CQC方法与SRSS方法的区别
midas时程荷载工况中几个选项的说明

midas时程荷载工况中几个选项的说明时程荷载工况中几个选项的说明动力方程式如下:在做时程分析时,所有选项的设置都与动力方程中各项的构成和方程的求解方法有关,所以在学习时程分析时,应时刻联想动力方程的构成,这样有助于理解各选项的设置。
另外,正如哲学家所言:运动是绝对的,静止是相对的。
静力分析方程同样可由动力方程中简化(去掉加速度、速度项,位移项和荷载项去掉时间参数)。
0.几个概念自由振动: 指动力方程中P(t)=0的情况。
P(t)不为零时的振动为强迫振动。
无阻尼振动: 指[C]=0的情况。
无阻尼自由振动: 指[C]=0且P(t)=0的情况。
无阻尼自由振动方程就是特征值分析方程。
简谐荷载: P(t)可用简谐函数表示,简谐荷载作用下的振动为简谐振动。
非简谐周期荷载: P(t)为周期性荷载,但是无法用简谐函数表示,如动水压力。
任意荷载: P(t)为随机荷载(无规律),如地震作用。
随机荷载作用下的振动为随机振动。
冲击荷载: P(t)的大小在短时间内急剧加大或减小,冲击后结构将处于自由振动状态。
1.关于分析类型选项目前有线性和非线性两个选项。
该选项将直接影响分析过程中结构刚度矩阵的构成。
非线性选项一般用于定义了非弹性铰的动力弹塑性分析和在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界)的结构动力分析中。
当定义了非弹性铰或在一般连接中定义了非线性连接(非线性边界),但是在时程分析工况对话框中的分析类型中选择了“线性”时,动力分析中将不考虑非弹性铰或非线性连接的非线性特点,仅取其特性中的线性特征部分进行分析。
只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界在动力分析中将转换为既能受压也能受拉的单元或边界进行分析。
如果要考虑只受压(或只受拉)单元、只受压(或只受拉)边界的非线性特征进行动力分析应该使用边界条件>一般连接中的间隙和钩来模拟。
2.关于分析方法选项目前有振型叠加法、直接积分法、静力法三个选项。
这三个选项是指解动力方程的方法。
核电起重机的抗震计算

谱分析方法。2j是1种将模态分析的结果与1 个已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分 析技术,主要用于确定结构对地震等随机载荷或 随n,/I'日q变化载荷的动力响应情况。谱是谱值与频 率的关系曲线,它反映了时间一历程载荷的强度 和频率信息。谱分析涉及的几个概念为:
参与系数:参与系数是一定功率上结构响应 的鼍度,亦即参与系数代表每阶模态在特定方向 上对变形(应力)的贡献。
起重机的小车和台车应设在地震状态下仍保 《起重运输机械》 2010(1)
图l有限元模型 1.主梁2.小车架3.起升绳4.中央拱架
5.检修架6.承轨梁7.台车8.端梁
持它们在相应轨道上的装置,起重机模型中应包 括对起重机动态特性有影响的这些装置。起重机 模型的边界状态如小车车轮与轨道的连接、大车 车轮与轨道的连接,通过释放单元节点相应的自 由度来合理地模拟结构的实际状态。 3.3计算工况
6结束语
反应谱分析的理论较成熟,计算工作量少。 将时变动力问题转化为拟静力问题方法简便易 学,因此,反应谱方法是目前起重机结构抗震设 计中广泛使用的方法。通过介绍美国ASME NOG 一1—2004标准在核电环行起重机的应用,为采 用其他抗震标准的类似起重机的抗震计算提供了 借鉴。
SAP2000之反应谱分析

反应谱分析:基本概念地震作用本质上是一种地面运动荷载,虽然其发生的过程总体上很短暂,但是作用的大小是随时间变化的,目前结构分析的发展水平允许我们基于振型叠加法或其它方法在地震作用的整个过程中对结构的响应进行完整计算,这就是我们所常说的结构的时程分析。
但是这种分析方法往往需要更复杂的计算工作,并且所进行的分析往往需要更详尽并有针对性的场地信息,这一点并不是所有实际工程都能够提供的,另外,时程分析会输出地震作用整个过程每一时刻的结构位移及内力响应,对于这些信息的统计需要大量的工作量,并且难以形成直接指导结构设计的信息。
因此虽然时程分析是更为真实的结构动力分析,但是满足大部分结构规范要求和工程师需求的仍然是地震作用的反应谱分析。
地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析,它首先使用动力方法计算质点地震响应,并使用统计的方法形成反应谱曲线,然后再使用静力方法进行结构分析。
时程分析的不足恰好是反应谱分析方法的优点,光滑设计反应谱是地震运动的平均值,它仅包括计算每个振型中的位移和构件力的最大值,因此不需要对于多条地震波的复杂计算。
并且结构反应谱分析所给出的结构响应信息可以很方便的应用于结构设计,避免了对于整个时间范围内结构响应的处理。
反应谱分析:振型组合的基本理论与方法SAP2000对于反应谱分析振型组合分析,给出了CQC法、SRSS法、ABS法、GMC法、10Pct法和Dbl Sum法等六种组合方法。
我国2002新的规范规定考虑结构藕联效应的情况,可以采用SRSS和CQC两种组合方法。
1. ABS法ABS法是绝对值相加法。
这种方法的假设条件是所有振型的最大模态值都发生在相同的时间点上,通过求它们的绝对值和的方法来对振型进行组合。
实际上同一时刻基本上不可能所有模态均发生最大值,因此,这一组合方法是用于计算结构中的位移或内力峰值的最保守方法。
2. SRSS法SRSS法是平方和平方根法。
这种方法假设所有最大模态值在统计上都是相互独立的,通过求各参与组合的振型的平方和的平方根,来进行组合。
关于“规定水平力”的概念

