结构动力学结构地震响应分析.ppt

1．结构底部剪力多质点体系在水平地震作用任一时刻的底部剪力为在设计时取其时程曲线的峰值，即：为简化计算，根据底部剪力相等的原则，将多自由度体系用一个与其基本周期相等的单质点体系来代替。同时根据反应谱方法，底部剪力就可以简单地用单自由度体系的公式计算：第31页,共38页，星期六，2024年，5月Geq——结构等效总重力荷载;Gi——集中于质点i的重力荷载代表值；c——等效系数。根据统计结果分析，其大小与结构的基本周期及场地条件有关。当结构的基本周期小于0.75s时，可近似取0.85；对于单质点体系等于1.0。适用于用底部剪力法计算地震作用的结构的基本周期一般都小于0.75s，所以《抗震规范》规定对于多质点体系取c=0.85；对于单质点体系取c=1.0。因此，多质点体系的等效总重力荷载即为：第32页,共38页，星期六，2024年，5月2.质点的地震作用在求得结构的总水平地震作用后，将其分配到各个质点，可以得到各质点的地震作用。由于质量和刚度沿高度分布比较均匀，高度不高，以剪切变形为主的多自由度结构，其地震反应以基本振型为主，而结构的基本振型接近于倒三角形。故假定水平地震作用按倒三角形分布。第33页,共38页，星期六，2024年，5月质点的水平地震作用为故根据假定，振型为倒三角形时故由此可得第34页,共38页，星期六，2024年，5月公式的适用条件上述公式的建立基于使用了结构的基本周期和相应的基本振型，对于基本周期较低的结构，计算结果误差较小。因此公式适用于基本周期T1≤1.4Tg的结构。对于周期较长（T11.4Tg）时，需考虑高振型影响的结构，按上述公式计算的结果，结构顶部的地震剪力偏小，还需进行调整。第35页,共38页，星期六，2024年，5月顶部地震作用的调整调整的方法是将结构总地震作用的一部分作为集中力作用于结构的顶部，再将余下的部分按倒三角形分配给各质点。顶部附加的集中水平地震作用可表示为δn——顶部附加地震作用系数；ΔFn——顶部附加水平地震作用。δn的确定:对于多层钢筋混凝土和钢结构，根据场地的特征周期Tg及结构的基本周期T1确定；对于多层内框架砖房取0.2；其他房屋可以不考虑δn即δn=0。第36页,共38页，星期六，2024年，5月各质点的水平地震作用标准值计算若各楼层只考虑一个自由度，质点i的水平地震作用标准值可按下式计算：第37页,共38页，星期六，2024年，5月*感谢大家观看第38页,共38页，星期六，2024年，5月关于结构动力学结构地震响应分析1.1地震成因及地震类型地壳：地球外表面的一层薄壳。最薄处约5km，地震多发于此。1.1.1地球的构造第2页,共38页，星期六，2024年，5月1.1.2地震的发生过程地球内部由于某种原因发生振动，并以波的形式传递到地表引起地面震动。内部发生振动的地方称之为震源。震源在地表的投影叫震中。震源至地面的垂直距离叫震源深度。根据震源深度以60m，300m为限将地震划分为：浅源地震、中源地震、深源地震。浅源地震危害大。1.1.3地震的成因与类型根据地震成因来分：构造地震：火山地震；塌陷地震；水库引发地震：第3页,共38页，星期六，2024年，5月1.2地震波以及传播地震以波的形式由震源传递到地表。地震波分为：体波和面波。1.2.1体波体波是指通过地球本体内传播的波，包含纵波、横波。纵波：质点振动方向与波的传递方向一致的波。横波：质点振动方向与波的传递方向垂直的波。纵波为压缩波，无论是在固体内还是液体内均能传播。横波为剪切波，只能在固体内传播。第4页,共38页，星期六，2024年，5月波速可以按下式计算：式中 Vp—纵波波速Vs—横波波速E—介质的弹性模量γ—介质的泊松比；ρ—介质的密度；G—介质的剪切模量；λ—拉梅常数通过两种波速的比较可见：纵波的传播速度快于横波，即纵波先到达地面第5页,共38页，星期六，2024年，5月1.2.2面波瑞雷波振动轨迹剖面(a)和射线(b)第6页,共38页，星期六，2024年，5月面波是指介质表面或地球表面及其附近传播的波，一般认为是体波经地层界面多次反射形成的次生波，包含瑞雷波和乐普波。乐普波的传播是质点在与波的传播方向相垂直的水平方向的剪切型运动。质点在水平方向振动与波行进方向耦合后会产生水平扭转分量。第7页,共38页，星期六，2024年，5月1.2.3地震波的主要特新及其在工程中的应用1、地震加速