文档介绍：建筑结构抗震设计 Seismic design of buildings
第3章结构地震反应分析和抗震验算
1 概述
2 单自由度弹性体系的地震反应分析
3 单自由度弹性体系的水平地震作用及其反应谱
4 多自由度弹性体系地震反应分析的振型分解法
5 多自由度体系的水平地震作用
6 结构的地震扭转效应
8 结构竖向地震作用
10 结构的抗震验算
本章是全课的重点!!
1 概述 几个概念
1、结构地震作用:是指地面震动在结构上产生动力荷载,俗称为地震荷载,属于间接作用。
2、结构地震反应:由地震引起的结构振动,包括结构的位移反应、速度反应、加速度反应及内力和变形等。
3、结构动力特性: 结构的自振周期、振动频率、阻尼、振型等。
4、结构的地震反应分析:是结构地震作用的计算方法,应属于结构动力学的范畴。
建筑结构抗震设计步骤
1、计算结构的地震作用—地震荷载;
2、计算结构、构件的地震作用效应—M、Q、N及位移;
3、地震作用效应与其他荷载效应进行组合、验算结构和构件的抗震承载力及变形。
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。
结构抗震理论的发展
一个世纪以来,结构地震反应计算方法的发展,大致
可以划分为三个阶段:
1、静力理论阶段---静力法
1920年,由日本大森房吉提出。
假设建筑物为绝对刚体,结构所受
的水平地震作用,可以简化为作用
于结构上的等效水平静力F,其大小
等于结构重力荷载G的k倍,即
——地震系数:反映震级、震中距、地基等的影响
结构抗震理论的发展——续
缺点:
(1)没有考虑结构的动力特性;
(2)认为地震时结构上任一点的振动加速度均等于地面运动的加速度,这意味着结构刚度是无限大的,即结构是刚性的。
2、反应谱理论阶段
地震反应谱:单自由度弹性体系在地震作用下其最大的反应与自振周期的关系曲线称为地震反应谱。
1943年美国皮奥特( M. A. Biot)发表了以实际地震记录求得的加速度反应谱,提出的“弹性反应谱理论”。
l 房地产E网
房地产E网-房地产物业管理资料库,汇聚海量的免费管理资料。
结构抗震理论的发展——续
按照反应谱理论,作为一个单自由度弹性体系结构的底部剪力或地震作用为:
按静力计算方法计算结构的地震效应。
由于反应谱理论正确而简单地反映了地震特性以及结构的动力特性,从而得到了国际上广泛的承认。实际上到50年代,反应谱理论已基本取代了静力法。目前,世界上普遍采用此方法。
结构抗震理论的发展——续
动力分析阶段---时程分析法
大量的震害分析表明,反应谱理论虽考虑了振幅和频谱两个要素,但只解决了大部分问题,地震持续时间对震害的影响始终在设计理论中没有得到反映。这是反应谱理论的局限性。
时程分析法将实际地震加速度时程记录作为动荷载输入,进行结构的地震响应分析。不仅可以全面考虑地震强度、频谱特性、地震持续时间等强震三要素,还进一步考虑了反应谱所不能概括的其它特性。
时程分析法用于大震分析计算,借助于计算机计算。
我国规范采用的结构地震反应分析方法
我国规范与各类型结构相应的地震作用分析方法:
不超过40m的规则结构:底部剪力法;
一般的规则结构:两个主轴的振型分解反应谱法;
质量和刚度分布明显不对称结构:考虑扭转或双向地震作用的振型分解反应谱法
8、9度时的大跨、长悬臂结构和9度的高层建筑,考虑竖向地震作用;
特别不规则、甲类和超过规定范围的高层建筑:一维或二维时程分析法的补充计算。