地震反应分析：动力方法

地震反应分析：动力方法Structural Response Analysis:

Dynamic Methods

教师：李爽副教授

lleshuang@

2015年4月10日

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本章导读

•多维动力分析输入的一般处理方法

•多次动力分析结果的一般处理方法

•增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis Method，IDA)

•云图分析方法(Cloud Analysis Method)•结构地震模拟振动台试验基本步骤

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多维动力分析输入的一般处理方法•当结构采用三维空间模型等需要双向

（两个水平方向）或三向（两个水平一

个竖向）地震动输入时，其加速度峰值

可按1（水平1）：0.85（水平2）：0.65

（竖向）的比例调整

•具体如何操作？

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多维动力分析输入的一般处理方法

（2）初步选择若干条地震动，将所选择地震动进行反应谱分析，并与设计反应谱绘制在一起

（3）计算结构振型参与质量达到XX %（如50%~90%）对应各周期点处的地震动谱值（或0.2T 1~1.5T 1）。检查各周期处的包络值与设计反应谱值相差是否不超过20%。如不满足，则回到第二步重新选择地震动

（4）将各地震动在主要周期点处各方向上的值，按1（水平1）：0.85（水平2）：0.65（竖向）加权求和，按该求和值从小到大的顺序输入地震动（仅针对振动台试验，数值

计算不用分先后顺序，因为后者没有损伤）（1）根据研究对象所在场地类型和设

防烈度确定地震设计反应谱（加速度

反应谱）

多次动力分析结果的一般处理方法

•《规范》规定

特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值。当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值

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•《规范》规定

采用时程分析法时，选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按下表采用。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%

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•《规范》规定

规定了计算罕遇地震下结构变形可以使用弹塑性时程分析法，但没有明确说明地震动的选取和调幅方法，这方面存在很多问题，是地震工程研究中的热点问题之一

•常采用的方法是使用与弹性分析相同的地震动输入。这种方法方便，但是不是合理？

•三组包络和七组平均的方法（中国规范、美国IBC 规范、美国ASCE41和ASCE7-05等规范均采用此方法）并不保守，研究表明不同研究者可能得到完全相反的结论

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•目前，提出的地震动选择和调幅方法很多，但是并没有非常好的、被公认为万无一失的方法用于实际工程分析

•科学研究中经常使用大量的地震动进行计算，然后取平均值或中值，即增大样本数量获得更可靠结果的方法

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增量动力分析方法（IDA方法）常采用IDA方法可用于解决结构性态评估的以下问题，核心是获得结构地震反应和地震动强度参数之间的关系

•全面的给出结构性态反应量（反应，EDP）和地震动破坏势（参数，IM）之间的联系

•用于理解结构遭遇地震作用时，结构从轻微破坏至倒塌破坏的全过程

•随着IDA中地震动强度的提高，更好的认清结构固有特性的变化过程

•对整体结构在动力荷载作用下的动力抗震能力评估

•多条地震动的IDA曲线，可以较为定量评估结构在地震动作用下能力的稳定性和可靠性信息

增量动力分析方法（IDA方法）

增量动力分析方法（IDA方法）

左图为IDA曲线

IM？

DM？

Intensity Measure

Damage Measure

增量动力分析方法（IDA方法）

增量动力分析方法（IDA方法）

增量动力分析方法（IDA方法）

Ductility response of a T=1 s, elasto-plastic oscillator at multiple

levels of shaking.

增量动力分析方法（IDA方法）

Structural resurrection on the IDA curve of a T1=1.3 s, 3-storey steel moment-resisting frame with fracturing connections.

Earlier yielding in the stronger ground motion leads to a lower

absolute peak response.

能力和极限状态评价指标

基于DM基于IM

多条地震动记录的情况

为什么选Sa作为IM，其他参数呢？

PGA Sa

与Pushover方法相比，适用性更强（8层结构）

用于求层间屈服位移角（%）

•IDA方法是很有效的方法，但是也存在若干缺点（该方法也称为条带法，

）

Stripe Method

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