响应谱 — CAE术语解说
响应谱
响应谱是将地震振动按周期分类的图表,对吧?那它是怎么制作的呢?
其实思路很简单。将许多具有不同固有周期的单自由度系统(弹簧-质量-阻尼器)排列在一起,然后输入相同的地震波。将各系统的最大响应(加速度、速度、位移)按固有周期绘制成图,就是响应谱了。
啊,这是说要排列几百条弹簧的意思吗?每条弹簧的硬度都不同?
是的。周期为0.1秒的弹簧、0.2秒的弹簧、0.3秒的弹簧……依次排列,这样你就能从图表中读出"周期为0.5秒的结构物,最大加速度为500 gal","周期1.0秒时为300 gal"之类的信息。一旦知道了建筑物的固有周期,就能从响应谱快速估算地震时的最大响应。
明白了!那么设计规范里的响应谱是根据特定的某一次地震波制作的吗?
设计用响应谱是通过对大量历史地震记录进行统计处理和平滑化得到的。在建筑法规中,响应谱的形状按地盘种别规定。对于软弱地盘,长周期侧会被放大,这对高层建筑来说是不利的。
阻尼比不同的话,响应谱的形状也会变化,对吧?
完全正确。阻尼比越大,峰值就越低,曲线也就越平缓。钢结构通常使用阻尼比2%,钢筋混凝土结构大概是5%左右来查看响应谱。同一次地震,改变阻尼比的话,最大响应有时会相差2倍以上,所以使用合适的数值很重要。
响应谱的纵轴有的是加速度,有的是位移,这两种怎么区分使用呢?
加速度响应谱便于进行荷载(力)的评估,位移响应谱则适合进行变形量的评估。近年来位移的抗震设计越来越受重视,所以同时掌握两种方法在实务工作中会更有优势。
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