关于“规定水平力”的概念规定的水平力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平地震作用力,并考虑偶然偏心,那规定水平力不用CQC计算,那采用的振型组合是什么方法?难道是SRSS?“规定水平力”是10版规范新增的概念,规范中提到的相关内容如下:1)《抗规2010》3.4.3条和《高规2010》3.4.5条对“扭转不规则”采用“规定水平力”定义,其中《抗规2010》说明:“在规定水平力下楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍”;2)《抗规2010》6.1.3条和《高规2010》8.1.3条规定倾覆力矩的计算采用规定水平力,其中《抗规2010》条文:“设置少量抗震墙的框架结构,在规定的水平力作用下,底部框架所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架的抗震等级仍应按框架结构确定,抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同”,此外,还有关于框支框架以及短肢墙的倾覆力矩均采用规定水平力;3)《高规2010》3.11.4条文说明:“……当采用弹塑性静力分析时,在计算分析中采用的侧向作用力分布形式宜适当考虑高振型的影响,可采用本规程3.4.5条提出的‘规定水平地震力’”.由上述规范内容可见,当计算结构的扭转位移比、地震倾覆力矩以及采用弹塑性静力法进行性能化设计时,均需采用规定水平力的计算结果.“规定水平力”的计算方法规范也给出了说明:1)《抗规2010》3.4.3条文说明“该水平力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心;结构楼层位移和层间位移控制值验算时,仍采用CQC的效应组合”;2)《高规2010》3.4.5条文说明“‘规定水平地震力’一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心.水平作用力的换算原则:每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值;连体下一层各塔楼的水平作用力,可由总水平作用力按该层各塔楼的地震剪力大小进行分配计算”.下面通过一个三自由度体系图解下“规定水平力”,见下扫描图.由图中推导可知,内力(规定水平力)与位移(层间位移角)的求解均需通过振型组合方法,振型组合方法建立了结构动力反应最大值Q与各振型反应最大值Qi的近似关系,具体可参见随机振动理论.振型组合方法有两种:完全平方开方法CQC与平方和平方根法SRSS,前者应用于扭转耦联的结构动力系统,考虑相关振型间的关联性,引入互相关系数;后者应用于平动(不考虑扭转耦联)的结构动力系统,振型之间的关联性很弱,近似认为独立,如上图中的串联多自由度体系.所以,软件中控制两种方法的开关是“是否考虑扭转耦联”,考虑到实际结构不可避免的会存在扭转效应(自身偶然偏心、地震扭转分量等),一般设计中均考虑扭转耦联,也就是说一般采用CQC振型组合方法.CQC方法是将结构各振型的响应在概率的基础上采用完全二次方开方的组合方式得到总的结构响应,每一点都是最大值,可能出现两端位移大,中间位移小,所以CQC方法计算的结构位移比或倾覆力矩可能偏小,不能真实地反映结构的扭转不规则.而且不同组合的位移之间的运算也是无物理意义的.规定水平力是单向水平静力,结构在其作用下的位移,不会出现上述CQC法计算时出现的“怪异现象”.。
第一章 地震基本知识

