工程结构抗震理论及应

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1、工程结构抗震理论及应用课程主讲人：李宁天津大学研究生选修课程开课单位：建筑工程学院2021年7月1日本章提纲313324地震作用下结构的受力和变形特点结构的动力特性及其量测脉动信号的量测数据分析理论基础数据处理第9章结构动力性能及试验技术35本章提纲313324地震作用下结构的受力和变形特点结构的动力特性及其量测脉动信号的量测数据分析理论基础数据处理第9章结构动力性能及试验技术35结构动力性能包括结构的自振频率、振型、阻尼比、滞回特性等，是结构本身的特性。在进行结构抗震设计和研究结构的地震反应时必须同时了解和掌握地震动的特性和结构动力性能。关于地震动的特性在前面已讲，

2、下面介绍结构的动力特性和为获得这些特性所需的相关试验技术。地震作用下结构的受力和变形特点地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：1、低频振动结构的自振频率（基频）范围较窄，一般在0.05s～15s（20Hz～0.07Hz）之间，例如，0.05s—基岩上的设备、单层房屋竖向振（震）动时；15s—大跨度悬索桥。在结构的地震反应中，高阶振型有影响，但第一振型，或较低阶振型所占的比例较大，因此结构的整体反应以低频振动为主。地震作用下结构的受力和变形特点地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：2、低频振动在地震

3、作用下，结构反应可能超过弹性，产生大变形，并导致结构的局部破坏。地震作用是一种短期的往复动力作用，其持续时间可达几十秒到一、二分钟，结构的反应可以往复几次或者几十次，在往复荷载作用下，结构的破坏不断累加、破坏程度逐渐发展，可经历由弹性阶段→开裂（RC，砖结构）→屈服→极限状态→倒塌的过程，称为低周疲劳。地震作用下结构的受力和变形特点地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：2、低频振动在地震作用下结构的变形（位移）速度较低，约为几分之一秒量级。而爆炸冲击波：正压，负压为一次，无往复，材料快速变形（为毫秒量级）；车辆荷载：多次重复，但应力

4、水平低（无屈服），高周次（>100万次）。地震作用下结构的受力和变形特点地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：3、累积破坏地震造成的结构积累破坏可以表现在以下三中情况中：①一次地震中，结构在地震作用下发生屈服，以后每一个振动循环往复都将造成结构破坏积累。②主震时，结构发生破坏，但未倒塌；余震时，结构变形增加，破坏加重，甚至发生倒塌。③以前地震中结构发生轻微破坏，未予修复；下次地震时产生破坏严重。地震作用下结构的受力和变形特点地震作用下结构的受力和变形是复杂的时间过程，其主要特点体现在以下三个方面：1、低频振动2、多次往复（大变形）3

5、、累积破坏从结构地震反应的特点可以看出，要正确进行结构地震反应分析计算，必须了解结构的阻尼，振型，自振频率等基本动力特性，同时必须研究材料、构件和结构的强非线性或接近破坏阶段的动力特性，以及强度与变形的发展变化规律等。地震作用下结构的受力和变形特点本章提纲313324地震作用下结构的受力和变形特点结构的动力特性及其量测脉动信号的量测数据分析理论基础数据处理第9章结构动力性能及试验技术35结构动力特性量测的目的主要包括以下几个方面：①建立结构基本自振频率计算的经验公式；②为结构动力反应分析计算提供参数，如阻尼比等；③检验设计计算及计算模型和计算方法的合理性和可靠性；④安

6、全监测，健康诊断—模态识别破损，例如香港青马大桥的安全监测系统；⑤地震后建筑性能评定（检测）。国外已经在研究震后抢险救灾时对结构安全性能的快速评测方法。在结构的动力特性中，结构的自振频率（周期）、振型和阻尼比是最基本和最主要的三个特性，它们是结构的固有特性，是结构弹性性能的表征，但其变化可在一定程度上反映结构的破坏状况。下面先简要介绍量测结构这三个动力特性的三种方法。结构的动力特性及其量测1、自由振动法在自由振动测量方法中，可以采用对结构先张拉，然后突然释放；或采用重力锤撞击或小型火箭冲击的方法使结构产生自由振动。后一种方法适用于刚度大的结构，如核反应堆等。结构的动力

7、特性及其量测1、自由振动法在自由振动测量方法中，可以采用对结构先张拉，然后突然释放；或采用重力锤撞击或小型火箭冲击的方法使结构产生自由振动。后一种方法适用于刚度大的结构，如核反应堆等。结构的动力特性及其量测1、自由振动法在自由振动测量方法中，可以采用对结构先张拉，然后突然释放；或采用重力锤撞击或小型火箭冲击的方法使结构产生自由振动。后一种方法适用于刚度大的结构，如核反应堆等。采用自由振动试验可以得到图所示的结构有阻尼自由振动曲线。通过对振动曲线的分析可以得到结构的自振周期、自振频率和阻尼比。结构的动力特性及其量测1、自由振动法在自由振动测量方法中，可