第三章1抗震.ppt

质点相对于地面的速度为 质点相对于地面的最大速度反应为 质点的绝对加速度为 质点相对于地面的最大加速度反应为 求得了单自由度体系在地震动作用下的最大反应以后，下一步将引出地震工程领域内的核心概念“反应谱”？ 地震反应谱(response spectrum) T1 Ti Sy T 反应谱？ 单自由度体系在给定地震动作用下某种反应量的最大值与体系自振周期之间的关系曲线 五、地震反应谱 最大相对速度 最大加速度 最大反应之间的关系 在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是结构周期的函数。 单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系 自振周期的关系曲线称为该反应的地震反应谱。 最大相对位移 位移反应谱 Elcentro 1940 （N-S） 地震记录 相对位移反应谱 相对速度反应谱 Elcentro 1940 （N-S） 地震记录 相对速度反应谱 绝对加速度反应谱 Elcentro 1940 （N-S） 地震记录 绝对加速度反应谱 标准化加速度反应谱 ---动力系数（或标准化加速度反应谱） 地震反应谱的特点: 1.阻尼比对反应谱影响很大。 2.对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值 随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。 3.对于速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随 周期增大，随后趋于常数。 4.对于位移反应谱，幅值随周期增大。 不同场地条件对反应谱的影响 将多个地震反应谱平均后得平均加速度反应谱 地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱 把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。 周期（s) 岩石 坚硬场地 厚的无粘性土层 软土层 结构的阻尼比和场地条件对反应谱有很大影响。 阻尼比 阻尼比越大，反应越小，曲线越平滑 结构周期 对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。 加速度反应谱的性质（结构方面） 震级 震级越大，长周期成分越丰富，反应谱峰点周期越后移 震中距 震中距越大，长周期成分越丰富，反应谱峰点周期越后移 场地 场地越软，反应谱峰点周期越后移 加速度反应谱的性质（地震动方面） 由于地震动是一个非常复杂的随机过程，不能用确定性的函数表示，因此在计算反应谱时，通常对运动方程直接积分得到！ 目前应用的抗震设计方法是基于力的抗震设计，加速度反应谱是基于力的抗震设计的基础，因此后面将主要介绍加速度反应谱。 在代表未来抗震设计理论发展方向的抗震理论——基于性态的抗震设计理论（Performance-based seismic design）中，速度和位移反应谱将起到至关重要的作用！ 几个说明 3.1 概述 地震作用 结构的地震反应 结构、构件的地震作用效应 第三章 地震作用和结构抗震验算 地震作用和结构抗震验算是建筑抗震设计的重要环节，是确定所设计的结构满足最低抗震设防安全要求的关键步骤。 由于地震作用的复杂性和地震作用发生的强度的不确定性，以及结构和体形的差异等，地震作用的计算方法是不同的： (1) 底部剪力法 (2）振型分解反应谱法 （3）时程分析法 （4）静力弹塑性方法 地震作用的概念和特点 地震作用： 地震释放的能量，以地震波的形式向四周扩散，地震波到达地面后引起地面运动，使地面原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强烈振动。在振动过程中作用在结构上的惯性力就是地震作用。(以前称为地震荷载) （1）不是直接作用在结构上，属于间接作用； （2）不仅取决于地震烈度、设计地震分组和场地类别等地震特性，还与结构的动力特性（自振周期、阻尼等）密切相关。 特 点？ 结构抗震理论的发展过程 静力理论阶段 反应谱理论阶段 动力理论阶段 基于性态的抗震设计理论 -Performance-based seismic design 一、结构抗震理论的发展 1.静力理论阶段---静力法 1920年，日本大森房吉提出。 假设建筑物为绝对刚体。 地震作用 ---地震系数 将F作为静荷载，按静力计算方法计算结构的地震效应 该理论假定结构物为绝对刚体，结构物上任一点的绝对加速度与地面运动加速度相等，而与结构动力特性无关，结构上各部位单位质量所受到的地震力相等。 k为地震系数，根据多次地震震害分析得出用以反映该地区地震强烈程度，k=0.1—0.2。 第一阶段（20世纪初—40年代） 2.反应谱理论---反应谱法 1940年，美国皮奥特提出。 地震作用 ---重力荷载代表值 ---地震系数（反映震级、震中距、地基等的影响） ---动力系数(反映结构的特性,如周期、阻尼等的影响) 按静力计算方法计算结构的地震效应 目前，世界上普