建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)ppt課件-wenkub
2022-09-20 01:59:50 本頁(yè)面
【正文】 多自由度體系的運(yùn)動(dòng)方程 m1 m2 mi mN xi xg(t) Ni ?,2,1?）giii xxmI ???? ?? (慣性力 彈性恢復(fù)力 niniii xkxkxkS ???? 2211阻尼力 niniii xcxcxcR ???? ??? 2211運(yùn)動(dòng)方程 giinjijnjiijii xmxkxcxm ????? ???? ???? 11? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? )( txImxkxcxm g????? ???? 運(yùn)動(dòng)方程的解 運(yùn)動(dòng)方程的解：采用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的振型分解法， 多自由度線性體系的振動(dòng)位移 x（ t） 可以表示為各振型下位移反應(yīng)的疊加（線性組合）。 稱為 地震影響系數(shù) 。 ? 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，我們無(wú)法預(yù)計(jì)將發(fā)生地震的時(shí)程曲線。 動(dòng)的最大加速度與地震系數(shù)，表示地面運(yùn)??? g( t )xk 0??kGg txtx SmgmStxtxmF aa ??????? )()()()( 00m a x0????????基本烈度 6 7 8 9 設(shè)計(jì)基本地震加速度值 0 . 0 5 g 0 . 1 g 0 . 2 g 0 . 4 g ? 0. 05 0. 1 0. 2 0. 4 規(guī)范根據(jù)烈度所對(duì)應(yīng)的地面加速度峰值進(jìn)行調(diào)整后得到 地震系數(shù) k與地震烈度的關(guān)系表 標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜 —— 續(xù) β 與 T的關(guān)系曲線稱為 β 譜曲線，實(shí)質(zhì)也是一條加速度反應(yīng)譜曲線。當(dāng)阻尼比等于零時(shí)，加速度反應(yīng)譜的譜值最大，峰點(diǎn)突出。在阻尼比、地面運(yùn)動(dòng)確定后，最大反應(yīng)只是結(jié)構(gòu)周期的函數(shù)。 非齊次微分方程 解由有上述的 齊次解和特解 兩部分組成。當(dāng)該體系只作單向振動(dòng)時(shí)，就形成了一個(gè)單自由度體系。 不僅可以全面考慮地震強(qiáng)度 、頻譜特性 、 地震持續(xù)時(shí)間等強(qiáng)震三要素 ， 還進(jìn)一步考慮了反應(yīng)譜所不能概括的其它特性 。 目前，世界上普遍采用此方法。 結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展 —— 續(xù) ? 按照反應(yīng)譜理論 ， 作為一個(gè)單自由度彈性體系結(jié)構(gòu)的底部剪力或地震作用為： 重力荷載的代表值。 結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展 一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算方法的發(fā)展，大致 可以劃分為三個(gè)階段： 靜力理論階段 靜力法 1920年，由日本大森房吉提出。 結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析：是結(jié)構(gòu)地震作用的計(jì)算方法，應(yīng)屬于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的范疇。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì) Seismic design of buildings 主講： 張美霞 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院土木系 第 3章 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析和抗震驗(yàn)算 概述 單自由度彈性體系的地震反應(yīng)分析 單自由度彈性體系的水平地震作用及其反應(yīng)譜 多自由度彈性體系地震反應(yīng)分析的振型分解法 多自由度體系的水平地震作用 結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng) 結(jié)構(gòu)豎向地震作用 結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算 本章是全課的重點(diǎn)！！ 概 述 幾個(gè)概念 結(jié)構(gòu)地震作用：是指地面震動(dòng)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生動(dòng)力荷載，俗稱為地震荷載，屬于間接作用。 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)步驟 計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用 — 地震荷載； 計(jì)算結(jié)構(gòu) 、 構(gòu)件的地震作用效應(yīng) — M、 Q、 N及位移； 地震作用效應(yīng)與其他荷載效應(yīng)進(jìn)行組合 、 驗(yàn)算結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的抗震承載力及變形 。 