1)反应谱法
对于线弹性结构,一般不过多研究结构动力反应过程中的时程响应,主要关注整体响应中位移幅值,以确定结构的动内力幅值和速度、加速度等幅值。对于单自由度体系,位移响应幅值可利用动力系数进行确定。若荷载函数明确,可以解析计算动力系数,如曾在突加荷载作用下计算得到的β=2,简谐荷载作用下计算得到的β=1-θ2/ω2等。动力系数确定后,便可利用动荷载幅值、刚度,共同确定结构的动响应幅值。
地震作用是随机荷载,动力系数显然无法通过解析计算确定。
反应谱法是建立在大量典型地震作用研究的基础上,根据烈度、场地特征、结构特征等参数,归纳总结出的单自由度体系在地震荷载作用下的动力系数计算公式(反应谱),依据反应谱确定地震作用下动力响应幅值计算。
有时不可避免会对多振型效应叠加。由于动力响应在不同振型下不可能同频同相位,故不能对各阶幅值直接相加,工程上常用的叠加方式是CQC或SRSS。
2)底部剪力法
底部剪力法是对水平地震荷载作用下,多层框架手算适用的一种近似法。底部剪力法是根据剪力分配法的基本概念,综合考虑反应谱法(确定动力系数)和基本振型影响效应为主的实用近似计算方法。因此,底部剪力法的计算精度取决于以下两点:
①模型适用剪力分配法的程度;
②基本振型对动力响应的代表程度。
通常在梁柱线刚度比较大且层刚度和层质量沿竖向分布较均匀时,精度有所保证。
底部剪力法主要用于手算,显然不会对结构进行振型分析,故基本振型下的广义荷载、广义质量、广义刚度等特征,皆不能通过精确的坐标变换来获取,而需要根据结构特征进行人为地近似设定。
底部剪力法用于多层、规则框架体系在单向地震荷载作用下的计算。(www.daowen.com)
对以上体系,地震荷载作用时接受以下假定:
①平面规则,平面内的扭转不计,空间结构简化为平面结构计算。
②模型中梁线刚度相较于柱占有明显优势,梁弯曲变形忽略不计。
③动力响应以基本振型为主,二阶以上的高阶振型均可忽略,基本振型的地震动力效应以响应谱描述。
④基本振型接近线性。
基于以上设定,可将体系简化为单自由度体系进行计算。
3)振型叠加反应谱法
弹性设计时,空间杆系结构一般采用振型分解反应谱法。
①在主振型空间,选择一定数目的振型进行计算。
②而对于各振型下的广义地震力荷载,利用地震影响系数(与场地特征周期、阻尼、结构自振频率相关,即单自由度体系中的动力系数)和地震重力荷载代表值,计算出广义荷载向量,将此向量对应振型进行施加,按静力荷载计算。
③由于各振型的解并非同频同相位,无法直接叠加幅值,各振型的计算结果按地震效应组合。
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