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1、第第 6 6 讲讲反应谱概念与设计反应谱反应谱概念与设计反应谱8/17/20241第6讲 反应谱概念与设计反应谱单自由度体系地震反应：单自由度体系地震反应：最大位移反应最大位移反应8/17/20242第6讲 反应谱概念与设计反应谱单自由度体系位移反应：单自由度体系位移反应：质点相对于地面的速度为质点相对于地面的速度为质点相对于地面的最大速度反应为质点相对于地面的最大速度反应为8/17/20243第6讲 反应谱概念与设计反应谱质点的绝对加速度为质点的绝对加速度为质点相对于地面的最大加速度反应为质点相对于地面的最大加速度反应为8/17/20244第6讲 反应谱概念与设计反应谱最大相对速度最大相对速
2、度最大相对速度最大相对速度最大加速度最大加速度最大加速度最大加速度最大反应之间的关系最大反应之间的关系在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是结构自振周期结构自振周期结构自振周期结构自振周期(T,(T,(T,(T,)的函数。的函数。的函数。的函数。 单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系自振周期的关系曲线称为该反应的自振周期的关系曲
3、线称为该反应的自振周期的关系曲线称为该反应的自振周期的关系曲线称为该反应的地震反应谱地震反应谱地震反应谱地震反应谱。最大相对位移最大相对位移最大相对位移最大相对位移8/17/20245第6讲 反应谱概念与设计反应谱位移反应谱位移反应谱位移反应谱位移反应谱Elcentro 1940 Elcentro 1940 （N-SN-S） 地震记录地震记录8/17/20246第6讲 反应谱概念与设计反应谱相对速度反应谱相对速度反应谱相对速度反应谱相对速度反应谱Elcentro 1940 Elcentro 1940 （N-SN-S） 地震记录地震记录8/17/20247第6讲 反应谱概念与设计反应谱绝对加速度
4、反应谱绝对加速度反应谱绝对加速度反应谱绝对加速度反应谱Elcentro 1940 Elcentro 1940 （N-SN-S） 地震记录地震记录8/17/20248第6讲 反应谱概念与设计反应谱相对位移反应谱相对位移反应谱相对位移反应谱相对位移反应谱绝对加速度反应谱绝对加速度反应谱绝对加速度反应谱绝对加速度反应谱相对速度反应谱相对速度反应谱相对速度反应谱相对速度反应谱地震反应谱的地震反应谱的地震反应谱的地震反应谱的特点特点特点特点1.1.1.1.阻尼比阻尼比阻尼比阻尼比对反应谱影响很大对反应谱影响很大对反应谱影响很大对反应谱影响很大2.2.2.2.对于对于对于对于加速度反应谱加速度反应谱加速度
5、反应谱加速度反应谱，当结构周期，当结构周期，当结构周期，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，小于某个值时幅值随周期急剧增大，小于某个值时幅值随周期急剧增大，小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。大于某个值时，快速下降。大于某个值时，快速下降。大于某个值时，快速下降。3.3.3.3.对于对于对于对于速度反应谱速度反应谱速度反应谱速度反应谱，当结构周期小，当结构周期小，当结构周期小，当结构周期小于某个值时幅值随周期增大，随后于某个值时幅值随周期增大，随后于某个值时幅值随周期增大，随后于某个值时幅值随周期增大，随后趋于常数。趋于常数。趋于常数。趋于常数。4.4.4.4.对于对
6、于对于对于位移反应谱位移反应谱位移反应谱位移反应谱，幅值随周期增大。，幅值随周期增大。，幅值随周期增大。，幅值随周期增大。8/17/20249第6讲 反应谱概念与设计反应谱不同不同不同不同场地条件场地条件场地条件场地条件对反应谱的影响对反应谱的影响对反应谱的影响对反应谱的影响将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱 地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱地震反应谱是现阶段
7、计算地震作用的基础，通过反应谱把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。周期（周期（周期（周期（s)s)s)s)岩石岩石岩石岩石坚硬场地坚硬场地坚硬场地坚硬场地厚的无粘性土层厚的无粘性土层厚的无粘性土层厚的无粘性土层软土层软土层软土层软土层结构的阻尼比和场地条件对反应谱有很大影响。结构的阻尼比和场地条件对反应谱有很大影响。结构的阻尼比和场地条件对反应谱有很大影响。结构的阻尼比和场地条件对反应谱有很大影响。8/17/202410第6讲 反应谱概念与设计反应
8、谱 对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为-集中于质点处的重力荷载代表值；集中于质点处的重力荷载代表值；集中于质点处的重力荷载代表值；
9、集中于质点处的重力荷载代表值；-重力加速度重力加速度重力加速度重力加速度-动力系数动力系数动力系数动力系数-地震系数地震系数地震系数地震系数-水平地震影响系数水平地震影响系数水平地震影响系数水平地震影响系数8/17/202411第6讲 反应谱概念与设计反应谱抗震设计反应谱抗震设计反应谱抗震设计反应谱抗震设计反应谱1 1。S Sa a(T, (T, )-T)-T曲线曲线, , (T, T, ) -T) -T曲线曲线, , (T, (T, ) -T) -T曲线共性。曲线共性。2 2。统计分析后的平均。统计分析后的平均反应谱曲线反应谱曲线反应谱曲线反应谱曲线，平滑处理，平滑处理8/17/202412
