PPT建筑结构抗震设计5

3.1概述3.1.1结构的的地震震反应应结构由由于地地震动动产生生强迫迫振动动，引引起的的结构构内力力、变变形、、位移移、运运动速速度、、加速速度等等动力力反应应。3.1.2地震作作用地震作作用即即结构构地震震惯性性力，，是间间接作作用，，不是是荷载载。第三章章地地震震作用用和结结构抗抗震验验算地震作作用和和结构构抗震震验算算是建建筑抗抗震设设计的的重要要环节节，是是确定定所设设计的的结构构满足足最低低抗震震设防防安全全要求求的关关键步步骤。。由于地地震作作用的的复杂杂性和和地震震作用用发生生的强强度的的不确确定性性，以以及结结构和和体形形的差差异等等，地地震作作用的的计算算方法法是不不同的的。可可分为为简化化方法法和较较复杂杂的精精细方方法。。底部剪剪力法法振型分分解反反应谱谱法时程分分析法法静力弹弹塑性性方法法一、结构抗抗震理论的的发展1.静力理论阶阶段---拟静力法1920年，日本大大森房吉提提出。假设建筑物物为绝对刚刚体。地震作用---地震系数将F作为静荷载载，按静力力计算方法法计算结构构的地震效效应，F亦称为等效效地震荷载载。2.定函数理论论苏联扎夫里里耶夫首先先提出的，，他认为地地震地面运运动可用余余弦函数来来描述，也也即地面位位移为苏联的柯尔尔琴斯基提提出地面运运动可用若若干个不同同振幅、不不同阻尼和和不同频率率的衰减正正弦函数的的和来表示示，也即3.反应谱理论论---反应谱法1940年，美国皮皮奥特提出出。地震作用---重力荷载代表值---地震系数（反映震级、震中距、地基等的影响）---动力系数(反映结构的特性,如周期、阻尼等的影响)按静力计算算方法计算算结构的地地震效应目前，世界界上普遍采采用的方法法。4.直接动力分分析理论---时程分析法法将实际地震震加速度时时程记录（（简称地震震记录earth-quakerecord）作为动荷载载输入，进进行结构的的地震响应应分析。此外，有用用随机振动动理论来分分析结构地地震响应统统计特征的的，有以地地震时输入入结构的能能量进行设设计，使结结构所吸收收的能量不不致造成结结构破坏的的理论等。。但这些方方法还没有有进入抗震震设计规范范，因此未未被抗震设设计使用。5.非线性静力力分析方法法（PushOverAnalysis)二、与各类类型结构相相应的地震震作用分析析方法不超过40m的规则结构构：底部剪力法法一般的规则则结构：两两个主轴的的振型分解反反应谱法质量和刚度度分布明显显不对称结结构：考虑虑扭转或双双向地震作作用的振型型分解反应应谱法8、9度时的大跨跨、长悬臂臂结构和9度的高层建建筑：考虑虑竖向地震震作用特别不规则则、甲类和和超过规定定范围的高高层建筑：：一维或二二维时程分析法法的补充计算算3.1.3结构动力计计算简图及及体系自由由度集中质量法法3.2单自由度弹弹性体系的的地震反应应分析3.2.1地震作用下下单自由度度体系的运运动方程质点绝对位位移质点绝对加加速度惯性力弹性恢复力力阻尼力运动方程达朗贝尔原原理3.2.1运动方程的的解一、单自由由度体系自自由振动（1）无阻尼时时时（2）有阻尼时时方程的解令令方程的解：当为有阻尼自自由振动位位移方程为无阻尼简简谐周期振振动位移方方程当体体系不产产生振动，，称为过阻阻尼状态；；当称称为临界界阻尼状态态。时时临界阻尼系系数时阻尼比无阻尼自由由振动圆频频率无阻尼自振振周期因体系的质质量m与刚度k是体系固有有的，因此此无阻尼体体系自振频频率或周期期也是体系系固有的，，称为固有有频率与固固有周期。。有阻尼自由由振动圆频频率m将荷载看成成是连续作作用的一系系列冲量，，求出每个个冲量引起起的位移后后将这些位位移相加即即为动荷载引引起的位移移。二、单自由由度体系受受迫振动---冲量法m（1）.瞬时冲量的的反应a.t=0时作用瞬时时冲量mb.

时刻作用瞬时冲量(2).动荷载的位位移反应m---杜哈美积分分计阻尼时若t=0时体系有初初位移、初初速度b.

时刻作用瞬时冲量三、单自由由度体系地地震作用分分析运动方程或其中由Duhamel积分可得零零初始条件件下质点相相对于地面面的位移为为最大位移反反应即单自由度度体系一般般地面运动动强迫振动动的位移方方程质点相对于于地面的速速度为质点相对于于地面的最最大速度反反应为质点的绝对对加速度为为质点相对于于地面的最最大加速度度反应为四、地震反反应谱最大相对速速度最大绝对加加速度最大反应之之间的关系系在阻尼比、、地面运动动确定后，，最大反应应只是结构构周期的函函数。单自由度体体系在给定定的地震作作用下某个个最大反应应与体系自振周期的的关系曲线线称为该反反应的地震震反应谱。。最大相对位位移位移反应谱谱Elcentro1940（N-S）地震记录相对速度反反应谱Elcentro1940（N-S）地震记录绝对加速度度反应谱Elcentro1940（N-S）地震记录相对位移反应谱绝对加速度反应谱相对速度反应谱地震反应谱谱的特点1.阻尼比对反反应谱影响响很大2.对于加速度度反应谱，，当结构周周期小于某个值时时幅值随周周期急剧增增大，大于某个值值时，快速速下降。3.对于速度反反应谱，当当结构周期期小于某个值时幅值值随周期增增大，随后后趋于常数数。4.对于位移反反应谱，幅幅值随周期期增大。不同场地条条件对反应应谱的影响响将多个地震震反应谱平