设计反应谱与抗规解释
设计反应谱
设计反应谱
反应谱是一种用于评估结构地震反应能力的工具。
设计反应谱是指在给定的设计地震动下，结构所需的最大响应值与相应地震动加速度之比的函数关系。
以下是设计反应谱的一般步骤：
1.确定设计地震动参数，包括地震震级、地震频谱和设计地震动的持续时间等。
2.确定结构的特征振型，即结构在地震激励下的主要振动模式。
3.选择设计反应谱的计算方法，例如模态叠加法或时程分析法。
4.计算每个特征振型的响应谱，即根据地震动参数和结构特征振型，计算出结构的最大响
应值与相应地震动加速度之比的函数关系。
5.将每个特征振型的响应谱合成为总体反应谱，即根据结构的特征振型和其在地震激励下
的激励程度，将每个特征振型的响应谱加权合成为整体反应谱。
6.根据设计要求，调整总体反应谱的放大系数，以保证结构的安全性和可靠性。
7.最后，根据设计反应谱和结构的性能要求，确定结构的设计参数，例如刚度、阻尼、材
料强度等。
设计反应谱的计算方法和步骤可以根据不同的设计要求和结构类型进行调整和改进。
反应谱法的概念
反应谱法的概念
反应谱法是结构工程学中一种用于地震工程分析和设计的方法。
它是基于地震反应谱的特性来评估结构物在地震荷载下的响应。
在地震工程中，地震的震动会导致结构物产生振动，这可能会导致结构的损坏或崩塌。
为了确保结构物的安全性，工程师需要了解结构在地震中的响应情况，并相应地进行设计和加固。
反应谱法通过将地震加速度、速度或位移与结构的响应之间的关系表达为一个函数图谱，称为地震反应谱。
这个谱可以表示在不同地震频率下结构的响应情况。
反应谱的横坐标通常是地震激励的频率，纵坐标表示结构的响应，可以是加速度、速度或位移。
利用反应谱法，工程师可以：
1. 确定结构的设计响应谱：根据预期的地震强度，工程师可以选择适当的地震反应谱作为结构设计的依据，以确保结构在地震中有足够的抗震能力。
2. 进行结构响应预测：通过将结构的振动特性和选定的地震反应谱进行卷积计算，可以预测结构在地震中的响应。
3. 进行结构性能评估：可以通过比较结构的设计响应谱与实际地震反应谱，来评估结构的抗震性能，并确定是否需要加固或维护。
反应谱法的优点在于它提供了一种简便的分析方法，能够在不同频率下评估结构的响应情况。
然而，需要注意的是，反应谱法是一种线性方法，可能无法完全考虑结构的非线性行为，因此在一些情况下，可能需要使用更复杂的非线性分析方法。
反应谱设计抗震
一、结构抗震结构抗震理论的发展，大体上可以划分为静力、反应谱和动力三个阶段。
（一）静力理论阶段该理论认为，结构物所受的地震作用，可以简化为作用于结构的等效水平静力F，其大小等于结构重力荷载G乘以地震系数k，即F = kGk为地震系数，其数值与结构动力特性无关，是根据多次地震灾害分析得出的，k≈1/10。
（二）反应谱理论阶段反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性（自振周期、振型和阻尼）所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。
地震时结构所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为：FEK = kβ(T)G式中，k为地震系数，β(T)则是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值，它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。
β(T)=Sa(T)/a二、反应谱局限性：1. 反应谱理论尽管考虑了结构的动力特性，然而在结构设计中，它仍然把地震惯性力作为静力来对待，所以它只能称为准动力理论。
2. 表征地震动的三要素是振幅、频谱和持时。
在制作反应谱过程中虽然考虑了其中的前两个要素，但始终未能反映地震动持续时间对结构破坏程度的重要影响。
3. 反应谱是根据弹性结构地震反应绘制的，引用反映结构延性的结构影响系数后，也只能笼统地给出结构进入弹塑性状态的结构整体最大地震反应，不能给出结构地震反应的全过程，更不能给出地震过程中各构件进入弹塑性变形阶段的内力和变形状态，因而也就无法找出结构的薄弱环节。
三、反应谱设计抗震的局限性1.反应谱方法是一种拟静力方法，虽然能同时考虑结构各频段整栋的振幅最大值和频谱两个主要因数，但对于持时这一要素未能得到体现，震害调查表明，有些按反应谱理论设计的结构，在未超过设防烈度的地震中，也遭受了严重的破坏。
2.反应谱方法忽略了的地震作用的随机性，不能考虑结构在罕遇地震下逐步进入塑性时，因其周期、阻尼、振型等动力特征的改变，而导致结构中的内力重新分布这一现象。
抗震设计中反应谱的应用
抗震设计中反应谱的应用一．什么就是反应谱理论在房屋工程抗震研究中,反应谱就是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。
