《建筑结构抗震设计》ppt课件

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1、下面讲第三章最重要的一章抗震设计理论主要内容反应谱定义反应谱的种类（三种）、相互关系抗震设计反应谱振型分解反应谱法底部剪力法自振周期计算方法（能量法、折算质量法、顶点位移法、迭代法、雅克比法）截面抗震验算方法抗震变形验算方法时程分析第三章地震作用和结构抗震验算3—1概述地震作用—地震荷载（惯性力）地震作用效应—由地震作用产生的结构内力、变形。荷载组合—地震荷载与其他荷载组合，验算结构、构件的强度、变形。地震反应—地震引起的结构振动。内力、位移、速度、加速度地震作用与时间有关，则结构反应（内力、位移、速度、加速度等）必然也和时间有关。动

2、力问题要比静力问题复杂的多。结构抗震设计理论从产生到发展至今经历了三个阶段一、静力理论阶段（最早由日本学者大森房吉提出）二、反应谱理论阶段(即伪动力阶段)二阶段，反应谱，豪与比，功卓著。见王前信著«工程抗震三字经»Housner和BiotF=KβGK—地震系数G—结构重量β—动力系数（与结构的振动周期有关，与结构的阻尼比有关）求地震荷载考虑了结构的自振特性。反应谱理论后面要详细介绍三、动态分析阶段地震记录的积累、电子计算机的发展使得我们可以将地震记录输入结构计算模型，用计算机求解结构地震反应地面运动的最大加速度t随时间变化求得的随时间

3、变化时程分析：甲类建筑物、超高层、特别不规则的建筑、采取隔震、减震措施的结构我国的研究状况50年组建56年发表第一篇论文66年邢台地震76年唐山大地震3—2单自由度弹性体系的地震反应分析为什么先研究单自由度地震反应分析问题，有些建筑物可简化成单自由度体系，另外，单自由度体系分析方法解决了，多自由度体系也就不难了。地震时地面运动有三个分量，两个水平分量和一个竖向分量竖向分量80、90区大跨结构、长悬臂结构、高耸结构考虑。90区的高层结构考虑。两个水平分量，分为两个主轴方向，分别计算。kcm一、单自由度弹性体系的运动方程：地面运动位移质点

4、相对地面运动位移相对运动受力分析弹性恢复力阻尼力惯性力达朗贝尔原理，有整理，得单自由度体系的运动方程，微分方程，地震加速度，并不需要地震位移。二、单自由度体系的地震反应分析求结构的位移、速度、加速度、内力、反应等令结构的自振频率（圆频率）。结构的阻尼比常微分方程的解法：齐次方程的通解+非齐次方程的特解。1．齐次方程的通解初始条件t=0时则方程的解式中抗震规范说明：考虑阻尼求得的自振频率与无阻尼体系的自振频率很接近，因此，在求自振频率时，可不考虑结构阻尼的影响。这样可以简化计算。如果所以和不全为零时，才有振动。时t曲线随的取值而变化（1

5、)体系振动（2）不振动（3）此时体系不振动此时称临界阻尼，叫阻尼比结构的阻尼比ξ可以通过实验的方法来测定。怎样来测定，两种方法：（1）自由振动试验首先使结构产生一个初始位移x(0)，然后自然释放。用测振仪记录它的位移曲线，从位移曲线上可以得到两个相临位移峰值点则这个公式的推演位移峰值(2)强迫振动实验振幅起振机（频率可调）频率从小到大，测幅值起振机施加的荷载频率与自振频率接近时，幅值最大结构的自振频率2、非齐次方程的特解-----杜哈曼积分地震作用下，相当于在质点上施加一个动荷载将作为一个随时间变化的力来表示将荷载分成若干个脉冲ttX

6、(t)在时刻，作用时的反应在以前，无荷载以后，由于的作用结构开始振动近似地认为，在d时间内P()是不变的，则冲量定理得，其中v0为速度，于是在这一瞬间，质点获得了速度在的一瞬间，离去，此时质点具有了速度v0将所有的脉冲荷载加起来，于是杜哈曼积分于是运动方程的解地震作用相对位移相对速度于是绝对加速度反应由于（绝对加速度）（相对速度）（相对位移）地震记录很不规则,一般上面的积分用数值积分来完成对于一个地震记录令将的表达式作简化处理(1)忽略系数带有的项(2)(3)用取代则单自由度弹性体系最大绝对加速度反应单自由度弹性体系最大相对速度反

7、应单自由度弹性体系最大相对位移反应当是已知时，与什么参数有关呢如果给定，以自振周期T为横坐标TT大小这些曲线就叫反应谱拟速度反应谱拟位移反应谱拟加速度反应谱T反应谱的实质：单自由度弹性体系在给定的地震作用下的最大反应随体系自振周期变化的曲线在抗震课中经常用到“谱”叫谱在计算反应谱时，发现，不同的场地的地震记录，求得的反应谱形状不同。T1T2T坚硬场地软土场地总结一下反应谱的特点：（1）阻尼比越大，反应谱值越小，且曲线平缓（2）加速度反应谱，当T小于某一个值的时候（大体上相当于场地的自振周期），谱值随T急剧增加。当T大于某一个值时，反应

8、谱值又迅速下降。急剧上升迅速下降（3）速度反应谱随T的增加而增加，逐渐趋于常值，（4）位移反应谱随T的增加而增加（5）土质条件对反应谱的形状有影响结构的阻尼和场地条件对反应谱的影响很大，土质越松软，加速度反应谱峰值对应的