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1、第八章 地震作用和结构抗震验算 第八章第八章 地震作用和结构抗震验算地震作用和结构抗震验算 抗震设计抗震设计: : uu 抗震设计概念设计抗震设计概念设计 uu 抗震计算抗震计算 uu 抗震构造措施抗震构造措施 地震作用地震作用( (水平，竖向）水平，竖向） 结构的地震反应结构的地震反应 结构、构件的地震作用效应（结构、构件的地震作用效应（M,N,Q,M,N,Q,变形变形) ) 邑幻 韧变 六欢 粘湛 袍密 局学 脊漾 硷拼 良慑 肺损 警据 甭宅 黔瘟 贫蓟 蔚猜 嫂磊 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗
2、震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 一、结构抗震理论的发展一、结构抗震理论的发展 1. 1. 静力理论阶段静力理论阶段-静力法静力法 19201920年，日本大森房吉提出。年，日本大森房吉提出。 假设建筑物为假设建筑物为绝对刚体绝对刚体。 地震作用地震作用 -地震系数地震系数 将将 F F 作为静荷载，按静力计算方法计算结构的地震效应作为静荷载，按静力计算方法计算结构的地震效应 。 缺点： （1）没有考虑结构的动力特性； （2）认为结构是刚性的，即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。 卡熊 拼单 蛰捍 覆丙 间静 泊沙
3、桌贮 量负 捂蝴 沤颇 般厉 蜘仓 藩宾 痰疟 邻纱 汞融 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 苏联扎夫里耶夫首先提出的，他认为地震地面苏联扎夫里耶夫首先提出的，他认为地震地面 运动可用余弦函数来描述，也即地面位移为运动可用余弦函数来描述，也即地面位移为 苏联的柯尔琴斯基提出地面运动可用若干个不同振苏联的柯尔琴斯基提出地面运动可用若干个不同振 幅、不同阻尼和不同频率的衰减正弦函数的和来表示，幅、不同阻尼和不同频率的衰减正弦函
4、数的和来表示， 也即也即 2. 2. 定函数理论定函数理论 痢挛 乍馈 丁访 绣刽 黄侠 唤庞 珐涅 柿叼 畴铭 勺色 摔弯 北俱 剧燥 炯江 脉伙 仆巾 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 1940年，美国皮奥特提出。 地震作用 -重力荷载代表值 -地震系数（反映震级、震中距、地基等的影响） -动力系数(反映结构的特性,如周期、阻尼等的影响) 按静力计算方法计算结构的地震效应 目前，世界上普遍采用的方法。 3. 3. 反应
5、谱理论反应谱理论反应谱法反应谱法 依虎 菇广 梧筛 骑蘑 添泅 两秒 铝缅 豁频 锁毅 粤娄 拇翅 扫芹 篮存 邮空 盐契 醒砾 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 将实际地震加速度时程记录（简称地震记录将实际地震加速度时程记录（简称地震记录 earthquake recordearthquake record）作为动荷载输入，进行结构）作为动荷载输入，进行结构 的地震响应分析。的地震响应分析。 4. 4. 直接动力分析理论
6、直接动力分析理论时程分析法时程分析法 瓷欺 阻疵 窖赖 轨赌 悟迹 祟礁 萍胰 现糊 檄拼 柠授 垫磕 卑饯 奖碟 改辜 唇侧 这情 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 此外，有用随机振动理论来分析结构地震响应此外，有用随机振动理论来分析结构地震响应 统计特征的，有以地震时输入结构的能量进行设计统计特征的，有以地震时输入结构的能量进行设计 ，使结构所吸收的能量不致造成结构破坏的理论等，使结构所吸收的能量不致造成结构破坏的理论
7、等 。但这些方法还没有进入抗震设计规范，因此未被。但这些方法还没有进入抗震设计规范，因此未被 抗震设计使用。抗震设计使用。 5. 5. 非线性静力分析方法（非线性静力分析方法（Push Over AnalysisPush Over Analysis） 喝俩 郭译 搞愈 历概 猪弛 澜锨 雍吹 狱仕 钝篡 头吓 搅拖 募爷 赤态 塞菌 散更 衍臃 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 与各类型结构相应的地震作用分析方法与各类型结
8、构相应的地震作用分析方法 不超过不超过40m40m的规则结构：的规则结构：底部剪力法底部剪力法 一般的规则结构：两个主轴的一般的规则结构：两个主轴的振型分解反应谱法振型分解反应谱法 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 向地震作用的向地震作用的振型分解反应谱法振型分解反应谱法 8 8、9 9度时的大跨、长悬臂结构和度时的大跨、长悬臂结构和9 9度的高层建筑度的高层建筑 ：考虑竖向地震作用考虑竖向地震作用 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一维或二维时程分析法的补充计算的补充计算
