PPT建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)5

3.1概述3.1.1結(jié)構(gòu)的的地震震反應(yīng)應(yīng)結(jié)構(gòu)由由于地地震動(dòng)動(dòng)產(chǎn)生生強(qiáng)迫迫振動(dòng)動(dòng)，引引起的的結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力力、變變形、、位移移、運(yùn)運(yùn)動(dòng)速速度、、加速速度等等動(dòng)力力反應(yīng)應(yīng)。3.1.2地震作作用地震作作用即即結(jié)構(gòu)構(gòu)地震震慣性性力，，是間間接作作用，，不是是荷載載。第三章章地地震震作用用和結(jié)結(jié)構(gòu)抗抗震驗(yàn)驗(yàn)算地震作作用和和結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震震驗(yàn)算算是建建筑抗抗震設(shè)設(shè)計(jì)的的重要要環(huán)節(jié)節(jié)，是是確定定所設(shè)設(shè)計(jì)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)滿足足最低低抗震震設(shè)防防安全全要求求的關(guān)關(guān)鍵步步驟。。由于地地震作作用的的復(fù)雜雜性和和地震震作用用發(fā)生生的強(qiáng)強(qiáng)度的的不確確定性性，以以及結(jié)結(jié)構(gòu)和和體形形的差差異等等，地地震作作用的的計(jì)算算方法法是不不同的的。可可分為為簡(jiǎn)化化方法法和較較復(fù)雜雜的精精細(xì)方方法。。底部剪剪力法法振型分分解反反應(yīng)譜譜法時(shí)程分分析法法靜力彈彈塑性性方法法一、結(jié)構(gòu)抗抗震理論的的發(fā)展1.靜力理論階階段---擬靜力法1920年，日本大大森房吉提提出。假設(shè)建筑物物為絕對(duì)剛剛體。地震作用---地震系數(shù)將F作為靜荷載載，按靜力力計(jì)算方法法計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)的地震效效應(yīng)，F(xiàn)亦稱為等效效地震荷載載。2.定函數(shù)理論論蘇聯(lián)扎夫里里耶夫首先先提出的，，他認(rèn)為地地震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)可用余余弦函數(shù)來(lái)來(lái)描述，也也即地面位位移為蘇聯(lián)的柯?tīng)枲柷偎够崽岢龅孛孢\(yùn)運(yùn)動(dòng)可用若若干個(gè)不同同振幅、不不同阻尼和和不同頻率率的衰減正正弦函數(shù)的的和來(lái)表示示，也即3.反應(yīng)譜理論論---反應(yīng)譜法1940年，美國(guó)皮皮奧特提出出。地震作用---重力荷載代表值---地震系數(shù)（反映震級(jí)、震中距、地基等的影響）---動(dòng)力系數(shù)(反映結(jié)構(gòu)的特性,如周期、阻尼等的影響)按靜力計(jì)算算方法計(jì)算算結(jié)構(gòu)的地地震效應(yīng)目前，世界界上普遍采采用的方法法。4.直接動(dòng)力分分析理論---時(shí)程分析法法將實(shí)際地震震加速度時(shí)時(shí)程記錄（（簡(jiǎn)稱地震震記錄earth-quakerecord）作為動(dòng)荷載載輸入，進(jìn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的的地震響應(yīng)應(yīng)分析。此外，有用用隨機(jī)振動(dòng)動(dòng)理論來(lái)分分析結(jié)構(gòu)地地震響應(yīng)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特征的的，有以地地震時(shí)輸入入結(jié)構(gòu)的能能量進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)，使結(jié)結(jié)構(gòu)所吸收收的能量不不致造成結(jié)結(jié)構(gòu)破壞的的理論等。。但這些方方法還沒(méi)有有進(jìn)入抗震震設(shè)計(jì)規(guī)范范，因此未未被抗震設(shè)設(shè)計(jì)使用。5.非線性靜力力分析方法法（PushOverAnalysis)二、與各類類型結(jié)構(gòu)相相應(yīng)的地震震作用分析析方法不超過(guò)40m的規(guī)則結(jié)構(gòu)構(gòu)：底部剪力法法一般的規(guī)則則結(jié)構(gòu)：兩兩個(gè)主軸的的振型分解反反應(yīng)譜法質(zhì)量和剛度度分布明顯顯不對(duì)稱結(jié)結(jié)構(gòu)：考慮慮扭轉(zhuǎn)或雙雙向地震作作用的振型型分解反應(yīng)應(yīng)譜法8、9度時(shí)的大跨跨、長(zhǎng)懸臂臂結(jié)構(gòu)和9度的高層建建筑：考慮慮豎向地震震作用特別不規(guī)則則、甲類和和超過(guò)規(guī)定定范圍的高高層建筑：：一維或二二維時(shí)程分析法法的補(bǔ)充計(jì)算算3.1.3結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)圖及及體系自由由度集中質(zhì)量法法3.2單自由度彈彈性體系的的地震反應(yīng)應(yīng)分析3.2.1地震作用下下單自由度度體系的運(yùn)運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)絕對(duì)位位移質(zhì)點(diǎn)絕對(duì)加加速度慣性力彈性恢復(fù)力力阻尼力運(yùn)動(dòng)方程達(dá)朗貝爾原原理3.2.1運(yùn)動(dòng)方程的的解一、單自由由度體系自自由振動(dòng)（1）無(wú)阻尼時(shí)時(shí)時(shí)（2）有阻尼時(shí)時(shí)方程的解令令方程的解：當(dāng)為有阻尼自自由振動(dòng)位位移方程為無(wú)阻尼簡(jiǎn)簡(jiǎn)諧周期振振動(dòng)位移方方程當(dāng)體體系不產(chǎn)產(chǎn)生振動(dòng)，，稱為過(guò)阻阻尼狀態(tài)；；當(dāng)稱稱為臨界界阻尼狀態(tài)態(tài)。時(shí)時(shí)臨界阻尼系系數(shù)時(shí)阻尼比無(wú)阻尼自由由振動(dòng)圓頻頻率無(wú)阻尼自振振周期因體系的質(zhì)質(zhì)量m與剛度k是體系固有有的，因此此無(wú)阻尼體體系自振頻頻率或周期期也是體系系固有的，，稱為固有有頻率與固固有周期。。有阻尼自由由振動(dòng)圓頻頻率m將荷載看成成是連續(xù)作作用的一系系列沖量，，求出每個(gè)個(gè)沖量引起起的位移后后將這些位位移相加即即為動(dòng)荷載引引起的位移移。二、單自由由度體系受受迫振動(dòng)---沖量法m（1）.瞬時(shí)沖量的的反應(yīng)a.t=0時(shí)作用瞬時(shí)時(shí)沖量mb.

