功能说明 |
反应谱分析的动力平衡方程如下: |
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(4.5.2-1) |
式中:
M
质量矩阵;
C
阻尼矩阵;
K
刚度矩阵;
r 基底加速度向量;
 基底加速度时程;
u(t)
相对位移;
(t) 速度;
(t) 加速度。
使用自由振动分析中获得的振型形状Φ和振型位移y(t)表示u(t)可得: |
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(4.5.2-2) |
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将式(4.5.2-2)代入式(4.5.2-1)后两边各乘ΦT可得: |
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(4.5.2-3) |
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振型形状 具有正交性,即满足下式: |
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(4.5.2-4) |
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(4.5.2-5)
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(4.5.2-6)
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将式(4.5.2-7)表现为第m振型的公式可得: |
(4.5.2-8) |
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式(4.5.2-8)中的振型参与系数Γm是使用了用质量归一化的振型形状、节点质量、基底加速度的乘积。基底加速度的方向向量是单位方向向量。解(4.5.2-8)得n个方程的解后按下面式(4.5.2-9)进行组合: |
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(4.5.2-9) |
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反应谱分析不是使用基底加速度函数,而是使用谱函数计算各振型的结果。谱函数为式(4.5.2-7)的各周期的最大值(地震影响系数),设计规范一般考虑地震的强度和近远震的影响、建筑的重要性等综合因素提供了设计谱函数。任意第m振型的位移、速度、加速度可按下式表示: |
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(4.5.2-10) |
(4.5.2-11) |
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式中:
Sdm
第m振型的位移谱值;
Svm 第m振型的速度谱值;
Sam
第m振型的加速度谱值。
因为各振型的结果都是最大值,所以无法像时程分析那样线性组合各时刻的结果。结构大师中提供了SRSS(square root
of the sum of the squares)法和CQC(complete quadratic combination)法。 |
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SRSS
(4.5.2-12) |
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CQC
(4.5.2-13) |
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式中:
Rmax
最终效应结果;
Ri 第i振型的谱值;
rij 对第i振型的第j振型的特征值比值;
ωi、ωj 第i、j振型的特征值;
ξi、ξj
第i、j振型的阻尼比;
ρij
第i、j振型间的耦联系数(correlation
coefficient)。
当i=j时,与阻尼比(ξi、ξj)无关始终有ρij=1;当阻尼比为0时,CQC的结果和SRSS相同。 |
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