工程结构抗震(8).pdf

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1、工程结构抗震EarthquakeEngineering王萌综合实验楼210*wangmeng@bjtu.edu.cn•2.  时域分析方法•3.  频域分析方法结构最大反应角度应用振型迭加法•4.  振型迭加法结构线性地设计反应谱•5.  反应谱分析法震反应分析振型分解反应谱法确定性地震底部剪力法反应分析方法•6.  复模态方法非线性阻尼问题•7.  结构的扭转地震反应分析•8.  竖向地震作用•9.  截面抗震验算工程结构抗震•地震工程学概述敌人1.工程地震环境•地震灾害分析•地震动特性•结构地震反应分析概述我们的2.结构地震反应•结构线性地

2、震反应分析装备计算方法•结构弹塑性地震反应分析•结构随机地震反应分析新武器3.结构隔震减震•结构地震反应控制4.结构抗震设计•结构抗震设计基本原则战略方针前面介绍了结构地震反应分析的振型叠加法和反应谱法(包括单质点体系的反应谱法和多质点体系的振型分解反应谱法)，它们可以用于计算线弹性结构地震反应的时程或最大值。实际在大震（或中震）作用下，结构在反应过程中，构件将发生屈服，结构地震反应为弹塑性反应，结构（或构件）的恢复力为位移（有时包括速度）的非线性函数，此时，基于叠加原理的反应谱分析和振型叠加时程分析已不再适用，而应采用弹塑性地震反应分析方法。

3、•简化的两阶段设计方法：ò第一阶段设计：按多遇地震烈度对应的地震作用效应和其它线性荷载效应的组合验算结构构件的承载能力和结构的弹性变形。ò第二阶段设计：按罕遇地震烈度对应的地震作用效应验算结非线性构的弹塑性变形。结构响应输出评估、设计方法地震动输入《抗震设计规范》《抗震设计规范》——需要进行罕遇地震作用下变形验算的结构《抗震设计规范》——罕遇地震作用下变形验算可采用的方法《抗震设计规范》——罕遇地震作用下变形验算的指标结构弹塑性地震反应分析是地震工程学研究的热点内容之一。这在很大程度上是由于地震动强度的不确定性造成的。这种不确定性使一般建筑物都

4、可能在未来强震中进入弹塑性阶段。结构弹塑性地展反应分析一般采用动态分析方法进行。即根据选定的地震波和结构恢复力特性曲线，对动力方程直接动力法或时程分析法进行直接积分，采用逐步积分的方法计算地震过程中每一瞬间结构的位移、速度和加速度反应，从而观察到结构在强震作用下在弹性和非弹性阶段的内力变化以及构件开裂、损坏直到结构倒塌的全过程。这种方法又叫直接动力法或时程分析法。此方法将沿结构高度按某种规定分布形式的侧向力，非线性静力分析方法这一方法也称为推覆静态、单调地作用在结构计算模型上，逐步增加侧向力，Pushoveranalysis直到结构产生的位移超

5、过容许值，或认为结构破坏接近倒塌为止。结构弹塑性地•1.  结构的计算模型•2.  恢复力特性曲线震反应分析-1•3.  输入地震波的选择直接动力法或时程分析法恢复力刚度非定值，说明结构的恢复力和位移成非线性的关系1.  结构的计算模型1.  结构的计算模型1.1串联多自由度体系的计算模型(层间模型)1.2杆系模型1.  结构的计算模型1.1  串联多自由度体系的计算模型•1.层间剪切模型层间模型•2.层间弯曲模型•3.层间弯剪模型①剪切模型②弯曲模型③剪弯模型混凝土框架钢筋混凝土框架－剪力墙剪力墙结构1.  结构的计算模型1.1  串联多自由

6、度体系的计算模型ò层间剪切模型假设楼板为刚性，同时忽略楼层转动自由度的影响，适用于分析以剪切变形为主的结构，因而对于中低层建筑较为合理。ò层间弯曲模型假设结构的变形以弯曲变形为主，较为适合高层结构。ò而层间弯剪模型是在层间模型的基础上，引进了弯曲弹簧刚度，用以表示上、下层位移的相互关系。①剪切模型②弯曲模型③剪弯模型混凝土框架钢筋混凝土框架－剪力墙剪力墙结构1.  结构的计算模型1.1  串联多自由度体系的计算模型•在层间模型中，把每一楼层的梁、柱、墙的刚度、承载力、变形能力集中到一个单元上，这一描述楼层总体性质的单元可以是柱或弹簧，即用一个单

7、元（弹簧或柱）代表一层所有单元的综合性质。•层间模型是高度简化的力学模型，采用这一模型可以大大简化动力弹塑性分析过程，节省计算时间。但层单元参数的合理确定存在相当的难度，同时用高度简化的模型也无法合理描述楼层整体的弹塑性性质。1.  结构的计算模型1.1  串联多自由度体系的计算模型•1.层间剪切模型1.  结构的计算模型1.1  串联多自由度体系的计算模型由于不考虑楼析的转角变形，因此，剪切模型的层间单元刚度矩阵服从以下关系：其中为第i层的位移。这里,μ为剪应力不均匀系数；h为层高；A、J分别为面积和惯性矩。1.  结构的计算模型1.1  串

8、联多自由度体系的计算模型容易证明，剪切模型的总刚度矩阵具有三对角阵，即1.  结构的计算模型1.1  串联多自由度体系的计算模型对于一般结构，弹性阶段