基于MATLAB的地震反應(yīng)譜計(jì)算方法的比較.pdf

1、地震反應(yīng)譜是進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震分析與設(shè)計(jì)的重要工具,反應(yīng)譜的計(jì)算在反應(yīng)譜法和時(shí)域逐步積分方法中有重要地位,引起了學(xué)者的重視和廣泛研究。而對(duì)計(jì)算方法優(yōu)劣的評(píng)定常取決于其計(jì)算的耗時(shí)、穩(wěn)定性和精度等因素。目前,計(jì)算反應(yīng)譜的方法有很多,以往常規(guī)方法主要有中心差分法、Newmark-β法、線性加速度法及Wilson-θ法等,這些方法雖然存在一些弊端,但是其計(jì)算精度能夠滿足一般實(shí)際工程計(jì)算的需要,仍被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。因此有必要對(duì)這些方法進(jìn)行深入的比較

2、和探討。
　　目前,我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)阻尼比規(guī)定:混凝土結(jié)構(gòu)通常取0.05,鋼結(jié)構(gòu)通常取0.02,阻尼比均比較小,因此利用擬反應(yīng)譜是可靠的。然而,隨著高層和超高層的出現(xiàn),建筑新形式、新材料的使用、隔震、減震耗能機(jī)構(gòu)的研究以及抗震減災(zāi)新要求的不斷提出,傳統(tǒng)理論也越來越不能適應(yīng)新要求,使用擬反應(yīng)譜可能帶來較大誤差,這應(yīng)當(dāng)引起我們的注意。
　　同時(shí),通過反應(yīng)譜理論分析得到:當(dāng)周期超過3s以后,結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)已不是由地面加速

3、度控制,而可能是由速度甚至是位移控制。然而,現(xiàn)代的超大跨、超高層和巨型結(jié)構(gòu)的自振周期大都達(dá)到了10s以上，如果仍然采用加速度譜來對(duì)其進(jìn)行分析將不合適。我們應(yīng)當(dāng)采用能更好反應(yīng)三個(gè)周期段的反應(yīng)譜來對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,而三聯(lián)反應(yīng)譜就具有這一特點(diǎn),它是將位移、速度以及加速度聯(lián)合反應(yīng)譜同時(shí)表示在一張圖上的四坐標(biāo)對(duì)數(shù)圖,能夠使我們更直接地掌握上述三種物理量與結(jié)構(gòu)自振周期之間的控制關(guān)系。因此,采用MATLAB的GUI編程三聯(lián)反應(yīng)譜圖形界面,并將其應(yīng)

4、用于工程實(shí)踐,將是一項(xiàng)很有意義的工作。
　　論文基于以上內(nèi)容,主要進(jìn)行了以下具體工作:
　　1.基于數(shù)值算法的相關(guān)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀,本文以MATLAB為平臺(tái),建立數(shù)值算法在不同影響因素下的三維圖形,并結(jié)合理論對(duì)比分析。通過算例進(jìn)一步分析驗(yàn)證,得出不同數(shù)值算法在實(shí)際計(jì)算中的表現(xiàn),為工程實(shí)際計(jì)算中選取哪種積分算法更為合適提供參考。
　　2.通過MATLAB軟件分析驗(yàn)證另一類增量形式的Wilson-θ法和傳統(tǒng)的Wilson-θ