它的书面定义就是“在给定的地震加速度作用期间内,单质点体系的最大位移反应、速度反应与加速度反应随质点自振周期变化的曲线。
用作计算在地震作用下结构的内力与变形”,反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,通过反应谱来计算由结构动力特性(自振周期、振型与阻尼)所产生的共振效应,但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。
地震时结构所受的最大水平基底剪力,即总水平地震作用为:FEK = kβ(T)G式中,k为地震系数,β(T)则就是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值,它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。
β(T)=Sa(T)/a反应谱理论建立在以下基本假定的基础上:1)结构的地震反应就是线弹性的,可以采用叠加原理进行振型组合;2)结构物所有支承处的地震动完全相同:3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应:4)地震动的过程就是平稳随机过程。
二．实际房屋抗震设计中的应用为了进行建筑结构的抗震设计,必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。
一般而言,求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种,一种就是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算,这种方法比较费时费力,其精确度取决于动力学模型的准确性与所选取地震波就是否适当,并且对于工程技术人员来说,这种方法不易掌握;第二种方法就是根据地震作用下建筑结构的加速度反映,求出该结构体系的惯性力,将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力,即地震作用,然后进行抗震计算,抗震规范实际上采用了第二种方法,即地震作用反应谱法。
实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。
由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱,因此当结构某些部位发生非线性变形时,抗震规范中的反应谱就不能适用,而应采用弹塑性反应谱来进行计算。
反应谱法的概念
反应谱法的概念反应谱法（Response Spectrum Method）是结构工程中常用的一种分析方法，通过建立结构的加速度-频率响应函数，来对结构在地震作用下的反应进行评估。
它是一种时程分析方法，通过输入合适的地震动输入，模拟结构在地震中的动力响应，并获得结构的最大位移、加速度、剪力等重要指标，以评估结构的抗震性能和结构的安全性。
反应谱法最早由美国地震工程师Nathan M. Newmark在20世纪50年代初提出，是基于结构动力学理论发展而来的一种计算方法。
它是一种简化的分析方法，相比于详细的时程分析，反应谱法考虑了地震波的周期特性和结构的固有特性，能更快速、有效地评估结构在地震中的反应。
反应谱法的核心思想是将地震动输入与结构的动力特性分离开来进行分析。
它假设结构的响应与地震输入的频率有关，而与具体的振幅无关。
在反应谱法中，定义结构的反应谱为在不同频率下结构的峰值加速度、速度或位移（或其他重要参数）。
通常，反应谱法的步骤如下：1.选择一组不同频率下的地震波输入。
2.通过动力分析方法（如有限元分析）计算每个地震波输入下结构的动力响应。
3.对每个地震波输入下的结构响应进行峰值提取，并与对应的频率进行对比。
4.根据一系列提取的峰值与频率点，绘制出结构的反应谱曲线。
反应谱曲线可以用于评估结构的抗震性能，并作为结构设计、修正因素以及抗震评估的依据。
反应谱法可以直观地展示不同频率下结构的响应情况，使得工程师能够更好地理解结构的动力性能和瓶颈，并针对性地进行抗震设计和优化。
反应谱法的优点之一是有效地考虑了结构的非线性特性。
由于结构在地震中会发生非线性变形和破坏，传统的弹性分析方法无法准确地预测这些情况。
而反应谱法可以通过选择不同的地震波输入，模拟结构在不同强度和频率的地震下的响应，更好地预测结构的非线性行为。
此外，反应谱法的应用范围广泛。
它可以用于设计新建筑物的抗震性能评估，也可以用于现有建筑物的抗震加固优化。
抗震设计中反应谱的应用讲课教案
抗震设计中反应谱的应用抗震设计中反应谱的应用一．什么是反应谱理论在房屋工程抗震研究中，反应谱是重要的计算由结构动力特性所产生共振效应的方法。
它的书面定义是“在给定的地震加速度作用期间内，单质点体系的最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期变化的曲线。
用作计算在地震作用下结构的内力和变形”，反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性（自振周期、振型和阻尼）所产生的共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论的形式。
地震时结构所受的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为：FEK = kβ(T)G式中，k为地震系数，β(T)则是加速度反应谱Sa(T)与地震动最大加速度a的比值，它表示地震时结构振动加速度的放大倍数。
β(T)=Sa(T)/a反应谱理论建立在以下基本假定的基础上：1)结构的地震反应是线弹性的，可以采用叠加原理进行振型组合；2)结构物所有支承处的地震动完全相同：3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应：4)地震动的过程是平稳随机过程。
二．实际房屋抗震设计中的应用为了进行建筑结构的抗震设计，必须首先求得地震作用下建筑结构各构件的内力。
一般而言，求解建筑结构在地震作用下构件内力的方法主要有两种，一种是建立比较精确的动力学模型进行动力时程分析计算，这种方法比较费时费力，其精确度取决于动力学模型的准确性和所选取地震波是否适当，并且对于工程技术人员来说，这种方法不易掌握；第二种方法是根据地震作用下建筑结构的加速度反映，求出该结构体系的惯性力，将此惯性力作为一种反映地震影响的等效力，即地震作用，然后进行抗震计算，抗震规范实际上采用了第二种方法，即地震作用反应谱法。
实践也证明此方法更适合工程技术人员采用。
由于目前抗震规范中的地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得的反应谱，因此当结构某些部位发生非线性变形时，抗震规范中的反应谱就不能适用，而应采用弹塑性反应谱来进行计算。
7-反应谱概念与设计反应谱
)d
max
最大相对速度
Sv
x(t) max
t 0
xg
( )e
(t )
sin (t
)d
max
最大加速度
Sa x(t) xg max
t 0
xg ( )e
(t )
sin (t
)d
max
最大反应之间的关系 Sa Sv 2Sd
二、地震反应谱：
最大相对位移
Sd
x(t) max
绝对加速度反应谱 相对速度反应谱
相对位移反应谱
地震反应谱的特点：
3.对于速度反应谱，当结构周 期小于某个值时幅值随周期增 大，随后趋于常数。
4.对于位移反应谱，幅值随周期 增大。
绝对加速度反应谱 相对速度反应谱
相对位移反应谱
地震反应谱的特点：
5.土质条件对反应谱的形状和 很大的影响，土质越松软，加 速度反应谱峰值对应的结构周 期也就越长。
max
3.曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段： 0.9
4.直线下降段，自5倍特征周期至6s区段：1 0.02
＊阻尼对地震影响系数的影响
当结构阻尼比不等于0.05时，其形状参数作如下调整 ：
1.曲线下降段衰减指数的调整
2 2 2
d
t 0
xg
(
)e
(t
)
sin
d
(t
)d
2
d
t 0
xg
(
)e
(t
)
s
in
d
(t
)d
质点相对于地面的最大加速度反应为：
Sa x(t) xg max
t 0
xg ( )e (t )
反应谱基本概念
反应谱基本概念反应谱基本概念反应谱是指结构物在地震作用下的最大响应结果。
它描述了地震波在结构物上产生的一系列振动，是结构地震反应特征的全面指标。
反应谱是工程地震学领域中非常重要的一个参数，由多个分量组成，包括加速度、速度、位移和各种响应指标。
1. 加速度反应谱加速度反应谱是指某一结构元件在地震作用下所达到的最大加速度值和所对应的振周期之间的关系曲线，通常用于结构d阶振型、峰值加速度等的计算。
加速度反应谱可以通过谱加法或时程分析法计算得到结构的反应谱曲线。
2. 速度反应谱速度反应谱即某一结构元件在地震作用下所达到的最大速度值和所对应的振周期之间的关系曲线。
速度反应谱通常用于计算结构物的阻尼比、频率和峰值地震反应等参数。
3. 位移反应谱位移反应谱是指某一结构元件在地震作用下所达到的最大位移值和所对应的振周期之间的关系曲线。
位移反应谱通常用于计算最大位移响应、峰值地震反应等参数，是结构抗震设计和分析的重要参考依据。
4. 能量反应谱能量反应谱是指结构物在地震作用下消耗的总能量与频率之间的关系曲线。
能量反应谱通常用于计算能源吸收容量等参数，是结构抗震设计中非常重要的参考依据。
5. 谱加法谱加法是反应谱分析中一种常用的计算方法，它将结构物受多种输入地震加速度地震波作用所产生的反应加和，得出结构整体的反应谱曲线。
谱加法被广泛应用于建筑、桥梁等领域的抗震设计和分析中。
总之，反应谱是地震工程领域关键的性能指标之一，在结构物的抗震设计、强震动下的地震响应分析、地震灾害预防和抵御等方面具有重要意义。
