地震工程學-3-3地震動特性

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1、地震工程學1第三章地震動特性3.1強震觀測3.2地震動的隨機過程描述3.3地震動特性3.4地震動反應譜3.5地震動的建模與生成傅里葉譜FourierSpectrum離散傅里葉變換對傅里葉譜FourierSpectrum傅里葉變換對復數(shù)表達傅里葉譜FourierSpectrum傅里葉變換對復數(shù)表達連續(xù)傅里葉變換對傅里葉譜功率譜PowerSpectrum傅里葉譜FourierSpectrum功率譜PowerSpectrum(Powerspectraldensity,PSD)功率譜PowerSpectrum自相關函數(shù)功率譜73.3.1地震動幅值特性3.3

2、地震動特性地震動幅值描述最大值（峰值）(PGA&PGV)均方根加速度arms譜強度83.3.1地震動幅值特性3.3地震動特性地震動幅值特性（李杰&李國強，1992）（袁一凡&田啟文，2012）93.3.2地震動頻譜特性3.3地震動特性同一地震，震中距類似，地基類型不同軟土地基上地震動記錄的卓越周期顯著，而硬土地基上的地震動記錄則包含多種頻率成分。103.3.2地震動頻譜特性3.3地震動特性地基狀況相同，震級與震中距不同震級越大，地震動記錄中長周期（低頻）分量越顯著；震中距越遠，地震動記錄中的長周期（低頻）分量越顯著；3.3.2地震動頻譜特性3.3地

3、震動特性震級相同，震中距與地基不同震中距越遠，地震動記錄中的長周期（低頻）分量越顯著；軟土地基上地震動記錄的卓越周期顯著，而硬土地基上的地震動記錄則包含多種頻率成分。123.3.3地震動持時特性3.3地震動特性強震持續(xù)時間對結構反應的影響主要表現(xiàn)在結構的非線性反應階段地震動持時特性Park-Ang能量-變形雙重準則3.3.3地震動持時特性3.3地震動特性無退化非線性體系，強震持時一般影響不大退化性強的體系，持時影響較大持時對能量積累有重大影響地震動持時特性3.3.3地震動持時特性3.3地震動特性絕對持時(0.05g或0.1g截斷)地震動持時的定義相

4、對持時(總能量5%到95%之間)等效持時(與arms有關)其中arms為過程中強震平穩(wěn)部分的標準差。3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜單自由度體系運動方程：單自由度體系的地震反應標準化方程：Duhamel積分：其中單位脈沖反應函數(shù)：3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜單自由度體系的相對位移、相對速度和絕對加速度：單自由度體系的地震反應其中相對相位角：相對位移：相對速度：絕對加速度：3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜相對位移反應譜：相對速度反應譜

5、：絕對加速度反應譜：3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜（袁一凡&田啟文，2012）3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜1976年11月15日寧河地震時天津醫(yī)院記錄的反應譜3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜1976年11月15日寧河地震時天津醫(yī)院記錄的反應譜地震反應的類共振現(xiàn)象3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震

6、動反應譜之間的關系相對位移反應譜：相對速度反應譜：絕對加速度反應譜：準速度反應譜：3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜之間的關系相對速度反應譜：準速度反應譜：3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜之間的關系——三聯(lián)反應譜準速度反應譜：相對位移反應譜：絕對加速度反應譜：三種反應譜的關系：3.4.1單自由度體系地震反應向反應譜概念的轉化3.4地震動反應譜地震動反應譜之間的關系——三聯(lián)反應譜3.4.2反應譜與其它地震動頻譜的關系3.4地震動反應譜反應譜與Fourier譜Fo

7、urier變換：無阻尼的相對速度反應譜：可見：3.4.2反應譜與其它地震動頻譜的關系3.4地震動反應譜反應譜與Fourier譜（袁一凡&田啟文，2012）（李杰&李國強，1992）3.4.2反應譜與其它地震動頻譜的關系3.4地震動反應譜Fourier譜與功率譜密度函數(shù)功率譜傅里葉譜3.4.3反應譜的特性3.4地震動反應譜反應譜的特性反應譜由中部放大區(qū)與兩端的極限反應區(qū)構成的。3.4.3反應譜的特性3.4地震動反應譜反應譜的特性震級、震源距、場地條件和震源機制的影響，不同地震反應譜的卓越周期有很大的不同。3.4.4設計反應譜3.4地震動反應譜從反應譜

8、到設計反應譜設計反應譜不是某個特定地震的地面運動的描述，而是基于大量地震動表現(xiàn)的綜合認識所做出的對結構地震力的一種規(guī)定?！?/p>