第2章-1地震作用-单自由度要点解析.ppt

1、求场地的特征周期Tg 规范规定：设计地震烈度共分为三组，在II类场地的设计特征周期分别为0.35、0.4和0.45s(温州属于一组)。 获得了场地类别以后，通过表4-7得到Tg 分组 场地类别 I II III IV 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.90 2、求地震影响系数的最大值 大震和小震的α max相差大约5~6倍。 表3-3中列出了阻尼比为0.05时的地震影响系数的最大值。其它阻尼比时，应乘以一个调整系数 注：括号中的数值用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。温州地区为0.05g。不用括号内的数值 6度不需验算大震 阻尼比大于0.05时如何？ 3、求结构的基本周期 对单自由度体系结构的基本周期为： MDF的基本周期另有近似估算方法 注意：抗风和抗震近似计算基本周期的公式不同。 4. 计算地震影响系数 注意地震影响系数与T和Tg均有关。要根据这两者的相对大小确定所用的公式。 规范：除有专门规定外建筑结构的阻尼比应取0.05。此时： 解： （1）求特征周期Tg 地震影响系数最大值 1.40 0.90(1.20) 0.50(0.72) ----- 罕遇地震 0.32 0.16(0.24) 0.08(0.12) 0.04 多遇地震 9 8 7 6 地震影响 烈度 例: 水塔，质量m＝10000kg。结构的自振周期为T=1.99s 阻尼比为0.03;已知设防烈度为7度，设计地震分组为二组，II类场地；试求该结构多遇地震时的水平地震作用。 地震特征周期分组的特征周期值（s） 0.90 0.65 0.45 0.35 第三组 0.75 0.55 0.40 0.30 第二组 0.65 0.45 0.35 0.25 第一组 Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ 场地类别 （3）求水平地震影响系数 （2）确定 （4）水平地震作用 在实测统计基础上，再忽略房屋宽度和层高的影响等 （1）钢筋混凝土框架结构 （2）钢筋混凝土框架-抗震墙或钢筋混凝土框架-筒体结构 N---结构总层数。 （3）钢筋混凝土抗震墙或筒中筒结构 （4）钢-钢筋混凝土混合结构 （5）高层钢结构 自振周期的经验公式(更粗略) 结束 作业 设结构的阻尼比为0.0，设防烈度为7度，分组为第一组；试根据I,II,III,IV类场地的Tg数值，分别具体绘出设计反应谱。(可只绘I,III类的两条曲线) 单自由度体系自由振动-方程的齐次解 单自由度体系自由振动 （1）无阻尼时 时 （2）有阻尼时 * 第2章 地震作用 内容提要 单自由度系统方程及其理论求解 动力特性与阻尼比问题 自由振动与强迫振动 共振问题 利用设计反应谱求最大地震反应 地震作用与抗震验算 抗震计算 地震作用计算——S 方法：反应谱理论 结构抗震验算——SR 小震：线弹性方法验算承载力和变形 大震：用大震参数、验算弹塑性变形 地震作用 地震作用是由地震引起的惯性力，属于间接作用。以前还称为地震力。地震是动力作用。 它是一种地震对结构影响的等效力(惯性力)，并不是直接作用于结构上的荷载。 设计中通过一系列简化，把地震作用简化为一个等效的静力荷载，称为等效地震荷载。 影响地震作用效应的因素： 地震动三要素：地震烈度、持续时间和频率特性 建筑物的动力特性 场地土的特性（场地类别） 同一地点同样的地震烈度时，各种结构所受的地震作用一般是不同的。(结构的动力特性不同)所以本章考虑如何简化这些影响因素，得到地震荷载 结构的动力特性 结构的基本动力特性 结构的质量m 结构的阻尼c: 结构的刚度k: 结构的动力特性决定了结构自由振动的周期(频率)－固有周期。 固有周期和场地的特征周期决定了结构所受地震力的大小。 结构动力计算的计算简图 i i+1 m1 m2 mi mn 多层、高层结构的动力计算简图把结构转化成一个多自由度体系 楼板上下各取层高的一半，这个范围内的全部质量集中到该层对应的质点上。 该层以下的全部抗侧力构件的刚度累加作为多质点体系的刚度。 2.1.1 单自由度弹性体系的地震反应 单自由度体系（SDF-Single Degree of Freedom）在结构振动中占有极其重要的地位： 很多结构可以直接简化为单自由度体积来计算。例如：单层厂房、高架桥、水塔等 单自由度体系的处理方法和基本概念是结构动力计算的基础。 高层建筑、高耸结构等可以简化为多个自由度体系。而多自由度体系的振动经