通过对反应谱及其分量的深入研究和计算，可以在抗震设计和抗震分析中提供可靠的理论和技术支持。
设计反应谱与抗规解释
• 式中 k a / g 称为地震系数；a为地震动峰值加速度，g为重 力加速度， (T ) 为标准反应谱，即动力放大倍数谱。
2 m a x
2
m
ax
Tg T
0.45max
[2 0.2 1(T 5Tg )] max
地震影响系数
0.1 Tg
5Tg
6.0
周期/sec
11
我国抗震设计规范对设计地震动的规定
• 我国和世界上大多数国家和地区的抗震设计规范 都采用反应谱理论。将加速度反应谱归一化，给 出无量纲的动力放大系数谱：
(T ) Sa(T ) / a
• 式中 (T ) 为动力放大系数，亦称标准反应谱；Sa(T ) 为地震动加速度反应谱； a为地震动峰值加速度。
度；表征结构对地震动反应的反应谱等。
3
2-1）设计反应谱的来历 2-2）设计反应谱的形状 2-3）设计反应谱的参数 2-4）设计反应谱参数如何确定
T
1.0
(max max
1.0)
T T0
m
ax
Tg T
0.0＜T ≤ T0 T0＜T ≤ Tg Tg＜T ≤ Tm
（T ) max
m in
5
2-2）设计反应谱的形状 要反映反应谱一般的变化规律 要简单，便于使用
（T )
max
m in
T1 Tg
T6 m ax
2-2）设计反应谱的形状 要反映反应谱一般的变化规律 要简单，便于使用 （T=0时，反应谱值？）
（T )
max
m in
T1 Tg
T7 m ax
2-3）设计反应谱的参数
五个参数：T0 max Tg
• 经过统计平均和平滑化处理，得到比较规则变化 的简单曲线，便于结构抗震设计使用。
【2017年整理】地震反应谱、设计反应谱与地震影响系数谱曲线
【2017年整理】地震反应谱、设计反应谱与地震影响系数谱曲线地震反应谱、设计反应谱与地震影响系数谱曲线一直对反应谱这个东西，进来在听完一些免费结构讲座之后，自己总结了一下，梳理了一下几个概念，当然理解这些概念还需要对地震动的一些基本概念有一定理解，下次有机会再将地震动的东西总结一下，希望对初学者有点作用，文中所用图均来自网上。
1.地震反应谱可理解为一个确定的地面运动，通过一组阻尼比相同但自振周期各不相同的单自由度体系，所引起的各体系最大反应与相应体系自振周期间的关系曲线。
但是，不同场地类别和震中距对反应谱有影响，因而不能直接用于抗震设计，需专门研究可供结构抗震设计用的反应谱，称为设计反应谱。
2.设计反应谱由结构动力学地震系数，该参数可将地震动幅值对地震反应谱的影响分离出来。
地震系数与基本烈度的关系基本烈度6789地震系数k0.050.10(0.15)0.20(0.30)0.40(另:本人对其结果很是不解，由后文可知，地震影响系数最大值等于2.25倍的地震系数，而《抗震规范》2010 表5.1.4-1除以2.25后应该为基本烈度6789地震系数k0.0170.0355(0.0533)0.071(0.106)0.142欢迎大家讨论～)动力系数，是体系最大绝对加速度的放大系数特点:a.是一种规则化的地震反应谱，且动力系数不受地震动振幅的影响。
b.与地震反应谱具有相同的性质，受到体系阻尼比，以及地震动频谱(场地条件和震中距)的影响。
调整:1、为了消除阻尼比的影响由于大多数实际建筑结构的阻尼比在0.05左右,取确定的阻尼比然后不同建筑物根据公式相应调整。
2、按场地震中距将地震动记录分类，消除地震动频谱对地震动的影响。
3、计算每一类地震动记录动力系数的平均值考虑类别相同的不同地震动记录动力系数的变异性。
经过上述三条措施后，再将计算得到的β(T)平滑化后，可得到抗震设计采用的动力系数谱曲线。
3.地震影响系数谱曲线反应谱的局限性:不能反映地震的持续时间(加速度幅值)不能考虑多点激励的影响(刚性地基)不能反映建筑物质量和刚度分布的不均匀不能反映多个阻尼的情况不能反映场地条件和卓越周期的影响不能反映低周疲劳的影响不能反映结构周期不确定性的影响1,万,1,千地质测量质量要求表(吉林参考)11,万 1,5千 1,2千 1,千 1,万草测 1,2千草测 1 2 3 4 5 6 7 一沉 1对地层划分到组或阶，如范围大应进一步二分或三分，确定1.在1,万分成的基础上，按岩层、岩性特一般地段的研究程含矿层或地积其时代，测定其厚度及产状点进一步详细划分岩层，研究岩石的物质成度可低于1,万或成矿有利质岩 2.对标志层、成矿有利的岩层在图上的宽度大于1毫米者应扩分、结构、构造特征，胶结物性质，结核体与之相似。
反应谱概念与设计反应谱
最大位移反应
Sd
x(t) max
1
t 0
xg ( )e
(t )
sin (t
)d
max
单自由度体系位移反应：
1
x(t)
d
t 0
xg
(
)e
(t
)
sin
d
(t
)d
质点相对于地面的速度为
x(t)
dx dt
t 0
xg (
)e
(t )
cosd
(t
)d
d
t 0
xg
(
)e
(t
)
s
in
d
(t
)d
max
最大相对速度
Sv
x(t) max
t 0
