地震反应谱的绘制

地震动反应谱计算过程
第一步，确定设计地震参数。

设计地震参数包括设计基本地震加速度和设计地震失效概率等。

地震参数的确定需要参考当地地震资料、历史地震记录以及国家相关规范进行综合考虑。

第二步，选择地震动记录。

在计算地震动反应谱之前，需要选择一组具有代表性的地震动记录作为输入。

这些地震动记录可以从地震数据库中获取，也可以通过现场监测仪器进行实时采集。

第三步，进行地震动记录的预处理。

地震动记录通常包含许多不同频率的振动成分，为了方便计算地震动反应谱，需要对地震动记录进行预处理。

典型的预处理过程包括地震动记录剪裁、地震动记录滤波、地震动记录插值等。

第四步，进行频谱加速度计算。

频谱加速度指的是地震动在不同周期下对应的加速度值。

频谱加速度的计算需要首先进行地震动记录的傅里叶变换，并利用变换后的结果计算频谱加速度。

第五步，进行地震动反应谱计算。

第六步，绘制地震动反应谱曲线。

在计算地震动反应谱之后，需要将计算得到的结果绘制成地震动反应
谱曲线。

地震动反应谱曲线通常以周期为横轴，地震动加速度或位移为纵
轴进行绘制。

第七步，分析地震动反应谱曲线。

通过分析地震动反应谱曲线，可以得到结构在不同周期下的响应情况。

这些信息可以用于评估结构的抗震性能、进行结构设防和设计优化。

需要注意的是，地震动反应谱的计算是一个复杂的工程问题，需要考
虑的因素较多，包括结构的动力性质、地震动特性、地震波与结构的相互
作用等。

因此，在进行地震动反应谱计算时，需要仔细选择合适的计算方法，并严格参照相关规范和标准进行计算。

第三节 单自由度弹性体系的水平地震作用及其反应谱一、水平地震作用的基本公式 由上一节可知，()()[]()()t kx t x c t xt x m +=+- 0 3.26因()()r kx t xc ，略去不计，有()()[]()t kx t x t x m ≈+-0 3.27质点的绝对加速度为3.28()()()()()t x t x mkt xt x t a 20ϖ-=-=+= 将式3.24代入上式，得3.29质点的最大绝对加速度为()m ax a t a S =3.30一、 地震反应谱 反应谱分析法：求解结构最大地震反应的方法即反应谱分析法，这种方法是对单质点单自由度体系，在给定的阻尼比 时，取不同的自振周期T ，求出任意给定的地震波下的最大加速度 。

然后，以阻尼比 为参数，作出自振周期T 与最大反应的关系曲线族，即反应谱。

这样一来，对于任何单质点、单自由度体系，如果已知其自振周期T 、阻尼比 ，便可从反应谱图中直接查得该结构体系在特定地震波下的最大反应，实际运用是比较方便的。

图3.7是根据1940.5.18美国埃尔森特罗地震时地面运动加速度记录绘出的加速度反应谱曲线。

任何地震波所得的地震反应谱，几乎后共同的特点。

1、谱曲线是多峰点的，是由于地面运动的不规则造成的，但在阻尼比等于零时反应谱的谱值最大，而任何较小的阻尼比都能否使峰点削平很多。

2、当结构自振周期较小时，随周期T 的增加，反应急剧增长，而较大自振周期时，反应逐渐衰减、稳定。

目前，世界各国已普遍计算和利用地震反应谱。

在现今设计中，已有许多可以直接应用的地震反应谱，包括最大加速度、最大相对加速度或最大相对位移反应，以满足不同使用的要求。

aS 与质点质量的乘积即为水平地震作用的绝对最大值a mS F = 3.31二、 标准反应谱βGk x Sg x mg mS F max a max a =⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==00 3.32式中： k—— 地震系数 β—— 动力系数mg G =——重力（一）地震系数1、概念：即指地面运动最大加速度与重力加速度的比值2、公式：gxk max0 =3.333、有关因素：与地震烈度有关4、确定：见表 3.1 （二）动力系数β1、概念：即指单质点弹性体系在地震作用下最大反应加速度与地面最大加速度之比。

