chapt6（地震反应分析）ppt课件.ppt

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1、结构抗震设计郭子雄华侨大学土木工程学院华侨大学工程结构诊断与防灾研究所第六章结构地震反应分析…………地震反应谱及其工程应用(Chapter6)EarthquakeResponseAnalysis第六讲地震反应谱及其工程应用6.1结构地震反应分析概述6.2单自由度体系的地震反应分析6.3弹性地震反应谱6.4强地面运动的特性6.5地震动参数和设计反应谱6.6多自由度体系地震反应分析6.1结构地震反应分析概述结构地震反应－包括弹性反应和弹塑性反应指地震引起的结构振动，它包括地震在结构中引起的速度、加速度、位移和内力等。弹性地震反应和弹塑性地震反应的分析方法和难易程度

2、差异很大。工程中求解结构地震反应的常用方法反应谱方法，包括拟静力方法和振型分解反应谱法。即通过反应谱理论将地震对建筑物的作用以等效荷载的方法来表示，然后根据这一等效荷载用静力分析的方法对结构进行内力和位移计算。－用于求解弹性地震反应直接动力分析法，即通过对结构动力方程的直接积分，求出结构地震反应的时程曲线，故此法也称时程分析法。－弹性地震反应和弹塑性地震反应6.1结构地震反应分析概述动力反应计算模型的简化动力自由度的概念——为了表示全部有意义的惯性力所必须考虑的位移分量的数目；或为了确定任意时刻全部质量的位置所需的独立几何参数的数目（变形体系中质量的运动自由度

3、）。实际结构都是分布质量的，因而也是无限自由度的。因此地震反应分析时一般必须进行简化，以便计算。简化方法——实际结构都是分布质量的，因而也是无限自由度的。为了使问题简化，需要把复杂的结构体系（在满足工程精度要求的前提下）简化为有限自由度体系（集中质量法、广义座标法、有限元法）。建筑结构进行地震反应分析时对动力自由度的简化，经常采用集中质量法。图6.1动力计算体系的简化6.1结构地震反应分析概述动力反应计算模型的简化地震反应分析存在大量的假定和简化：一般简化为由无重弹性杆串联的多质点弹性体系。地震时地面运动是随机过程，运动极不规则；而建筑结构又是一个由各种不同构

4、件组成的空间体系，其动力特性也十分复杂。因此，地震引起的结构振动实际上是一种很复杂的空间振动。在进行建筑结构的地震反应分析时，为了便于计算，常需做出一系列假定以便对分析过程进行简化。图6.2计算简图复习内容……单自由度弹性体系的自由振动和强迫振动质点t时刻的位移y(t)质点加速度支撑体系的侧移刚度，定义为使质点发生单位位移时所需要施加的力质点的质量m图5.2计算简图一、运动微分方程的建立2.运动方程的建立切开质点的支撑结构，取隔离体如图5.2(c)所示，由动力学知，作用在运动方向上的力有两种：弹性恢复力惯性力质点t时刻的位移y(t)质点加速度支撑体系的侧移刚度

5、，定义为使质点发生单位位移时所需要施加的力质点的质量m根据达朗伯尔原理，有(5-1)二、自由振动微分方程的解(5-1)令(5-3)上式是一个齐次方程，其通解为其中的系数C1和C2可由初始条件确定（设在t＝0时，有初始位移y0和初始速度v0），即可求得体系任一时刻的位移(5-1b)(5-4)方程(5－1)可以简化为：(5-2)质点t时刻的位移y(t)支撑体系的侧移刚度质点的质量上式无阻尼单自由度系统自由振动包含两个频率相同的简谐振动，可以合成为一个简谐振动，即(5－5)(5－6)(5－7)式中(5－4)振动的形式：其振动的时间历程是正弦曲线，是简谐振动。三、振动

6、特征的讨论系统的周期和频率：取决于系统的弹性和惯性，与系统振动的初始条件无关。系统振动的角频率系统的振动频率：系统的振动周期：故系统的振动周期为(5－5)t四、单自由度体系自振频率的计算系统的圆频率是振动特征计算的最基本参数，系统振动的圆频率由下式计算：EIlEI『课堂作业』求图示悬臂体系的自振周期，悬臂梁的分布质量忽略不计。『步骤』计算体系的侧移刚度：先计算单位力作用下的位移(柔度系数，可以采用图乘法)，其倒数即得刚度系数。根据公式计算计算圆频率。计算自振周期T。l5.2.2单自由度弹性体系的自由振动『作业6－1』分别计算图示单质点体系水平振动和竖向振动的自

7、振周期，支撑杆件的质量忽略不计。『作业6－1图』EImAl『作业6－2』已知图示简支梁单质点体系的梁长l=1000mm、质量m＝252kg、梁的弹性模量E＝2.1×105N/mm2，I＝2.45×106mm4，体系振动的初始条件：x0＝Dst,v0=313mm/Sec.试求体系的w、A、j。简支梁的分布质量忽略不计。『作业6－2图』单自由度弹性体系的受迫振动简谐激振力(harmonicexcitationforce)激振力的种类非简谐周期激振力(nonharmonicperiodicexcitationforce):可以用谐波分析法分解为若干个频率成整数倍关系

8、的简谐激振力。冲击荷载(impacti