设计反应谱与抗规解释

1、)(ty 设计地震动设计地震动地震动输入地震动输入 2设计地震动（也称地震动输入设计地震动（也称地震动输入 ） 为结构抗震设计提供的地震输入为结构抗震设计提供的地震输入 设计地震动参数的三种形式：设计地震动参数的三种形式：1 1）设计地震动峰值参数：）设计地震动峰值参数：a a、v v、d d2 2）设计反应谱）设计反应谱3 3）地震动时程）地震动时程)(ty 设计地震动是工程地震学研究的主要成果设计地震动是工程地震学研究的主要成果3确定设计地震动要考虑的因素确定设计地震动要考虑的因素 可接受的破坏后果和抗震设防标准可接受的破坏后果和抗震设防标准 由于结构不可能建造到能抗御任何强烈地震，地震又

2、是小概率事由于结构不可能建造到能抗御任何强烈地震，地震又是小概率事件，也无必要无限加大抗震强度。一般考虑结构在经常遇到的中小地件，也无必要无限加大抗震强度。一般考虑结构在经常遇到的中小地震作用下不产生影响使用的破坏，在不常遇到的大震作用下允许破坏，震作用下不产生影响使用的破坏，在不常遇到的大震作用下允许破坏，但不至于伤人。但不至于伤人。 工程场地可能遭遇的地震动大小工程场地可能遭遇的地震动大小 由地震区划、地震小区划、地震危险性分析确定。由地震区划、地震小区划、地震危险性分析确定。 经济发展水平经济发展水平 各国的经济发展程度不同，对抗震设防的投入有差别，还要考虑社会各国的经济发展程度不同，对

3、抗震设防的投入有差别，还要考虑社会可以接受的损失水平，综合考虑决定抗震设防水平。可以接受的损失水平，综合考虑决定抗震设防水平。 抗震设计方法抗震设计方法 （静力理论静力理论-反应谱理论反应谱理论-动力理论动力理论） 根据抗震设计方法选择设计地震动参数，如表示地震动强度的加速根据抗震设计方法选择设计地震动参数，如表示地震动强度的加速度；表征结构对地震动反应的反应谱等。度；表征结构对地震动反应的反应谱等。4 mgggTTTTTTTTTTTTTmax0max00max0 . 0)0 . 1(0 . 12-12-1）设计反应谱的来历）设计反应谱的来历maxmin)T（(b)T/sgT1TmaxT2-2

4、2-2）设计反应谱的形状）设计反应谱的形状2-32-3）设计反应谱的参数）设计反应谱的参数2-42-4）设计反应谱参数如何确定）设计反应谱参数如何确定52-12-1）设计反应谱的来历）设计反应谱的来历 每条地震动（每条记录）都可以计算反应每条地震动（每条记录）都可以计算反应谱，形状各异，以哪条为准？谱，形状各异，以哪条为准？ 对同一个结构（相同的单自由度体系的固有对同一个结构（相同的单自由度体系的固有周期），不同反应谱之间数值变化大，不好遵周期），不同反应谱之间数值变化大，不好遵循；循； 各记录反应谱的绝对值也相差很大；各记录反应谱的绝对值也相差很大； 处理方法：标准化（归一化）得到放大倍数处

5、理方法：标准化（归一化）得到放大倍数 简化曲线，平滑化简化曲线，平滑化 目的：便于使用目的：便于使用 62-22-2）设计反应谱的形状）设计反应谱的形状 要反映反应谱一般的变化规律要反映反应谱一般的变化规律 要简单，便于使用要简单，便于使用 maxmin)T（gT1TmaxT72-22-2）设计反应谱的形状）设计反应谱的形状 要反映反应谱一般的变化规律要反映反应谱一般的变化规律 要简单，便于使用要简单，便于使用 （T=0T=0时，反应谱值？时，反应谱值？） maxmin)T（gT1TmaxT82-32-3）设计反应谱的参数）设计反应谱的参数 五个参数：五个参数：max0TgTmT mgggTT