竖向地震标准设计反应谱曲线研究在地震灾害预防和减灾计划中，有效的规划和设计是一个关键因素。

地震反应谱曲线是一种重要的工具，可以用来计算建筑物对于不同地震动作做出的响应。

本文旨在研究竖向地震标准设计反应谱曲线，以更好地分析建筑物对地震动作的响应。

首先，我们介绍建筑物的振动反应和反应谱曲线的定义。

随着地震波的传播，建筑物的振动反应可以分解为横向和竖向两部分，这两部分之间有重要的差别。

地震反应谱曲线是一种表征建筑物在不同频率和持续时间下的地震反应值的曲线，它通常被用来表征建筑物的地震响应。

其次，我们介绍竖向地震标准设计反应谱曲线的研究内容和重要性。

竖向地震标准设计反应谱曲线的研究内容包括：（1）采用全参数的三角形函数，建立竖向地震动特性的参数；（2）通过计算地震反应谱，分析建筑物对竖向地震动作的响应；（3）分析建筑物对不同类型、方向和幅值地震动作的响应特征。

竖向地震标准设计反应谱曲线的研究具有重要意义，可以更好地分析地震对建筑物的影响，以提高建筑物的抗震性能。

紧接着，我们介绍竖向地震标准设计反应谱曲线的研究方法。

主要有两种：（1）采用数值模拟方法，模拟竖向地震振动；（2）采用实验法，实测地震反应谱曲线。

数值模拟方法可以反映建筑物的地震响应特征，实验法则可以更准确地测量建筑物的地震反应情况。

最后，我们介绍了竖向地震标准设计反应谱曲线的未来发展趋势。

今后，地震标准设计反应谱曲线研究将更加重视地震动特性参数的模型定量描述；研究将加强对建筑物地震响应的时空动态变化的综合分析；研究将加强对建筑物抗震性能的评价与优化。

综上所述，竖向地震标准设计反应谱曲线的研究可以帮助我们更好地了解建筑物对地震动作的响应，以提高建筑物的抗震性能，从而更好地防止地震灾害。

本文研究的结果可为地震灾害预防和减灾计划提供参考。

研究竖向地震标准设计反应谱曲线的重要性由上文所述，总之，这是一项具有重大意义的工作，值得大家的进一步探讨和研究。

第十届中日建筑结构技术交流会南京长周期结构地震反应的特点和反应谱方小丹L2，魏琏3，周靖21．华南理工大学建筑设计研究院2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室3．深圳市力鹏建筑结构设计事务所AbstractThe charaCte ri sti cs of eanhqmkc rcsponse and rcspo 璐e spec 咖f-or10n 争periods 虮lctI 鹏s a r ediscllssed ．A few shonages exist ing in the re$oIlse spectn 蚰of cllim code f-or seisIllic desi 驴of bllildin gsare 锄alyzcd ．11here a r eint 锄l relatio 雎be 抑een pseudo —accel 蹦ltion spec 仃l ：I 驰pseudo —Veloc 埘spectrI 珊and displace ment spec衄切珥th 盯ef ．0陀，a rt 诳ciaI modification to respo 嬲e spec 仃1蚰can re sll lt in the distonionof 争眦d m 嘶∞cha 髓c 白耐stics ．The 10ng ．p 嘲ods e gI]∞nt in rcspo璐espe 蛐ofC11im codc is revised ，infact ，蓼omld motion characte ri sti cs a r e c}姗ged ，wllich resul ts in an abn 咖l representati∞ofpowe rspcc 乜狮cofresp 伽成ng to acceleration spcctrIlm ，Milli 舢加storey seisIIlic she 甜coefj(icient described in thcspecificati 衄is oIlly relatcd to maximl earthqum(e innuence coef|ficient(％m)，but is not related to siteclassificatio 玑w 址ch is in connict 谢th the ge∞ral mles tllat the eanhqualke respo 璐e of as 仉l 咖re at thesoR·soil site is la 唱cr than tllat ofa s 甘uc 眦at tlle h 踟．d —soil site ．Accordingto the pseudo spectnlm rela ti on sbet 、)l ，e ％pseud0．accel 训on spectrIlIIl ，ps 即do-veloci 够spec 虮Imand dis placem ent spec 觚l 驰a responsespec 仃IlIIl pattcm 、Ⅳith lonj 雪er ．period segment(一10s)is proposed ，and whj!ch c a n pro 、，id c the refhence tospecificati 傩revision ．1(eywords lon 哥p 耐od ．s 仃Ilc 眦s ；response spec 胁；displacement specmml ；111iIlimum storey seisIllicshear coe伍cient ；seisIIlic desi 驴1引言有多种关于长周期结构的定义，如欧洲抗震设计规范认为基本振动周期大于3s 的结构为长周期结 构，我国抗震设计规范认为基本振动周期大于5s 的结构为长周期结构。

选取同一类场地、震中距相近的20条地震动记录，地震动峰值均为0.7m/s2，单自由度结构的阻尼比为2%、5%、10%和15%，周期范围为0.1s~10s，计算位移反应谱、速度反应谱和伪速度反应谱、加速度反应谱和伪加速度反应谱，并分析比较速度反应谱和伪速度反应谱的区别，以及加速度反应谱和伪加速度反应谱的区别。

