TR.32.10.1.14 反应谱规范根据 IBC 2018
该命令可用于根据 ICC 规范 International Building Code (IBC) 2018 版和 ASCE 7-16 来指定和应用
RESPONSE SPECTRUM 荷载，用于动力分析。 频率 — 加速度对的图表是根据该命令的输入要求以及规范中的定义来计算的。一般格式
SPECTRUM comb-method IBC 2018 (TORSION) (DECCENTRICITY f20) (ECCENTRICITY f21) *{ X f1 | Y f2 | Z f3 } ACCELERATION {DAMP f5 | CDAMP | MDAMP } ( {LIN | LOG} ) (MIS f6) (ZPA f7) ({ DOMINANT f10 | SIGN }) (SAVE) (IMR f11) (STARTCASE f12)Note: 从
SPECTRUM到ACC的数据必须位于命令的第一行。上面第二行显示的数据可以继续在第一行或一个或多个新行上，除最后一行外，每行以连字符结尾（每个反应谱最多四行）。命令通过以下数据完成，这些数据必须在新行开始：
{ZIP f8 | LAT f9 LONG f13 | SS f14 S1 f15 } SITE CLASS (f16) (FA f17 FV f18) TL f19其中:
| 参数 | 默认值 | 描述 |
|---|---|---|
| DECCENTRICITY f20 | 1.0 | 与静力偏心距（即质心与刚心之间的偏心距）相乘的系数。 |
| ECCENTRICITY f21 | 0.05 | 偶然偏心系数。正值表示顺时针扭转，负值表示逆时针扭转。 |
| X f1, Y f2, Z f3 | 0.0 | 输入的反应谱在X、Y和Z方向上的系数。 可以输入任意一个或所有三个方向。 如果某一方向没有指定，则缺省为0.0。 |
| DAMP f5 | 0.05 |
阻尼比。
指定恰好为 0.0000011 的值以忽略阻尼。
|
| MISSING f6 |
用于“缺失质量”法的可选参数。包含了未体现在振型中的质量所产生的静力效应。 此缺失质量振型的反应谱加速度为f6值，该值的单位为 长度/秒2（该值不与比例系数“SCALE”相乘）。 如果f6为零，则使用零周期加速度 Note: 如果在任何谱工况中输入了
MISSING参数，则该参数将用于所有谱工况。 |
|
| ZPA f7 | 33 [Hz] | 仅随MISSING选项一起使用的零周期加速度值。 如果未输入，默认为33 Hz。 如果输入了MISSING f6
，该值将被打印出来，但不会被使用。 |
| DOMINANT f10 | 1 (1st Mode) | 采用主模态方法。 所有反应谱分析结果将具有与单独激发的f10模态相同的正负符号，然后软件将考虑系数后的结果用作地震静态位移结果。 如果未输入值，则默认为模态1。 如果输入了0值，则使用在激发方向上具有最大质量参与百分比的模态（仅一个方向因子可以为非零值）。 主模态将基于结构模态的实际基底剪力而不是根据最大质量参与百分比参进行选择。 Note: 不要在此选项中输入 SIGN参数。 该命令，将在采用ABS组合各模态方法中被忽略。 |
| IMR f11 | 1 | 将单个模态响应（缩放模态）复制生成为荷载工况的数量。 默认为一个。 如果大于软件实际得到的实际模态数量 (NM)，则将重置为 NM。 软件使用的模态为模态1到f11。 缺失质量模态不能输出。 Note: 当存在
多个反应谱工况并包含
IMR 选项时, 在每个荷载工况定义之后的分析命令后面要使用
CHANGE 命令。 |
| STARTCASE f12 | Highest Load Case No. + 1 | IMR参数中模态1的基本荷载工况编号。 默认为到软件计算时使用的最大荷载工况编号加一。 如果f12值不大于所有先前确定的荷载工况编号，则使用默认值。 对于模态2到NM，荷载工况编号为前一个工况编号加一。 |
| ZIP f11 | 场地位置的邮政编码，用于确定纬度和经度，从而确定 Ss 和 S1 系数。 (IBC 2018, ASCE 7-16 第22章) | |
| LAT f12 | 场地的纬度，与经度一起用于确定 Ss 和 S1 系数。 (IBC 2018, ASCE 7-16 第22章) | |
| LONG f13 |
场地的经度，与纬度一起用于确定 Ss 和 S1 系数。 (IBC 2018, ASCE 7-16 第22章) |
|
| SS f14 | 0.2秒谱响应加速度的映射最大考虑地震。 (IBC 2018, ASCE 7-16 第11.4.1节) 这是通过 USGS 网络服务获取的。 |
|
| S1 f15 | 1秒周期的映射谱加速度。(IBC 2018, ASCE 7-2016 第11.4.1节) 这是通过 USGS 网络服务获取的。 |
|
| CLASS f16 | 输入 A 到 F 表示 IBC 规范中定义的场地类别。(IBC 2018 ASCE 7-2016 第20.3节) | |
| FA f17 | 可选的短周期场地系数（0.2秒）。如果 SCLASS 设置为 F（即 6），则必须提供此值。(IBC 2018, ASCE 7-2016 第11.4.3节) | |
| FV f18 | 可选的长周期场地系数（1.0秒）。如果 SCLASS 设置为 F（即 6），则必须提供此值。(IBC 2018, ASCE 7-2016 第11.4.3节) | |
| TL f19 | 长周期过渡周期，单位为秒。 (IBC 2018, ASCE 7-16 第22章) |
comb-method = { SRSS | ABS | CQC | ASCE | TEN | CSM | GRP }是将每个模态的响应组合成总响应的方法。
CQC 和 ASCE4-98 方法需要使用阻尼。 ABS、SRSS、CRM、GRP 和 TEN 方法不使用阻尼，除非谱周期曲线是阻尼的函数（见下文的文件选项）。 CQC、ASCE、CRM、GRP 和 TEN 法将包括由于模态频率接近而导致的响应放大效应。 ASCE将包括更多高阶模态的代数和。 ASCE 和 CQC 是更复杂和实用的方法，也是推荐使用的方法。
- SRSS
- 平方和的平方根方法。
- ABS
- 绝对值的和。 此方法非常保守，代表最坏的工况组合结果。
- CQC
- 完全二次组合方法（默认方法）。 对于密集型模态，推荐使用此方法而不是SRSS方法。 合力按如下方式计算：
where
- ρnm
- r
- ωn/ωm ≤ 1.0
==Note: 交叉模态系数矩阵是对称的，且所有项均为正值。 - ASCE
- 采用美国核管理委员会监管指南第2修订版（2006年）中所述的用于振型组合的古普塔（Gupta）方法以及振型的刚性/周期部分相关内容。 在不存在冲突的情况下，采用美国土木工程师协会标准 ASCE4-98 中的定义。 对于振型阻尼周期部分的密集型振型相互作用，采用 ASCE4-98 中的公式 3.2-21（改进的罗森布鲁斯法）。
- TEN
- 组合密集模态的百分之十方法。 美国核管理委员会监管指南 1.92（1976 年第 1.2.2 修订版）。
- CSM
- 美国核管理委员会监管指南 1.92（1976 年第 1.2.2 修订版）。
- GRP
- 密集模态分组方法。 美国核管理委员会监管指南 1.92（1976 年第 1.2.1 修订版）。
Note: 如果选择 SRSS，程序将内部检查是否存在密集型的模态。 如果发现任何此类模态，软件将切换到 CSM 方法。 在 CSM 方法中，程序将检查所有模态是否为密集型。 如果所有模态都为密集模态，软件将切换到 CQC 方法。
IBC
2018
表示谱应按照 IBC 2018 规范中的定义计算。
-
扭矩 - 表示需要考虑由于质心与刚心之间的偏心距产生的扭矩（在水平面内）。有关更多信息，请参见“扭转”。Note: 如果在任何一个反应谱工况中输入了
TORSION参数，它将应用于所有反应谱工况。楼层处的侧向剪力是在世界坐标X和Z方向上进行计算的。对于世界坐标的Y方向，将不考虑扭转的影响。
-
加速度 - 表示将输入加速度谱。 Note: IBC / ASCE 7没有关于位移反应谱的规定。
