【正文】 設(shè)計 ? ??? 利用贅余桿件增多抗震防線 連系梁的作用 （贅余桿件的屈服及變形） 2 、新的抗震概念 一方面利用贅余桿件的屈服和變形，來耗散地震能量； 另一方面利用贅余桿件的破壞和退出，使整個結(jié)構(gòu)從一種穩(wěn)定體系過渡到另一種穩(wěn)定體系，實現(xiàn)周期的變化，以避免地震動卓越周期長時間持續(xù)作用一起的共振效應(yīng)。 實例： 1972年 12月馬那瓜地震一萬幢房屋嚴重破壞或倒塌 尼加拉瓜的美洲銀行大廈 （ 18層、 61m； 1963年設(shè)計； 6倍于設(shè)計地震力 ） 時程分析頂點位移加大一倍％底部水平剪力減少倍周期加長?????50~ ?gg結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的計算理論 （一）振型分解反應(yīng)譜法 計算原則：利用單自由度體系反應(yīng)譜和振型分解原則解決多自由度體系地震反應(yīng)的計算方法。 ? ?? 目前的主導(dǎo)方法 計算原則可概括為如下五點： ①具有連續(xù)分布質(zhì)量的多層平面結(jié)構(gòu)及立體結(jié)構(gòu)，可以轉(zhuǎn)化為離散的串聯(lián)質(zhì)點系及串并聯(lián)質(zhì)點系 ②水平荷載下多質(zhì)點系的一組相對側(cè) ，可以采用多質(zhì)點系自由振動 n個振型的 n幅值 ，（ j=1,2,…,n ）的線性組合來表示，即 其中 為廣義坐標(biāo)，是一組待定常數(shù)，角表 j為多質(zhì)點系的振型序號。 ? ?)(txi? ?jix? ? ? ? ? ? ? ?niniii xtqxtqxtqtx )()()()( 2211 ???? ?)(,),(),( 21 tqtqtq n? ③ 多質(zhì)點體系按某一振型振動時，它的功能和位能不會轉(zhuǎn)移到另一振型上去，就是說，體系按某一振型時，不會激起該體系其他振型的振動，即各個振型是相互獨立無關(guān)的。 ? ? ? ?ii Xtqtx 11 )()( ? ? ?iXtq 22 )(?? ?jij Xtq )(? ? ?nin Xtq )(?? ④ 體系按某一振型振動時，任何時刻各質(zhì)點相對側(cè)移狀態(tài)不變，隨時間僅作比例放大或縮小，任何時刻體系的側(cè)移值 等于該振型幅值 乘以常數(shù) C。因而體系按某移振型振動時可以視作一個廣義單自由度體系的振動。 ⑤分別采用相當(dāng)于各個廣義單自由度體系的各個振型的周期，查反應(yīng)譜即可求出體系的各振型最大地震反應(yīng)。然后按照適當(dāng)?shù)慕M合法則，即得多質(zhì)點體系的最大地震反應(yīng)。 ? ?)(txji? ?jix? ? ? ?jiji xCtx ?)(（二）設(shè)計步驟 ①根據(jù)結(jié)構(gòu)特征選擇平面結(jié)構(gòu)或空間結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型及相應(yīng)的多質(zhì)點或多層剛片？體系振動模型。 ②建立質(zhì)點的無阻尼自由振動方程并解之，得質(zhì)點系的各階振型 和周期 ； ③取前若干較長的周期 ,按建筑的設(shè)防烈度，近震或遠震，場地類別，分別查反應(yīng)譜，得出相應(yīng)于前若干振型的地震影響系數(shù) 。 ? ?ijX jTmTTT , 21 ?m??? , 21 ? ④ 計算出前若干個振型的振型參與系數(shù) ⑤分別計算出多質(zhì)點系的前若干振型地震作用 ⑥分別計算出前若干個振型地震作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形 ⑦按照一定法則進行結(jié)構(gòu)振型地震內(nèi)力和變形的組合，得結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的地震內(nèi)力和變形 ⑧將構(gòu)件地震內(nèi)力與其它荷載內(nèi)力組合，進行截面設(shè)計 m??? , 21 ?jiF ),2,1( mjGXF ijijjji ??? ??（三）結(jié)構(gòu)動力特征計算 可采用雅可比法、迭代法或 QR法等 ? ?? ? ? ?? ? 0)()( ?? txktxm ii???????????nitxtxtXtxiiii,2,1)si n ()()si n ()(2 ??? ?????設(shè) ? ?? ? ? ?? ?XmXk 2??? ? ? ?? ?? ? 02 ?? Xmk ??（四）振型參與系數(shù) ?????nijiinijiijXGXG121?SRSS法 ―― 第 i,k振 9~15個振型 ――j 振型與 k振的耦聯(lián)系數(shù) ――k 振型與 j振型的自振周期比 kj ?? 2jSSSjS ―― 結(jié)構(gòu)水平地震作用效應(yīng)（彎矩， … ） ――j 振型水平 CQC法 （考慮扭轉(zhuǎn)） ? ?? ??mjmkkjjk SSS1 1?之比較長周期較短周期ki SS,jklT?