10、第6讲 反应谱概念与设计反应谱-地震影响系数；地震影响系数；地震影响系数；地震影响系数；-地震影响系数最地震影响系数最地震影响系数最地震影响系数最 大值；大值；大值；大值；地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.050.050.050.05）1.401.400.90(1.200.90(1.20) )0.50(0.720.50(0.72) )-罕遇地震罕遇地震0.320.320.16(0.240.16(0.24) )0.08(0.120.08(0.12) )0.040.04多遇地震多遇地震 9 8 7 6地震影响地震影响
11、地震影响地震影响烈度烈度烈度烈度 括号数字分别对应于设计基本加速度括号数字分别对应于设计基本加速度括号数字分别对应于设计基本加速度括号数字分别对应于设计基本加速度0.15g0.15g0.15g0.15g和和和和0.30g0.30g0.30g0.30g地区的地震影响系数地区的地震影响系数地区的地震影响系数地区的地震影响系数-结构周期；结构周期；结构周期；结构周期；8/17/202413第6讲 反应谱概念与设计反应谱-特征周期；特征周期；特征周期；特征周期；地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（s s s s）0.9
12、0 0.65 0.450.35第三组第三组0.75 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别-曲线下降段的衰减指数；曲线下降段的衰减指数；曲线下降段的衰减指数；曲线下降段的衰减指数；-直线下降段的斜率调整直线下降段的斜率调整直线下降段的斜率调整直线下降段的斜率调整系数；系数；系数；系数；-阻尼调整系数，小于阻尼调整系数，小于阻尼调整系数，小于阻尼调整系数，小于 0.55 0.55 0.55 0.55时，应取时，应取时，应取时，应取0.550.550.550.55。8/17/202414第6讲 反应谱概念与设计反应谱8/17/20
13、2415第6讲 反应谱概念与设计反应谱查表确定查表确定查表确定查表确定解：解：解：解：例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为盖处。已知设防烈度为盖处。已知设防烈度为盖处。已知设防烈度为8 8 8 8度，设计地震分组为二组，度，设计地震分组为二组，度，设计地震分组为二组，度，设计地震分组为二组，类类类类场地；屋盖处的重力荷载代表值场地；屋盖处的重力荷载代表值场地；屋盖处的重力荷载代表值场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700k
14、NG=700kNG=700kNG=700kN，框架柱线刚度，框架柱线刚度，框架柱线刚度，框架柱线刚度 , , , ,阻尼比为阻尼比为阻尼比为阻尼比为0.050.050.050.05。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。 （1 1 1 1）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期（2 2 2 2）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数h=5mh=5mh=5mh=5m查表确定查表确定查表确定查表确定地震特征
15、周期分组的特征周期值地震特征周期分组的特征周期值地震特征周期分组的特征周期值地震特征周期分组的特征周期值TgTgTgTg（s s s s）0.90 0.65 0.450.35第三组第三组0.75 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别8/17/202416第6讲 反应谱概念与设计反应谱解：解：解：解：（1 1 1 1）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期（2 2 2 2）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数h=5mh=5mh=5mh=5
16、m（3 3 3 3）计算结构水平地震作用）计算结构水平地震作用）计算结构水平地震作用）计算结构水平地震作用8/17/202417第6讲 反应谱概念与设计反应谱重力荷载代表值的确定重力荷载代表值的确定重力荷载代表值的确定重力荷载代表值的确定 结构的结构的结构的结构的重力荷载代表值重力荷载代表值重力荷载代表值重力荷载代表值等于结构和构配件自重标准值等于结构和构配件自重标准值等于结构和构配件自重标准值等于结构和构配件自重标准值G G G Gk k k k加上各可变荷载组合值。加上各可变荷载组合值。加上各可变荷载组合值。加上各可变荷载组合值。-第第第第i i i i个可变荷载标准值；个可变荷载标准值；
17、个可变荷载标准值；个可变荷载标准值；-第第第第i i i i个可变荷载的组合值系数；个可变荷载的组合值系数；个可变荷载的组合值系数；个可变荷载的组合值系数； 不考虑不考虑 软钩吊车软钩吊车 0.3 硬钩吊车硬钩吊车 0.5 其它民用建筑其它民用建筑 0.8 藏书库、档案库藏书库、档案库 1.0按实际情况考虑的楼面活荷载按实际情况考虑的楼面活荷载 不考虑不考虑 屋面活荷载屋面活荷载 0.5屋面积灰荷载屋面积灰荷载 0.5 雪荷载雪荷载组合值系数组合值系数可变荷载种类可变荷载种类按等效均布荷载考虑按等效均布荷载考虑按等效均布荷载考虑按等效均布荷载考虑的楼面活荷载的楼面活荷载的楼面活荷载的楼面活荷载吊车悬吊物重力吊车悬吊物重力吊车悬吊物重力吊车悬吊物重力组合值系数组合值系数组合值系数组合值系数8/17/202418第6讲 反应谱概念与设计反应谱第第6讲结束！讲结束！ 学习是一件快乐的事情，且学习是一件快乐的事情，且听下回分解！听下回分解！8/17/202419第6讲 反应谱概念与设计反应谱
