空间结构抗震

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1、空间结构抗震¾地震基本知识1、自然现象：每年发生500万次，但是造成严重破坏的大约18次。（地壳、地幔、地核）2、类型与成因：火山地震、陷落地震和构造地震（地壳运动，薄弱层发生断裂错动而引发的）。3、板块构造说：地球表面的岩层不是一块整体，而是由六大板块即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块组成。地幔的对流导致板块边界的相互张伸、挤压或者剪切。4、按震源分：浅源地震（震源深度在70km以内，85％）、中源地震（震源深度在70－300km，12％）、深源地震（震源深度超过300km,3％）5、地震波：体波（纵波/P波和横波/S波）和面波（瑞雷波/滚动波和洛夫波

2、/蛇形波）6、震级：释放能量的大小，1953年Richter给出了衡量的定义。震级相差一级能量相差32倍。小于2级，仅仪器能记录，人们感觉不到，称为微震；2－4级为有感地震；5级以上为破坏性地震；7级以上为强烈地震（5.12汶川地震为8.0级，其释放的能量相当于5600颗原子弹，且每颗原子弹的当量是2000万吨标准炸药）7、地震烈度：某一地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。对于一次地震，只有一个震级，但是对于不同的地点有不同的烈度。为评定地震烈度，就要建立一个标准，该标准即为地震烈度表。它是以描述震害宏观现象为主的，即根据建筑物的损坏程度、地貌变化特征、地震时人的感觉、

3、家具动作反应等方面进行区分的。日本用0－7度8等级；少数国家（如一些欧洲国家）用10个等级；我国及绝大多数国家用12个等级。8、我国主要的两条地震带：（1）南北地震带：北起贺兰山，向南经六盘山、穿越秦岭沿川西至云南省东北部，纵贯南北。（2）东西地震带：北面的沿陕西、山西、河北北部向东延伸，直至辽宁北部的千山一带；南面的一条，自帕米尔起经昆仑山、秦岭，直到大别山区。9、我国的主要6个地震活动区：（1）台湾及其附近海域（2）喜马拉雅山脉活动区（3）南北地震带（4）天山地震活动区（5）华北地震活动区（6）东南沿海地震活动区¾地震作用°地面运动°随机过程°幅值A、频率ω及持时t°在结构中产

4、生响应（内力、位移）°响应不仅与地面运动有关，而且与结构的动力特性有关（地震作用的惯性力由结构变形引起，然而结构变形本身又受惯性力的影响）¾结构抗震理论的发展°静力理论阶段1920年，日本的大森房吉提出。假定建筑物为绝对刚体，完全忽略结构本身的动力特性的影响。°弹性反应谱理论1940年，美国的Biot教授提出。在计算地震作用时考虑了地震系数和结构的动力系数。为大多数国家的抗震规范所采用。求算反应的最大值。°动态分析阶段动力时程分析；适用于线性和非线性结构；求算结构在地震激励每一时刻的反应；抗倒塌计算。¾两阶段、三水准的设计原则°两阶段：弹性阶段计算地震作用下的内力及变形，弹塑性阶段

5、计算结构的变形抗倒塌。°三水准：小震不坏，中震可修，大震不倒。¾抗震设计先概念后计算分析°概念：体系的选取（规整、减少变化）、构件延性、耗能装置、质量中心与刚度中心重合。。。。°分析计算（求内力及变形）：网壳：地震烈度大于6度，要求考虑水平地震作用。地震烈度大于7度，要求考虑竖向地震作用。网架：9度考虑水平地震作用；大于8度考虑竖向地震作用。¾地震反应的分析°静力方法：网架FEVk=±ψVG1°弹性反应谱方法（拟静力法，动静法）1.基本概念：假定结构是线形弹性的多自由度体系，利用振型分解和振型正交性原理，将求解n个自由度弹性体系的地震反应分解成为求解n个独立的等效单自由度弹性体系的

6、最大地震反应，在求出每一振型的反应（内力及变形）之后，再按照一定的法则（CQC、SRSS）组合成总效应验算截面。2.运动方程惯性力I(t)=−m["x"(t)+"x"(t)]iign恢复力Si(t)=−∑Kikxk()tk=1n阻尼力Ri(t)=−∑Cikx"k()tk=1运动方程为:nnmi"x"(t)+∑Kikxk()t+∑Cikx"k()t=−mi"x"g(t)k=1k=1[M]{X""(t)}+[C]{X"(t)}+[K]{X(t)}=−[M][I]{X""g(t)}[]K[C]存在藕联,需解藕3.求动力特性(频率及振型)[M]{X""(t)}+[K]{X(t)}=0令{}

7、X(t)={X}(sinωt+φ){""}2{}()X(t)=−ωXsinωt+φ则特征方程([]2[]){}K−ωMX=02频率方程为[]K−ω[]M=0求解出ωi(i=1,2,?,n)求解方法通常有:瑞利-李兹法,静力凝聚法,逆叠代法,广义雅可比法,子空间叠代法,兰克索斯法等.通常无须求出所有的特征对,仅求出前几阶即可.4.振型的正交性振型是对于某一频率而言,不同的振型之间存在正交性.关于质量矩阵的正交性:{}T[]{}=0XjMXk(k≠j)n∑mixjixki