xg ( )e
(t )
sin (t
)d
max
最大加速度
Sa x(t) xg max
t 0
xg
( )e
(t )
sin (t
)d
max
在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是 结构自振周期(T,ω)的函数。 单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系 自振周期的关系曲线称为该反应的地震反应谱。
xg
( )e
(t )
sin (t
)d
max
最大加速度
Sa x(t) xg max
t 0
xg ( )e
(t )
sin (t
)d
max
最大反应之间的关系 Sa Sv 2Sd
二、地震反应谱：
最大相对位移
Sd
x(t) max
1
t 0
xg ( )e (t )
浅谈中美抗震设计规范系列参数的认识
通过对中美抗震设计规范系列参数比较，分析中美抗震规范之间的差异，为 设计工作者参与海外项目设计提供思路，以便更好的理解美国抗震规范。 1. 结构抗震的基本设计思路
中国《抗规》“ 三水准”的抗震设防目标为：小震不坏，中震可修，大震不 倒。为简化计算，《抗规》采用“二阶段”设计法：第一阶段，按小震作用效应 和其他荷载效应的基本组合验算结构构件的承载能力，以及在小震作用下验算结 构弹性变形；第二阶段，在大震作用下验算结构的弹塑性变形 。第一阶段的设 计保证结构满足第一水准抗震设防目标的要求，第二阶段的设计保证满足第三水 准抗震设防目标的要求，至于第二水准抗震设防目标的要求，《抗规》是以概念 设计和抗震构造措施加以保证的。
地震影响
6度
7度
8度
9度
多遇地震
0.04
0.08（0.12） 0.16（0.24）
0.32
设防地震
0.12
0.23（0.34） 0.45（0.68）
0.90
罕遇地震
0.28
0.50（0.72） 0.90（1.20）
1.40
注：7、8 度时括号内数值分别用于设计基本地震加速度为 0.15g 和 0.30g 的地 区。
中国《抗震规范》规定：50 年内超越概率约为 63%的地震烈度为对应于‘众 值’的烈度，称为“多遇地震”（小震）；50 年超越概率约 10%的地震烈度，称 为“设防地震”（中震）；50 年超越概率 2%～3%的地震烈度，称为“罕遇地震” （大震）。其水平地震影响系数最大值根据其烈度确定。
水平地震影响系数最大值αmax
经场地修正后的加速度参数 SMS 和 SM1 为： SMS=Fa*Ss ；SM1=Fv* S1
【2017年整理】地震反应谱、设计反应谱与地震影响系数谱曲线
【2017年整理】地震反应谱、设计反应谱与地震影响系数谱曲线地震反应谱、设计反应谱与地震影响系数谱曲线一直对反应谱这个东西，进来在听完一些免费结构讲座之后，自己总结了一下，梳理了一下几个概念，当然理解这些概念还需要对地震动的一些基本概念有一定理解，下次有机会再将地震动的东西总结一下，希望对初学者有点作用，文中所用图均来自网上。
1.地震反应谱可理解为一个确定的地面运动，通过一组阻尼比相同但自振周期各不相同的单自由度体系，所引起的各体系最大反应与相应体系自振周期间的关系曲线。
但是，不同场地类别和震中距对反应谱有影响，因而不能直接用于抗震设计，需专门研究可供结构抗震设计用的反应谱，称为设计反应谱。
2.设计反应谱由结构动力学地震系数，该参数可将地震动幅值对地震反应谱的影响分离出来。
地震系数与基本烈度的关系基本烈度6789地震系数k0.050.10(0.15)0.20(0.30)0.40(另:本人对其结果很是不解，由后文可知，地震影响系数最大值等于2.25倍的地震系数，而《抗震规范》2010 表5.1.4-1除以2.25后应该为基本烈度6789地震系数k0.0170.0355(0.0533)0.071(0.106)0.142欢迎大家讨论～)动力系数，是体系最大绝对加速度的放大系数特点:a.是一种规则化的地震反应谱，且动力系数不受地震动振幅的影响。
b.与地震反应谱具有相同的性质，受到体系阻尼比，以及地震动频谱(场地条件和震中距)的影响。
调整:1、为了消除阻尼比的影响由于大多数实际建筑结构的阻尼比在0.05左右,取确定的阻尼比然后不同建筑物根据公式相应调整。
2、按场地震中距将地震动记录分类，消除地震动频谱对地震动的影响。
3、计算每一类地震动记录动力系数的平均值考虑类别相同的不同地震动记录动力系数的变异性。
经过上述三条措施后，再将计算得到的β(T)平滑化后，可得到抗震设计采用的动力系数谱曲线。
3.地震影响系数谱曲线反应谱的局限性:不能反映地震的持续时间(加速度幅值)不能考虑多点激励的影响(刚性地基)不能反映建筑物质量和刚度分布的不均匀不能反映多个阻尼的情况不能反映场地条件和卓越周期的影响不能反映低周疲劳的影响不能反映结构周期不确定性的影响1,万,1,千地质测量质量要求表(吉林参考)11,万 1,5千 1,2千 1,千 1,万草测 1,2千草测 1 2 3 4 5 6 7 一沉 1对地层划分到组或阶，如范围大应进一步二分或三分，确定1.在1,万分成的基础上，按岩层、岩性特一般地段的研究程含矿层或地积其时代，测定其厚度及产状点进一步详细划分岩层，研究岩石的物质成度可低于1,万或成矿有利质岩 2.对标志层、成矿有利的岩层在图上的宽度大于1毫米者应扩分、结构、构造特征，胶结物性质，结核体与之相似。
