地震作用和结构抗震验算1

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1、建筑结构抗震设计2013-3-8任课教师：本课程的主要内容1.绪论2.场地、地基和基础3.地震作用和结构抗震验算4.结构隔震、消能和减震控制5.混凝土房屋结构抗震设计6.钢结构房屋的抗震设计7.多层砌体及底层框架抗震8.构筑物抗震设计9.桥梁结构抗震设计10.地下工程抗震设计3.0概述：重要术语、概念、定义3.1单质点弹性体系的水平地震反应3.2加速度反应谱法3.3多质点弹性体系的水平地震反应3.4多质点弹性体系水平地震作用的确定3.5底部剪力法3.6考虑地基与结构动力互相作用的楼层地震剪力调整3.7竖向地震作用的计

2、算3.8结构自振频率的近似计算3.9地震作用的一般规定3.10结构抗震验算本章内容结构的地震作用计算和抗震验算是建筑抗震设计的重要内容，是确定所设计的结构满足最低抗震设防要求的关键步骤。地震时由于地面运动使原来处于静止的结构受到动力作用，产生强迫震动。地震时由于地面加速度在结构上产生的惯性力称为结构的地震作用。是一种能反映地震影响的等效荷载，属于间接作用，不称为“地震荷载”，而称为“地震作用”。地震作用与一般荷载不同，它不仅与地面加速度的大小、持续时间及强度有关，而且还与结构的动力特性，如结构的自振频率、阻尼等有密切

3、的关系。由于地震时地面运动是一种随机过程，运动极不规则，且工程结构物一般是由各种构件组成的空间体系，其动力特性十分复杂，所以确定地震作用要比确定一般荷载复杂得多。建筑结构抗震设计的步骤：计算结构的地震作用→求出结构和构件的地震作用效应→验算结构和构件的抗震承载力及变形3.0概述地震作用与地震荷载地震作用与一般静荷载不同，它不仅取决于地震烈度大小，而且与建筑结构的动力特性(如结构自振周期、阻尼等)有密切关系。目前，在我国和其他许多国家的抗震设计规范中，广泛采用反应谱理论来确定地震作用，其中以加速度反应谱应用最多。加速度

4、反应谱，就是单质点弹性体系在一定的地面运动作用下，最大反应加速度(一般用相对值)与体系自振周期的变化曲线。若已知体系的自振周期，利用反应谱曲线和相应计算公式，可很方便地确定体系的反应加速度，进而求出地震作用。若已知反应谱曲线，由结构的自振周期就可以确定作用在质点上的最大加速度A，这个加速度与质点质量的乘积（ma）就是作用在质点上的地震作用F。对于多质点体系，可以通过振型分解法，利用单质点体系的反应谱曲线秋出多质点体系在各个振型下的地震作用，最后组合叠加得到。3.0概述加速度反应谱地震作用是很复杂的，地震作用不是直接作

5、用在结构上的荷载，而是地面运动引起结构的惯性力；地震的地面运动，不仅有两个水平方向的运动分量，而且还有竖向分量以及转动分量,我们一般将水平地震作用和竖向地震作用分开计算，在荷载作用效应组合市再视具体情况组合考虑。本章以水平地震作用的确定为主线介绍；地震作用的发生和强度具有很大的不确定性。因此，地震作用计算特别是建筑结构抗震设计的计算，应在符合结构地震反应特点和规律的基础上给予尽量的简化。由于结构类型和体型简单与复杂的差异等，所以在地震作用计算中又可分为简化方法和较为复杂的精细方法。与各类型结构相适应的地震作用分析方法

6、可归纳如下：3.0概述地震作用分析（求解）方法3.0概述地震作用分析（求解）方法底部剪力法不超过40m的规则结构两个主轴的振型分解反应谱法一般的规则结构考虑扭转或双向地震作用的振型分解反应谱法质量和刚度分布明显不对称结构考虑竖向地震作用8、9度时的大跨、长悬臂结构和9度时的高层建筑一维或二维时程分析法的补充计算特殊不规则、甲类和超过规定范围的高层建筑地震作用下在结构中产生的内力、变形、位移、速度和加速度等称为结构的地震反应，或称为结构的地震作用效应。要进行结构的抗震验算，必须先进行结构的地震作用和地震反应分析。结构的

7、地震反应是一种动力反应，结构地震反应分析属于结构动力学的范畴，与静力分析相比要复杂得多，因为反应的大小不仅与外来干扰作用的大小及其随时间的变化规律有关，而且还取决于结构本身的动力特性(如结构自振周期和阻尼等)。由于地震时地面运动为一种随机过程，运动极不规则，而建筑结构是动力特性十分复杂的空间体系，故由地震引起的结构振动是一种很复杂的空间振动。在进行分析时，常须作出一系列简化的假定。3.0概述结构地震反应目前在工程上求解结构地震反应的方法主要有两类：1）拟静力方法拟静力方法，或称等效荷载法，即通过反应谱理论将地震对房屋

8、结构的影响，用等效的荷载来反映（即根据地震引起的房屋结构的最大加速度反应求出的惯性力），然后用静力方法计算结构在等效荷载作用下的内力及位移，再进行结构的抗震能力验算，从而使结构抗震计算这一动力问题转化成相当于静力荷载作用下的静力计算问题。2）直接动力法直接动力法，即在选定的地震地面加速度作用下，用数值积分的方法直接求解结构体系时运动微分方程，求