第一章 地震基本知识1.地震按其成因分为几种类型?按其震源深浅又分为哪几种类型?我国发生的地震大部分是浅源地震。
答:地震按其成因可分为:1.火山地震2.陷落地震3.诱发地震4.构造地震震源的深浅可分为:1.源地震—震源深度小于60km ,85% 2.中源地震—震源深度60~300km ,12% 3.深源地震—震源深度大于300km ,3% 2.几个概念:震中、震源深度、震中距、震源距答:1.震中:震源在地面上的投影点 2.震源深度:从震中到震源的垂直距离 3.震中距:建筑物与震中的距离 4.震源距:建筑物与震源的距离 3.什么是地震震级?什么是地震烈度?两者有何关联? 答:1.地震震级:一次地震释放能量大小的度量2.地震烈度:地震对地表及工程结构影响的强弱程度3.两者关联:a.地震震级与地震烈度是完全不同的两个概念。
b.从震中往外,烈度逐渐衰减。
c.对于发生频度最高的浅源地震来说,根据我国的地震资料,经验公式估计震中烈度I 0与震级M 之间的关系:58.05.1I M +=5.影响地震烈度大小的因素有哪些?答:1.震源M 2.传播途径与震中距R 3.场地条件S 4.其它6.地震波包含了哪几种波?它们的传播特点是什么?对地面运动影响如何?7.地震动的三要素是什么?答:1.地震动强度 2.地震动的频谱特性(周期) 3. 地震的持续时间 8.影响地震动特性的因素有什么?答:1.震源 2.传播介质与途径 3.局部场地条件9.世界的主要地震分布带。
答:1.环太平洋地震带2.欧亚地震带10.我国的主要地震分布带。
答:在这6个区域:1.台湾及附近海域2.东南沿海地带(福建、广东、浙江、江苏)3.华北地区(沿着太行山两侧经京津到冀东延伸到辽西)4.新疆的天山地区5.西藏喜马拉雅区主要(一直延伸到云南横断山)6.南北地震带(银川-兰州-成都-昆明)我国地震活动的基本特征:1.频次高、强度大2.起伏式发展强烈地震的发生具有偶然性、突发性。
振型组合方法CQC和SRSS的区别

振型组合方法CQC和SRSS的区别?SRSS(平方和平方根法)适用:平动的振型分解反应谱法CQC(完全二次项平方根法)适用:扭转耦联的振型分解反应谱法。
藕联即CQC法计算,非藕联即SRSS法计算。
在satwe当中,CQC或SRSS的开关是哪一个?是不是“扭转耦连”?是的。
需要注意的是:《抗规》5.2.3条:a,规则结构不进行扭转藕联计算时,采用放大两个边榀。
但是SATWE程序暂时还没有考虑边榀的放大,而只按扭转藕联计算。
但有时平动比考虑藕连是不安全,有谁知到是什么原因?明白了.谢谢楼上各位的指点. 斑竹说得没错,记得pkpm早期版本好像是2002.9版本不像现在这样叫你选"藕联""非藕联",是直接叫“CQC”“SRSS”。
一、SRSS简称“平方和开平方”,该方法建立在随机独立事件的概率统计方法之上,也就是说要求参与数据处理的各个事件之间是完全相互独立的,不存在耦合关联关系。
当结构的自振形态或自振频率相差较大时,可近似认为每个振型的振动是相互独立的,因此,采用SRSS方法可以得到很好的结果。
当振型的分布在某个区间内比较密集时,也就是说某些振型的频率值比较接近时,这一部分的振型就不适合采用SRSS 方法,应当特殊处理之后,再与其他差异较大的振型采用SRSS方法计算。
二、CQC方法是一种完全组合方法,也就是说该方法建立在相关随机事件处理理论之上,该方法考虑了所有事件之间的关联性,在计算公式中引进了一系列互相关系数,但是要想得到这些系数绝非易事。
当互相关系数很小的时候,意味着事件之间的关联性很弱,近似可以认为是相互独立的,这时便可以采用SRSS 方法来处理。
CQC--Ccomplete Quadratic Combination 、SRSS--Square Root of Sum of SquareSRSS是CQC的特例(当平面结构的各阶自振周期相差不大时)。
那5楼的意思是无论结构规则不规则用setwe都应该是扭转藕连了?可以这么说。
振型组合方法CQC和SRSS

振型组合方法CQC和SRSS的区别第一:地震作用力的计算常常用底部剪力法和振型分解反应谱法,振型分解反应谱法的基本概念是:假定建筑结构是线弹性的多自由度体系,利用振型分解和振型正交性的原理,将求解n个自由度弹性体系的地震反应分解为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地震反应,进而求得对应于每一个振型的作用效应。
此时,就可以根据考虑地震作用的方式不同,采用不同的组合方式,对于平面振动的多质点弹性体系,可以用SRSS法,它是基于假定输入地震为平稳随机过程,各振型反应之间相互独立而推导得到的;对于考虑平—扭耦连的多质点弹性体系,采用CQC法,它与SRSS 法的主要区别在于:平面振动时假定各振型相互独立,并且各振型的贡献随着频率的增高而降低;而平—扭耦连时各振型频率间距很小,相邻较高振型的频率可能非常接近这就要考虑不同振型间的相关性,还有扭转分量的影响并不一定随着频率增高而降低,有时较高振型的影响可能大于较低振型的影响,相比SRSS时就要考虑更多振型的影响。
底部剪力法考虑到结构体系的特殊性对振型分解反应谱法的简化,当建筑物高度不大,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,结构振动位移反应往往以第一振型为主,而且第一振型接近于直线时,就可以把振型分解法简化为基本的底部剪力法计算公式。
这个基本公式计算得到的各质点的水平地震作用可以较好的反映刚度较大的结构,但当结构基本周期较长,场地特征周期较小时,计算所得顶部地震作用偏小。
顾名思义,CQC-complete quaddratic combination,即完全二次项组合方法,其不光考虑到各个主振型的平方项,而且还考虑到耦合项,对于比较复杂的结构比如考虑平扭耦连的结构使用完全二次项组合的结果比较精确。
第二:SRSS简称“平方和开平方”,该方法建立在随机独立事件的概率统计方法之上,也就是说要求参与数据处理的各个事件之间是完全相互独立的,不存在耦合关联关系。
SAP2000之反应谱分析

