高层建筑地震作用下的反应谱法的发展历史.

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反应谱法仍处于研究的学术领域大约40年,只在20世纪70年代早期获得广泛的工程验收。这主要有两个原因,第一,针对不规则的地面运动的计算导致“某些相当艰巨困难“(Housner,1947年),第二,只有少数记录的强震可能可用于反应的研究(图1)。这一切都开始于上世纪六十年代的变化,出现数字计算机和强地面运动加速度计的商业可用性(Trifunac和Todorovska,2001)。在计算机时代,响应的计算是非常耗费时间,结果却如此不可靠,在这期间,许多研究利用反应谱幅度时必须谨慎对待(Trifunac等人,2001)。20世纪60年代末和70年代初,数字化记录(Trifunac等,1973a)和数字化计算地面运动响应频谱得到完全开发和测试的准确性(Trifunac和Lee,1973,1974)。于是,在1971年,随着圣费尔南多,加利福尼亚州,地震的发生,RSM的新时代正式启动。这次地震是由241台强震仪记录,其中超过175台来自洛杉矶地区,那里有大量的仪器被安装在各种水平的高层建筑。结合历次圣费尔南多地震强震数据记录,它展开全面的实证分析使谱振幅缩放成为可能(Trifunac,1976,1978)。
1西奥多·冯·卡门,出生于布达佩斯,匈牙利(1881年至1963年),工程师,应用科学家,教师和空想家,是航空丹尼尔·古根海姆研究生院加州技术研究所的第一任主任,在那里他于1930年从抵达德国亚琛。冯·卡门有先见之明、创造力和非凡的天赋让人们共同跨越专业、国家和语言障碍。他是航空和空间技术的世界最重要的领导者之一(参见,例如,冯·卡门和埃德森(1967))。
论力学方面非常活跃的,后来以反应谱法在地震工程中闻名。这些想法在1932年首次提出,在1942年得到全面的发展。70年后的今天,这一理论基本上保持不变,并且仍然形成地震工程线性力学框架的核心。
在他关于地震工程的状态的总结评论中,继1980年第七届世界地震工程会议在土耳其伊斯坦布尔后,克里希纳在1981年发表声明:“地震工程中理想化的结构地面运动反应的概念可以认为是毕奥与生俱来的”,在这里,克里希纳是指比奥在加州理工学院于1932年的博士论文答辩的第二章和标题为“建筑物在地震时的振动”(比奥,1932年)。毕奥的想法和进行进一步的研究是在西奥多·冯·卡门教授的建议下进一步细化的,而毕奥在1932年是加州理工学院的研究员(毕奥,1933,1934)。在他1933年的论文中,在加利福尼亚长滩第一次强劲的加速度之前从1933年1月19日到1993年3月10日,只有50天被记录。毕奥声明:“对地震记录的频谱分布尚未作出,但是,笔者认为,这项研究将是十分重要的因为有两个原因:(1)频谱曲线的峰值表明在一个给定的位置上土壤存在一定的特征频率,(2)通过运用前面的定理,该地震对建筑物的最大效果会很容易评价。”毕奥暂时回到地震工程学科,通过力学描述反应谱计算分析仪(毕奥,1941)、制定响应分析和响应的一般理论和原则谱叠加(毕奥,1942)。
RSM延伸到结构的非线性响应已被广泛研究并获得不同程度的成功。在下文中,我们将只引用几个例子,为未来的不同的文件留下完整的这种回顾分析。这里我们将关注(1)对于结构“线性”响应的RSM的发展,(2)它在当前设计方法和规范的作用和影响,(3)它与冲击载荷的瞬态响应分析的适应性。
反应谱
1.历史记录
在20世纪30年代初,西奥多·冯·卡门1和莫里斯·比奥2教授都是在理
2莫里斯·A·毕奥,出生于比利时安特卫普(1905-1985),是一名工程师,物理学家和应用数学家。在毕业后从鲁汶大学(比利时)获得电和采矿工程和哲学理学博士学位(1931年),他去了加州理工学院,在那里他获得了博士学位,1932年,在航空科学。他是学生,然后西奥多·冯的合作者Kärnan与他写了经典的教科书“数学方法在工程”(冯卡门和毕奥,1940)。他曾在鲁汶大学、哈佛大学、哥伦比亚大学、加州理工学院和布朗大学教学。作为一个独立的科学顾问,他为外壳的开发工作,康奈尔大学航空实验室和美孚研究。毕发表了179篇文章,三本书(数学方法与工程,与西奥多·冯的Kärnan,麦格劳希尔1940年;力学增量变形,Wiley出版社,1965年;变分原理的传热,牛津,1970年),他是七项专利的持有人。毕奥的二十一页的多孔介质的理论被Tolsloy(1992)重新编辑和重印。一个人的伟大和独特的天分,毕奥没有为他工作的学生,他在本质上是孤独的。
强震地面运动的结构反应也许可以用两种不同的方法研究,其中之一包括构建的结构模型和计算准确的动态响应为基础的假设运动。这一方法已被频繁用于重要的结构最终设计。其他近似方法制定的方式,允许特殊结构的特性从地震中被分离出来,后者由“反应谱”给出。这种方法被用于许多抗震结构设计,并且它往往是对初步设计的主要工具,在最终的设计之前,通过第一种方法来进行测试和检查。由于这种利用反应谱的设计的重要性,并因为频谱包含有关记录的强震地面运动的特点有价值的信息,一些基本事实的使用和演变RSM将概述为以下部分。
关键词:反应谱,线性响应,频谱形状
引言
2002年是反应谱法诞生70周年。它也是毕奥在地震工程最后一篇论文中第四次提出如何在设计中使用反应谱法(RSM)的一般原理的60周年。最后,它是继1971年加利福尼亚 圣费尔南多地震后,被普遍接受的RSM的大约30周年。为了纪念这些纪念日,本文概述与考察了,第一次是如何利用其局限性制定出的这种方法,以及在过去30年的使用中和它未来使用的发展前景。
反应谱法的发展历史毕奥谱7 Nhomakorabea周年M.D. Trifunac(南加州大学土木工程系,加利福尼亚州 洛杉矶,90089-2531,U.S.A.)
摘要
反应谱法的概念是在1932年系统阐述和提出并用于抗震结构的分析和设计,为了纪念这一事件70周年,本文综述了毕奥创造这个方法的开创性贡献,然后简要概述了里程碑反应谱法的一般演变。该方法频谱幅度的计算和频谱形状的研究被描述为近现代时期的数字计算机时代,反应谱在设计规范的从静态过渡到动态的使用方法的分析说明的发展中起着影响作用,例如来自加利福尼亚州的代码开发。最后,线性响应迭加法局限性被认为是抗震设计方法的未来发展方向。
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