空間結(jié)構(gòu)抗震

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1、空間結(jié)構(gòu)抗震?地震基本知識(shí)1、自然現(xiàn)象：每年發(fā)生500萬(wàn)次，但是造成嚴(yán)重破壞的大約18次。（地殼、地幔、地核）2、類型與成因：火山地震、陷落地震和構(gòu)造地震（地殼運(yùn)動(dòng)，薄弱層發(fā)生斷裂錯(cuò)動(dòng)而引發(fā)的）。3、板塊構(gòu)造說：地球表面的巖層不是一塊整體，而是由六大板塊即歐亞板塊、美洲板塊、非洲板塊、太平洋板塊、澳洲板塊和南極板塊組成。地幔的對(duì)流導(dǎo)致板塊邊界的相互張伸、擠壓或者剪切。4、按震源分：淺源地震（震源深度在70km以內(nèi)，85％）、中源地震（震源深度在70－300km，12％）、深源地震（震源深度超過300km,3％）5、地震波：體波（縱波/P波和橫波/S波）和面波（瑞雷波/滾動(dòng)波和洛夫波

2、/蛇形波）6、震級(jí)：釋放能量的大小，1953年Richter給出了衡量的定義。震級(jí)相差一級(jí)能量相差32倍。小于2級(jí)，僅儀器能記錄，人們感覺不到，稱為微震；2－4級(jí)為有感地震；5級(jí)以上為破壞性地震；7級(jí)以上為強(qiáng)烈地震（5.12汶川地震為8.0級(jí)，其釋放的能量相當(dāng)于5600顆原子彈，且每顆原子彈的當(dāng)量是2000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)炸藥）7、地震烈度：某一地區(qū)地面和各類建筑物遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度。對(duì)于一次地震，只有一個(gè)震級(jí)，但是對(duì)于不同的地點(diǎn)有不同的烈度。為評(píng)定地震烈度，就要建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)即為地震烈度表。它是以描述震害宏觀現(xiàn)象為主的，即根據(jù)建筑物的損壞程度、地貌變化特征、地震時(shí)人的感覺、

3、家具動(dòng)作反應(yīng)等方面進(jìn)行區(qū)分的。日本用0－7度8等級(jí)；少數(shù)國(guó)家（如一些歐洲國(guó)家）用10個(gè)等級(jí)；我國(guó)及絕大多數(shù)國(guó)家用12個(gè)等級(jí)。8、我國(guó)主要的兩條地震帶：（1）南北地震帶：北起賀蘭山，向南經(jīng)六盤山、穿越秦嶺沿川西至云南省東北部，縱貫?zāi)媳?。?）東西地震帶：北面的沿陜西、山西、河北北部向東延伸，直至遼寧北部的千山一帶；南面的一條，自帕米爾起經(jīng)昆侖山、秦嶺，直到大別山區(qū)。9、我國(guó)的主要6個(gè)地震活動(dòng)區(qū)：（1）臺(tái)灣及其附近海域（2）喜馬拉雅山脈活動(dòng)區(qū)（3）南北地震帶（4）天山地震活動(dòng)區(qū)（5）華北地震活動(dòng)區(qū)（6）東南沿海地震活動(dòng)區(qū)?地震作用°地面運(yùn)動(dòng)°隨機(jī)過程°幅值A(chǔ)、頻率ω及持時(shí)t°在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)

4、生響應(yīng)（內(nèi)力、位移）°響應(yīng)不僅與地面運(yùn)動(dòng)有關(guān)，而且與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性有關(guān)（地震作用的慣性力由結(jié)構(gòu)變形引起，然而結(jié)構(gòu)變形本身又受慣性力的影響）?結(jié)構(gòu)抗震理論的發(fā)展°靜力理論階段1920年，日本的大森房吉提出。假定建筑物為絕對(duì)剛體，完全忽略結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性的影響?！銖椥苑磻?yīng)譜理論1940年，美國(guó)的Biot教授提出。在計(jì)算地震作用時(shí)考慮了地震系數(shù)和結(jié)構(gòu)的動(dòng)力系數(shù)。為大多數(shù)國(guó)家的抗震規(guī)范所采用。求算反應(yīng)的最大值。°動(dòng)態(tài)分析階段動(dòng)力時(shí)程分析；適用于線性和非線性結(jié)構(gòu)；求算結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)每一時(shí)刻的反應(yīng)；抗倒塌計(jì)算。?兩階段、三水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則°兩階段：彈性階段計(jì)算地震作用下的內(nèi)力及變形，彈塑性階段

5、計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形抗倒塌?！闳疁?zhǔn)：小震不壞，中震可修，大震不倒。?抗震設(shè)計(jì)先概念后計(jì)算分析°概念：體系的選?。ㄒ?guī)整、減少變化）、構(gòu)件延性、耗能裝置、質(zhì)量中心與剛度中心重合。。。?！惴治鲇?jì)算（求內(nèi)力及變形）：網(wǎng)殼：地震烈度大于6度，要求考慮水平地震作用。地震烈度大于7度，要求考慮豎向地震作用。網(wǎng)架：9度考慮水平地震作用；大于8度考慮豎向地震作用。?地震反應(yīng)的分析°靜力方法：網(wǎng)架FEVk=±ψVG1°彈性反應(yīng)譜方法（擬靜力法，動(dòng)靜法）1.基本概念：假定結(jié)構(gòu)是線形彈性的多自由度體系，利用振型分解和振型正交性原理，將求解n個(gè)自由度彈性體系的地震反應(yīng)分解成為求解n個(gè)獨(dú)立的等效單自由度彈性體系的

6、最大地震反應(yīng)，在求出每一振型的反應(yīng)（內(nèi)力及變形）之后，再按照一定的法則（CQC、SRSS）組合成總效應(yīng)驗(yàn)算截面。2.運(yùn)動(dòng)方程慣性力I(t)=?m["x"(t)+"x"(t)]iign恢復(fù)力Si(t)=?∑Kikxk()tk=1n阻尼力Ri(t)=?∑Cikx"k()tk=1運(yùn)動(dòng)方程為:nnmi"x"(t)+∑Kikxk()t+∑Cikx"k()t=?mi"x"g(t)k=1k=1[M]{X""(t)}+[C]{X"(t)}+[K]{X(t)}=?[M][I]{X""g(t)}[]K[C]存在藕聯(lián),需解藕3.求動(dòng)力特性(頻率及振型)[M]{X""(t)}+[K]{X(t)}=0令{}

7、X(t)={X}(sinωt+φ){""}2{}()X(t)=?ωXsinωt+φ則特征方程([]2[]){}K?ωMX=02頻率方程為[]K?ω[]M=0求解出ωi(i=1,2,?,n)求解方法通常有:瑞利-李茲法,靜力凝聚法,逆疊代法,廣義雅可比法,子空間疊代法,蘭克索斯法等.通常無(wú)須求出所有的特征對(duì),僅求出前幾階即可.4.振型的正交性振型是對(duì)于某一頻率而言,不同的振型之間存在正交性.關(guān)于質(zhì)量矩陣的正交性:{}T[]{}=0XjMXk(k≠j)n∑mixjixki