假設(shè)建筑物為絕對(duì)剛體，結(jié)構(gòu)所受 的水平地震作用，可以簡(jiǎn)化為作用 于結(jié)構(gòu)上的等效水平靜力 F，其大小 等于結(jié)構(gòu)重力荷載 G的 k倍，即 GkxgGxmF gg ??? m a xm a x ????—— 地震系數(shù)：反映震級(jí)、震中距、地基等的影響 )(txg??m)(txm g?? 結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展 —— 續(xù) 缺點(diǎn)： （ 1） 沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性； （ 2） 認(rèn)為地震時(shí)結(jié)構(gòu)上任一點(diǎn)的振動(dòng)加速度均等于地面運(yùn)動(dòng)的加速度 ， 這意味著結(jié)構(gòu)剛度是無(wú)限大的 ， 即結(jié)構(gòu)是剛性的 。:G）特性，如周期、阻尼等動(dòng)力系數(shù)( 反映結(jié)構(gòu)的:?? GKF ?? 按靜力計(jì)算方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)。 結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展 —— 續(xù) 3. 動(dòng)力分析階段 時(shí)程分析法 ? 大量的震害分析表明，反應(yīng)譜理論雖考慮了振幅和頻譜兩個(gè)要素，但只解決了大部分問(wèn)題，地震持續(xù)時(shí)間對(duì)震害的影響始終在設(shè)計(jì)理論中沒(méi)有得到反映。 ? 時(shí)程分析法用于大震分析計(jì)算 ， 借助于計(jì)算機(jī)計(jì)算 。 ? 假定地基不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而把地基的運(yùn)動(dòng)分解為一個(gè)豎向和兩個(gè)水平方向的分量，然后分別計(jì)算這些分量對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。 單自由度體系地震作用分析 由 Duhamel積分可得零初始條件下質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于地面的位移 為 gxxxx ????? ???? 22 ???? ?? ??t t teFmtx 0 d)(Edd)(s i n)(1)( ????? ???? ??? ??t t tex0 d)(gdd)(s i n)(1 ????? ?????m a x0)(gm a x d)(s i n)(1)( ? ??? ??t td textxS ??????????質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于地面的最大加速度反應(yīng)為 相對(duì)于地面 最大位移反應(yīng) m a x0)(gm a x d)(s i n)()( ? ??????t tga texxtxS ?????????????? 單自由度彈性體系的水平地震作用及其反應(yīng)譜 單自由度彈性體系的水平地震作用 ? 當(dāng)基礎(chǔ)作水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用于單自由度彈性體系質(zhì)點(diǎn)上的慣性力 為 由 得 ? 可見(jiàn)， 在地震作用下，質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的相對(duì)位移 x(t)將與該時(shí)刻的瞬時(shí)慣性力成 正比。 ?單自由度體系在給定的地震作用下某個(gè)最大反應(yīng)與體系 自振周期的關(guān)系曲線稱為該反應(yīng)的 地震反應(yīng)譜 。但是，不大的阻尼比也能使峰點(diǎn)下降很多，并且譜值隨著阻尼比的增大而減??； ②當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振周期較小時(shí)，隨著周期的增大其譜值急劇增加，但至峰值點(diǎn)后，則隨著周期的增大其反應(yīng)逐漸衰減，而且漸趨平緩。 速度放大了多少倍。用于設(shè)計(jì)的反應(yīng)譜應(yīng)該是一個(gè)典型的具有共性的可以表達(dá)的一個(gè)譜線。 k βgSα a ??kGgtxtxSmgmSF aa ?????)()(00????因αGF ? 則水平地震力α 設(shè)計(jì)反應(yīng)譜 —— 續(xù) )(sT0 gT gT5 ?max2?? ?max2)( ??? ?TTg?m a x12 )]5([ ???? ? gTT ???各系數(shù)意義 （ 1） （ 2） 設(shè)計(jì)地震分組 場(chǎng) 地 類 別 I II III IV 第一組 第二組 第三組 （ 3） Tg為特征周期值，與場(chǎng)地類別和地震分組有關(guān)，見(jiàn)下表。 1( ) ( )ni ji jjx t X q t?? ?3 ( )2 ( )1 ( )1213111 (t)2122232 (t)3132333+ + 運(yùn)動(dòng)方程的解 —— 續(xù) 。21121022210210212121??????????????????????????????????????????????????????????????????? 運(yùn)動(dòng)方程的解 —— 續(xù) ?????????????????222221112121210222122),2,1(22??????????????????????解得：阻尼比確定，即由
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