工程技术人员应掌握的地震响应分析知识.pdf

目 录 前言 3 第一部分 工程技术人员应掌握的抗震基本知识 4 一 单自由度问题 4 （一） 单自由度地震反应的控制方程 4 （二） 无阻尼单自由度自由振动 4 （三） 有阻尼单自由度自由振动 5 （四） 单自由度冲击振动 7 （五） 叠加积分——Duhamel 积分 9 （六） 地震动的反应 10 （七） 地震反应谱 0 1 （八） 标准地震反应谱 12 二 多自由度地震反应有限元控制方程与反应求解步骤 13 （一） 多自由度转化为单自由度问题 13 （二） 各阶振型贡献的叠加问题 15 （三） 振型的对偶原理 16 （四） 给定载荷振型的参与质量 17 （五） 高阶截尾振型地震载荷贡献的求法 20 （六） 实际共振地震波分析方法 21 三 非线性问题 22 四 多点激励问题 24 第二部分 几个专题 25 一 DASAPW 软件的大型复杂结构密集特征值求解方法 25 （一） 自由拘束模态综合技术 25 （二） 飘移子空间迭代 26 二 抗震分析振型求解阶数控制的科学方法与危险方法 27 （一） 确定外载振型叠加法的误差估计 27 （二） 振型参与质量对载荷的依赖性 28 -1- 三 限位振动DASAPW 软件求解方法 28 四 使用有限元单元的经验 30 五 如何提高有限元抗震分析精度 32 六 摩擦力抗剪螺栓问题 34 第三部分 抗震分析专用软件DASAPW介绍 36 附录1：有限元程序DASAPW使用的响应谱计算公式 38 参考文献 43 -2- 前言 抗震分析与设计是门艺术。 孙子兵法曰：“知己知彼，百战不殆。”抗震分析做不到“知己知彼”。现在做不到，将来 也做不到，或许永远都做不到。目前，连什么时间、什么地点发生多么大的地震都预报不准， 至于地震波的“样子”是什么，要国家地震局预报出来，无异于天方夜谭！ 抗震分析设计要打破孙子兵法的旧框框，做不到“知彼”，也要“百战不殆”，经过抗震 分析设计的结构，要能抗住所有可能发生的任何地震波，且远远不止一百种地震波。 做到了这一点，难道还不叫艺术？ 怎么才能抗住所有可能发生的地震波呢？ 有人会说：“死算”呗！把过去能记录到的地震波，统统拿过来，对实际结构进行时间历 程抗震计算，一个波一个波地抗，那个波抗不住了，就改设计、抗住它为止。改过设计，“而 今迈步从头越”，再重新开始，一个一个地抗。这样进行下去，直到所有的地震波都“俯首称 臣”了，大功告成。 由于实际结构往往自由度很多，这种“死算”法效率简直太低了。“明日复明日”地算， “死算”结果可能是“算死”！即使不死，也不符合“一万年太久，只争朝夕”的精神。 怎么办？改革！确切地说“改地”！改革是改老百姓的，文革是改干部的，现在是改地的， 所以叫“改地”最合适。 “任何事物都是一分为二的。”上面的“死算”法，有其合理的一面，即把过去记录到的 所有的地震波都拿来试，若都抗住了，以后就可以“不管地动山摇，胜似闲庭信步”了。不 合理的一面在于，拿实际结构直接来试，由于实际结构复杂、自由度太多、效率太低。 根据上面的分析，不拿实际结构不就得了，搞个“曲线抗震”，用一系列单自由度的单振 子来分析，得到它们的分析结果——地震反应谱，实际结构用振型叠加法转化为一组单自由 度问题，用单自由度的地震反应谱求出各个振型的解然后叠加起来，就解决了实际结构的抗 震问题。 “高，实在是高。”不知哪位