工程结构抗震与防灾之地震作用和结构抗震验算识.ppt

第3章地震作用和结构抗震验算§3-1概述一、静力法：水平地震作用FEi=Miagmax=kGi(k=0.2）k：动力放大系数二、反应谱理论（RSMResponseSpectrumMethod）：地震作用：FE=kβG=αGα=agmax/gβ～f(T，ζ)T：自振周期；ζ：阻尼比单质点:ω=（K/M）1/2=2πf=2π/TT=2π（M/K）1/2amaxT曲线即反应谱曲线(一)简化反应谱法：底部剪力法适用：H≤40m，垂直方向K，M分布均匀的结构（二）振型分解反应谱法：其余结构三、时程分析法：补充计算适用：甲类，超高建筑，特别不规则建筑采用强震记录输入进行弹塑性计算四、结构动力程及其求解1、动力荷载与作用荷载与结构自身动力特性有关（1）同期振动荷载（2）冲击荷载（3）地震作用（4）脉动风压（5）动水压力（6）爆炸作用图3-2有阻尼单自由度弹性体系地震用下运动方程解答图示a）地面运动加速度时程曲线；b）微分脉冲引起的自由振动稳态解答：设up=e-ζωtc1(t)cosω’t+c2(t)sinω’t(*)并使c1(t),c2(t)满足正交性：c1(t)cosω’t+c2(t)sinω’t=0代入式(*)有∴合并后有即Duhamel积分一、运动方程：即其中三、动力反应：Duhamel积分四、反应谱S～ω加速度反应谱速度反应谱位移反应谱单质点反应谱相互关系：sa=ωsv=ω2sd当地面加速度：3—3地震作用与设计反应谱表1地震水平作用影响系数最大值§3—4振型分解反应谱法一、运动方程[c]=α[M]+β[K]Rayleigh阻尼二、自由振动：[K-ω2M]{X}=0其中振型向量=x特征值：由特征方程求出的根λi其中三、振型正交性j振型上多质点（i=1，…，n）在k振型上的虚动即质量矩阵M正交:由自由振动方程可求出刚度矩阵K也正交。采用Rayleigh阻尼C=,阻尼矩阵C也满足正交条件。四、振型分解法1解耦方程设：其中振型参与系数一般地：因此高阶振型可忽略2、广义坐标利用Duhamel积分i质点绝对加速度对应作用力：加速度反应谱系数即SRSS方法(squarerootofsquaredsum)原因：各阶线型反应谱（最大值）并非在同一时刻出现，不能绝对值直接迭加。对其它内力的位移反应：一、基本公式取q=0.85GEq=0.85G∴FEK=三、顶部附加地震作用计算：四、顶部小塔楼水平作用力放大系数=3（本身一倍重量下传，F塔=FN）计算步骤：（1）计算T1H用主体结构高度（2）小塔楼做顶层计算（3）时计算主体顶层例题3-5（讲解）P663—6结构自振周期和四、矩阵迭代法（多质点自振计算）1、直接解设：可解出xi2.xi3…………xinmatlab：[V，D]＝eig(X)AV=VDD对角为λ，V：特征向量∴即先假定①一阶振型：假定当→例题3-7解出代入即通过迭代，得到§3-7扭转地震效应§3-8地震与上部结构§3-9结构竖向地震作用§3-10截面抗震验算§3-11结构抗震变形验算大震不倒，框架：规范规定：（一）N>12层或甲类建筑有用弹型性时积分析法验算（二）N≤12层或乙类以下建筑用简化法。1、楼层屈服承载力系数其中为薄弱楼层，产生塑性变形集中。应使，则大震下弹塑性变形也满足*当时，需验算楼层弹塑性变形Δup，3.结点抗弯承载力4、计算某楼层3、薄弱楼层侧移验算：期中测试试卷（）4.场地类型划分与下列何种因素有关?A.地震烈度B.建筑物等级C.场地覆盖层厚度D.场地大小（）5.中震弹塑性作用与下列何种作用近似相等?（）9.考虑结构弹塑性变形后，结构自振周期T1和水平弹塑性地震作用Fp有何变化？A.T1↓，Fp↑B.T1↑，Fp↑C.T1↑，Fp↓D．T1↓，Fp↓（）14.考虑地震作用参与内力组合时，材料强度设计值