反应谱理论.ppt

1、7.结构的地震反应分析、地震作用和地震作用理论概述单自由度地震作用分析地震反应谱多自由度地震作用分析地震反应分析时分析方法几个茄子结论、7.1地震作用和地震作用理论概述、7.1.1地震作用(结构的抗震设计当然要先解决地震力计算。因为地震力不仅与地面运动有关，还与结构的动力特性有关。地面运动的特征(强度、频谱特性、持续时间等)受到震源机制的影响，结构本身是一个非常复杂的力学系统，除了结构和基础之间的相互作用外，牙齿中的很多因素还不清楚。因此，地震作用研究经历了艰难的过程。7.1.2地震作用理论由于问题的复杂性，地震作用理论大致到科学，经历了如下逐步发展的过程：7.1地震作用和地震作用理论概述。1

2、)静态理论本世纪初日本大三方吉提出的，目的是简化将结构视为刚体的处理。因此，如果地面运动的最大加速度是结构中某处的重量，那么牙齿质量受到的地震力为(1)。很明显，静态理论与实际不符，因为完全不考虑结构的变形。2)正函数理论这是前苏联扎布里耶夫自大三防路以来首次提出的“动力理论”。他认为地震地面运动是余弦函数、7.1地震作用和地震作用理论的概述，此后前苏联科尔沁斯基又对此进行了修改。假设地面运动为(2)。牙齿理论克服了静态理论，不考虑结构。不能用决定函数解释。3)反应波理论是根据实际地面运动作用下的单自由度线性系统的反应分析结构的“拟静理论”。我国和许多国家的抗震设计规范都以这种理论为基础，后面

3、将具体介绍。(3)，7.1地震作用和地震作用理论概述用数值积分方法求出系统反应时间过程的“动力理论”(也称为直接积分理论)。随着计算机技术的发展，我国的抗震设计规范需要对一些高层和大型重要建筑进行时程分析方法补充计算，今后将得到更广泛的应用和发展。5)其他理论地震、脉动风荷载等都是随机荷载。当然，可以用随机振动理论分析地震反应的统计特征。在地震时，结构也可以从完好的可吸收的能量中设计。但是，这种地震作用理论还没有纳入规范，因此没有普遍应用于地震设计。7.1地震作用和地震作用理论概述，但根据地震的经验，水平地面运动是造成结构损伤的主要因素，只讨论作为初学者受单向水平地面运动激励的情况。地震破坏和

4、计算都表明，高强度地区地震对垂直地面运动的影响更为明显。阿尔伯特爱因斯坦，美国电视电视剧(Northern Exposure，Northern Exposure)，因此，对于高强度地区的一些长距离、高耸的结构和自重平衡的结构，我国必须考虑垂直地震的作用。7.2单自由度地震作用分析，牙齿部分是反应频谱理论的基础。为此，首先将由地面运动动机的系统运动方程0.7.2.1单个、多自由度系统地震作用运动方程、7.2单自由度地震作用分析、h、m、EI、和分析X坐标设置为右。将梁(质量M)设定为U以用作地面位移的隔离体，如图所示。H，列X方向所有力的平衡方程可以得到结构的运动方程。在图中，Fs1和Fs2可以

5、通过位移方法(实际的直接常数)获得。例-1)尝试建立结构由地面运动移动的运动方程。7.2单自由度地震作用分析、分析：沿正位移生成图单位位移，用于限制位移以使用刚度法构建表达式。，通过层刚度的定义，加上惯性力、阻尼力，然后将层隔离，7.2单自由度地震作用分析，7.2.2单自由度系统地震响应分析单自由度系统地震响应分析运动方程，(4)或表示，(5)，0初始条件下，(5)变位解答，牙齿系统的地震作用形式(1)中，A0为地面最大加速度，与系统的动力特性无关。一旦求出地震作用P，就可以通过静态作用检查结构强度和刚度等。(12)、(13)、(14)、7.3地震反应谱、结束(6)-(8)或表达式(11)都是

6、时间的函数。7.3.1相对变位，速度和绝对加速度响应频谱地面地震记录的相对变位，相对速度，绝对加速度的最大反应只是周期T和衰减比的函数，对于固定衰减比，最大反应只与周期相关，牙齿关系曲线分别称为地震的相对变位，相对速度和相对速度。讲义上的图5-2、5-3、5-4分别是1940年Elcentro南-北地震成分的相对变位、相对速度、绝对加速度响应频谱、7.3地震反应谱，因为一般结构阻尼比小，可能和D相似，所以准速度反应谱、7，7.3地震响应频谱实际上利用“多摆地震仪”在地震现场进行反应谱. 7.3.2地震反应谱的标准化地震反应谱随地面运动而变化，每场地震的反应谱不同。同一地震的不同地点地质条件不同

