文档介绍：地震工程学
•1 地震工程学概述
•2 地震学基础知识
•3 工程地震——地震作用与灾害
•4 结构地震反应分析
•5 工程抗震与结构抗震设计
•6 几个专题
end
4 结构地震反应分析
• 概述
• 运动微分方程的建立
• 抗震结构模型化
• 地震动输入
• 结构地震反应分析方法
• 其他
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概述
地震作用计算方法及其发展
地震作用和结构抗震验算是建筑抗震设计的重要环节,是
确定所设计的结构满足最低抗震设防安全要求的关键步骤。
由于地震作用的复杂性和地震作用发生的强度的不确定性,
以及结构和体形的差异等,地震作用的计算方法是不同的。
可分为简化方法和较复杂的精细方法。
结构抗震设计理论的发展
静力理论阶段
反应谱理论阶段
动力分析理论阶段
2013年4月18日
静力理论阶段
1920年,日本大森房吉、佐野利器等提出。
假定:①结构视为刚体;②各质点加速度相同;又称为烈
度法。 x (t)
0 max
F m x0 (t) G Gk
max g
地震系数
适用范围:此方法忽略了地震作用与结构
动力特性直接相关、结构为非刚性等关键
特性,仅适用于T < 。
意义:划时代,从无到有
2013年4月18日
反应谱理论阶段
1940年,美国Biot(无阻尼)、Housner(有阻尼)等提出。
F
m x (t)
x(t)
0 max
与结构动力特性(振型、T、阻尼)、
地震强度、建筑场地等因素有关;
目前各国设计应用最广(与振型分解法
结合求解多自由度,精度满足工程);
局限是仍属于静力作用。即按静力计算
方法计算结构的地震效应(等效静力法)
。
意义:崭新阶段,长足的进步,方便实用
2013年4月18日
动力分析理论阶段—时程分析法
最近二十年。
前提:①地震记录的积累;
②核电站、海洋平台以及高层结构设计的需要;
③计算机的广泛应用和运算速度的提高;
将实际地震加速度时程记录(简称地震记录)作为动荷载输入,进
行结构的地震响应分析,反应时程变化。
优点:能体现地震动三要素,进行结构的强度及变形验算等。
意义:飞跃,但仍有很多挑战
其他动力方法:
非线性静力分析方法(Static Pushover Analysis)
随机振动理论分析,能量方法,但尚未被抗震设计规范采纳。
2013年4月18日
概述
•确定性
•非确定性—随机
•线性
•非线性
•确定性
•非确定性—随机
•平面
•空间
•单点(1D,2D,3D)
•多点
输入结构计算途径
•确定性地震反应分析•线性地震反应分析•时域分析
•随机地震反应分析•非线性地震反应分析•频域分析
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结构确定性地震响应分析的基本方法略表
结适用地震动
基本思路说明
构方法输入
动力方程可以是增量形
将输入在时域上进行离散,在各时段内的动力问题处理为拟静力
时域方法(数值积分加速度时式,也可以是全量形式。
问题,采用逐步积分法求解动力方程的数值解。积分方法常用线
法或时程分析法) 程
性加速度法、Wilson法和Newmark 法等。
加速度时计算繁琐,应用较少。
将输入在频域上进行离散,在各时段内的动力问题运用广义频域
一般频域方法程(或功率
传递函数(Y(S)=GX(S))求解,迭加得出总体响应。
谱)
一般方法将结构振动特征进行离散,结构的总地震响应表征为主导振型响对具有非粘滞比例阻尼
线加速度时
(振型时程应的迭加,各振型的响应可按单自由度体系采用时域方法或频域的工程结构宜采用复模
性程
振型分析法) 方法进行计算。态理论。
分解适用范围受结构特性和
将结构振动特征进行离散,结构的总地震最大响应表征为主导振
法振型分解反弹性输入形式的局限,但仍
型最大响应按一定组合原则的迭加,各振型最大响应根据由反应
应谱法反应谱为最常用方法之一。
谱理论确定的地震作用按静力法计算。
弹性将结构第一振型的最大响应视为结构的总地震最大响应,按静力适用范围很有限,属振
底部剪力法
反应谱方法求解。型分解法的特例。
与线性结构的不同在于
加速度时将输入在时域上进行离散,在各时段内的动力问题处理为拟静力
时程分析法结构动力刚度矩阵的修
程问题,