谱分析和时程分析过程中,混凝土结构的模态阻尼比一般选择为相邻两个振动最大值之和。两者的衰减比为0.73,每循环的应变能损失为46.7%。一般选用钢结构的模态阻尼比,每个周期的应变能损失为22. 7%。阻尼比设置对结构的影响非常关键。振型阻尼比的取值应在 0 和 1 之间。在过去的结构动力分析中,每个振型一般采用相同的阻尼比,但实测数据表明,结构通常大于低振型。此外,质量和刚度比例阻尼通常用于结构的非线性增量分析。这种阻尼也称为瑞利阻尼,假设阻尼矩阵与质量和刚度矩阵成正比。在物理意义上,质量比例阻尼的假设意味着没有物理证明存在有外部支撑的 Reyleigh’s,而且它的使用对于大多数结构来说是莫名其妙的时程分析法 7条地震波,但是使用这种响应谱和时程理论对比一种阻尼方法可以获得具有较大时间积分步长的稳定数值结果。此外,目前的结构中经常使用阻尼器和隔振器等非线性连接元件。这些连接元件不同于一般的结构件,其目的是主动消散结构的应变能或削弱能量传递。从力学模型上看,这种连接单元本身具有很大的阻尼值。

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