结构动力学及桥梁的耐震性能评价

1、结构动力学桥梁的耐震性能评价江西理工大学江西理工大学2014年 5月22日Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.spring dashpot mass SDOF struct

2、uresCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.自由度 ?静力超静定次数 = 5个构件 + 9个反力 + 4个刚节点 2x6个节点 = 6次超静定动力超静定数 = 可能发生位移的节点数(6个节点)x3(每个节点的位移数) 3x3 反力数 = 9次超静定. 9 自由度动力超静定次数 = 每个节点可生成的节点位移方程数 已知的方程数Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.) t (pkuucum Inertia Force kufS ucfD um

3、fI Damping Force Restoring Force Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.噪音与振动标准地震规模和等级Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.静力荷载Dead Load,Live Load, Permanent Load, Slowly Varying Load 动力荷载Harmonic,Periodic,Transient,ImpulsiveMachine OperationMachine OperationH

4、uman MotionWindWindWater WavesEarthquakeRail and Road TrafficConstruction WorksConstruction WorksImpactBlast Wave ExplosionLoss of SupportCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.-正弦波(sinusoidal wave), 三个参数: 振幅、频率、位相角-振幅: A peak to peak amplitude = 2A-均方根(roof means square: RMS) = A

5、/ : 用于表现复杂波形的振幅2最大值正弦波的运动Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.- 宽带随机振动不规则振动的表现方式Mean ValueRMS Value (Root-Mean-Square Value)Standard Deviation最大值宽带(随即)波时间Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.- Amplitude : PGA, EPA- Duration : spectrum intensity, total energy

6、- Frequency ContentsCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.FFT快速傅立叶转换Transient LoadEl Centro (NS, 1940) 每个信号均可表现为多个正弦波的和将测试的信号通过测试装置随时做傅立叶转换 时间参数 频率参数Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-

7、2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.) t (p)u, u(fsucum kufS )u, u(fS Inelastic System inelasticelasticloading unloading reloadingResisting Force ) t (pkuucum Elastic System Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Damp

8、ing Force ) t (pkuucum Aluminum Plexiglass阻尼是随着时间将振动减弱或停止的能量扩散Viscous DamperCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Damping Force ) t (pkuucum ucfD 速度和阻尼力的关系能量原理HDSKIEEEEE Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.HDSKIEEEEE 能量原理SKEE DEHECopyright 2000-2003 MIDAS In

9、formation Technology Co., Ltd.HDSKIEEEEE SKEE DE弹性非弹性HE弹性能非弹性能能量原理Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.umff) t (pDS Newtons Second Laws of MotionsInertia Force 惯性力: 做加速运动的惯性体系内 与物体加速度方向相反的假想力) t (pkuucum 静止/匀速运动加速度运动达朗波特原理 (D Alemberts Principle)行进方向Copyright 2000-2003 MIDAS Inf

10、ormation Technology Co., Ltd.2fCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 墨西哥地震(1985)墨西哥城350 kmCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 墨西哥地震(1985)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 墨西哥地震(1985)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology

11、Co., Ltd.A 地震 : 低周期(高频率)地震 : 支配振动周期=0.5秒 岩石地基、近震、高频振动、低层建筑受害较重B 地震 : 高周期(低频)地震 : 支配振动周期=5秒 软弱地基、远震、低频振动、高层建筑受害较重Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Free body Diaphragm ) t (u) t (u) t (ugt - 集中质量的惯性力与包含地基运动影响的绝对加速度成比例- 阻尼力与结构地基的相对速度成比例- 弹性恢复力与地基的相对位移成比例0kuuc)uu(mg effective ear

12、thquake force : horizontal ground motion0)uu(k)uu( cumggt Absolute DisplacementRelative Displacementgumkuucum 地基加速度 : 测量Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.1. Classical Methodgumkuucum ) t (pkuucum ) t (u) t (u) t (uPC )t (u)t (u)t (uPC k/ptwsinBtwcosA) t (u0nn or二阶线性微分方程2. Duh

13、amels Integral将外力视为由时间间隔非常短的冲击荷载组成的结构反应为对各冲击荷载反应之和Response to impulse 1Response to impulse 2Response to impulse Total ResponseCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.4. Numerical Method当外荷载不是周期性荷载时，使用傅立叶变换，用傅立叶积分表示可适用于弹性和非弹性领域, Numerical time stepping methodDirect integration metho