反应谱分析:基本概念地震作用本质上是一种地面运动荷载,虽然其发生的过程总体上很短暂,但是作用的大小是随时间变化的,目前结构分析的发展水平允许我们基于振型叠加法或其它方法在地震作用的整个过程中对结构的响应进行完整计算,这就是我们所常说的结构的时程分析。
但是这种分析方法往往需要更复杂的计算工作,并且所进行的分析往往需要更详尽并有针对性的场地信息,这一点并不是所有实际工程都能够提供的,另外,时程分析会输出地震作用整个过程每一时刻的结构位移及内力响应,对于这些信息的统计需要大量的工作量,并且难以形成直接指导结构设计的信息。
因此虽然时程分析是更为真实的结构动力分析,但是满足大部分结构规范要求和工程师需求的仍然是地震作用的反应谱分析。
地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析,它首先使用动力方法计算质点地震响应,并使用统计的方法形成反应谱曲线,然后再使用静力方法进行结构分析。
时程分析的不足恰好是反应谱分析方法的优点,光滑设计反应谱是地震运动的平均值,它仅包括计算每个振型中的位移和构件力的最大值,因此不需要对于多条地震波的复杂计算。
并且结构反应谱分析所给出的结构响应信息可以很方便的应用于结构设计,避免了对于整个时间范围内结构响应的处理。
反应谱分析:振型组合的基本理论与方法SAP2000对于反应谱分析振型组合分析,给出了CQC法、SRSS法、ABS法、GMC法、10Pct法和Dbl Sum法等六种组合方法。
我国2002新的规范规定考虑结构藕联效应的情况,可以采用SRSS和CQC两种组合方法。
1. ABS法ABS法是绝对值相加法。
这种方法的假设条件是所有振型的最大模态值都发生在相同的时间点上,通过求它们的绝对值和的方法来对振型进行组合。
实际上同一时刻基本上不可能所有模态均发生最大值,因此,这一组合方法是用于计算结构中的位移或内力峰值的最保守方法。
2. SRSS法SRSS法是平方和平方根法。
这种方法假设所有最大模态值在统计上都是相互独立的,通过求各参与组合的振型的平方和的平方根,来进行组合。
振型的正负号

振型组合方法
设定振型组合的方法。
SRSS:Square Root of Sum of the Squares(平方和开平方法)。
CQC:Complete Quadratic Combination(完全平方组合法)。
ABS:ABsolute Sum(绝对总和法)。
线性:按照线性进行组合。
考虑振型的正负号
给振型组合结果添加正负号,使最终结果(弯矩、位移等)的相对性(比如各节点的弯矩符号,各节点间的相对位置)具有连贯性。
沿着主振型方向
主振型是指在该方向质量参与度最高的振型。
在每个方向,按主振型的符号(+, -)给各组合结果(节点位置)添加正负号。
沿着绝对值最大的振型方向
按所有振型结果中绝对值最大的振型的符号(+, -)添加正负号。
反应谱与时程理论对比