标准设计反应谱最大值_概述说明以及解释
标准设计反应谱最大值概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本篇文章旨在探讨标准设计反应谱最大值的概念、计算方法、解释以及实际应用案例分析。
抗震设计是建筑工程领域中至关重要的部分，而标准设计反应谱最大值作为一个重要指标，对于确保建筑结构的抗震性能起着关键作用。
1.2 文章结构本文共包含五个部分，即引言、标准设计反应谱最大值概述说明、标准设计反应谱最大值的计算方法、标准设计反应谱最大值解释与实际应用案例分析以及结论。
我们将通过这五个部分逐步深入地介绍和阐述标准设计反应谱最大值相关的知识和内容。
1.3 目的本文旨在为读者提供关于标准设计反应谱最大值的全面认识。
通过对其定义、意义及选择方法的详细讲解，读者可以更好地理解该指标在抗震设计中的重要性。
同时，在介绍其计算方法和实际应用案例时，读者能够了解如何正确解读和利用该指标进行抗震性能评估和改进措施制定。
最后，我们还将展望该领域未来的研究前景，并提出进一步研究的建议和方向。
通过本文的阅读，希望读者对标准设计反应谱最大值有一个清晰全面的认识，并能够在实际工程中有效地运用。
2. 标准设计反应谱最大值概述说明2.1 反应谱的定义与作用标准设计反应谱是一种描述结构物在地震作用下产生分布响应的函数曲线。
它以频率为横轴，峰值加速度、速度或位移为纵轴，可以直观地表示在不同频率下结构物受到的最大动力响应。
反应谱被广泛应用于抗震设计中，可以评估结构物在地震中的稳定性和安全性。
2.2 标准设计反应谱的意义标准设计反应谱是建筑抗震设计中重要的参考依据。
通过对不同场地条件、不同工程要求和规范的研究，制定出了一系列适用于各种情况下的标准设计反应谱曲线。
这些标准设计反应谱能够代表典型地震作用下结构物的动力响应特点，帮助工程师进行合理可靠地抗震设计。
2.3 正确选择标准设计反应谱的重要性在进行抗震设计时，正确选择适用于具体工程场景和标准规范要求的标准设计反应谱十分重要。
错误的选择可能导致结构物在地震中发生过度响应或失稳，从而危及人身安全和工程质量。
设计特征周期与反应谱特征周期的区别
设计特征周期与反应谱特征周期的区别1. 定义设计特征周期：（design characteristic period of ground motion）抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值，简称特征周期。
设计特征周期是用于结构设计计算的周期。
地震动反应谱特征周期（characteristic period of the seismic response spectrum）地震动加速度反应谱开始下降点的周期。
也称特征周期、卓越周期，是建筑场地自身的周期。
2.区别《抗震规范》中的设计特征周期，考虑了震源机制、震级大小和震中距远近，相对于旧版《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》中的地震动反应谱特征周期略有降低。
而根据《抗震规范》中图5.1.5的“地震影响系数曲线”，周期越小，地震影响系数越大，地震力也就越大。
也就是说，《抗震规范》中的设计特征周期取值相对于旧版《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》较为保守。
可能是考虑到二者的冲突，2015年的新版《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》中，将地震动反应谱特征周期调小，与《抗震规范》中的设计特征周期较为接近。
而2015年的新版《中国地震动峰值加速度区划图》将全国大部分地区的地震动峰值加速度调大，从而增大了地震力，也增加了结构的安全度。
3.一般知识。
地震反应谱英文名称：earthquake response spectrum由于地震的作用，建筑物产生位移、速度和加速度。
人们把不同周期下建筑物反应值的大小画成曲线，这些曲线称为反应谱。
一般来说，随周期的延长，位移反应谱为上升的曲线；速度反应谱比较恒定；而加速度的反应谱则大体为下降的曲线（下图）。
一般说来，设计的直接依据是加速度反应谱。
加速度反应谱在周期很短时有一个上升段（高层建筑的基本自振周期一般不在这一区段），当建筑物周期与场地的特征周期接近时，出现峰值，随后逐渐下降。
结构抗震场地分类和设计反应谱的特征周期
第五讲场地分类和设计反应谱的特征周期一、国内外概况现行《建筑抗震设计规范》（GBJ11－89）（以下简称89规范）中的场地分类标准和相应设计反应谱的规定是在1974年发布的《建筑抗震设计规范》（TJ11－74）中有关场地相关反应谱的基础上修改形成的。
