作用与荷载-3.pptVIP

* 4.3.1 概述 地震作用 结构的地震反应 结构、构件的地震作用效应 4.3 地震作用的计算方法 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。可分为简化方法和较复杂的精细方法。 底部剪力法 振型分解反应谱法 时程分析法 静力弹塑性方法 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 2.定函数理论 苏联扎夫里耶夫首先提出的，他认为地震地面运动可用余弦函数来描述，也即地面位移为 苏联的柯尔琴斯基提出地面运动可用若干个不同振幅、不同阻尼和不同频率的衰减正弦函数的和来表示，也即 3.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，世界上普遍采用的方法。 4.直接动力分析理论---时程分析法 将实际地震加速度时程记录（简称地震记录 earth- quakerecord）作为动荷载输入，进行结构的地震响应分 析。 此外，有用随机振动理论来分析结构地震响应统计特征的，有以地震时输入结构的能量进行设计，使结构所吸收的能量不致造成结构破坏的理论等。但这些方法还没有进入抗震设计规范，因此未被抗震设计使用 。 5.非线性静力分析方法（Push Over Analysis) 二、与各类型结构相应的地震作用分析方法 不超过40m的规则结构：底部剪力法 一般的规则结构：两个主轴的振型分解反应谱法 质量和刚度分布明显不对称结构：考虑扭转或双向地震作用的振型分解反应谱法 8、9度时的大跨、长悬臂结构和9度的高层建筑：考虑竖向地震作用 特别不规则、甲类和超过规定范围的高层建筑：一维或二维时程分析法的补充计算 抗震设防的基本要求 通过抗震设防，减轻建筑的破坏，避免人员死亡，减轻经济损失。 一、抗震设防目标及方法 1.总目标 具体通过“三水准”的抗震设防要求和“两阶段”的抗 震设计方法实现。 2.“三水准”抗震设防目标 当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时， 一般不受损坏或不需修理可继续使用。 当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时， 可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用。 当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震 影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 简称为：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。 3.“三水准”抗震设防是对单一水准设防的改进， 是向“性能设计”发展的重要步骤 单一水准设防思想是我国《74规范》、《78规范》 和目前许多国家采用的设防思想。 设防目标是：当遭遇相当于设计烈度的地震时，建筑 物的损坏不致使人民生命财产和重要生产设备遭受危害， 建筑物不需修理或经一般修理仍可继续使用。 1989年美国Loma Preita地震(7.1级），死亡65人，直 接经济损失（建筑物破坏重建）80亿美元，间接经济损失150亿美元。 1994年美国Northridge地震(6.7级),伤亡不多，经济 损失为200亿美元。 1995年日本阪神地震(7.2级),经济损失为1000亿美元。 1999年台湾集集地震(7.3级),经济损失为94亿美元。 单一设防目标不适合当前现代化发展要求，应研究开 发下一代性能设计规范和抗震设计方法。 “性能设计”要点 （1）.对抗震设计规定相应的地震作用标准 970年（新建），2475年（现有工程加固） 罕遇地震 475年（新建和现有工程加固） 少遇地震 72年（新建），225年（现有工程加固） 偶遇地震 43年（新建），72年（现有工程加固） 常遇地震 重现期 （2）.建立建筑应满足的性能水准 建筑保持不倒，其余破坏都在可接受范围 防止倒塌 结构保持稳定，具有足够的竖向承载能力储备，非结构构件的破坏控制在保障生命安全范围 生命安全 结构和非结构构件需很少量的修复工程 可以暂时使用 结构和非结构构件不损坏或很小损坏 正常使用 要求 性能水准 （3）.确立设防性能目标