反应谱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。
更直观的定义为:一组具有相同阻尼、不同自振周期的单质点体系,在某一地震动时程作用下的最大反应,为该地震动的反应谱。
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= αG其中α为地震影响系数,即单质点弹性体系在地震时最大反应加速度。
另一方面地震影响系数也可视为作用在质点上的地震作用与结构重力荷载代表值之比。
目前,反应谱分析法比较成熟,一些主要国家的抗震规范均将它作为基本设计方法。
不过,它主要适合用于规则结构。
对于不规则结构以及高层建筑,各国规范多要求采用时程分析法进行补充计算。
地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析,它首先使用动力法计算质点地震响应,并使用统计的方法形成反应谱曲线,然后使用静力法进行结构分析。
但它并不是结构真实的动力响应分析,只是对于结构动力响应最大值进行估算的近似方法,在线弹性范围内,反应谱分析法被认为是高效而且合理的方法。
反应谱分为加速度反应谱、速度反应谱和位移反应谱。
基于不同周期结构相应峰值的大小,我们可以绘制结构速度及加速度的反应谱曲线。
一般情况下,随着周期的延长,位移反应谱为上升曲线,速度反应谱为平直曲线,加速度反应谱为下降曲线,目前结构设计主要依据加速度反应谱。
加速度反应谱在短周期部分为快速上升曲线,并且在结构周期与场地特征周期接近时出现峰值,后面更大范围为逐渐下降阶段。
峰值出现的时间与对应的结构周期和场地特征周期有关。
一般来说结构自振周期的延长,地震作用将减小。
当结构自振周期接近场地特征周期时,地震作用最大。
反应谱分析方法需要先求解一个方向地震作用响应,再基于三个正交方向的分量考虑结构总响应,即基于振型组合求解一个方向的地震响应,再基于方向组合求解结构总响应。
SRSS和CQC方法比较

中国规范对振型分解法所要求的振型组合方式为SRSS和CQC,SATWE在进行反应谱分析的时候,默认使用的方法为CQC (Complete Quadratic Combination) 方法,此方法由Wilson 等人在1981年提出,这种方法考虑了振型阻尼引起的邻近振型间的静态耦合效应。
这里以一个2层的框架模型的模态分析与反应谱分析结果为例,比较两种方法。
Table 1. 考虑扭转耦联时的振动周期、平动系数、扭转系数1 0.5473 90.00 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.012 0.5285 0.00 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.003 0.4538 90.00 0.01 ( 0.00+0.01 ) 0.994 0.0967 90.00 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.015 0.0958 0.00 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.006 0.0890 90.01 0.01 ( 0.00+0.01 ) 0.99根据SATWE程序分析得到的WZQ.OUT文件,可以了解各振型的基本信息,见Table 1。
《抗规》公式5.2.3-5就是使用CQC方法所得到的单向水平地震效应公式,具体如下:式中:—地震作用标准值的扭转效应;—分别为J、k振型地震作用标准值的效应,可取前9~15个振型;—J振型与k振型的耦联系数,又称模态交叉相关系数;其中耦联系数的公式如下:式中: ,—分别为J、K振型的阻尼比;—k振型与j振型的自振周期比。
为求得耦联系数,首先需要计算出自振周期比,虽然规范没有提到,但是这里值得注意的是,所求得的自振周期比必须等于或小于1.0,即永远是高阶振型的周期去比上低阶振型。
下表中列出了各个振型之间的自振周期比的结果。
Table 2. 自振周期比1.00 0.97 0.83 0.18 0.18 0.160.97 1.00 0.86 0.18 0.18 0.170.83 0.86 1.00 0.21 0.21 0.200.18 0.18 0.21 1.00 0.99 0.920.18 0.18 0.21 0.99 1.00 0.930.16 0.17 0.20 0.92 0.93 1.00根据所求得的自振周期比,即可求得耦联系数,此模型各个振型的阻尼都是固定的,取。
SRSS和CQC方法比较

SRSS和CQC方法比较SRSS(Systematic Review and Meta-Analysis)和CQC(Critical Quality Control)方法是两种在研究和评估学术文献质量、准确性和可靠性方面常用的方法。
两种方法在一些方面有相似之处,但在其他方面又有一些不同。
SRSS方法是一种通过系统地、筛选、评估和综合研究文献来回答特定研究问题的方法。
SRSS方法通常包括以下几个步骤:定义研究问题、制定策略、筛选文献、评估文献质量、数据抽取和分析、合成和解释结果。
SRSS方法的一个重要特点是将原始研究文献的结果合并成一个综合的结论,以获得更可靠和准确的研究证据。
SRSS方法的主要优点是能够系统地评估大量的研究文献,并提供一种定量评估的方法,使研究结果更具说服力。
但SRSS方法也有一些局限性,比如可能存在潜在的偏见、研究数量少或质量差的问题等。
CQC方法是一种对学术文献进行评估和控制质量的方法。
CQC方法通常包括以下几个步骤:选择需要评估的文献、制定评估标准、评估文献质量、生成评估报告和质量控制。
CQC方法的一个重要特点是对文献质量进行详细的评估和控制,以确保文献准确性和可靠性。
CQC方法的主要优点是能够全面评估文献质量,并提供一种质量控制的方法,以保证研究结果的可信性。
但CQC方法也有一些局限性,比如可能需要较长的时间和人力资源、难以评估文献的普遍性等。
总之,SRSS和CQC方法在评估学术文献质量、准确性和可靠性方面各有优缺点。
SRSS方法适用于需要系统综合大量研究文献、进行定量评估,并获得综合结论的研究问题。
而CQC方法适用于对单个文献进行详细的质量评估和控制,以确保文献的准确性和可靠性。
在实际应用中,根据研究目的和资源情况选择合适的方法是非常重要的。
反应谱ccqc法