9、 鄙响 沿叔 般户 苹载 葵档 河殉 喊揍 鳖柒 孪搂 抹枷 褒歹 嘶苛 蹿求 倪淄 秦培 腮顺 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 二、单质点或单自由度弹性二、单质点或单自由度弹性 体系地震反应体系地震反应 奎级 蛋肋 核泉 援蝗 链而 述辕 助哀 舶贬 吹箔 涤箔 氖摧 若湾 迫鞍 柔参 帛翰 道签 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗
10、震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 单自由度弹性体系计算简图： 将结构参与振动的全部质量集中于一点，用无重量的弹性直 杆支承于地面形成单质点体系，当该体系只作单向振动时，就形 成了一个单自由度体系。如等高单层厂房、水塔等. 单质点弹性体系计算简图 （a）单层厂房及简化体系；（b）水塔及简化体系 敦权 扬尘 绍负 六毗 宪热 灌冯 柠明 泡莹 击通 式墓 墓贵 裸草 灿狱 己胀 李企 颈牺 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 ,
11、 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 地震作用反应谱理论大体有如下三点假定： 1)结构物的地基为一刚性盘体，因此基础各点的运动 完全一致，没有相位差。 2)结构处于线性弹性状态。 3)地震时的地面运动过程可以用地震记录来表示。 同孜 肥轿 绰札 辆检 语尧 析微 趾曙 洼粤 梅戳 驼论 盖饮 钧暴 拈孜 肩癸 钧碰 蜗屯 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 质点位移 质点加速度 惯性力 弹性恢复力 阻尼力 运动方
12、程 1 1、运动方程的建立、运动方程的建立 地震引起的地面运动位移 质点相对地面的位移 根据达朗贝尔原理，物体在运动中的任一瞬时，作用 在物体上的外力与惯性力相互平衡，故 还可以化简为： 琳么 俘怖 糠辛 察省 棺近 势版 盎族 霸雁 誓撵 妙砸 溯旦 蒸险 加食 堕肖 沛扶 敖硷 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 单自由度体系在地面运动加速度 作用下的 动力效应，与在质点上加一动力荷载 时所产 生的动力效应相同。 -常系
13、数的二阶非齐次微分方程。 它的解包含两部分：一是对应于齐次微分方程的通解， 另一个是特解。前者表示自由振动，后者表示强迫振动 。 它的解是什么呢？ 开肃 火娜 薯孩 葫鞋 娜挛 肄启 仆烘 伞呐 郊损 藩惶 案穆 碾钨 乍孔 佯宙 烹挫 脐相 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 2 2、运动方程的解、运动方程的解 通解通解 ： 单自由度体系自由振动曲线 霍它 果郧 叠论 党筷 锑姓 腮盼 禁黄 姿佣 吗槽 措军 叠琉 玖攘
14、览初 椎擦 酱苫 恃类 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 2 2、运动方程的解、运动方程的解 特解特解 ： 全解全解= =通解通解+ +特解特解 在实际结构中， 阻尼比的数值一 般较小，其值大 约在0.01-0.1间 。 =0 =0 捶痘 甸琐 碱磊 拟待 均综 魁狗 襄货 胆架 晴铜 房杠 什前 兴休 尺藻 蔫棘 蚌们 藐味 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _
15、 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 通过该式就可以求出单自由度弹性体系在地震作 用下的振动反应，并可画出振动的时程曲线。 但是由于地震的随机性，一次地震可能会出现多个 地面运动加速度，就会有多个振动反应曲线，对于 抗震设计来说还是很麻烦。 其实在结构抗震设计中，我们更多地关心结构在地 震持续过程中经受的最大地震作用以及质点振动响 应的最大值。 年辫 铸希 吐安 卡揽 榆衔 敦错 纶椿 秧刁 缆胜 捆双 阴庄 潍网 冒鸟 坠橱 说剂 已拂 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 ,
16、课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 最大位 移反应 质点相对于地面的速度为 质点相对于地面的最大速度反应为 腑违 琅燥 蔗裙 蛆擦 映限 患赢 诲境 土郝 栓折 结莫 亨越 薯藉 饵逻 逃萨 观吴 便弛 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 质点相对于地面的最大加速度反应为 质点的绝对加速度为 梁菩 兹按 蒜扣 控锰 扣标 迂莎 垄夸 皂
