北方工业大学建筑结构抗震课件 地震作用和结构抗震验算.ppt

第三章 地震作用和结构抗震验算 3—1 概述 地震作用—地震荷载（惯性力） 地震作用效应—由地震作用产生的结构内力、变形。 荷载组合—地震荷载与其他荷载组合，验算结构、构件的强度、 变形。 地震反应—地震引起的结构振动。内力、位移、速度、加速度 地震作用与时间有关，则结构反应（内力、位移、速度、加速度等）必然也和时间有关。 动力问题要比静力问题复杂的多。 结构抗震设计理论从产生到发展至今经历了三个阶段 一、静力理论阶段（最早由日本学者大森房吉提出） 二、反应谱理论阶段(即伪动力阶段) 二阶段，反应谱，豪与比，功卓著。见王前信著?工程抗震三字经? Housner 和Biot F=KβG K—地震系数 G—结构重量 β—动力系数（与结构的振动周期有关，与结构的阻尼比有关） 求地震荷载考虑了结构的自振特性。 反应谱理论后面要详细介绍 三、动态分析阶段 地震记录的积累、电子计算机的发展使得我们可以将地震记录输入结构计算模型，用计算机求解结构地震反应 一、单自由度弹性体系的运动方程： 地面运动位移 质点相对地面运动位移 令 说明：考虑阻尼求得的自振频率与无阻尼体系的自振频率很接近， 因此，在求自振频率时，可不考虑结构阻尼的影响。这样可以简化计算。 如果 所以 和 不全为零时，才有振动。 结构的阻尼比ξ可以通过实验的方法来测定。 怎样来测定，两种方法： （1）自由振动试验 首先使结构产生一个初始位移x(0)，然后自然释放。用测振仪记录它的位移曲线，从位移曲线上可以得到两个相临位移峰值点 则 这个公式的推演 位移峰值 结构的自振频率 近似地认为，在 d? 时间内P(?)是不变的，则 冲量定理得， 于是运动方程的解 (1)忽略系数带有 的项 (2) (3)用 取代 当 是已知时， 与什么参数有关呢 拟加速度反应谱 （1）阻尼比 越大，反应谱值越小， 且曲线平缓 （2）加速度反应谱，当 T 小于某一个值的时候（大体上相当于场地的自振周期），谱值随T急剧增加。当T大于某一个值时，反应谱值又迅速下降。 急剧上升 迅速下降 （3）速度反应谱 随T 的增加而增加， 逐渐趋于常值， （4）位移反应谱 随 T的增加而增加 （5）土质条件对反应谱的形状有影响 结构的阻尼和场地条件对反应谱的影响很大，土质越松软，加速度反应谱峰值对应的周期值越长 以上是人们经过探索总结出地震反应的规律. 3-3 单自由度弹性体系的水平地震作用及设计反应谱 一、 单自由度弹性体系的水平地震作用 单自由度体系，地震作用，相当于在质点上作用一个惯性力 最大惯性力 地震系数 水平地震影响系数 K(地震系