14、d : Wilson- , Newmark- 5. Frequency-Domain Method1/2,1/41/2,1/61平均加速度法 与时间步长无关，始终收敛1.4/10ntT Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 2 40kuum nnnnnf2,f12T .6,4,2t 2Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.0kuucum 0uu2u2nn critical damping coefficientCopyright 2000

15、-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.0kuucum 0uu2u2nn 0u)m/k(u)m/c (u m/k2 m/cn2 0uun2u2 rtAeu 0rn2r2 mk)m2c(m2cnnr222 mk)m2c(2mk)m2c(2 mk)m2c(2过阻尼: 随时间振幅祖逐渐衰减，门的衰减装置随时间振幅祖逐渐衰减，门的衰减装置低阻尼: 自然界大部分的动力系统，以特有的频率振动自然界大部分的动力系统，以特有的频率振动临界阻尼: 不做振动的最小的阻尼，根据初始条件可能发生振动。不做振动的最小的阻尼，根据初始条件可能发生振动。Copyright 2

16、000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Decay of motionCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Logarithmic decrementCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Half-power bandwidthCopyright 2000-2003 MID

17、AS Information Technology Co., Ltd.tsinpkuum0 Non-homogeneous Solutioncomplementary solution, homogeneousparticular solutionCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.tsinpkuucum0 Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.承受谐振荷载的单自由度结构的非衰减反应 (a) 自由振动 (b) 正常状态 (c) 总反应承受

18、谐振荷载的单自由度结构的衰减反应 (a) 自由振动 (b) 正常状态 (c) 总反应Undamped Free-VibrationDamped Free-VibrationSteady-StateSteady-StateCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.IF, frequency ratio )TT.,e . i (1/nn Force is “slowly varying” Rd is only slightly larger than 1 and is essentially independent of d

19、ampingkp)u(u00st0 controlled by the stiffness of the system 荷载频率变小时, 位相角趋近于0: 与荷载方向相同Slowly varying, in phaseCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 荷载频率增加, 位相角趋近于180度: 与荷载方向相反Rapid varying, out of phaseIF, frequency ratio )TT.,e . i (1/nn Force is “rapidly varying” Rd tends to ze

20、ro as w/wn increases and is essentially unaffected by damping. 2022n0st0mp)u(u controlled by the mass of the systemCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.IF, frequency ratio 1/n Rd is very sensitive to dampingn00st0cp2)u(u controlled by the damping of the systemForcing frequency =

21、 natural frequencyCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.动力分析时的最大位移静力分析时的最大位移荷载和结构的频率比，动力放大系数Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.IF, frequency ratio 1/n Rd is very sensitive to dampingn00st0cp2)u(u controlled by the damping of the system结构的共振现象(SDOF)Copyright

22、 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.f22 f/1/Tbeating 结构物自振频率为20Hz, 动力荷载的频率为19.8Hz时，拍音周期为 T=1/(20-19.8)Hz=5(sec)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.二层剪切变形框架体系的动力方程式Copyright 2000-2003 MIDAS Information Techno

23、logy Co., Ltd.当没有外力和阻尼时，自由振动的二自由度体系的运动方程式 特征值问题 :固有圆频率向量模态向量Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.解以上动力方程的自振周期和模态向量解的二次方程Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.计算模态向量:Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.n个自由度体系的n个自振频率和模态向量:模态质量矩阵和刚性矩阵的关系:各

24、特征向量之间满足正交条件。即，时利用模态向量的正交性，可生成对角线的质量矩阵和刚度矩阵Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.归一化的质量矩阵归一化的刚度矩阵根据模态的正交特性 且以上公式将耦联的n个自由度体系的动力方程分解为独立的n个单自由度体系Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.将位移u用q来表现，将两边用Mn来除，外力项按下面公式，将单自由度体系用D(t)来解，由此可将模态方程的解用来求。Copyright 2000-2003 MID

25、AS Information Technology Co., Ltd.外力项(模态参与系数)(有效模态质量)分析时需要满足Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.模态参与系数有效模态质量Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.有效模态高度Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Spectral Acceleration ( g )aCaC.520TTCvsT.T20=0

26、sTPeriod (sec)avsC./CT52= (UBC-97)设计反应谱各模态基底剪力各模态加速度响应Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.位移响应:各模态倾覆弯矩:(二层最大位移)(一层最大位移)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.结构的阻尼矩阵与质量矩阵和刚度矩阵不同，很难构成明确的矩阵比例衰减质量比例、刚度比例按模态指定阻尼比(经验)- 不必构成阻尼矩阵按模态指定阻尼比后使用于振型叠加法需要阻尼矩阵的情况非比例衰减、非古典衰减

27、体系非线性分析(直接积分法)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.模态阻尼比结构的模态阻尼比是由规模接近的结构在较强地震期间的响应为基础评价而得的(弹性响应)目前的资料还不是很充分Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.古典阻尼矩阵非古典阻尼矩阵-与质量和刚度成比例的阻尼矩阵(比例衰减)-经验决定的阻尼比矩阵-使用模态向量的正交性分解阻尼矩阵-Rayleigh衰减、Caughey衰减-与质量和刚度不成比例-设置局部阻尼器时，不能与质量和刚度成

28、比例 - 非比例衰减体系-将局部阻尼矩阵添加到整体阻尼矩阵中Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.与质量和刚度成比例的衰减与刚度不同，和质量成比例的衰减的可靠度不高Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.与质量成比例的衰减与质量成比例衰减的体系的第n个模态的阻尼公式模态阻尼比 - 阻尼比与固有频率成反比常数 a0 - 决定特定模态(第i模态)的阻尼比与刚度成比例的衰减与刚度成比例衰减的体系的模态阻尼比 - 决定常数a1阻尼比随着固有频率线性增

29、加决定特定模态的n - 决定常数a1Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.单独的质量比例或刚度比例衰减不适合MDF体系中。 -与实际试验中表现出来的多个模态具有同样的阻尼比的情况不一致。 - Rayleigh 阻尼(质量比例衰减+刚性比例衰减)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.构成与实验结果相同的阻尼阻尼第n个模态的阻尼比用常数 a0、a1求 1、 2 - 用矩阵表示阻尼矩阵 CnCopyright 2000-2003 MIDAS In

30、formation Technology Co., Ltd.第一和第二模态的阻尼: 假定为 5%决定质量和刚度矩阵Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.求 a1 和 a2求阻尼矩阵求第三模态的阻尼比Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.考虑第2个模态以上阻尼比的阻尼矩阵使用Caughey阻尼方法前面两项与Rayleigh阻尼相同第n模态的阻尼比系数 al 由 J 个方程式决定(N : 结构的自由度数)Caughey阻尼的问题阻尼的问题- 数

31、值上的不利(方程式的系数的阶数不同)- 两个以上的项包含在Caughey级数中将生成非对角形矩阵 - 分析时间增加- Rayleigh阻尼更实用一些 Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.第一和第二模态的阻尼: 假定为 5%决定质量和刚度矩阵Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDA

32、S Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. New Experience with an Urban EarthquakeNorthridge (1994.1.17)Kobe (1995.1.17)Workshop Bled

33、97Slovenia (1997.6.24-27)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.加洲北岭加洲北岭地震地震 1994年年1月月17日日 04时时30分分- Magnitude : ML=6.7- 人员伤亡人员伤亡 : 57名死亡名死亡- 受灾人数受灾人数 : 约约20,000名名 - 财产损失财产损失 : 400亿美元亿美元Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 神户神户地震地震 1995年年1月月17日日 05点点46分分- Mag

34、nitude : ML=7.2- 人员伤亡人员伤亡 : 5,373名死亡名死亡- 受灾人数受灾人数 : 约约32,000名名- 财产损失财产损失 : 9兆兆9,630亿日元亿日元Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 提出现有耐震设计方法存在的问题1994 Northridge1995 Kobe1999 Turkey1999 Taiwan 预测结构的真实动力反应 + 确保耐震性能 新的耐震设计方法的开发 对现有建筑的抗震性能和水准评价“Workshop on Seismic Design Methodologies

35、for the Next Generation of Codes”Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.U.S.-Slovenian Joint Board for Scientific and Technological Cooperation OrganizationWorkshop on Seismic Design Methodologies for the Next Generation of Codes- America, New Zealand, Europe, Japan : About 40 lea

36、ding experts Hugo Bachmann, Vitelmo V. Bertero, Peter Fajfar, Ronald O. Hamburger Yuji Ishiyama, James O. Jirsa, Andreas J. Kappos, Helmut Krawinkler, Eduardo Miranda, Shunsuke Otani, Thomas Paulay, Nigel M.J. Priestley etc. Objective- New methodologies for the seismic design of new building and bri

37、dge structures- For the evaluation and strengthening of existing structures- Seismic design under development in different regions of the worldP. FajfarH. KrawinklerBled, Slovenia, 24-27 June 1997Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.U.S.-Japan Joint WorkshopWorkshop on Performan