6、TTTTTTTTTTTmax0max00max0 . 0)0 . 1(0 . 192-32-3）设计反应谱的参数）设计反应谱的参数 五个参数：五个参数：gTmTmax0Tmaxmin)T（gT0TmaxT)()(TTTg102-42-4）设计反应谱的参数如何确定）设计反应谱的参数如何确定 五个参数：五个参数： ：随场地（土层结构略有变化，但大：随场地（土层结构略有变化，但大致在致在0.ls0.ls附近，就固定取附近，就固定取0.1s0.1s； ：随地震动而有变化，在：随地震动而有变化，在2.02.03.03.0之之间，取值受经济实力影响，我国间，取值受经济实力影响，我国2.252.25，美国，

7、美国取取2.52.5； ：视该规范的结构对象而定，一般建：视该规范的结构对象而定，一般建筑：筑：3s3s，现在经济发展，有高层，扩大到，现在经济发展，有高层，扩大到6s6s，对于大型桥梁等，是不够的。对于大型桥梁等，是不够的。 mTmax0T112-42-4）设计反应谱的参数如何确定）设计反应谱的参数如何确定 五个参数：五个参数： ：称为：称为特征周期特征周期，根据实际归纳的；，根据实际归纳的； 物理意义：反映场地对长周期地震动的放物理意义：反映场地对长周期地震动的放大作用，土层越软，越厚（卓越周期越大），大作用，土层越软，越厚（卓越周期越大），长周期地震动放大越多，特征周期就越长，长周期地震

8、动放大越多，特征周期就越长，所以与场地类别密切相关。所以与场地类别密切相关。 同时考虑经济实力，因为特征周期越长，同时考虑经济实力，因为特征周期越长，反应谱平台就越宽，进入最大放大倍数的结反应谱平台就越宽，进入最大放大倍数的结构就越多。构就越多。 ：按照实际记录统计（：按照实际记录统计（1-0.91-0.9） gT12我国抗震设计规范对设计地震动的规定我国抗震设计规范对设计地震动的规定 我国和世界上大多数国家和地区的抗震设计规范我国和世界上大多数国家和地区的抗震设计规范都采用反应谱理论。将加速度反应谱归一化，给都采用反应谱理论。将加速度反应谱归一化，给出无量纲的动力放大系数谱：出无量纲的动力放

9、大系数谱： 式中式中 为动力放大系数，亦称标准反应谱；为动力放大系数，亦称标准反应谱； 为地震动加速度反应谱；为地震动加速度反应谱； a为地震动峰值加速度。为地震动峰值加速度。 经过统计平均和平滑化处理，得到比较规则变化经过统计平均和平滑化处理，得到比较规则变化的简单曲线，便于结构抗震设计使用。的简单曲线，便于结构抗震设计使用。aTSaT/ )()(13我国我国1964年抗震设计规范的设计反应谱年抗震设计规范的设计反应谱14我国建筑抗震设计规范的规定（我国建筑抗震设计规范的规定（GB50011-2010GB50011-2010）1 1）地震影响系数）地震影响系数 是设计反应谱的另一种表现形式，

10、是设计反应谱的另一种表现形式，放大倍放大倍数就是设计反应谱。数就是设计反应谱。设计习惯用重量，引入设计习惯用重量，引入地震系数（惯性力是重量的比例）改写公式：地震系数（惯性力是重量的比例）改写公式：由反应谱可求结构加速度由反应谱可求结构加速度a as s 再代入再代入kWgamgmaFWWTkWTgagamgmaFgs)()(15我国现行我国现行建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（GB50011-2010）对设计地震动的规定对设计地震动的规定 图为我国图为我国建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（GB50011-2010）给出的给出的设计反应谱，用地震影响系数曲线表示。地震影响系数定义设计反应谱，用地震影响系数曲线表示。地震影响系数定义如下：如下： 式中式中 称为地震系数；称为地震系数；a为地震动峰值加速度，为地震动峰值加速度，g为重为重力加速度，力加速度， 为标准反应谱，