問題描述:
程序生成反應(yīng)譜曲線的基本原理和基本過程是怎樣的呢?
解答:
對(duì)于任意一個(gè)(地震)加速度時(shí)程曲線,程序(包括 SAP2000、CSiBridge、ETABS 等)都可以生成與其相應(yīng)的反應(yīng)譜曲線,具體譜值包括:譜位移、譜速度或偽譜速度、譜加速度或偽譜加速度?;驹砗突具^程如下:
首先,程序分別針對(duì)不同頻率(或周期)和不同阻尼的單自由度體系進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析。對(duì)于任意動(dòng)力荷載作用下的單自由度體系的動(dòng)力時(shí)程分析,理論上最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕夥☉?yīng)采用杜哈梅積分。雖然杜哈梅積分也可以借助卷積計(jì)算、傅里葉變換或直接積分法等進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,但整體來講,該方法在數(shù)值計(jì)算中的可操作不強(qiáng)。因此,計(jì)算機(jī)程序更多地借助加速度的線性插值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,這也符合地震動(dòng)加速度時(shí)程曲線的數(shù)字化原則(即相鄰離散時(shí)刻之間的加速度值線性變化)。具體的求解過程,讀者可參考本知識(shí)庫中的另一篇文檔《單自由度體系的動(dòng)力時(shí)程分析》,此處不再贅述。
然后,程序統(tǒng)計(jì)每個(gè)(固定的頻率和阻尼)動(dòng)力時(shí)程分析結(jié)果中的峰值加速度、峰值速度、峰值位移等。這里需要注意的是,峰值位移和峰值速度分別指相對(duì)位移的最大值和相對(duì)速度的最大值,而峰值加速度指絕對(duì)加速度(絕對(duì)加速度 = 相對(duì)加速度 + 輸入加速度)的最大值。至于偽譜速度和偽譜加速度,則分別為譜位移與圓頻率 ω 的乘積以及譜位移與圓頻率平方 ω2 的乘積。
最后,程序根據(jù)以上峰值及相應(yīng)的頻率、阻尼即可繪制反應(yīng)譜曲線。通常,反應(yīng)譜曲線的橫坐標(biāo)為周期或頻率,縱坐標(biāo)可為譜位移、譜速度、譜加速度、偽譜速度、偽譜加速度之一,而不同阻尼比下得到的多條反應(yīng)譜曲線則組成反應(yīng)譜曲線族??梢钥闯?,對(duì)一個(gè)特定的單自由度體系(即固定的周期和阻尼)進(jìn)行一次動(dòng)力時(shí)程分析,只能確定反應(yīng)譜曲線族中的一個(gè)點(diǎn)。
關(guān)于顯示反應(yīng)譜曲線的具體操作步驟,讀者可參考本知識(shí)庫中的另一篇文檔《顯示反應(yīng)譜曲線的具體步驟》。