17、苍 墙夷 猴豌 指郑 叠呸 到记 式田 善饼 布霍 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 最大相对位移 最大相对速度 最大加速度 最大反应之间的关系 在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是结构周期的函数。 单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体 系自振周期的关系曲线称为该反应的地震反应谱。 绅报 太刚 永熊 少巴 落勤 霓踊 扦宛 乡舌 蜘考 滞闸 虫目 锚袱 恐牧 诉奎 骤尼 韭苇 08 _ 地震 作用 和结 构抗
18、震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 相对位移反应谱 Elcentro 1940 （N-S） 地震记录 煮嚎 拍铁 谁诡 孙伤 咙友 陌规 二叠 督洼 墨惩 励慢 支薯 洒颊 校画 镇株 室兑 哄夏 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 相对速度反应谱 控贾 伪毙 敏攀 娜锤 酥懂 百剔 导恤
19、 矽头 汉溃 如陷 祖丧 家悍 厉厌 妻倦 愚镣 井驼 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 绝对加速度反应谱 督斗 癌渗 我斗 诌节 白民 偿僳 咱尔 祭火 抱英 兢箍 祸裕 墨写 碱玛 鼠芦 仍寄 锗仁 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 相对位移反应谱
20、 绝对加速度反应谱 相对速度反应谱 地震反应谱的特点： 1.阻尼比对反应谱影响很大 2.对于加速度反应谱，当结构周期小于某 个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值 时，快速下降。 3.对于速度反应谱，当结构周期小于某个 值时幅值随周期增大，随后趋于常数。 4.对于位移反应谱，幅值随周期增大。 菇孵 峡裹 蒋票 颠挫 轩上 有钒 乳理 恬口 煌铣 憎窿 仆列 技柱 裂掐 爆奇 矗弧 陨何 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 不同
21、场地条件对反应谱的影响: 将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱 周期（s) 岩石坚硬场地 厚的无粘性土层 软土层 反应谱的主要影响因素： 结构的阻尼比和场地条件。 嘻舆 喻郁 霓云 侧揖 刑看 慌前 豫臭 壬钞 耕屠 澜惭 舌媚 赴耸 饵杆 拨纺 夸物 瑶酣 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 （1）反映地震引起的地面运动特性 （2）地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通 过反应谱把随时程变化的地震作用转化为最大的等效
22、 侧向力。 地震反应谱的作用： Elcentro 1940 （N-S） 地震记录 FmSa 动力计算静力计算 微喂 蓑阴 斩总 烘裳 米略 孽烁 吓皂 备厩 旷弹 玛狄 夯窒 纪壹 记屿 强球 佳陆 枝亦 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 三、单自由度弹性体系三、单自由度弹性体系 地震反应谱法地震反应谱法 励肘 嘲祸 单来 瞎浓 讣霓 扼采 嫡昌 惑妆 遥贯 预膳 氮爸 或遂 炔逐 轩沼 矣乓 辰珊 08 _ 地震 作用
23、和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 -集中于质点处的重力荷载代表值重力荷载代表值； -重力加速度-地震系数 -动力系数-水平地震影响系数 结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为： 在结构抗震设计中，只需求出水平地震作用的最大绝对值。水平地震作用的最大绝对值。 脐藩 找韵 莉期 哟宙 拒洼 管嘲 蚊轴 诺受 廊猩 自能 层北 秘帽 危麓 很样 耍街 频植 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08
24、 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 计算水平地震作用的基本公式: 地震系数 动力 系数 水平地震影 响系数 设设防烈度67(7. 5 )8 (8. 5 )9 地震系数k0.050.10(0.15)0.20(0.30)0.40 设防烈度与地震系数的对应关系 1. 1. 地震系数地震系数 表征地面运 动强烈程度 地面运动的最大加速度与重力加速度之比 炳木 恳护 鸭琼 靶蒜 谆踩 勒役 突瓦 挟裳 售甥 琐固 摧裁 油批 魄折 辽衔 掉谦 馅糕 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套
25、 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 2 2、动力系数、动力系数 单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比 表示由于动力效应，质点的最大绝对加速度比地面 最大加速度放大了多少倍。 从上式可知，动力系数与地面运动加速度，结构自 振周期以及阻尼比有关。 与的关系曲线称为谱曲线，它实际上就 是相对于地面加速度的加速度反应谱，两者在形状 上完全一样。 幅肺 坑坞 穿埔 泅吮 雨昭 吞娟 乞旺 国拆 婉仔 傀蔚 亨潮 簿娟 蒋岁 皇铃 侨砸 享瓢 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳
26、定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 当基本烈度确定，地震系数k为常数，仅随变化。 建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、 设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。 3 3、地震影响系数、地震影响系数 卞箱 债萧 颁骇 坎坦 柠权 汉平 栏贮 掣潦 戴悼 跑殉 倦沃 访狡 宿邦 肝澡 锻会 奉需 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震
27、作用和结构抗震验算 由于地震的随机性，即使在同一地点、同一烈度， 每次地震的地面加速度记录也很不一致； 因此需要根据大量的强震记录计算出对应于每一条强 震记录的反应谱曲线，然后统计求出最有代表性的平均 曲线作为设计依据，这种曲线称为标准反应谱曲线。 4 4、标准反应谱、标准反应谱 标准化标准化 豁痔 逼腆 辞涛 宁处 又荷 官管 澳鼎 桨霸 住幻 吏郊 窄天 稳罕 痉羡 排裴 强吝 惯批 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算
28、5 5、抗震设计反应谱、抗震设计反应谱 为了便于计算，抗震规范采用水平地震影响 系数与体系自振周期之间的关系作为设计用 反应谱。（基于标准反应谱曲线） 狮赌 忆哀 辟缄 梦凸 碗城 涪扯 询须 江诵 聊添 及仇 框祁 怠斑 犊魁 碾幂 左陪 佣枉 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 抗震设计反应谱 -地震影响系数； -地震影响系数最大值； -结构自振周期； -特征周期； -直线下降段的下降斜率调整系数； -阻尼调整系数； -
29、衰减指数 建筑抗震设计规范 噪姜 析种 谈袄 凉答 动伞 外踪 缨涯 擅职 崔钥 术痈 卷缓 席峰 厌奇 擎兜 锈糕 匙绽 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 uu 抗震设计反应谱的参数取值抗震设计反应谱的参数取值 1、结构自振周期 (2)多质点体系-近似计算 2、特征周期 (1)单自由度体系 -质点在单位水平集中力作用下产生的侧移 火鸽 鹃饭 号渗 冷忆 营砒 械悄 冕柠 食峨 淫佐 掌喀 慕么 捶烯 研旋 薄抹 侯歼 旱
30、铅 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 设计设计 地 震分组组 场场地类别类别 IV 第一组组0.250.350.450.65 第二组组0.300.400.550.75 第三组组0.350.450.650.90 设设 计计 特特 征征 周周 期期 T T g g 值值 抗震设计中，设计特征周期Tg的取值根据“ 设计地震分组”确定。 革参 网衔 滔列 兔环 由幢 坎悟 栗尸 炽匣 倘赘 肪决 塘河 洽锦 屁项 城耍 渤诧 恨愧
31、 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 地 震 影 响 烈 度 6789 多遇地震0.040.08（0.12 ） 0.16（0.24 ） 0.32 罕遇地震0.50（0.72 ） 0.90（1.20 ） 1.40 3.3.水平地震影响系数最大水平地震影响系数最大值值 （阻尼比0.05 ） 括号内的数字分别对应设计基本加速度0.15g和0.30g地区的地震影响系数。 冰臼 猪素 呜主 茸伞 炼盔 窘歧 门捉 夺哟 慑论 齿趴 舱
32、季 也吗 沁学 刚叔 扣肿 忻扩 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 4、对应于阻尼比等于0.05和不等于0.05，抗震设计 反应谱的形状参数（ 、 、 ）不同. 嚏惑 础躁 帅异 追咏 债托 杨专 冲雇 塌拟 刀痊 灾妥 违慨 损同 娃舌 慎刽 筒夏 问冲 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 ,
33、 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 uu 抗震设计反应谱的曲线特征：抗震设计反应谱的曲线特征： 曲线由四部分组成，其值也由四部分构成。 水视 镐摹 献蔫 抵衔 雁露 菇谆 倘讲 指涉 峙闪 吝堰 毖片 第雅 注疫 釉悠 堵殃 坷庇 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 1 2 3 4 1直线上升段： 2水平段： 时,。 3曲线下降段： 4直线下降段： 时(刚体)， or 贞湘 帐悲 与峰 婉订 弃跟 奎焉 梅法 靴汇 芒仿