地震作用效應(yīng)的組合（耦合） 結(jié)構(gòu)分析軟件 通用軟件（大型有限元分析程序） ANSYS , SAP2022, SAP84, APINA, CASTOM, MARC 后處理不方便 專用軟件 TBSA , TAT, SATWE, 廣夏 專用軟件 桿件 ―― 薄壁桿系空間分析程序分析方法 優(yōu)點： 能基本反映高層建筑結(jié)構(gòu)的主要受力特點較好地解決了大量復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)地計算問題。 用薄壁桿件表示剪力墻，未知量少，輸入、輸出數(shù)據(jù)少，計算時間。 存在的問題： 變截面剪力墻 縱向位移不協(xié)調(diào) 長墻、矮墻的情況 層數(shù)不多，人為開洞 多肢剪力墻 （肢數(shù) 19） 剛周邊假設(shè) 洞口對齊要求，要求加計算洞 ?框支剪力墻＋計算洞 框架梁與剪力墻連接 線性體系隨機振動反應(yīng)分析 研究線性體系在平穩(wěn)或非平穩(wěn)隨機干擾下的反應(yīng)，初始條件可以確定的，也可以是隨機的。 單自由度線性體系的隨機反應(yīng)分析 基本方程： (1) 式中 是描述質(zhì)點運動的位移 ； )(2 200 tfxwxwx ???????mkc2?? mkw ?0mtftf /)()( 1?ckm ,分別為結(jié)構(gòu)體系的阻尼比和固有圓頻率 ； )(tx和 ； 為體系的質(zhì)量，彈簧剛度和粘滯阻尼系數(shù)。 初始條件 0)0()0( ?? ?xx （ 2） 1）時域分析 Duhamel積分法：將整個荷載時程看作是由一體系連續(xù)的短持續(xù)時間脈沖組成。先求短脈沖作用下的反應(yīng)，然后用疊加原理求得總反應(yīng) 微沖量 dssf )(s設(shè) 時刻的單位脈沖 的反應(yīng) 則 在微沖量作用下的反應(yīng)為 )( st ??)( sth ?dssfsthtdx )()()( ?? （ 3） 總反應(yīng)為 ? ?? t dssfsthtx 0 )()()( （ 4） 也稱為脈響函數(shù)。 時 （脈沖發(fā)生前無響應(yīng)） 考慮 的情況，故當(dāng) 時， )(2 200 thwhwh ?? ??? ???1)2( 20220??? ??????dthwhwh ?)( sth ?st ? 0)( ?? sth ? ??0?s )()( ttf ??（ 5） （ 6） 兩端作跨零積分，有 1)2( 20220?????????dthwhwh ? （ 7） 利用（ 6），得 ???????????????? ?? ??????????????????????00200000000000000000)(022)(2)0(dtthwhwdhwthwhhhddth???故 （ 8）作用一個單位脈沖，產(chǎn)生初速度 1)0( ???h相當(dāng)于 ??????????????）（）齊次化（及 1091)0(,0)0(~02 200hhhwhwh ? 的解 從而 ?????????)11(000s i n)e x p (1)( 0tttwtwwth dd?20 1 ??? ww d式中 2）頻域分析法 i w tefxwxx0202 ?????? ? （ 12） 初始條件： 0)0()0( ?? ?xx設(shè) iw tAetx ?)( 則 ? ? i w ti w t efAewiwwiw 02022 2)( ??? ? （ 14） 故 i w tefwHtx0)()( ?（ 15） 式中 wwiH 0220 21)(???? （ 16） 稱為體系的頻響函數(shù)或傳遞函數(shù)，它表示在干擾 下反應(yīng) 的振幅放大率，是線性體系的固有頻率特性。 對任意函數(shù) ，可用 Fourier變換表示成 )(wH)(tf )(tx)(tf? ???? ?? dtetfwf i w t)(2 1)(? ? （ 17） ? ????? dtewftf i w t)(?)( （ 18） 逆變換 即 在任意荷載作用下， ? ????? dtewfwHtx i w t)(?)()(（ 19） 3）脈動函數(shù)和頻響函數(shù)的關(guān)系 設(shè) 是單位脈沖時，它的 Fourier變換 由式（ 17），可求得為 )()( ttf ??? ???? ? ?? ??? 2 1)(2 1)(? dtetwf i w t（ 20） 代入式（ 19），則得單位脈沖作用下得反應(yīng)函數(shù)為 ? ????? dwewHth i w t)(2 1)( ? （ 21） 即： 除 處，脈響函數(shù) 和頻響函數(shù) 是 Fourier變換時 ?21 )(th )(wH? ???? ?? dtethwH i w t)()(（ 22） 2．平穩(wěn)隨機干擾下的反應(yīng) )(2 200 tFXwXwX s??????? （ 23） FX ,0)0()0( ?? ?XX大寫字母 為隨機變量 （ 24） 初始條件 ： 若干專題研究： 鞭梢效應(yīng) 舒適度設(shè)計 基于性能（位移）的設(shè)計方法 上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)的共同作用 結(jié)構(gòu)振動控制 結(jié)構(gòu)非線性分析（時程分析） Thanks！