問題描述:
當反應(yīng)譜函數(shù)中的函數(shù)阻尼比與反應(yīng)譜工況中的模態(tài)阻尼比取值不同時,SAP2000 以哪個為準呢?
解答:
反應(yīng)譜函數(shù)中的阻尼比用于在生成反應(yīng)譜曲線的過程中調(diào)整曲線形狀。以中國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB 50011-2010》中的地震影響系數(shù)曲線為例,曲線中阻尼調(diào)整系數(shù)及形狀參數(shù)的具體取值均與函數(shù)阻尼比密切相關(guān)。也就是說,函數(shù)阻尼比發(fā)生變化,反應(yīng)譜曲線的形狀也會隨之變化。
如果各個振型的模態(tài)阻尼比均與函數(shù)阻尼比相同,SAP2000 將根據(jù)反應(yīng)譜函數(shù)的離散性數(shù)據(jù),以線性插值的方式確定各個自振周期對應(yīng)的譜加速度,用于后續(xù)計算各個振型的地震作用效應(yīng)。如果某個振型的模態(tài)阻尼比與函數(shù)阻尼比不同,SAP2000 將基于以下公式對該振型的譜加速度予以修正。
式中,D1 和 A1 分別為函數(shù)阻尼比(%)和初始的譜加速度,D2 和 A2 分別為模態(tài)阻尼比(%)和修正的譜加速度。其中,D1 和 D2 為百分比數(shù)值而非小數(shù)數(shù)值,即:0.05 對應(yīng) 5,0.02 對應(yīng) 2,以此類推。如果函數(shù)阻尼比或模態(tài)阻尼比為零,由于上述公式中的 lnD1 或 lnD2 無意義,程序?qū)⒉辉傩拚V加速度的取值,即:A2 = A1。
上述方法與國內(nèi)工程師習慣的處理方法略有不同,后者即:基于各個振型的阻尼比分別生成獨立的反應(yīng)譜曲線,并在相應(yīng)的曲線上確定譜加速度的取值。通常情況下,二者差異并不大。相對而言,SAP2000 采用的方法更加高效一些,畢竟無需重新生成整條反應(yīng)譜曲線。
需要注意的是,以上提及的模態(tài)阻尼比并非反應(yīng)譜工況中的模態(tài)阻尼。事實上,程序內(nèi)部采用的模態(tài)阻尼比包括三部分,即:材料屬性的復合阻尼;連接單元的有效阻尼;荷載工況中的模態(tài)阻尼。三者之和必須小于 1,否則程序?qū)⑻崾揪嫘畔ⅰ?/span>
針對默認的函數(shù)阻尼比(0.05),定義兩個反應(yīng)譜工況并分別指定常數(shù)阻尼比(0.05)和插值阻尼比(如上圖所示)。對比兩個工況中各個振型的模態(tài)阻尼比和譜加速度,如下表所示。可以看出,當模態(tài)阻尼比與函數(shù)阻尼比不同時,程序?qū)⒒谇罢咝拚跏嫉淖V加速度。以第一周期的數(shù)據(jù)為例,修正后的譜加速度如下: