文档介绍：单质点地震作用计算的计算方法主要内容: 1 .单自由度弹性体系地震反应分析,主要是运动方程解的一般形式及水平地震作用的基本公式及计算方法。 2. 计算水平地震作用关键在于求出地震系数 k 和动力系数β。一、地震概述地震是一种地质现象,就是人们常说的地动,它主要是由于地球的内力作用而产生的一种地壳振动现象。据统计,地球上每年约有 15 万次以上或大或小的地震。人们能感觉到的地震平均每年达三千次, 具有很大破坏性的达 100 次。每次中等程度的地震就会造成重大损失和人员伤亡, 研究地震的危害和抗震的方法极有必要, 目前已经研究到了多质点体系地震作用和整体结构的地震作用, 但这些研究都离不开单质点地震作用的计算,我们组准备理论研究并在现有的计算基础上做一点拓展。 2005 年2月 15 日新疆乌什发生级地震, 经济损失达万元, 主要是土木结构的房屋破坏严重。近期, 云南普洱发生严重的地震, 震中位于人口稠密的县城, 造成严重的财产损失和人员伤亡。目前, 因灾受伤群众为300余人, 其中3人死亡。全县各乡(镇) 房屋受损严重, 土木结构房屋墙体倒塌较多, 砖混结构房屋普遍出现墙体开裂, 承重柱移位。作为将来的结构工程师,抗震是我们拦路虎,必须加以重视,那我们先从基础理论着手。三、单质点弹性体系的地震反应目前, 我国和其他许多国家的抗震设计规范都采用反应谱理论来确定地震作用。这种计算理论是根据地震时地面运动的实测纪录, 通过计算分析所绘制的加速度( 在计算中通常采用加速度相对值) 反应谱曲线为依据的。所谓加速度反应谱曲线, 就是单质点弹性体系在一定地震作用下,最大反应加速度与体系自振周期的函数曲线。如果已知体系的自振周期,那么利用加速度反应谱曲线或相应公式就可以很方便地确定体系的反应加速度, 进而求出地震作用。应用反应谱理论不仅可以解决单质点体系的地震反应计算问题, 而且, 在一定假设条件下,通过振型组合的方法还可以计算多质点体系的地震反应。 1 .运动方程的建立为了研究单质点弹性体系的地震反应, 我们首先建立体系在地震作用下的运动方程。图 2-1 表示单质点弹性体系的计算简图。 HL m 图 2-1 单质点弹性体系计算简图由结构动力学方法可得到单质点弹性体系运动方程:)()()()(txmt kxtxctxm g ?????=++ (2-3) 其中 gx (t) 表示地面水平位移, 是时间 t 的函数, 它的变化规律可自地震时地面运动实测记录求得; x (t) 表示质点对于地面的相对弹性位移或相对位移反应,它也是时间 t 的函数,是待求的未知量。若将式(2-3) 与动力学中单质点弹性体系在动荷载)(tF 作用下的运动方程)()()()(tFt kxtxctxm=++ ???(2-4) 进行比较,不难发现两个运动方程基本相同,其区别仅在于式(2-3) 等号右边为地震时地面运动加速度与质量的乘积;而式(2-4) 等号右边为作用在质点上的动荷载。由此可见,地面运动对质点的影响相当于在质点上加一个动荷载, 其值等于)(txm g ??, 指向与地面运动加速度方向相反。因此,计算结构的地震反应时,必须知道地面运动加速度)(tx g ??的变化规律, 而)(tx g ??可由地震时地面加速度记录得到。为了使方程进一步简化,设