单自由度体系地震作用计算原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,11-21,结构抗震计算概述（,P283,）,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,未考虑结构自身的动力特性,等,2.,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,。,一、地震作用下单自由度体系的运动方程,质点位移,质点加速度,惯性力,弹性恢复力,阻尼力,运动方程,可把方程右边的函数看做,动荷载,二、单自由度体系动力学分析回顾,1.,单自由度体系自由振动,（,1,）无阻尼时,时,（,2,）有阻尼时,m,将荷载看成是连续作用的一系列冲量，求出每个冲量引起的位移后将这些位移相加即,为动荷载引起的位移,。,2.,单自由度体系受迫振动,(2).,动荷载的位移反应,m,-,杜哈美积分,计阻尼时,三、单自由度体系地震作用分析,运动方程,或,其中,由,Duhamel,积分可得零初始条件下质点相对于地面的位移为,最大位移反应,（,11-193,）质点的,绝对加速度,为,质点最大加速度反应为,（,11-199,）,四、地震反应谱,最大加速度,在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是,结构周期的函数,。,单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系,自振周期的关系曲线称为该反应的,地震反应谱,。,位移反应谱,Elcentro,1940,（,N-S,）,地震记录,绝对加速度反应谱,Elcentro,1940,（,N-S,）,地震记录,相对位移反应谱,绝对加速度反应谱,地震反应谱的,特点,1.,阻尼比对反应谱影响很大,2.,对于加速度反应谱，当结构周期小,于某个值时幅值随周期急剧增大，,大于某个值时，快速下降。,3.,对于位移反应谱，幅值随周期增大。,不同场地条件对反应谱的影响,地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱,把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。,周期（,s),岩石,坚硬场地,厚的无粘性土层,软土层,结构的,阻尼比,和,场地条件,对反应谱有很大影响。,不同场地条件对反应谱的影响,将多个地震反应谱平均后得,平均加速度反应谱,地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱,把随时程变化的地震作用转化为最大的等效侧向力。,周期（,s),岩石,坚硬场地,厚的无粘性土层,软土层,结构的,阻尼比,和,场地条件,对反应谱有很大影响。,五、单自由度体系的水平地震作用,与抗震设计反应谱,对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。,结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为,-,集中于质点处的重力荷载代表值；,-,重力加速度,-,动力系数,-,地震系数,-,水平地震影响系数,（,11-197,）,（,11-200,）,二、抗震设计反应谱,