[发明专利]一种基于地震动演化功率谱的地震位移反应计算方法

说明书

本发明属于地震工程技术领域，具体涉及一种基于地震动演化功率谱的地震位移反应计算方法，包括如下步骤：步骤一：确定线性多自由度结构的动力特性，包括自由度数，参与计算的各阶振型周期，振型阻尼比，振型向量以及振型参与系数；步骤二：通过地震动演化功率谱计算各阶振型对应的等效单自由度体系的弹性能量半径演化谱；步骤三：依次计算各振型等效单自由度体系位移；步骤四：计算振型位移组合值；避免了时程分析法需事先选取地震动进行分析的过程；计算准确度较传统振型组合CQC法大幅度提高；使用时非常简便，在已知场地地震动演化功率谱表达式和结构振型相关信息的前提下，通过简单计算即可确定结构地震位移反应。

技术领域

本发明属于地震工程技术领域，具体涉及一种基于地震动演化功率谱的地震位移反应计算方法。

背景技术

目前，我国现行抗震规范中的振型分解反应谱法，按照振型组合方式又可以分为SRSS法和CQC法，其中SRSS法主要适用于不同振型周期相差较大的情况，对于不同振型周期接近或者存在平动-扭转耦联的情况，则推荐采用CQC法。但CQC法相关系数计算十分复杂，而且跟时程分析法相比准确度不足。若假设所有振型的最大值发生在相同时刻，通过绝对值相加对振型进行组合，这种组合方法过于保守。但目前的设计反应谱仅能反映结构峰值反应，无法体现结构反应随时间的变化。因此，得到不同振型反应沿时间轴的分布十分必要。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种基于地震动演化功率谱的地震位移反应计算方法，能够解决目前抗震规范中的振型分解反应谱CQC法的相关系数计算复杂，且计算结果精确度不足的问题。

本发明采用的具体技术方案是：一种基于地震动演化功率谱的地震位移反应计算方法，关键是，包括如下步骤：

步骤一：确定线性多自由度结构的动力特性，包括自由度数，参与计算的各阶振型周期，振型阻尼比，振型向量以及振型参与系数；

步骤二：通过地震动演化功率谱计算各阶振型对应的等效单自由度体系的弹性能量半径演化谱；

步骤三：依次计算各振型等效单自由度体系位移；

步骤四：计算振型位移组合值。

所述步骤一中线性多自由度体系的动力特性具体为：

各阶振型周期范围0.1-10s，振型阻尼比范围在5％～20％之间，自由度数为i(i≥1)，参与计算的振型数为j(j≥1)。

所述步骤二中确定各阶振型弹性能量半径演化谱的具体方法为：

其中R_j(t)自振周期为w_j，阻尼比为β_j的线性单自由度体系的弹性能量半径演化谱；G(t,w_j)为该场地地震动演化功率谱中频率为w_j的分量。

所述步骤三中确定各阶振型等效单自由度体系位移的具体方法为：

D_j(t)＝R_j(t)cos(w_j(t-t_m)) (2)

其中D_j(t)为第j阶振型等效单自由度体系位移，t_m为振型弹性能量半径峰值时刻。

所述步骤四中，各振型位移组合值的计算方法为：

其中，{u(t)}为地震位移反应向量，γ_j、{φ_j}为第j阶振型的振型组合系数，振型向量和等效单自由度体系的地震位移。