能量设计概念(第一讲).ppt

3. 能量设计概念

（近代抗震技术2005-2006第一学期）1能量消耗分析能量消耗随地震强度的变化能量消耗随建筑物不同层的变化能量设计的基本思想1能量消耗分析积分得:结构的运动方程为:令Ek代表动能，Ec代表阻尼耗能，Eh代表滞回耗能，EI代表地震输入能量。可写作：1能量消耗分析（续1）4.1能量消耗分析：（续2）4.1.1能量消耗随地震强度的变化以5层钢筋混凝土框架结构为例，强震时耗能如图所示。图3-1 五层结构的能量反应时程(输入地震波为ElCentro波，最大加速度0.341g)由图中可看出Ek和Ec的耗能较少，Eh占总能量的大部分，这里Eh的耗能是以结构的破坏为代价的。随着强震动增强，建筑物出现裂缝与变形，非线性变形消耗的能量Eh越来越大。3.1能量消耗分析（续2）3.1.2能量消耗随建筑物不同层的变化下面两图给出底层刚度变化时，El-Centro波能量输入的耗能情况：图3-2均匀刚度图3-3底部刚度减为原刚度1/2图中E1,E2,E3,E4,E5分别表示5层楼每层所消耗的能量，由图3-3可见，底部刚度降低为原刚度的1/2时，底层消耗的能量有较大幅度的增加。下面两图给出底层刚度变化时，Taft波能量输入的耗能情况：图中E1,E2,E3,E4,E5分别表示5层楼每层所消耗的能量，由图3-5可见，底部刚度降低为原刚度的1/2时，底层消耗的能量有较大幅度的增加。图3-4均匀刚度图3-5底部刚度减为原刚度1/23.1能量消耗分析（续3）3.1.3结论（1）结构底层消耗的能量占很大比重，当底层的刚度减小时，地震输入能量会大幅度降低。各层刚度均匀时地震能量输入（t·cm）底部刚度减半时地震能量输入（t·cm）Elcentro波700470Taft波1500780表3-1 不同地震下的能量输入对结构进行基础隔震（相当于底层柔性），会起到很好的减振效果。（2）当某一楼层刚度柔软时，则地震能量集中在该层消耗。例如，当第三层刚度减半时，得到在不同最大加速度时，结构各层能量分布图：图3-6 不同最大加速度时结构各层能量分布因此，在进行结构设计时，应避免刚度突变的情况。结构各层相对耗能接近相等；耗能系数：ai=Ehi/Eui，其中Ehi表示第i层的实际耗能，Eui表示第i层的极限耗能。各层耗能小于容许的极限耗能；123.2能量设计的基本思想