38、ce-Based Earthquake Engineering Methodology for Reinforced Concrete Building StructuresMaui, Hawaii, 13 September 1999 U.S. SIDE A.Chopra, S.Kunnath, F.Filippou, V.Bertero, J.Moehle, H.Krawinkler, J.Jirsa . U.S. SIDET.Okada, H.Kuramoto, F.Watanabe, M.Maeda, D.Kato, T.Kabeyasawa, M.Teshigawara . - Ea

39、rthquake and Responses- Response of Frame- Modeling of Frame- Seismic Capacity of Frame or Members- Seismic Demands- Design Philosophy- Design of Elements or Code Requirements CONTENTSCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 为了确定结构的真实地震响应，使用非线性地震分析Lack of Konwledge onEarthquake Dem

40、andand Building CapacityLinear ElasticBuilding ResponseDisplacementDVdesignVBase Shear?5% Smooth Elastic Design SpectaElastic ForcesReduced for Design by RInelasticResponseCapacity(elastic)DisplacementDDmaxDyieldVdesignVBase ShearR5% Smooth Elastic Design SpectaPerformance PointDemand SpectrumCapaci

41、ty SpectrumSpectral DisplacementSpectral AccelerationSaSdDdesign Historical Approach Traditional Code Basis Performance-Based Design- factors-of-safety- Vdesign=5-10% of Wt- Vdesign= Vmax /R- Reduction justified by expected ductility- Resolution of capacity & demand- Design based on displacement

42、 结构的抵抗能力与对地震作用的要求水准之间的比较BLACK BOXCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 传统的耐震设计原理Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. Documents- Vision 2000(1995)- ATC-40(1996)- FEMA-273(1997)- SEAOC Blue Book (7th Edition 1999)- ATC-44(1998)- FEMA-356(2000)- ATC-55(2002)Pe

43、rformance PointCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.PBSD的基本概念(SEAOC 2000)Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 依据非线性静力分析的耐震性能基准评价Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd. 基于性能的耐震设计标准基于性能的耐震设计标准多阶段性能基准多阶段性能基准SEAOC Vision 20001995. 04. 03SEAOC

44、 Vision 20001995. 04. 03ATC-401996. 01ATC-401996. 01FEMA-273, 2741997. 10FEMA-273, 2741997. 10SEAOC Bluebook1999 7th EditionSEAOC Bluebook1999 7th EditionIBC 20002000. 8IBC 20002000. 8 ( 1997.12 )韩国地震工学会耐震性能基准 ( 1997.12 ) - Capacity Spectrum : Pushover - Demand Spectrum : UBC-94 - Capacity Spectrum

45、: Pushover - Demand Spectrum : UBC-94UBC-97( 1997.04 )UBC-97( 1997.04 ) - BSSC+ATC+ASCE - Capacity Spectrum : Pushover, Modified Performance Level - Demand Spectrum : UBC-97 - BSSC+ATC+ASCE - Capacity Spectrum : Pushover, Modified Performance Level - Demand Spectrum : UBC-97 - Modified UBC-97+AISC S

46、eismic-97 - Structural Performance Level - Design Ground Motions Definition - Capacity Spectrum Method - Modified UBC-97+AISC Seismic-97 - Structural Performance Level - Design Ground Motions Definition - Capacity Spectrum MethodPerformance Based Seismic Design 1998. 06. 12 1998. 06. 12U.S.AKOREAJAP

47、AN制定建筑基准法Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.以性能为基础的耐震设计原理以性能为基础的耐震设计原理相对于各阶段地基运动水准，满足相应的性能目标的设计Very Rare( 5%-50years )Rare( 10%-50years )Occasional( 20%-50years )Frequent( 50%-50years )NearCollapseLife SafetyFunctionalFullyOperationalUnacceptable Performance( for New Construct

48、ion)Basic ObjectiveEssential / Hazardous ObjectiveSafety Critical ObjectiveEarthquake Design LevelPerformance Level Matrix of Performance Objective (FEMA-273,274) 根据设计地震和性能水准确定的建筑性能指标根据设计地震和性能水准确定的建筑性能指标: KOREA 韩国耐震性能基准韩国耐震性能基准: 韩国地震工学会韩国地震工学会- 根据重要性分为三个抗震等级- 两个性能基准两个性能基准: 履行功能水准、防止坍塌水准- 根据平均重现周期分为六

49、个阶段场地运动水准六个阶段场地运动水准- 岩石、沙土、回填土等六个阶段场地类型六个阶段场地类型Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.评价设计地基运动评价设计地基运动Spectral Acceleration ( g )aCaC.520TTCvsT.T20=0sTPeriod (sec)avsC./CT52=设计反应谱 (UBC-97)051015202530spectral displacement ( cm )0.00.20.40.6spectral acceleration ( g )Soil = SASoil

