地震工程学-3-3地震动特.pptx

地震工程学 1 第三章地震动特性 3 1强震观测3 2地震动的随机过程描述3 3地震动特性3 4地震动反应谱3 5地震动的建模与生成 傅里叶谱FourierSpectrum 离散傅里叶变换对 傅里叶谱FourierSpectrum 傅里叶变换对复数表达 傅里叶谱FourierSpectrum 傅里叶变换对复数表达 功率谱PowerSpectrum 傅里叶谱FourierSpectrum 功率谱PowerSpectrum Powerspectraldensity PSD 功率谱PowerSpectrum 自相关函数 功率谱 7 3 3 1地震动幅值特性 3 3地震动特性 地震动幅值描述 最大值 峰值 PGA PGV 均方根加速度arms 谱强度 8 3 3 1地震动幅值特性 3 3地震动特性 地震动幅值特性 李杰 李国强 1992 袁一凡 田启文 2012 9 3 3 2地震动频谱特性 3 3地震动特性 同一地震 震中距类似 地基类型不同 软土地基上地震动记录的卓越周期显著 而硬土地基上的地震动记录则包含多种频率成分 10 3 3 2地震动频谱特性 3 3地震动特性 地基状况相同 震级与震中距不同 震级越大 地震动记录中长周期 低频 分量越显著 震中距越远 地震动记录中的长周期 低频 分量越显著 3 3 2地震动频谱特性 3 3地震动特性 震级相同 震中距与地基不同 震中距越远 地震动记录中的长周期 低频 分量越显著 软土地基上地震动记录的卓越周期显著 而硬土地基上的地震动记录则包含多种频率成分 12 3 3 3地震动持时特性 3 3地震动特性 强震持续时间对结构反应的影响主要表现在结构的非线性反应阶段 地震动持时特性 Park Ang能量 变形双重准则 3 3 3地震动持时特性 3 3地震动特性 无退化非线性体系 强震持时一般影响不大退化性强的体系 持时影响较大持时对能量积累有重大影响 地震动持时特性 3 3 3地震动持时特性 3 3地震动特性 绝对持时 0 05g或0 1g截断 地震动持时的定义 相对持时 总能量5 到95 之间 等效持时 与arms有关 其中arms为过程中强震平稳部分的标准差 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 单自由度体系运动方程 单自由度体系的地震反应 标准化方程 Duhamel积分 其中单位脉冲反应函数 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 单自由度体系的相对位移 相对速度和绝对加速度 单自由度体系的地震反应 其中相对相位角 相对位移 相对速度 绝对加速度 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱 相对位移反应谱 相对速度反应谱 绝对加速度反应谱 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱 袁一凡 田启文 2012 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱 1976年11月15日宁河地震时天津医院记录的反应谱 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱 1976年11月15日宁河地震时天津医院记录的反应谱 地震反应的类共振现象 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱之间的关系 相对位移反应谱 相对速度反应谱 绝对加速度反应谱 准速度反应谱 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱之间的关系 相对速度反应谱 准速度反应谱 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱之间的关系 三联反应谱 准速度反应谱 相对位移反应谱 绝对加速度反应谱 三种反应谱的关系 3 4 1单自由度体系地震反应向反应谱概念的转化 3 4地震动反应谱 地震动反应谱之间的关系 三联反应谱 3 4 2反应谱与其它地震动频谱的关系 3 4地震动反应谱 反应谱与Fourier谱 Fourier变换 无阻尼的相对速度反应谱 可见 3 4 2反应谱与其它地震动频谱的关系 3 4地震动反应谱 反应谱与Fourier谱 袁一凡 田启文 2012 李杰 李国强 1992 3 4 2反应谱与其它地震动频谱的关系 3 4地震动反应谱 Fourier谱与功率谱密度函数 功率谱 傅里叶谱 3 4 3反应谱的特性 3 4地震动反应谱 反应谱的特性 反应谱由中部放大区与两端的极限反应区构成的 3 4 3反应谱的特性 3 4地震动反应谱 反应谱的特性 震级 震源距 场地条件和震源机制的影响 不同地震反应谱的卓越周期有很大的不同 3 4 4设计反应谱 3 4地震动反应谱 从反应谱到设计反应谱 设计反应谱不是某个特定地震的地面运动的描述 而是基于大量地震动表现的综合认识所做出的对结构地震力的一种规定 反应谱理论只说出了问题的一半 运动方程 初始条件 值很小时 简化如下 3 4地震动反应谱 3 4 4设计反应谱 确定地震作用 定义 质点的最大惯性力 意义 数学上 3 4 4设计反应谱 确定地震作用 3 4地震动反应谱 3 5 1强震加速度模拟的常用方法 3 5强震加速度模拟 白噪声模型 经典谱表达方法 其中 改进 频率的随机化 随机谐和函数方法 其中 随机函数 3 5 2随机地震动的物理建模 3 5强震加速度模拟 Wang Li 2011 ScienceChina 1 Deadline 2015 4 23 Assignment http ngawest2 berkeley edu site 2 Find ImperialValley 1940 ElCentro earthquakerecords accelerationsinthreedirections from Plotthefigures recommendMatlab Time seriesdata Fourierspectrum AmplitudeandPhase Powerspectrum ResponseSpectrumofrelativedisplacementResponseSpectrumofvelocit