反应谱ccqc法
反应谱CCQC法(Component-Contribution and Quadratic Combination)是一种地震工程中用于结构动力响应分析的方法,主要用于估计结构在地震作用下的最大响应。
其核心步骤简述如下:
1. 地震动分解:将输入地震动分解为多个分量,通常包括两个正交水平方向和一个垂直方向的地面加速度记录。
2. 单分量反应谱分析:对每个地震动分量分别进行线性动力分析,计算得到单一分量对应的结构基础或关键点的反应谱曲线。
3. 组件贡献法(Component-Contribution):综合考虑各个分量对结构响应的影响,分别评估每个分量产生的最大响应峰值。
4. 二次组合法(Quadratic Combination):考虑到地震动各分量间的非线性耦合作用,通过二次组合公式(如CQC规则或SRSS 规则)将各个分量的最大响应进行合成,得出结构在多维地震动下总的最大小位移、速度或加速度等动力响应指标。
SRSS和CQC方法比较

中国规范对振型分解法所要求的振型组合方式为SRSS和CQC,SATWE在进行反应谱分析的时候,默认使用的方法为CQC (Complete Quadratic Combination) 方法,此方法由Wilson 等人在1981年提出,这种方法考虑了振型阻尼引起的邻近振型间的静态耦合效应。
这里以一个2层的框架模型的模态分析与反应谱分析结果为例,比较两种方法。
Table 1. 考虑扭转耦联时的振动周期、平动系数、扭转系数1 0.5473 90.00 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.012 0.5285 0.00 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.003 0.4538 90.00 0.01 ( 0.00+0.01 ) 0.994 0.0967 90.00 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.015 0.0958 0.00 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.006 0.0890 90.01 0.01 ( 0.00+0.01 ) 0.99根据SATWE程序分析得到的WZQ.OUT文件,可以了解各振型的基本信息,见Table 1。
《抗规》公式5.2.3-5就是使用CQC方法所得到的单向水平地震效应公式,具体如下:式中:—地震作用标准值的扭转效应;—分别为J、k振型地震作用标准值的效应,可取前9~15个振型;—J振型与k振型的耦联系数,又称模态交叉相关系数;其中耦联系数的公式如下:式中: ,—分别为J、K振型的阻尼比;—k振型与j振型的自振周期比。
为求得耦联系数,首先需要计算出自振周期比,虽然规范没有提到,但是这里值得注意的是,所求得的自振周期比必须等于或小于1.0,即永远是高阶振型的周期去比上低阶振型。
下表中列出了各个振型之间的自振周期比的结果。
Table 2. 自振周期比1.00 0.97 0.83 0.18 0.18 0.160.97 1.00 0.86 0.18 0.18 0.170.83 0.86 1.00 0.21 0.21 0.200.18 0.18 0.21 1.00 0.99 0.920.18 0.18 0.21 0.99 1.00 0.930.16 0.17 0.20 0.92 0.93 1.00根据所求得的自振周期比,即可求得耦联系数,此模型各个振型的阻尼都是固定的,取。
SAP2000之反应谱分析

反应谱分析:基本概念地震作用本质上是一种地面运动荷载,虽然其发生的过程总体上很短暂,但是作用的大小是随时间变化的,目前结构分析的发展水平允许我们基于振型叠加法或其它方法在地震作用的整个过程中对结构的响应进行完整计算,这就是我们所常说的结构的时程分析。
但是这种分析方法往往需要更复杂的计算工作,并且所进行的分析往往需要更详尽并有针对性的场地信息,这一点并不是所有实际工程都能够提供的,另外,时程分析会输出地震作用整个过程每一时刻的结构位移及内力响应,对于这些信息的统计需要大量的工作量,并且难以形成直接指导结构设计的信息。
因此虽然时程分析是更为真实的结构动力分析,但是满足大部分结构规范要求和工程师需求的仍然是地震作用的反应谱分析。
地震作用反应谱分析本质上是一种拟动力分析,它首先使用动力方法计算质点地震响应,并使用统计的方法形成反应谱曲线,然后再使用静力方法进行结构分析。
时程分析的不足恰好是反应谱分析方法的优点,光滑设计反应谱是地震运动的平均值,它仅包括计算每个振型中的位移和构件力的最大值,因此不需要对于多条地震波的复杂计算。
并且结构反应谱分析所给出的结构响应信息可以很方便的应用于结构设计,避免了对于整个时间范围内结构响应的处理。
反应谱分析:振型组合的基本理论与方法SAP2000对于反应谱分析振型组合分析,给出了CQC法、SRSS法、ABS法、GMC法、10Pct法和Dbl Sum法等六种组合方法。
我国2002新的规范规定考虑结构藕联效应的情况,可以采用SRSS和CQC两种组合方法。
1. ABS法ABS法是绝对值相加法。
这种方法的假设条件是所有振型的最大模态值都发生在相同的时间点上,通过求它们的绝对值和的方法来对振型进行组合。
实际上同一时刻基本上不可能所有模态均发生最大值,因此,这一组合方法是用于计算结构中的位移或内力峰值的最保守方法。
2. SRSS法SRSS法是平方和平方根法。
这种方法假设所有最大模态值在统计上都是相互独立的,通过求各参与组合的振型的平方和的平方根,来进行组合。
动力时程分析和静力弹塑性分析方法的相同于不同点

