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生成反应谱曲线的基本原理
创建者:张志国,编辑者:张志国,最近更新:2015/06/12 09:34:59

问题描述:

        程序生成反应谱曲线的基本原理和基本过程是怎样的呢?

解答:

        对于任意一个(地震)加速度时程曲线,程序(包括 SAP2000、CSiBridge、ETABS 等)都可以生成与其相应的反应谱曲线,具体谱值包括:谱位移、谱速度或伪谱速度、谱加速度或伪谱加速度。基本原理和基本过程如下:

        首先,程序分别针对不同频率(或周期)和不同阻尼的单自由度体系进行动力时程分析。对于任意动力荷载作用下的单自由度体系的动力时程分析,理论上最严谨的解法应采用杜哈梅积分。虽然杜哈梅积分也可以借助卷积计算、傅里叶变换或直接积分法等进行数值计算,但整体来讲,该方法在数值计算中的可操作不强。因此,计算机程序更多地借助加速度的线性插值进行数值计算,这也符合地震动加速度时程曲线的数字化原则(即相邻离散时刻之间的加速度值线性变化)。具体的求解过程,读者可参考本知识库中的另一篇文档《单自由度体系的动力时程分析》,此处不再赘述。

        然后,程序统计每个(固定的频率和阻尼)动力时程分析结果中的峰值加速度、峰值速度、峰值位移等。这里需要注意的是,峰值位移和峰值速度分别指相对位移的最大值和相对速度的最大值,而峰值加速度指绝对加速度(绝对加速度 = 相对加速度 + 输入加速度)的最大值。至于伪谱速度和伪谱加速度,则分别为谱位移与圆频率 ω 的乘积以及谱位移与圆频率平方 ω2 的乘积。

        最后,程序根据以上峰值及相应的频率、阻尼即可绘制反应谱曲线。通常,反应谱曲线的横坐标为周期或频率,纵坐标可为谱位移、谱速度、谱加速度、伪谱速度、伪谱加速度之一,而不同阻尼比下得到的多条反应谱曲线则组成反应谱曲线族。可以看出,对一个特定的单自由度体系(即固定的周期和阻尼)进行一次动力时程分析,只能确定反应谱曲线族中的一个点

        关于显示反应谱曲线的具体操作步骤,读者可参考本知识库中的另一篇文档《显示反应谱曲线的具体步骤》

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