《地震动特性》ppt课件

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1、地震动特性地震动的特性地震动有很强随机性。同一次地震在不同地点记录到的地震动不同；同一地点在不同地震中记录到的地震动不同；一般认为，地震动主要特征可以通过三个基本要素来描述：幅值、频谱和持时。1地震动的幅值定义：地震动振幅可以是地震动加速度、速度或位移三者之一的峰值、最大值或某种有意义的有效值。由于现在加速度时程都是按等间距给出的，因而常常不能给出真实的最大值，对竖向加速度而言，不等间距与等间距最大加速度值之比最大可达到1.5:1，对于水平加速度而言可达到1.3:1（基岩场地），或1.2:1（硬土场地）。问题：不等间距与等间距速度最大值如何？不能间距与等间距位移最大值如何？*有效峰值

2、加速度EPA和有效峰值速度EPV将阻尼比为5%的加速度反应谱，在周期0.1-0.5S之间平均为一常值，将阻尼比为5%的速度反应谱在周期0.8-2.5S之间平均为一常值，则有效峰值加速度和有效峰值速度分别定义为：2地震动持时1971年美国圣费而南多地震的震害使人们认识到“持时”的重要性。地震动持时的表示方法：①以地震动的绝对幅值定义持时取加速度记录图上绝对幅值首次和最后一次达到或超过给定值（如0.05g）之间所经历的时间。②以地震动的相对幅值定义持时取地震动参数在首次和最后一次达到或超过峰值的给定比值（如1/3、1/5）之间经历的时间。③以地震动的总能量定义持时取地震动能量从达到总能量的５

3、%开始至达到总能量的95％为止所经历的时间。3地震动的频谱1950年左右人们认识到地震动频谱的重要性，并将其反应到结构的抗震设计中去。地震动卓越频率在高频段，刚性结构破坏严重。地震动卓越频率在低频段，柔性结构破坏严重。定义：地震动频谱特性是指地震动对具有不同自振周期的结构反应特性的影响，凡是表示一次地震动中振幅与频率关系的曲线，统称为频谱。在地震工程中通常用傅立叶谱、反应谱和功率谱表示。*傅立叶谱把复杂的地震动加速度过程，按离散傅立叶变换技术展开为N个不同频率的组合：傅立叶幅值谱傅立叶相位谱*反应谱地震（加速度、速度和位移）反应谱可理解为一个确定的地面运动，通过一组阻尼比相同但自振周期各

4、不相同的单自由度体系，所引起的各体系最大反应与相应体系自振周期间的关系曲线。T1T1sa(T)TT2T2T3T3T4T4T5T5ξ=ξ0欠阻尼状态代入初始条件脉冲强迫振动解一般地面强迫振动杜哈密积分单位脉冲反应函数相对位移相对速度绝对加速度相对位移相对速度绝对加速度如果阻尼很小相对位移反应谱、相对速度反应谱和绝对加速度反应谱：将速度反应谱中的cos改为sin，则三种功能谱之间存在下列关系：*同傅立叶谱相比，反应谱失去了各频率分量之间的相位差，从而反应谱不能直接返回到地震动时程。准速度反应谱PSV*反应谱计算的是结构的弹性地震反应。*反应谱是在结构的所有支撑处的地震动完全相同、基础与土壤之

5、间无相互作用的假定下求得的。*反应谱求得的反应为结构的最大地震反应，不能反应持时的影响（与最大值的循环次数无关）。*问题：地震反应谱反映的是结构特性还是地震动特性？*单质点线弹性体系可以看作一个具有移动窗的滤波器，当阻尼特别小时，滤波器通频带极窄。*同傅立叶谱相比，由于考虑了阻尼，从而包含了附近频率分量的影响，因而是一单质点线弹性体系传递函数为权的地震动傅立叶谱的加权平均。这一点可从相对位移、速度和绝对加速度如下频域公式中看出：不同场地条件下的平均反应谱不同震中距条件下的平均反应谱*设计反应反应谱地震反应谱直接用于结构的抗震设计有一定的困难，需专门研究可供结构抗震设计用的反应谱，称之为设

6、计反应谱。--地震系数--动力系数--体系的重量1、地震系数定义：可将地震动振幅对地震反应谱的影响分离出来。基本烈度6789地震系数k0.050.10（0.15）0.20（0.3）0.40地震系数与基本烈度关系2、动力系数特点：①是一种规则化的地震反应谱，且动力系数不受地震动振幅的影响。②与地震反应谱具有相同的性质，受到体系阻尼比，以及地震动频谱（场地条件和震中距）的影响。是体系最大绝对最大加速度的放大系数。（1）动力系数的定义（2）为使动力系数能用于结构抗震设计，采取的措施：①取确定的阻尼比，因大多数实际建筑结构的阻尼比在0.05左右。消除阻尼比对动力系数的影响。②按场地、震中距将地震

7、动记录分类。消除地震动频谱对地震动的影响。③计算每一类地震动记录动力系数的平均值考虑类别相同的不同地震动记录动力系数的变异性。（3）动力系数谱曲线经过了上述三条措施后，再将计算得到的平滑后，可得到抗震设计采用的动力系数谱曲线。—直线下降段斜率调整系数，取0.02—地震动特征周期，与场地条件和设计地震分组有关—衰减指数，取0.9—阻尼调整系数，取1.0工程设计采用的动力系数谱曲线3、地震影响系数谱曲线地震影响系数谱曲线地震影响设防烈度