問題描述:
程序生成反應譜曲線的基本原理和基本過程是怎樣的呢?
解答:
對于任意一個(地震)加速度時程曲線,程序(包括 SAP2000、CSiBridge、ETABS 等)都可以生成與其相應的反應譜曲線,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。基本原理和基本過程如下:
首先,程序分別針對不同頻率(或周期)和不同阻尼的單自由度體系進行動力時程分析。對于任意動力荷載作用下的單自由度體系的動力時程分析,理論上最嚴謹?shù)慕夥☉捎?/span>杜哈梅積分。雖然杜哈梅積分也可以借助卷積計算、傅里葉變換或直接積分法等進行數(shù)值計算,但整體來講,該方法在數(shù)值計算中的可操作不強。因此,計算機程序更多地借助加速度的線性插值進行數(shù)值計算,這也符合地震動加速度時程曲線的數(shù)字化原則(即相鄰離散時刻之間的加速度值線性變化)。具體的求解過程,讀者可參考本知識庫中的另一篇文檔《單自由度體系的動力時程分析》,此處不再贅述。
然后,程序統(tǒng)計每個(固定的頻率和阻尼)動力時程分析結果中的峰值加速度、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位移的最大值和相對速度的最大值,而峰值加速度指絕對加速度(絕對加速度 = 相對加速度 + 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)以上峰值及相應的頻率、阻尼即可繪制反應譜曲線。通常,反應譜曲線的橫坐標為周期或頻率,縱坐標可為譜位移、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譜曲線則組成反應譜曲線族??梢钥闯觯瑢σ粋€特定的單自由度體系(即固定的周期和阻尼)進行一次動力時程分析,只能確定反應譜曲線族中的一個點。
關于顯示反應譜曲線的具體操作步驟,讀者可參考本知識庫中的另一篇文檔《顯示反應譜曲線的具體步驟》。