地震工程學作業(yè)

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

廖志娟0920230164

一、概論

地震動反應(yīng)譜是將特定地震動輸入固有周期和阻尼比各不一致的線性單自由度體系中，計算單自由度體系響應(yīng)（一般是相對位移、相對速度、絕對加速度）的最大值，將響應(yīng)最大值表達成固有周期和阻尼比的函數(shù)的形式。地震動反應(yīng)譜建立了地震動特性與結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)之間的橋梁。在本質(zhì)上，地震動反應(yīng)譜反映了地震動頻譜特性，同時，它又描述了一般結(jié)構(gòu)地震反映的某些基本特征。一般來說，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)為絕對加速度，yx自由度體系的相對位移、相對速度和相對加速度，

?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)動力學基本原設(shè)初始條件為x(t?0)?x理，可得到關(guān)于a(t)的相對位移、相對速度和絕對加速度反應(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，對于中頻及高頻體系，擬速度差不多等于最大相對速度，或當體系具有中等阻尼時，在從很低頻率到很高頻率的整個頻率范圍內(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，即頻率不是很小的狀況下，可以用擬相對速度譜、擬絕對加速度譜和相對位移譜近似計算以上反應(yīng)譜而不會產(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，我們可以用對數(shù)坐標把位移、速度和加速度反應(yīng)譜畫在一張圖上，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）、選取四類場地八條地震動，每類場地各兩條；

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

（3）、分析計算結(jié)果，說明其中的規(guī)律。

二、地震動數(shù)據(jù)選擇和處理

1.地震波數(shù)據(jù)

1.1地震波來源：sap2000程序

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

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

（2）II類場地

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類場地

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

4-1.天津波-東西向.txt4-2．天津波-南北向.txt

三、地震動反應(yīng)譜的計算和繪制

本人采用了杜哈美積分直接計算線性單自由度體系結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)譜。用復合梯形編制程序進行積分計算。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相對位移反應(yīng)譜

1-1b相對速度反應(yīng)譜

圖

圖1-1c絕對加速度反應(yīng)譜