7、，地面运动也不同，因此地震反应谱也不同。(大卫亚设，美国电视电视剧)，地震反应报，地震反应报，地震反应报，地震反应报，地震反应报，地震反应报)工程地震将设计的建筑工地未来地震更是无法预测，自然也无法获得其地震反应报。(威廉莎士比亚，哈姆雷特，地震，地震，地震，地震，地震，地震)但是用大量地震记录计算的反应谱具有以下共同特征。1)阻尼对减少反应谱峰值有很大作用。2)速度反应谱在相当大的周期范围内接近一定值。3)加速度反应谱周期稍长，频谱值与周期成反比下降。7.3地震响应频谱，这样可以利用大量地震记录作为设计的依据。牙齿平均反应谱称为标准反应谱。讲义图5-6和图5-7是C.W.Housner获得的

8、平均速度和平均加速度反应谱。图5-8是三个茄子反应波随周期变化的趋势的示意图。周期短时，反应谱的牙齿区间误差大。但是，在极端情况下，T=0；在牙齿情况下，系统是刚体，没有相对位移和速度，因此D=V=0。和amax=|g|max。周期长，系统刚度小，粒子对应于空中点。地面运动时不运动的状态。牙齿时D=|ug|max。其他两种反应谱可以通过3反应频谱关系得到。7.3.3地震设计反应谱确定当前地震设计主要为地震作用，根据地震作用静态进行结构强度和刚度检查。、7.3地震反应频谱中国的抗震设计代码(GBJ11-89)提供了地震影响系数与系统周期的关系曲线，如讲义图5-9所示。也称为7.4自由度地震作用分

9、析，多自由度地震作用分析，模式分解反应谱。，7.4自由度地震作用分析，7.4.1反应谱理论的应用条件实际上有以下三个茄子假说3360 1)结构的基础刚性圆盘。牙齿家庭在普通建筑物中的长度比地震波的波长小得多，因此可以认为是近似的满足。但是对于大跨度桥梁和大型水坝等结构，牙齿假设是不合理的。2)结构是理想的弹性体。在小地震的作用下，结构完好，大致可以看作是弹性体。但是在大地震、罕见地震的作用下，我国的抗震设计原则是“大震”，允许结构进入非弹性状态。此时反应波理论不适用。3)没有更可靠的资料可以解释地面运动过程地震地面运动的规律。7.4自由度地震作用分析，7.4.2多自由度系统地震反应分析多自由度

10、系统运动方程，(27)，4章模式分解法结果，u=yj(t)Aj，可装饰的mi * I (t) ci * I(。表示式中的i(t)称为I模式几何图形的宽位移，表示式(35)与表示式(11)一样，(36)，7.4.3多自由度系统地震作用分析多自由度系统r模式造型正交性可以证明3360ai=i。因此，在mrg=mrgiAri (38)格式(37)和(38)中，Ari是I模式形r自由度的值。格式(38)为iAri=1 (39格式(41)，称为I模式造型的一般化加速反作用函数。因此，(41)、(42)、7.4自由度地震作用分析(45)、形式(45)表示地震作用反应函数Pi(t)是每个模式地震作用反应函数

11、的总和，这是地震作用的通用公式。在工程抗震设计中，以结构的最大内力为设计标准，用0.7.4.4模式组合问题、7型(48)计算最大内力反应，对工程学科抗震设计应用显然不方便。为此，使用响应谱确定每个模式地震反应影响函数的最大imax=i(T)。求出每个模式形状的最大地震内力，并求出每个模式形状的内力反作用力函数作为每个模式形状的地震反作用力函数。按如下方式设置k截面I模式内力反应函数：静态作用导致的K截面内力。叠加原理K截面内力反应函数，(49)，7.4自由度地震作用分析，(50)，1)平方和开放组合方案(SRSS方法)牙齿方案适用于稀疏光谱的结构内力组合，2。容式(49)可以获得K截面I模式最大内力，但由于每个模式最大内力不会同时出现，因此存在使用模式最大内力组合估计最大地震内力的模式组合问题。讲义中介绍了五茄子组合方案，其中包括两种茄子一般方案(另一种方案是自学)。(51)，式(50)和式(51)假设地震地面运动是一个平稳随机的过程，在我国对稀疏谱的一般刚度结构，采取前三种模式形式进行计算和组合即