-
DAMP,MDAMP, andCDAMP - 选择阻尼输入方式：
-
DAMP表示对所有振型使用 f2 值 -
MDAMP表示使用输入或通过DEFINE DAMP命令计算的阻尼值（如果已输入），否则将使用默认值 0.05 -
CDAMP表示使用为每个振型计算的结构复合阻尼。您必须在CONSTANT特性下为不同材料指定阻尼
-
-
LINEAR或LOGARITHMIC -
选择输入的反应谱与周期曲线是线性或对数差值方法，以便根据给定振型的周期来确定其反应谱值。 默认选项为线性。 由于反应谱与周期曲线通常仅在双对数坐标尺度上才是线性的，因此在这种情况下（尤其是在反应谱曲线中仅输入了几个点时），建议采用对数插值法。
当输入
FILE 文件名时，沿阻尼轴的插值将是线性的。Note: 最后一个反应谱工况中输入的最后一个插值参数将用于所有反应谱工况。 -
SIGN - 此选项会为所有反应谱结果创建带符号的值。 将各振型正值的平方和与各振型负值的平方和进行比较。 如果负值的平方和更大，结果就会被赋予负号。 若使用了
ABS选项，则此命令会被忽略。Caution: 请 不要将DOMINANT参数与此选项一起输入。 -
SAVE - 此选项会创建一个加速度数据文件（文件名与模型文件名相同，扩展名为.acc）其中包含节点加速度（以重力加速度（g）和弧度/秒2 为单位）。 这些文件是纯文本文件，可以用任何文本编辑器（例如，记事本）打开查看。
方法学
计算反应谱的方法学在 ASCE 7-2016 第11.4节中定义。 以下是一个简要总结：
- 输入Ss和S1（这可能从数据库搜索或明确输入）
-
计算
Sms= Fa × Ss和
Sm1 = Fv × S1其中:
Fa和Fv根据指定的场地类别A–E并使用表11.4-1和11.4-2确定。对于场地类别F，必须提供这些值。这些需要由用户提供。您也可以指定Fa和Fv的值来代替表值。
-
计算
Sds = (2/3) Sms和
Sd1 = (2/3) Sm1
谱是根据第11.4.5节生成的。
Notes:
- ASCE 7-16 第11.4.8节中的例外 1 已实现。在例外 1 中，对于场地类别 E 且 Ss > 1.0，Fa 值采用与场地类别 C 相同的值。在这种情况下，生成的地震力略有减少。
- ASCE 7-16 第11.4.8节中第2条的例外在 STAAD.Pro 中对于反应谱未实现。
- 第11.9节中描述的地震设计竖向地面运动未实现，因为程序无法确定竖向周期 Tv 。
- ASCE 7-2016 第12.9.1.4条规定，如果模态基底剪力的组合响应 V 小于等效侧向力程序计算的基底剪力 Vt ，则反应谱值应按 V/Vt 比例放大。STAAD.Pro 不会自动检查此情况，也不会在此情况下增加响应量。您可以通过简单分析 静态地震荷载工况 并比较基底剪力值来检查此情况。如果需要，可以相应增加反应谱的 X、Y 或 Z 因子。
动力偏心距
静态偏心通常定义为各楼层处质心（CM）与刚度中心（CR）之间的距离。偶然偏心通常考虑以下因素：
- 地面运动绕垂直轴的旋转分量，
- 质量、刚度或强度的计算值与实际值之间的差异，以及
- 不均匀的活载分布。
建筑第 i 层的设计偏心距 edi
的规定由以下方程给出：
edi =
DEC×esi + ECC×bi
where
- esi
- 第 i 层的静态偏心距
- bi
- 第 i 层垂直于地面运动方向的平面尺寸
-
ECC和DEC - 确定设计偏心距的系数。这些是输入参数。
=
=
=
参考 ASCE 7-16 规范第12.9.2.2.2条关于偶然扭转的要求。
示例
LOAD R1 LOADTYPE Mass TITLE REF LOAD CASE 1
JOINT LOAD
8 FX 49.035
3 6 FX 98.07
END DEFINE REFERENCE LOADS
…
LOAD 1 LOADTYPE None TITLE RS_X
SPECTRUM SRSS IBC 2018 X 0.333 ACC DAMP 0.05 LIN
ZIP 92887 SITE CLASS E FA 0.900 FV 2.400 TL 8.000