地震作用和結構抗震驗算課件

3.1

概述地震作用結構的地震反應結構、構件的地震作用效應第三章地震作用和結構抗震驗算

地震作用和結構抗震驗算是建筑抗震設計的重要環(huán)節(jié)，是確定所設計的結構滿足最低抗震設防安全要求的關鍵步驟。由于地震作用的復雜性和地震作用發(fā)生的強度的不確定性，以及結構和體形的差異等，地震作用的計算方法是不同的：(1)底部剪力法(2）振型分解反應譜法（3）時程分析法（4）靜力彈塑性方法地震作用的概念和特點地震作用：

地震釋放的能量，以地震波的形式向四周擴散，地震波到達地面后引起地面運動，使地面原來處于靜止的建筑物受到動力作用而產(chǎn)生強烈振動。在振動過程中作用在結構上的慣性力就是地震作用。(以前稱為地震荷載)

（1）不是直接作用在結構上，屬于間接作用；（2）不僅取決于地震烈度、設計地震分組和場地類別等地震特性，還與結構的動力特性（自振周期、阻尼等）密切相關。特點？結構抗震理論的發(fā)展過程靜力理論階段反應譜理論階段動力理論階段

基于性態(tài)的抗震設計理論

-Performance-basedseismicdesign3.2單自由度彈性體系的地震反應分析一、地震作用下單自由度體系的運動方程質(zhì)點位移質(zhì)點加速度慣性力彈性恢復力阻尼力運動方程方程建立——達朗貝爾原理二、單自由度體系動力學分析1.單自由度體系自由振動（1）無阻尼時時（2）有阻尼時m

將荷載看成是連續(xù)作用的一系列沖量，求出每個沖量引起的位移后將這些位移相加即為動荷載引起的位移。2.單自由度體系受迫振動---沖量法(2).動荷載的位移反應m---杜哈美（Duhamel）積分計阻尼時若t=0時體系有初位移、初速度b.

時刻作用瞬時沖量三、單自由度體系地震作用分析運動方程或其中由Duhamel積分，可得零初始條件下質(zhì)點相對于地面的位移為最大位移反應質(zhì)點相對于地面的速度為質(zhì)點的絕對加速度為最大相對速度最大加速度最大相對位移最大反應之間的關系

求得了單自由度體系在地震動作用下的最大反應以后，下一步將引出地震工程領域內(nèi)的核心概念“反應譜”？地震反應譜(responsespectrum)T1TiSyT反應譜？

單自由度體系在給定地震動作用下某種反應量的最大值與體系自振周期之間的關系曲線相對速度反應譜Elcentro1940（N-S）地震記錄絕對加速度反應譜Elcentro1940（N-S）地震記錄標準化加速度反應譜---動力系數(shù)（或標準化加速度反應譜）震級震級越大，長周期成分越豐富，反應譜峰點周期越后移震中距震中距越大，長周期成分越豐富，反應譜峰點周期越后移場地場地越軟，反應譜峰點周期越后移加速度反應譜的性質(zhì)（地震動方面）由于地震動是一個非常復雜的隨機過程，不能用確定性的函數(shù)表示，因此在計算反應譜時，通常對運動方程直接積分得到！目前應用的抗震設計方法是基于力的抗震設計，加速度反應譜是基于力的抗震設計的基礎，因此后面將主要介紹加速度反應譜。在代表未來抗震設計理論發(fā)展方向的抗震理論——基于性態(tài)的抗震設計理論（Performance-basedseismicdesign）中，速度和位移反應譜將起到至關重要的作用！幾個說明3.3單自由度彈性體系的水平地震作用一、單自由度體系的水平地震作用結構在地震作用下作用力的最大地震作用為---集中于質(zhì)點處的重力荷載代表值；---重力加速度---動力系數(shù)---地震系數(shù)---地震影響系數(shù)放大系數(shù)與周期的曲線關系－T，與建筑場地類別、震級、震中距等因素密切相關，通過大量的分析計算，我國抗震規(guī)范中將最大動力放大系數(shù)max＝2.25

水平地震影響系數(shù)是地震系數(shù)k與動力系數(shù)的乘積，當基本烈度確定后，地震系數(shù)k為常數(shù)。僅隨值而變化。所以，水平地震影響系數(shù)最大值抗震規(guī)范中是以水平地震影響系數(shù)作為抗震設計依據(jù)的，其數(shù)值應根據(jù)烈度、場地類別、設計地震分組以及結構自振周期和阻尼比確定。放大系數(shù)－標準反應譜地震影響系數(shù)二、抗震設計反應譜

根據(jù)同一類場地上所得到的地面運動加速度記錄分別計算出它的反應譜曲線，然后將這些譜曲線進行統(tǒng)計分析，求出其中最有代表性的平均反應譜曲線然后結合經(jīng)驗判斷確定，通常稱這樣的譜曲線為抗震設計反應譜?。ㄓ懻摚?/p>

解：（1）求結構體系的自振周期（2）求水平地震影響系數(shù)查表確定地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設防烈度為8度，設計地震分組為二組，Ⅰ類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架柱線剛度阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。

h=5m查表確定解：例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設防烈度為8度，設計地震分組為二組，Ⅰ類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架柱線剛度,阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。（1）求結構體系的自振周期（2）求水平地震影響系數(shù)h=5m查表確定地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別解：例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設防烈度為8度，設計地震分組為二組，Ⅰ類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架柱線剛度,阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。

（1）求結構體系的自振周期（2）求水平地震影響系數(shù)h=5m（3）計算結構水平地震作用三、重力荷載代表值的確定

結構的重力荷載代表值等于結構和構配件自重標準值Gk加上各可變荷載組合值。---第i個可變荷載標準值；---第i個可變荷載的組合值系數(shù)；不考慮軟鉤吊車0.3硬鉤吊車0.5其它民用建筑0.8