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3 结构地震反应分析的与抗震验算简化版
第3章
结构地震反应分析与结构抗震验算; ;
; 地震作用的分类
按方向分为:
横向水平地震作用
纵向水平地震作用
竖向地震作用
按大小分为:
多遇地震作用
基本地震作用
罕遇地震作用
罕遇地震作用是多遇地震作用的4 ~ 6倍,
用于第二阶段薄弱层弹塑性变形验算。
;一、结构的计算简图
水平地震作用下结构的自由度简化;二、单自由度弹性体系的运动方程;质量m的绝对加速度;式中;3、齐次方程的通解(有阻尼自由振动); 非齐次方程的特解与齐次方程的通解相加构成非齐次方程的通解,一般情况下,初位移和初速度均为零,故其解为杜哈米积分。; 求出位移反应的解后,微分后还可求出速度反应。;三、关于反应谱的计算; 当地面运动 及结构的阻尼 确定后,可以看出结构的反应仅与结构的自振周期 有关。绘出的曲线称为反应谱。加速度反应谱,速度反应谱,位移反应谱。;; 将惯性力看为反映地震对结构影响的等效力,取最大值。;(二)、影响水平地震作用的因素;3、β,称为动力系数。
与结构的动力特性和外激励有关。;;二、抗震设计反应谱(标准反应谱)
地震是随机的,每一次地震的加速度时程曲
线都不相同,则加速度反应谱也不相同。
抗震设计时,我们无法预计将发生地震的时
程曲线。用于设计的反应谱应该是一个典型的具
有共性的可以表达的一个谱线。 ; ;2、各系数意义
(1)、反应谱是α-T关系谱,
实质是加速度谱。;(4)γ衰减指数。与阻尼比有关。;3、抗震设计反应谱( ?谱)的特点;三、用于设计的?max 值(多遇烈度,罕遇烈度); 四、计算地震作用时结构重量G的计算
; 地震动特性方面
抗震设防烈度
设计地震分组
建筑场地类别
结构特性方面
结构自振周期(刚度)
建筑质量(重力荷载)
结构的阻尼比(材料);§3.4 多自由度弹性体系地震反应分析的振型分解法;一、多自由度弹性体系的运动方程;2、运动微分方程(以两自由度为例)
1)作用于质点上的力
作用于1质点上的惯性力为;2)质点1的动力平衡方程
I1 + D1 + S1 = 0 得:;其中:; 微分方程组的求解较困难, 可先求出结构的自振周期和振型,利用无阻尼自由振动方程求周期和振型(小阻尼体系的自振周期与无阻尼相同)。; ;解出ω; ;例题3.1;注意:量纲的对应,质量—t,
刚度——kN/m;将ω代回方程可求出振型。;2、振型的正交性分析;以两自由度例题为例:;当j=k=1时;以两质点为例:
第1质点的位移;振型矩阵:;三、多自由度体系振动微分方程求解(振型分解法)
在具有振型正交性的概念后,可用振型分解法来解多自由度体系振动微分方程。; 为了利用振型的正交性,在方程的两边左乘一个;得到如下q的n个独立方程:;其中:;q的解为(对应于j振型):;令则;加速度为; j振型地震作用计算: 对于一个按 振型的振动的多质点体系可视为阻尼为 频率为 的单质点体系,用反应谱理论求地震作用。;振型分解反应谱法的过程:;1、求结构的自振周期和振型;3、计算振型参与系数;第一振型地震作用;6、计算地震效应--层间剪力组合;二、 计算水平地震作用的底部剪力法;2、底部剪力计算;3、各质点的水平地震作用标准值计算;i层的地震作用:;4、对底部剪力法的修正;2)鞭梢作用:局部突出屋顶的小屋的地震作用效应按计算结果放大3倍,但增大的2倍不向下传递。;例: 用底部剪力法计算如图结构的层间地震剪力。8度第一组,多遇烈度,Ⅲ类场地。层高3.5米。
解:结构的基本周期
T1=0.467s,Tg=0.45s
1)、计算等效总重力荷载代表值:
Geq=0.85ΣGi
=5997.6KN
(注意:G=M.g)
;2)、水平 地震影响系数α1;V1=845.8 V2=671.6KN V3=335.8KN;5、抗震规范关于地震作用的计算规定;§3.6 结构的地震扭转效应;一、房屋的质心、刚心; 当房屋的质心、刚心不重合时,即有偏心距,在水平力作用下,结构产生扭转。;§3.8 竖向地震作用;§3.10 建筑结构抗震验算;;
《抗震规范》规定,无论用哪种反应谱方法计
算等效地震力,结构任一楼层的水平地震剪力VEKi
(i层剪力标准值)应满足下式要求:
式中:Gj —
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