有关规定的背景材料见文献[1]—[3]。
需要指出的是抗震设计反应谱的相对形状与许多因素有关，如震源特性、震级大小和震中距离，传播途径和方位以及场地条件等。
在这些因素中震级大小和震中距离以及场地条件是相对易于考虑的因素，这两个因素的影响在89规范已有所反映，震级和震中距离的影响涉及到区域的地震活动性，应该属于大区划的范畴。
在现行建筑抗震设计规范中的设计近震、设计远震是按由所在场地的基本烈度是否可能是由于邻区震中烈度比该地区基本烈度高二度的强震影响为准则加以区分的。
这显然只是一种粗略划分。
划分设计近震、设计远震实际是根据场地周围的地震环境对设计反应谱的特征周期加以调整。
关于地震环境对反应谱特征周期的影响，今后将在地震危险性分析的基础上由新的地震动参数区划图来考虑。
关于场地条件对反应谱峰值αmax和形状(T g值)的影响是一个非常复杂的问题，其实质是要预估不同场地条件对输入地震波的强度和频率特性的影响。
首先，如何确定输入基准面或基岩面就是很困难的，在89规范中，将剪切波速大于500m/s的硬土层定义为基岩，可以说是迁就钻探深度的一种粗略的处理方法。
在美国的建筑抗震设计规范中，剪切波速度大于760m/s的地层才算作是软基岩，而软基岩和硬基岩对地震波的反应特征也是有区别的。
另外土层的剪切波速分布千变万化，如何将其对反应谱的影响准确的加以分类，同样也很是困难的。
在各国的抗震设计规范中尽管大家都承认考虑场地影响的重要性，可以说都还没有找到很满意的实施方法。
美国关于场地相关反应谱的研究始于1976年，1978年以后才开始进入抗震设计规范。
美国规范应用了Seed等[4]提出的S1～S3类场地划分标准。
抗震作业第三章
第三章 结构地震反应分析与抗震极限状态计算 思考题3．1 什么是地震动反应谱和抗震设计反应谱？反应谱的影响因素和特点是什么？答：根据给定的地面运动加速度记录和体系的阻尼比，计算出质点的最大绝对加速度S a ，与体系的自振周期T ，绘制成一条曲线－地震加速度反应谱，不同的阻尼比可以绘制出不同曲线。
规范根据同一类场地在各级烈度地震作用下地面运动的，分别计算出的反应谱曲线，再进行统计分析，求出最有代表性的平均反应谱曲线作为设计依据；通常称之为抗震设计反应谱。
反应谱影响因素：受地震动特性即峰值、频谱、持续时间的影响。
特点是随机性。
3．2 什么是地震影响系数？其谱曲线的形状参数有何特点？答：单自由度体系绝对加速度反应)(T Sa 与重力加速度g 之比。
3．3 什么是地震作用？怎样确定单自由度弹性体系的地震作用？答：地震作用：地面振动过程中作用在结构上的惯性力就是地震荷载，可理解为能反映地震影响的等效荷载，实际上，地震荷载是由于地面运动引起的动态作用，属于间接作用，应称为“地震作用”，而不应称为“地震荷载”。
确定单自由度弹性体系的地震作用： 水平方向：E Ek G T F )(α= 竖直方向：E v Evk G F max ,α=3．4 抗震设计中的重力荷载代表值是什么？其中可变组合值系数的物理含义如何？答：重力荷载代表值是指地震作用下计算有关效应标准值时，永久性结构构配件、非结构构件和固定设备等自重标准值加上可变动荷载组合值。
变组合值系数的物理含义：是根据可变重力荷载与地震的遇合概率确定的。
3．5 多自由度集中质量体系地震下的运动方程如何？说明方程中各参数的含义。
答：)(}]{[)}(]{[)}(]{[)}(]{[t x R M t x K t x C t x M g ∙∙∙∙∙-=++3．6 写出振型质量、振型参与质量、振型参与系数的表达式。
答：振型质量：{}[]{}j Tj j x M x M =振型参与质量：{}[]{}j Rpj x M R M =振型参与系数：jpj j M M V =⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=n m m m m 0...0][21⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=nn n n n n c c c c c c c c c c .....................][212222111211⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=nn n n n n k k k k k k k k k k .....................][212222111211)(t x 03．7 简述多自由度体系地震反应的振型分解法与振型分解反应谱法的原理和步骤。
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2-2）设计反应谱的形状 要反映反应谱一般的变化规律 要简单，便于使用
（T )
max
min
T1
Tg
Tmax
6