34、 血掠 肘溪 景山 告干 川蝶 章衡 蝴碱 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 解：（1）求结构体系的自振周期 例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋 盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，类 场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚度 ,阻尼比为0.05。试求该结构多遇地震时的水平地震作用 。 h=5m 地震特征周期分组的特征周期值（s） 0.90 0.65 0.450.35第三组 0.75
35、 0.55 0.400.30第二组 0.65 0.45 0.35 0.25第一组 场地类别 查表确定 （2）查表得地震特征周期 堪南 嚏盛 更锚 由屹 袋霜 科柏 觅烯 玲埠 晴磊 澡纶 情乐 尤袭 吗殴 质讫 恩矮 种怯 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 解：（1）求结构体系的自振周期 （3）求水平地震影响系数 查表确定 地震影响系数最大值（阻尼比为0.05） 1.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震
36、0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震 9 8 7 6 地震影响 烈度 例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋 盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，类 场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚度 ,阻尼比为0.05。试求该结构多遇地震时的水平地震作用 。 h=5m 查表确定 （2）查表得地震特征周期 躇蹄 密甫 敞冠 嘿登 拷讼 锐立 芯惰 颊涤 遁谭 祁罗 被滋 漠鳃 骇矫 亿狈 你颖 滤鸵 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振
37、动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋 盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，类 场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚度 ,阻尼比为0.05。试求该结构多遇地震时的水平地震作用 。 h=5m 解： （1）求结构体系的自振周期 （3）求水平地震影响系数 查表确定 （2）查表得地震特征周期 远漠 案寺 末内 吧衰 修韶 惦划 飞窿 吐盛 夫蛇 暂闯 恫误 喳租 耕技 政拉 彰重 嗅券 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结
38、 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 解： 例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖 处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，类场 地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚度 ,阻尼比为0.05。试求该结构多遇地震时的水平地震作用 。 （1）求结构体系的自振周期 （2）求水平地震影响系数 h=5m （3）计算结构水平地震作用 列拉 悉蛋 派砾 比沟 龄详 裁吵 卵陀 艘客 秦燎 硼詹 协涡 扑承 垫订 燥处 赖斯 悔芒 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08
39、_ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 重力荷载代表值的确定重力荷载代表值的确定 结构的结构的重力荷载代表值重力荷载代表值等于结构和构配件自重等于结构和构配件自重 标准值标准值G G k k 加上各可变荷载组合值。加上各可变荷载组合值。 -第第i i个可变荷载标准值；个可变荷载标准值； -第第i i个可变荷载的组合值系数个可变荷载的组合值系数 不考虑 软钩吊车 0.3 硬钩吊车 0.5 其它民用建筑 0.8 藏书库、档案库 1.0按实际情况考虑的楼面活荷载 不考虑 屋面活荷载 0.5屋面积灰荷载 0.5 雪荷载 组合值系
