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《結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)-結(jié)構(gòu)-地震-響應(yīng)-分析概要課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、結(jié)構(gòu)地震 響應(yīng)分析結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析1、地震及結(jié)構(gòu)抗震基本知識(shí)2、場(chǎng)地、地基、基礎(chǔ)3、單自由度體系結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)4、多自由度體系結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)5、地震作用和結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.1地震成因及地震類型地殼：地球外表面的一層薄殼。最薄處約5km，地震多發(fā)于此。1.1.1地球的構(gòu)造1.1.2地震的發(fā)生過程地球內(nèi)部由于某種原因發(fā)生振動(dòng)，并以波的形式傳遞到地表引起地面震動(dòng)。內(nèi)部發(fā)生振動(dòng)的地方稱之為震源。震源在地表的投影叫震中。震源至地面的垂直距離叫震源深度。根據(jù)震源深度以60m，300m為限將地震劃分為：淺源地震、中源地震、深源地震。淺源地震危害大。1.1.3地震的成
2、因與類型根據(jù)地震成因來分：構(gòu)造地震：火山地震；塌陷地震；水庫引發(fā)地震：1.2地震波以及傳播地震以波的形式由震源傳遞到地表。地震波分為：體波和面波。1.2.1體波體波是指通過地球本體內(nèi)傳播的波，包含縱波、橫波?？v波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳遞方向一致的波。橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳遞方向垂直的波?？v波為壓縮波，無論是在固體內(nèi)還是液體內(nèi)均能傳播。橫波為剪切波，只能在固體內(nèi)傳播。波速可以按下式計(jì)算：式中Vp—縱波波速Vs—橫波波速E—介質(zhì)的彈性模量γ—介質(zhì)的泊松比；ρ—介質(zhì)的密度；G—介質(zhì)的剪切模量；λ—拉梅常數(shù)通過兩種波速的比較可見：縱波的傳播速度快于橫波，即縱
3、波先到達(dá)地面1.2.2面波瑞雷波振動(dòng)軌跡剖面(a)和射線(b)面波是指介質(zhì)表面或地球表面及其附近傳播的波，一般認(rèn)為是體波經(jīng)地層界面多次反射形成的次生波，包含瑞雷波和樂普波。樂普波的傳播是質(zhì)點(diǎn)在與波的傳播方向相垂直的水平方向的剪切型運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)在水平方向振動(dòng)與波行進(jìn)方向耦合后會(huì)產(chǎn)生水平扭轉(zhuǎn)分量。1.2.3地震波的主要特新及其在工程中的應(yīng)用1、地震加速度波形的頻譜特性及持續(xù)時(shí)間的影響軟土地基上地震加速度波形中長周期的分量比較顯著，而硬土地基上加速度波形則包含多種頻譜成分，一般短周期的分量比較顯著。長時(shí)間持續(xù)的地震沖擊作用下，結(jié)構(gòu)物的破壞與靜載作用下的破壞值相差
4、較大。1.3地震震級(jí)與地震烈度1.3.1地震震級(jí)地震震級(jí)是表征地震強(qiáng)弱的指標(biāo)，是地震釋放多少能量的尺度。小于2級(jí)的地震人們感覺不到；5級(jí)以上的地震就要引起不同程度的破壞，統(tǒng)稱為破壞性地震；7級(jí)以上地震稱為強(qiáng)烈地震。地震烈度：是地震對(duì)地面影響的強(qiáng)烈程度，主要依據(jù)宏觀的地震影響和破壞現(xiàn)象等方面來判斷。地震烈度是表示某一區(qū)域范圍內(nèi)地面和各種建筑物受到一次地震影響的平均強(qiáng)弱程度的一個(gè)指標(biāo)。1.4地震災(zāi)害與抗震設(shè)防地震災(zāi)害：1、地表破壞2、建筑物破壞3、次生災(zāi)害結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防：三水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)：小震不壞、設(shè)防烈度可修、大震不到?？拐鹪O(shè)防目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)：第一水準(zhǔn)：按彈性計(jì)
5、算結(jié)構(gòu)在多遇地震下的內(nèi)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算可保證小震不壞的設(shè)防目標(biāo)；第二水準(zhǔn)：主要通過概念設(shè)計(jì)以及構(gòu)造措施來保證；第三水準(zhǔn)：對(duì)脆性結(jié)構(gòu)主要從抗震措施上加強(qiáng)；對(duì)延性結(jié)構(gòu)則進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算加以保證。單自由度體系結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)概述一.建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)：*地震反應(yīng)：地面運(yùn)動(dòng)作用于房屋,在房屋結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的內(nèi)力、變形、位移速度和加速度。*影響地震反應(yīng)的因素：房屋結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性、地面運(yùn)動(dòng)特性(幅值、頻譜特性、持續(xù)時(shí)間)等。*求解動(dòng)力學(xué)問題，很復(fù)雜。分析中需要進(jìn)行簡(jiǎn)化。二.建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖：房屋結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化：一般將一單層房屋集中為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，將豎向構(gòu)件質(zhì)量集中至上下兩端
6、，忽略質(zhì)量的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，按單自由度考慮。三.地震反應(yīng)分析的目的：計(jì)算地震作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。求解地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力的方法：1、比較精確的方法：建立結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)在地震作用下的位移反應(yīng)，利用剛度方程，直到求解內(nèi)力。適用情況：理論分析。2、近似方法：根據(jù)地震作用下結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)，求出該結(jié)構(gòu)體系的慣性力，將此慣性力視作為一種反映地震影響的等效力，即地震作用，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算，求出各構(gòu)件內(nèi)力。適用于：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。單自由度體系在任意荷載作用下的受迫振動(dòng)：1)一般動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)：杜哈梅積分2)地面運(yùn)動(dòng)作用情況：特點(diǎn)：不規(guī)則、不能
7、用函數(shù)表示，如何求解運(yùn)動(dòng)方程?單自由度體系地震反應(yīng)的數(shù)值計(jì)算：1、地面運(yùn)動(dòng)作用下的位移反應(yīng)，代入2、運(yùn)動(dòng)方程數(shù)值計(jì)算：1）分析方法：將時(shí)段[0,T]劃分為n個(gè)時(shí)間段:杜哈美積分中用將時(shí)段[0,T]劃分為n個(gè)時(shí)間段:當(dāng)時(shí)在tk,tk+1內(nèi)設(shè)定某種變化規(guī)律,從而根據(jù)tk時(shí)刻值,求得tk+1時(shí)刻的值。2）線性加速度法：假定[tk,tk+1]內(nèi)的加速度滿足下式:在區(qū)間[tk,tk+1]內(nèi)對(duì)上式進(jìn)行積分,得:單自由度體系地震反應(yīng)的數(shù)值計(jì)算：?jiǎn)巫杂啥润w系地震反應(yīng)的數(shù)值計(jì)算：在區(qū)間[tk,tk+1]對(duì)進(jìn)行積分,得:單自由度體系地震反應(yīng)的數(shù)值計(jì)算：多自由度體系的水平地震
8、作用求解多自由度體系結(jié)構(gòu)地震作用的方法有兩大類：一類是擬靜力方法；一類為直接動(dòng)力