一.反应谱计算与绘图反应谱的计算采用Newmark-β法计算，对于单自由度体系使用杜哈美积分来求解实际更为方便。

MATLAB的计算程序如下所示：clcclearkesai=0.15; %阻尼比m=1;[acc,dt,N]=peer2acc('F:matlab-learn','RSN3753_LANDERS_FVR135.AT2')%peer2acc为处理原始地震动数据的程序save('acc2','acc')load('acc2.mat');gama = 0.5;beta = 0.25;alpha0 = 1/beta/dt^2;alpha1 = gama/beta/dt;alpha2 = 1/beta/dt;alpha3 = 1/2/beta - 1;alpha4 = gama/beta - 1;alpha5 = dt/2*(gama/beta-2);alpha6 = dt*(1-gama);alpha7 = gama*dt;peak=9.8*max(abs(acc));acc=acc*0.7/peak;n=length(acc);p=-m*9.8*acc;j=0;for T=0.1:0.01:10j=j+1;wn=2*pi/T;k=m*wn^2;c=kesai*2*m*wn;Keq=k+ alpha0*m + alpha1*c;wD=wn*(1-kesai^2)^0.5;d=zeros(n,1);v=zeros(n,1);a=zeros(n,1);for i=2:nt=0.002*(i-1);f=p(i) + m*(alpha0*d(i-1)+alpha2*v(i-1)+alpha3*a(i-1))+c*(alpha1*d(i-1)+alpha4*v(i-1)+alpha5*a(i-1)); d(i) =f/Keq; %Newmark-β的计算程序a(i) = alpha0*(d(i)-d(i-1))-alpha2*v(i-1)-alpha3*a(i-1);v(i) = v(i-1) + alpha6*a(i-1) + alpha7*a(i);endsd(j)=max(abs(d)); %位移反应谱sv(j)=max(abs(v)); %速度反应谱sa(j)=max(abs(a)); %加速度反应谱SA(j)=wn^2*sd(j); %伪加速度反应谱SV(j)=wn*sd(j); %伪速度反应谱end选取的地震动记录如图地震动记录一般在PEER网站下载。

一、得到地震波数据 (1)二、地震波分析 (2)时程曲线绘制 (2)傅里叶谱的绘制 (3)反应谱结果分析 (8)[参考文献] (18)附件说明 (18)一、得到地震波数据访问网站，下载相应的附录说明文件，在这些文件中可以找到相关地震的信息，便于有效的规划检索词，可以看到题目需要的地震波RSN 编号为6,；图查询相应的编号根据所查到的RSN编号直接检索，如图所示输入RSN号即可检索图检索条件得到检索结果下载即可得到所需的地震波，如图所示图检索结果具体地震波数据见附件1.二、地震波分析时程曲线绘制根据得到的地震波数据，进行MATLAB程序编制，绘制的到相应的竖向地震、180度地震程曲线，270度地震的加速度时程曲线，分别为图，图竖向地震加速度时程曲线图 180度地震加速度时程曲线傅里叶谱的绘制根据离散傅里叶的变换准则可以得到A k （k=0,1，…,N/2）、B k (k=1,….N/2-1)，进而计算得到相应的参数； 式 ; 式式式式中N=1024，T=;在具体计算时采用了MATLAB 中的FFT 函数，并且对参考文献中[1]中的例题波进行了试算得到了理想的结果；故可证明程序中所使用的算法是没有问题的；得到的结果见下。

图竖向地震波的傅里叶幅值曲线图 180度地震波的傅里叶幅值曲线图 270度地震波的傅里叶幅值曲线图竖向地震波的傅里叶相位曲线图 180度地震波的傅里叶相位曲线图 270度地震波的傅里叶相位曲线图竖向地震波的功率谱曲线图 180度地震波的功率谱曲线图 270度地震波的功率谱曲线反应谱结果分析根据地震波是可以求得相应的不同周期的单自由度体系的各种反应谱的，这包括：位移反应谱，速度反应谱，准速度反应谱，加速度反应谱，绝对加速度反应谱，具体的原理是根据杜哈梅积分对单自由度进行积分获得，相应的公式如下[2]式式其中，,式中ε为阻尼比，在本题中分别取为0和。

此处对MATLAB计算程序的相应算法进行说明，在实际计算反应谱时使用的是复合的辛普森积分公式[3]式因此在计算中是根据△t=进行数值积分运算的，这样选择的理由有二，1.辛普森公式具有高阶的精度，2由于时间间隔较小是可以捕捉到最大值的，不至于引起太大误差又可以减小计算量，大大较少程序运行时间。