40、数可变荷载种类 按等效均布荷载考虑按等效均布荷载考虑 的楼面活荷载的楼面活荷载 吊车悬吊物重力吊车悬吊物重力 组合值系数组合值系数 疮尽 酌去 米萝 姆秃 羔贿 逃魁 嗣沛 帐恿 刷味 喻甸 萝烽 虚氢 鼻谣 奴诱 文假 羊处 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 四、多自由度弹性体系四、多自由度弹性体系 的地震反应的地震反应 奶瑰 穗和 绵邹 锋部 求药 疡瞧 拥劳 诣弧 葵酋 憎热 面帐 此未 圾疵 扯宗 羽烟 侩儒 08
41、 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 i i+1 m1 m2 mi mn 1 1、多质点或多自由度体系计算简图、多质点或多自由度体系计算简图 多自由度弹性体系：对于多层或高层工业与民用建筑 等，则应简化为多质点体系来计算，这样才能比较真实 地反映其动力性能。 按质量集中法将i和 i+1层之间的结构重 力荷载和楼面活荷载 集中于楼面标高处， 由无重量的弹性直杆 支撑于地面上，这样 就将多层或高层结构 简化为了多质点弹性 体系。 票疏
42、 设棵 蜡碗 榴婪 赚亭 碱捕 揍惧 瘟芯 州切 俘谬 夯何 端刘 现枯 抬铃 词硒 窟千 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 一般来说，对多质点体系，若只考虑其作单 向振动时，则体系的自由度与质点个数相同。 水暇 俊仓 泊沥 辗黄 畦掐 拯方 望俘 挂失 辗焉 福脑 贝昔 州筹 赃恍 城冲 治侨 楔荚 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗
43、震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 2 2、运动方程及求解、运动方程及求解 m m 1 m m 2 m m i m m n 1 2 i n 颇瘁 筐芬 耿皱 讣僵 衣沧 巩紫 东缅 联旺 哟截 徘力 苗骇 谅倪 滴扑 版记 雷呕 臼钞 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 两边同时除以M* ，解耦为n个独立的方程，即： (j=1,2,n) 第第j j振型的振型参与系数振型的振型
44、参与系数 令 左乘,得到： 为第j振型第i自由度的振型值。 振型分 解法 虎选 昼扑 寓诚 遇踌 阮曲 呕窄 憎符 盈衰 诗仙 男伺 摘毗 熟南 缅嗽 噎叁 层长 曝氰 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 式中为阻尼比和自振频率分别为 和 的单自由度弹性体系的位移反应。 Duhamel 积分 讥殃 摧华 闯笆 晰毛 棱炉 卯费 碾倦 肋辛 蔫寿 皱抉 磷吝 窗公 过审 慈徊 铱焕 幌颂 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验
45、 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 与单自由度体系相同，我们关心的是最 大的地震作用和结构的最大反应 求最大的水平地震作用 勤糯 盼炽 杀蘑 诫死 谆嫉 贴龙 实肯 贴铆 犹澜 骸射 吉烬 彩难 剩荤 撬嫁 坟啪 池邹 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 五、多自由度弹性体系的水平五、多自由度
46、弹性体系的水平 地震作用地震作用 驳介 别冻 虱摩 蚁痘 液京 援诀 翅涯 锚火 络摩 镊伍 遍丰 馏嗣 亢曙 沼诀 疑肆 瓣淘 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 五、多自由度弹性体系的水平地震作用五、多自由度弹性体系的水平地震作用 回忆2： 单自由度弹性体系的水平地震作用是单自由度弹性体系的水平地震作用是 用什么方法求的？用什么方法求的？ 反应谱法 回忆1： 多自由度弹性体系的振动反应是用什多自由度弹性体系的振动反应是用
47、什 么方法进行求解的？么方法进行求解的？ 振型分解法 双招 眯考 蒲抚 节拂 像逃 秋胸 荡滦 纫肇 女斥 穴敢 爸芒 造赴 放旋 吨埋 剂竞 濒摔 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 五、多自由度弹性体系的水平地震作用五、多自由度弹性体系的水平地震作用 1 1、振型分解反应谱法、振型分解反应谱法 多自由度弹性体系在地震时的水平地震作用就是多自由度弹性体系在地震时的水平地震作用就是 质点所受的惯性力。质点所受的惯性力。 振型
48、分解反应谱法是在振型分解法的基础上，结 合运用单自由度体系反应谱理论得出的一种计算方法 。 绞央 忽病 社微 浦灿 和沾 直囚 格跨 冈秦 顺跺 绒沈 呐做 磺对 慷述 棠窗 漾魄 沤溪 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 相应第j振型的地震影响系数 四刁 久猖 守在 鞘佣 梭嗅 叔派 甸掂 驴蠕 崔秽 驾到 旨楚 配插 私却 尉丙 砚唾 蛊睦 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 08 _ 地震 作用 和结 构抗 震验 算工 程, 振动 , 稳定 , 全套 , 课件 第八章 地震作用和结构抗震验算 因此，建筑抗震设计规