时程分析法又称直接动力法,在数学上又称步步积分法。
顾名思义,是由初始状态开始一步一步积分直到地震作用终了,求出结构在地震作用下从静止到振动以至到达最终状态的全过程。
它与底部剪力法和振型分解反应谱法的最大差别是能计算结构和结构构件在每个时刻的地震反应(内力和变形)。
当用此法进行计算时,系将地震波作为输入。
一般而言地震波的峰值应反映建筑物所在地区的烈度,而其频谱组成反映场地的卓越周期和动力特性。
当地震波的作用较为强烈以至结构某些部位强度达到屈服进入塑性时,时程分析法通过构件刚度的变化可求出弹塑性阶段的结构内力与变形。
这时结构薄弱层间位移可能达到最大值,从而造成结构的破坏,直至倒塌。
作为高层建筑和重要结构抗震设计的一种补充计算,采用时程分析法的主要目的在于检验规范反应谱法的计算结果、弥补反应谱法的不足和进行反应谱法无法做到的结构非弹性地震反应分析。
时程分析法的主要功能有:1)校正由于采用反应谱法振型分解和组合求解结构内力和位移时的误差。
特别是对于周期长达几秒以上的高层建筑,由于设计反应谱在长周期段的人为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足产生的误差。
2)可以计算结构在非弹性阶段的地震反应,对结构进行大震作用下的变形验算,从而确定结构的薄弱层和薄弱部位,以便采取适当的构造措施。
3)可以计算结构和各结构构件在地展作用下每个时刻的地震反应(内力和变形),提供按内力包络值配筋和按地震作用过程每个时刻的内力配筋最大值进行配筋这两种方式。
总的来说,时程分析法具有许多优点,它的计算结果能更真实地反映结构的地震反应,从而能更精确细致地暴露结构的薄弱部位。
时程分析法有关的几个问题:1、恢复力特性曲线;恢复力特性曲线应用于计算必须模型化,常用的有双线型模型与退化三线型模型;退化三线型模型(附图)能较好地反映以弯曲破坏为主的钢筋混凝土构件的的特性,所以适用于此类构件计算。
2、结构计算模型及分析方法;3、地震波的选用;4、时程分析计算结果的处理。
反应谱方法的定义

反应谱方法的定义
高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。
对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m 的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。
反应谱的振型分解组合法常用的有两种:SRSS和CQC虽然说反应谱法是将并非同一时刻发生的地震峰值响应做组合,仅作为一个随机振动理论意义上的精确,但是从实际上它对于结构峰值响应的捕捉效果还是很不错的。
一般而言,对于那些对结构反应起重要作用的振型所对应频率稀疏的结构,并且地震此时长,阻尼不太小(工程上一般都可以满足)时,SRSS是精确的,频率稀疏表面上的反应就是结构的振型周期拉的比较开;而对于那些结构反应起重要作用的振型所对应的频率密集的结果(高振型的影响较大,或者考虑扭转振型的条件下),CQC是精确的。
这是因为对于建筑工程上常用的阻尼而言,振型相关系数在很窄的范围内才有显著的数值。
简述时程分析法