時(shí)刻作用瞬時(shí)沖量(2).動(dòng)荷載的位位移反應(yīng)m---杜哈美積分分計(jì)阻尼時(shí)若t=0時(shí)體系有初初位移、初初速度b.

時(shí)刻作用瞬時(shí)沖量三、單自由由度體系地地震作用分分析運(yùn)動(dòng)方程或其中由Duhamel積分可得零零初始條件件下質(zhì)點(diǎn)相相對(duì)于地面面的位移為為最大位移反反應(yīng)即單自由度度體系一般般地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)動(dòng)的位移方方程質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于于地面的速速度為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于于地面的最最大速度反反應(yīng)為質(zhì)點(diǎn)的絕對(duì)對(duì)加速度為為質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于于地面的最最大加速度度反應(yīng)為四、地震反反應(yīng)譜最大相對(duì)速速度最大絕對(duì)加加速度最大反應(yīng)之之間的關(guān)系系在阻尼比、、地面運(yùn)動(dòng)動(dòng)確定后，，最大反應(yīng)應(yīng)只是結(jié)構(gòu)構(gòu)周期的函函數(shù)。單自由度體體系在給定定的地震作作用下某個(gè)個(gè)最大反應(yīng)應(yīng)與體系自振周期的的關(guān)系曲線線稱為該反反應(yīng)的地震震反應(yīng)譜。。最大相對(duì)位位移位移反應(yīng)譜譜Elcentro1940（N-S）地震記錄相對(duì)速度反反應(yīng)譜Elcentro1940（N-S）地震記錄絕對(duì)加速度度反應(yīng)譜Elcentro1940（N-S）地震記錄相對(duì)位移反應(yīng)譜絕對(duì)加速度反應(yīng)譜相對(duì)速度反應(yīng)譜地震反應(yīng)譜譜的特點(diǎn)1.阻尼比對(duì)反反應(yīng)譜影響響很大2.對(duì)于加速度度反應(yīng)譜，，當(dāng)結(jié)構(gòu)周周期小于某個(gè)值時(shí)時(shí)幅值隨周周期急劇增增大，大于某個(gè)值值時(shí)，快速速下降。3.對(duì)于速度反反應(yīng)譜，當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)周期期小于某個(gè)值時(shí)幅值值隨周期增增大，隨后后趨于常數(shù)數(shù)。4.對(duì)于位移反反應(yīng)譜，幅幅值隨周期期增大。不同場(chǎng)地條條件對(duì)反應(yīng)應(yīng)譜的影響響將多個(gè)地震震反應(yīng)譜平