2-2）设计反应谱的形状 要反映反应谱一般的变化规律 要简单，便于使用 （T=0时，反应谱值？）
（T )
max
min
T1
Tg
Tmax
7
2-3）设计反应谱的参数 五个参数：T0
0
max
Tg
Tm
（T )
max
(T ) (
Tg T
)
min
T0 Tg
9 Tmax
2-4）设计反应谱的参数如何确定 五个参数：
T0 ：随场地（土层结构略有变化，但大 致在0.ls附近，就固定取0.1s；
max ：随地震动而有变化，在2.0—3.0之
间，取值受经济实力影响，我国2.25，美国 取2.5；
：按照实际记录统计（1-0.9）
11
我国抗震设计规范对设计地震动的规定
• 我国和世界上大多数国家和地区的抗震设计规范 都采用反应谱理论。将加速度反应谱归一化，给 出无量纲的动力放大系数谱：
(T ) Sa(T ) / a
Sa(T ) • 式中 (T ) 为动力放大系数，亦称标准反应谱； 为地震动加速度反应谱； a为地震动峰值加速度。
设计地震动 y 地震动输入 (t )
(t ) ） y 设计地震动（也称地震动输入
为结构抗震设计提供的地震输入
设计地震动参数的三种形式：
1）设计地震动峰值参数：a、v、d 2）设计反应谱 3）地震动时程 设计地震动是工程地震学研究的主要成果
2
确定设计地震动要考虑的因素
• 可接受的破坏后果和抗震设防标准
烈度
50年地震烈度的概率密度函数
超越概率
峰值加速度
63.5%
A/3
10%
A
3%
2A
• 经过统计平均和平滑化处理，得到比较规则变化 的简单曲线，便于结构抗震设计使用。
12
我国1964年抗震设计规范的设计反应谱
13
我国建筑抗震设计规范的规定（GB50011-2010）
1）地震影响系数 是设计反应谱的另一种表现形式，放大倍 数就是设计反应谱。设计习惯用重量，引入 地震系数（惯性力是重量的比例）改写公式：
max
Tg
Tm
1.0 ( max 1.0) T T0 T max Tg max T
0.0＜T ≤ T0 T0＜T ≤ Tg Tg＜T ≤ Tm
8
2-3）设计反应谱的参数 五个参数： T
• 抗震设计方法 （静力理论-反应谱理论-动力理论）
根据抗震设计方法选择设计地震动参数，如表示地震动强度的加速 度；表征结构对地震动反应的反应谱等。
3
2-1）设计反应谱的来历 2-2）设计反应谱的形状 2-3）设计反应谱的参数 2-4）设计反应谱参数如何确定
1.0 ( max 1.0) T T0 T max T g max T 0.0＜T ≤ T0 T0＜T ≤ Tg Tg＜T ≤ Tm
Tm ：视该规范的结构对象而定，一般建 筑：3s，现在经济发展，有高层，扩大到6s， 10 对于大型桥梁等，是不够的。
2-4）设计反应谱的参数如何确定 五个参数：
Tg ：称为特征周期，根据实际归纳的； 物理意义：反映场地对长周期地震动的放 大作用，土层越软，越厚（卓越周期越大）， 长周期地震动放大越多，特征周期就越长， 所以与场地类别密切相关。 同时考虑经济实力，因为特征周期越长， 反应谱平台就越宽，进入最大放大倍数的结 构就越多。
a F m a m g kW g a 再代入 由反应谱可求结构加速度
s
as a g F ma mg (T )W k (T )W W g g
14
我国现行《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》 对设计地震动的规定
• 图为我国《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》给出的 设计反应谱，用地震影响系数曲线表示。地震影响系数定义 如下： (T ) (T ) • 式中 k a / g 称为地震系数；a为地震动峰值加速度，g为重 力加速度， (T ) 为标准反应谱，即动力放大倍数谱。
min
（T )
max
(b)
T/s
T1 Tg
Tmax
4
2-1）设计反应谱的来历 每条地震动（每条记录）都可以计算反应 谱，形状各异，以哪条为准？ 对同一个结构（相同的单自由度体系的固有 周期），不同反应谱之间数值变化大，不好遵 循； 各记录反应谱的绝对值也相差很大； 处理方法：标准化（归一化）得到放大倍数 简化曲线，平滑化 目的：便于使用 5
2 max
地震影响系数
Tg 2 max T
0.45 max
[2 0.2 1 (T 5Tg )] max
0.1 Tg
5Tg
6.0
15
周期/sec
小震（多遇烈度）函数
f(I)
极值Ⅲ型 63.5% 10% 3% I-1.55 I I+1
由于结构不可能建造到能抗御任何强烈地震，地震又是小概率事 件，也无必要无限加大抗震强度。一般考虑结构在经常遇到的中小地 震作用下不产生影响使用的破坏，在不常遇到的大震作用下允许破坏， 但不至于伤人。
• 工程场地可能遭遇的地震动大小
由地震区划、地震小区划、地震危险性分析确定。
• 经济发展水平
各国的经济发展程度不同，对抗震设防的投入有差别，还要考虑社会 可以接受的损失水平，综合考虑决定抗震设防水平。