50、= SBSoil = SCSoil = SDSoil = SET=0.5 secT=1.0 secT=1.5 secT=2.0 secCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Codes on Performance-Based Seismic Design-1U.S.A1992 SEAOC Vision 2000 委员会决定开始开发以性能为基准的耐震设计 1989.10.17 Loma Prieta Earthquake 1994. 1.17 Northridge Earthquake 1994 NEHRP (1991

51、-NEHRP 较大幅度修改) 1994 IBCC (整合 ICBO-UBC, BOCA-NBC, SBCCI-SBC) 1995 ATC-19, 34. SEAOC: PBSE 发布报告 1996 ATC-40: Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings 1997 FEMA-273,274 NEHRP Guideline for the Seismic Rehabilitation of Buildings NEHRP Commentary on the Guideline for the Seismic Rehabilitat

52、ion of Buildings 1997 FEMA-302,303 . 1997-NEHRP NEHRP Recommended Provisions for the Seismic Regulations for the New Buildings and Other Structures Provisions and Commentary 1999 SEAOC “Blue Book” 7th Edition Recommended Lateral Force Requirements and Commentary 2000 ICC(International Code Council)

53、“2000 International Building Code”Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Codes on Performance-Based Seismic Design-2JAPAN 1968. 5.16 Hachinohe Earthquake . 1971 修改建筑基准法试行板修改建筑基准法试行板 1978. 2.20 Miyagi Earthquake . 1981 即即“新耐震设计法新耐震设计法” 1995. 1.17 Hanshin Earthquake . 1998.6.12 修改建筑

54、基准法修改建筑基准法New Zealand NZS 3101: 1995 Concrete Structures Standard, Standards Associations of New Zealand, Wellington, 1995Eurocode 1990 Commission of the European Communities (CEC) 欧共体决定开发 . Structural Eurocode “European Committee for Standardization” CEN 1994 - European Prestandard Eurocode 8: Desi

55、gn Provisions for Earthquake Resistance of Structures NZS 4203: Code of Practice for General Structural Design and Loading for Buildings Standards Associations of New Zealand, Wellington, 1984NZSEECopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.12th WCEEAuckland, New Zealand6th NCEESeattle

56、, Washington11th WCEEAcapulco, Mexico7th NCEEBoston, Massachusetts 11th ECEE Paris, FranceConference on Earthquake Engineering199620002002199812th ECEELondon, United KingdomCopyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Copyright 2

57、000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Direct Displacement Based Design地震工学上的迷信和误区地震工学上的迷信和误区 设计和现实之间的矛盾设计和现实之间的矛盾确立以数学分析和大型实验研究为基础的新的耐震设计理念耐震设计理念的假设和不正确性指出了设计与分析的分离的现象弹性反应谱的错误，对精密分析的迷信，对能量的迷信，对剪切的迷信Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.目前强度设计的问题点目前强度设计的问题点1. 需要假定固有周期2. 响

58、应修正系数(R)对周期的依赖性3. 由位移(而不是强度)决定非弹性能力响应修正系数(R)-变形延性()n位移法则： R （长周期结构）n能量法则：（长周期结构）n加速度法则：（忽略 ，周期为零）Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.弹性-非弹性位移比与的平均位移比Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.基于位移设计的概念基于位移设计的概念1. 结构的损伤限度与变形极限状态有关联2. 构件的初期强度只考虑了附加的重要性3. 不应使用5%的弹性阻

59、尼比，应该使用适合非弹性状态的阻尼比4. 可以正确反应预想的柔度水准5. 使用位移反应谱基于位移的设计过程基于位移的设计过程决定屈服位移y (一般选择与y=0.005的y ）决定容许塑性位移P 容许最大位移 t = y + P - 位移延性比 sys= m /y决定有效阻尼比(5) 由相应于有效阻尼比的位移反应谱中决定 Teff、Keff(6) 决定需求屈服强度决定符合需求屈服强度的构件尺寸和细部 初期强度: (8) 修改总位移、系统延性、有效阻尼比，反复迭代计算直到收敛Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.位移控制

60、设计例题位移控制设计例题Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.位移控制设计例题位移控制设计例题Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.位移控制设计例题位移控制设计例题Copyright 2000-2003 MIDAS Information Technology Co., Ltd.Capacity Spectrum Method5% Smooth Elastic Design SpectaPerformance PointDemand Spectru