[转]时程分析法来源:潘宇翔的日志时程分析法又称直接动力法,在数学上又称步步积分法。
顾名思义,是由初始状态开始一步一步积分直到地震作用终了,求出结构在地震作用下从静止到振动以至到达最终状态的全过程。
它与底部剪力法和振型分解反应谱法的最大差别是能计算结构和结构构件在每个时刻的地震反应(内力和变形)。
当用此法进行计算时,系将地震波作为输入。
一般而言地震波的峰值应反映建筑物所在地区的烈度,而其频谱组成反映场地的卓越周期和动力特性。
当地震波的作用较为强烈以至结构某些部位强度达到屈服进入塑性时,时程分析法通过构件刚度的变化可求出弹塑性阶段的结构内力与变形。
这时结构薄弱层间位移可能达到最大值,从而造成结构的破坏,直至倒塌。
作为高层建筑和重要结构抗震设计的一种补充计算,采用时程分析法的主要目的在于检验规范反应谱法的计算结果、弥补反应谱法的不足和进行反应谱法无法做到的结构非弹性地震反应分析。
时程分析法的主要功能有:1)校正由于采用反应谱法振型分解和组合求解结构内力和位移时的误差。
特别是对于周期长达几秒以上的高层建筑,由于设计反应谱在长周期段的人为调整以及计算中对高阶振型的影响估计不足产生的误差。
2)可以计算结构在非弹性阶段的地震反应,对结构进行大震作用下的变形验算,从而确定结构的薄弱层和薄弱部位,以便采取适当的构造措施。
3)可以计算结构和各结构构件在地展作用下每个时刻的地震反应(内力和变形),提供按内力包络值配筋和按地震作用过程每个时刻的内力配筋最大值进行配筋这两种方式。
总的来说,时程分析法具有许多优点,它的计算结果能更真实地反映结构的地震反应,从而能更精确细致地暴露结构的薄弱部位。
时程分析法有关的几个问题:1、恢复力特性曲线;恢复力特性曲线应用于计算必须模型化,常用的有双线型模型与退化三线型模型;退化三线型模型(附图)能较好地反映以弯曲破坏为主的钢筋混凝土构件的的特性,所以适用于此类构件计算。
2、结构计算模型及分析方法;3、地震波的选用;4、时程分析计算结果的处理。
CQC快速算法的一种推导

【s拶(纠2善善泐,泐:彰(聆)巩(拧)s_吒(刀)
(5)
第十一届全国结构风工程学术会议论文集
其中以”)为第J阶模态频响函数。式(5)即精确计算结构位移响应功率谱的CQC法。工程上通
常在小阻尼和自振频率稀疏分布的假定一F,认为模态响应qXt)-与驭f)几乎统计独立41,将交叉项
%靠(力)(.Jf≠k)忽略掉,便得到如下计算响应功率谱的SRSS法:
(14)
这里闻是由0和1组成的n×m的矩阵。将{顶f))的谱矩阵【.%】先分解为r(r≤m)个虚拟简谐激励
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第十一届全国结构风工程学术会议论文集
{X0)}P P‘(2册)‘的迭加
[&(刀)】=∑弘(船)):{x(刀)巧
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(15)
可得到位移响应功率谱计算公式为
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3)
实际上,将式(11)展开即式(5)。这表明虚拟激励法的结果和传统的CQC法计算结果是完全一
就n维向量的乘法而言,式(5)的cQc法中需要作s2次刀维向量的乘法{仍,{妒):,而式(11)
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(6)
2.2
CQC快速算法 对于大多数二维或者三维结构来说,自振频率分布不一定很稀疏,SRSS法是有较大误差的,
而按照CQC算式(5)则有很大的计算量。文[3]以如下虚拟激励法导出CQC的一种快速算法。单 点激励下结构的运动方程可写为
【M】{jj)+【C】{夕)+【Kl{y)={P)xO)
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地震作用力的计算常常用底部剪力法和振型分解反应谱法,振型分解反应谱法的基本概念是:假定建筑结构是线弹性的多自由度体系,利用振型分解和振型正交性的原理,将求解n 个自由度弹性体系的地震反应分解为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的最大地震反应,进而求得对应于每一个振型的作用效应。
此时,就可以根据考虑地震作用的方式不同,采用不同的组合方式,对于平面振动的多质点弹性体系,可以用SRSS法,它是基于假定输入地震为平稳随机过程,各振型反应之间相互独立而推导得到的;对于考虑平—扭耦连的多质点弹性体系,采用CQC法,它与SRSS法的主要区别在于:平面振动时假定各振型相互独立,并且各振型的贡献随着频率的增高而降低;而平—扭耦连时各振型频率间距很小,相邻较高振型的频率可能非常接近这就要考虑不同振型间的相关性,还有扭转分量的影响并不一定随着频率增高而降低,有时较高振型的影响可能大于较低振型的影响,相比SRSS时就要考虑更多振型的影响。
底部剪力法考虑到结构体系的特殊性对振型分解反应谱法的简化,当建筑物高度不大,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,结构振动位移反应往往以第一振型为主,而且第一振型接近于直线时,就可以把振型分解法简化为基本的底部剪力法计算公式。
这个基本公式计算得到的各质点的水平地震作用可以较好的反映刚度较大的结构,但当结构基本周期较长,场地特征周期较小时,计算所得顶部地震作用偏小。
顾名思义,CQC-complete quaddratic combination,即完全二次项组合方法,其不光考虑到各个主振型的平方项,而且还考虑到耦合项,对于比较复杂的结构比如考虑平扭耦连的结构使用完全二次项组合的结果比较精确。