设计谱的概念
产生的工程背景:影响地震动的因素复杂多变,因此,由不同地震记录给出的地震动反应谱往往表现得非常离散(图6.18)。从工程设计的角度,人们希望得到具有一定安全程度的地震力规定,抗震设计反应谱便是基于这种需要产生的。
图6.18 设计反应谱与地震反应谱样本的区别
实质:设计反应谱并不是某个特定地震的地面运动的描述,而是基对大量地震动反应的综合认识作出的对结构设计地震力的一种规定。图6.18鲜明地表示了设计反应谱与地震反应谱样本之间的差别 。
定义:设计反应谱是将不同地震动记录的反应谱曲线加以统计平均(均值反应谱),在此基础上,再利用数学上的平滑拟合、基于安全或经济因素等的修正,从而形成的可用于地震作用取值的地震反应谱。
在研究与应用中,应该认清设计反应谱与地震反应谱之间的概念差异。地震反应谱主要反映了地震动频谱特性,设计反应谱则是对结构设计地震力的一种规定,两者都统一在反应谱是单质点体系最大地震反应关于结构周期(频率)的变化曲线这一普遍定义上来。
中国抗震规范采用的设计反应谱
地震影响系数α
ü 为了便于应用,我国抗震规范引入了地震影响系数α,并采用 标准化的 a反应谱曲线作为设计的依据。地震时结构经受的最大地震作用:
ü 《抗震规范》规定:建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比等因素,按照图6.23所示的设计反应谱确定。
ü 设计反应谱的水平地震影响系数最大值amax应按表6-2采用;
ü 特征周期应根据场地类别和设计地震分组(震中距)按表6-3采用,计算8、9度罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。
ä设计反应谱的阻尼调整和形状参数取值
除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,地震影响系数曲线的阻尼调整系数h2应按1.0采用,形状参数应符合下列规定:
• 直线上升段,周期小于0.1s的区段。
• 水平段,自0.1s~Tg区段,应取最大值(amax)。
• 曲线下降段,Tg~5Tg区段,衰减指数g应取0.9。
• 直线下降段,5Tg ~ 6S区段,下降斜率调整系数h1 应取0.02。