问题描述:
当反应谱函数中的函数阻尼比与反应谱工况中的模态阻尼比取值不同时,SAP2000 以哪个为准呢?
解答:
反应谱函数中的阻尼比用于在生成反应谱曲线的过程中调整曲线形状。以中国《建筑抗震设计规范 GB 50011-2010》中的地震影响系数曲线为例,曲线中阻尼调整系数及形状参数的具体取值均与函数阻尼比密切相关。也就是说,函数阻尼比发生变化,反应谱曲线的形状也会随之变化。
如果各个振型的模态阻尼比均与函数阻尼比相同,SAP2000 将根据反应谱函数的离散性数据,以线性插值的方式确定各个自振周期对应的谱加速度,用于后续计算各个振型的地震作用效应。如果某个振型的模态阻尼比与函数阻尼比不同,SAP2000 将基于以下公式对该振型的谱加速度予以修正。
式中,D1 和 A1 分别为函数阻尼比(%)和初始的谱加速度,D2 和 A2 分别为模态阻尼比(%)和修正的谱加速度。其中,D1 和 D2 为百分比数值而非小数数值,即:0.05 对应 5,0.02 对应 2,以此类推。如果函数阻尼比或模态阻尼比为零,由于上述公式中的 lnD1 或 lnD2 无意义,程序将不再修正谱加速度的取值,即:A2 = A1。
上述方法与国内工程师习惯的处理方法略有不同,后者即:基于各个振型的阻尼比分别生成独立的反应谱曲线,并在相应的曲线上确定谱加速度的取值。通常情况下,二者差异并不大。相对而言,SAP2000 采用的方法更加高效一些,毕竟无需重新生成整条反应谱曲线。
需要注意的是,以上提及的模态阻尼比并非反应谱工况中的模态阻尼。事实上,程序内部采用的模态阻尼比包括三部分,即:材料属性的复合阻尼;连接单元的有效阻尼;荷载工况中的模态阻尼。三者之和必须小于 1,否则程序将提示警告信息。
针对默认的函数阻尼比(0.05),定义两个反应谱工况并分别指定常数阻尼比(0.05)和插值阻尼比(如上图所示)。对比两个工况中各个振型的模态阻尼比和谱加速度,如下表所示。可以看出,当模态阻尼比与函数阻尼比不同时,程序将基于前者修正初始的谱加速度。以第一周期的数据为例,修正后的谱加速度如下: