响应谱分析和地震载荷

关于如何在 S3D 中应用地震载荷和执行响应谱分析的指南

什么是响应谱分析?

响应谱分析使用户能够根据建筑物属性执行地震分析: 自然期, 自己的模式, 质量系统, 和用户输入: 载荷函数和载荷方向.

地震分析的响应谱分析方法主要用于结构设计实践，已在欧洲规范等不同设计规范中建立, ASHTO, 和ASCE. 该方法的基本概念来源于公式, 其中惯性力被确定为质量乘以加速度值和调整因子的总和.

响应谱分析的一般方法包括常见步骤 (如图所示 1):

创建有限元 (五) 具有单元属性的结构模型 (分配的材料和部分) 和边界条件
在单元节点处添加质量 (重量/克)
定义频谱载荷设置和地震作用方向
执行频率分析; 通过根据本征模态施加地震载荷并确定施加载荷的每个方向上结构的应力变形状态来完成.

数字 1: 响应谱分析的一般顺序

执行响应谱分析后, 将产生地震荷载. 下面是单元节点地震荷载计算公式的说明 \({小号}_{一世}\)

\({小号}_{一世}=m times g times 因子 times beta times eta)

在哪里:

\(m=\) 与成员节点相关的成员权重,

\(g=\) 重力加速度 (9.806 米/秒^2)

\(factors=\) 一组调整地震加速度的系数, 布置结构的周围条件, 土壤条件, 等等.

\(\贝塔=) 取决于结构频率周期的动态因子,

\(\eta=\) 取决于结构的相关特征模态的因子.

施加地震载荷 (动态载荷)

执行响应谱分析, 用户必须在 SkyCiv Structural 3D 中操作 (S3D). 开始, 用户需要对其结构施加动态载荷. 这可以通过转到左侧菜单并找到两个按钮来完成, 淋巴结肿块 和 光谱负荷:

淋巴结肿块

应用节点质量时, 有两种方法可以使用. 对于第一种方法, 用户可以直接将平移和旋转质量值应用于任何节点. 去做这个, 点击 淋巴结肿块 如上图所示. 这是用户可以期望看到的输入窗口:

与 Structural 3D 中的其他输入类似, 所有这些值都可以在 节点质量数据表, 可以通过单击上图中显示的数据表图标打开, 或去 编辑 > 数据表条目 > 淋巴结肿块. 用户可以期待与此类似的窗口:

在 Structural 3D 中将节点质量应用于结构的第二种方法是将现有静载荷转换为节点质量. 去做这个, 点击 淋巴结肿块 如前所示, 然后在 将载荷转换为质量 顶部的按钮. 此方法使用户能够选择已应用于其模型的负载组, 输入换算系数 (转换后的负载乘以这个系数) 并选择结果节点质量的作用方向. 如下所述的输入窗口:

注意, 质量只能应用于每个杆件或单元的两端节点. 沿元素的中间节点 (每个成员的评估点数) 没有质量. 如下图所示, 每个成员有四个评估点, 两个中间评估点不会看到任何节点质量.

在其发布阶段, 节点质量只能应用于成员 (例如. 梁或柱).

光谱负荷

应用频谱载荷, 响应谱函数, 必须定义地震力参数和作用方向. 可以使用两种输入方法之一来定义响应谱函数: 用户输入或设计代码.

使用用户输入, 用户需要定义频谱数据 v. 手动周期曲线并输入相应的“X”和“Y”值. Spectrum Data 是加速度谱除以重力加速度得到的归一化加速度. 类似于 SkyCiv Structural 3D 中的其他数据电子表格, 数据可以从 MS Excel 复制/粘贴到相应的表格中 (Ctrl键 + V). 这是响应谱函数的用户输入版本的示例: