《结构抗震分析》PPT课件

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1、结构抗震分析李爱群第一部分结构抗震分析研究进展一、地震工程学与工程地震学（EarthquakeEngineeringandEngineeringSeismology）工程地震学（地球物理学专业）的研究内容（1）地震灾害和预测预防：主要包括地震调查、地震区划、地震预报和预防。（2）地震物理：主要包括地震波理论、震源物理和模拟实验、地震现象的固体物理学。（3）地震应用：主要包括地震信息和地球内部结构的研究、地震区划烈度、地震勘探、地震地质、侦查地下核爆炸。（4）地震接收和数据处理方法：主要包括地震仪的改善和研制、台阵技术和数据处理自动化。

2、地震工程学（土建专业、力学专业）的研究内容（1）地震地面运动宏观调查烈度区划：中国地震烈度区划（1990）ChineseSeismicIntensityZoningMap地震基本烈度（BaseIntensity）：指在50年期限内，一般场地条件下可能遭遇超遇概率为10%的地震烈度值。建筑抗震设计规范CodeforSeismicDesignofBuildings(GB50011—2001):采用抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组。烈度标准：am、vm、Dm、arsm、TD强震观测：包括常规分析。地震工程学（土建专业、

3、力学专业）的研究内容（2）结构抗震动力计算和设计结构动力特性（质量、刚度、阻尼、振型、自振频率、阻尼比）：结构脉动试验、振动试验；结构动力反应（位移、速度、加速度、内力）：力学模型、分析方法、破坏机理；结构抗震设计：根据抗震规范进行抗震验算和构造措施特殊结构（核电站、海洋平台、大型构筑物）。二、抗震设计理论的发展地震作用（EarthquakeAction）是指由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。地震作用（地震力）是假想的、当地面运动时建筑物自身所受到的惯性力，即地震作用=→即地震作用与地面运动和结构反应有关。遵

4、照结构抗震动力学和地震工程学的原理，正确、合理地根据实际地震、地质条件、场地、结构等诸多因素确定建筑的地震作用是结构设汁人员面临的重大问题之一。结构地震作用研究的发展和抗震设计理论的发展紧密相连，主要经历了三个阶段：1900年日本学者大森房吉提出震度法概念。该理论假定结构物为绝对刚体，结构物上任一点的绝对加速度与地面运动加速度相等，而与结构动力特性无关，结构上各部位单位质量所受到的地震力相等。式中，k为地震系数，根据多次地震震害分析得出用以反映该地区地震强烈程度，k=0.1—0.2。第一阶段（20世纪初—40年代）静力理论阶段（Sta

5、ticMethod）反应谱理论考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系，通过反应谱来计算由结构动力特性（自振周期、振型、阻尼）所产生的共振效应（含共振效应）。地震时结构受到的最大水平基底剪力，即总水平地震作用为式中，β称为动力放大系数或放大系数，用β表示结构动力特性；Sa为绝对加速度反应谱。第二阶段（20世纪50—60年代，现仍使用）反应谱理论阶段（ResponseSpectrum）第二阶段（20世纪50—60年代，现仍使用）反应谱理论阶段（ResponseSpectrum）地震反应谱是指单自由度弹性体系在给定的地震作用下某个最大

6、反应量peakresponse（如位移、速度、加速度等）与结构体系自振周期T的关系。反应谱理论尽管考虑了结构的动力特性，它仍然把地震力当作静力看待，所以又称为等效静力法。第三阶段（20世纪70年代至今）动力理论阶段（TimeHistoryMethod）动力抗震设计理论具有如下特点：（1）输入地震动参数需要给出符合场地情况、具有概率意义的加速度过程，对于复杂结构要求给出地震动三个分量的时间过程及其空间相关性。（2）全面考虑了地震动特性的三要素：幅值、频谱、持时。（3）结构和构件的动力模型应接近实际情况，要包括结构的非线性恢复力特性。（4

7、）动力反应分析要能给出结构反应的全过程，包括变形和能量损耗的积累。（5）设计原则考虑多种使用状态和安全的概率保证。第三阶段（20世纪70年代至今）动力理论阶段（TimeHistoryMethod）动力抗震设计理论涉及十分广泛：1．地震波（强震纪录、人工模拟地震波）2．时程分析方法（力学模型、恢复力模型、步步积分法）3．简化分析方法（简化模型、弹塑性谱、弹塑性变形简化计算、静力弹塑性分析方法）4．破坏试验5．竖向振动6．扭转效应7．地基—基础—上部结构共同作用（相互作用）8．结构减震与控制9．结构物地震波的多点输入10．专家系统、模糊识

8、别三、地震反应的分析方法与结构识别第一种划分方法确定性分析方法与非确定性分析方法确定性分析方法是指地震地面运动的加速度是时间t的已知和确定的函数，根据这个地震作用求出结构反应，也是时间t的确定函数。非确定性分析方法，即随