结构地震分析方法在工程中的应用.pdf

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1、CMYK综合论述结构地震分析方法在工程中的应用张逸生（广东省建筑设计研究院）【摘要】地震分析广泛地应用于土木工程中，本文介绍了国内外工程中常用的几种分析方法，总结其优缺点，为今后工程应用提出建议。【关键词】地震分析；工程应用；研究1前言建筑抗震规范中，同时也是我国结构抗震设计规范中地震作用所采用的分析方法以及计算理论基础。在人类发展史上，地震给人类带来相当严重的灾⑵该方法的反应谱的绘制是由国内外大量的记录害，人类在其付出了惨痛代价的同时，也从中获取了珍最大地震响应在结构单质点体系中的行为计算而来的。贵的经验。做好预防措施是目前人类抵抗地震灾害的最从统计理论角度来说，该

2、方法能够较为准确的算出结构有效的方法。而合理的结构抗震设计方法作为预防措施在其使用期内收到地震的最大反应，在定量角度而言上的核心，主要是通过加强结构抗震能力，防止房屋倒塌较为准确可靠。这就是反应谱法尤为突出的优点。以及损坏过于严重。随着全球经济飞速发展以及技术的缺点：的不断更新，结构地震分析理论技术水平大大提升，目尽管反应谱法的理论比较成熟而且简单易懂。然前已经形成了一个技术先进以及涉及面极大的的科学而，局限性来源于其本质，使其有着如下不足之处：领域。在结构地震响应分析结构的方法中，常用以下几⑴尽管反应谱法综合考虑了结构动力特征所产生种方法：振型分解反应谱法、时程分析

3、法以及Pushover的共振效应，但目前的设计工作中依然将地震的惯性力分析法。当做是静力来处理，因此，反应谱理论在目前来说是准2结构地震响应分析常用的方法动力理论而非准确的动力理论；⑵振幅、频谱和持续时间作为地震动力效应的三要2.1振型分解反应谱法素，在利用振型分解反应谱法作分析的过程中仅仅考虑振型分解反应谱法的原理：该方法分解其结构单自了振幅和频谱，未能真实的反映地震动力效应持续的时由度体系的振型以及反应谱。根据此法，地震效应中的间对结构破坏程度的影响，而这种影响恰恰是至关重要多自由度体系特性得到了求解。该法把结构的动力效应的；数值化，通过地震反应谱来推算出结构在地

4、震作用下的⑶反应谱理论的适用范围是结构在弹性阶段的地行为。反应谱曲线反映的是周期及反应的关系曲线。震效应。结构整体最不利的地震效应在弹塑性阶段中的我国现行的抗震规范中，计算单向水平地震响应体现能够用该法粗略地推算出，结构在整个地震过程的时，采用的是振型分解反应谱法。规范中对两个主轴方效应则无法体现。同时地震过程中各关键构件在弹塑性向均施加地震作用，同时组合双向水平地震的响应（即变形阶段的应力以及变形状态也无法反映出来，因而也是组合其中一个方向百分之一百的值与另一方向百分无法找出地震作用下结构的薄弱环节。因此学者们可以之八十五值的平方根）。从此可知，抗震性能的要求在规把

5、寻找弥补该法缺陷的方法作为今后的研究方向。范中越来越高。2.2时程分析法振型分解反应谱法广泛的应用在实际工程中，下面时程分析法作为新型的抗震分析方法，开始于介绍一下其优缺点。1960年，并逐步发展起来。其主要用于研究高层以及超优点：高层建筑的抗震性能分析。该方法作为有效的分析方⑴振型分解反应谱法的优点在于其结合广义地震法，在1980已广泛应用于抗震设计规范或规程中。的强度、动力特征、场地以及震中距一起考虑，研究相互地震波利用时程分析法，按照时间段进行数值化之间的关系。自1950年开始，该方法就广泛应用于各国后，再在整个结构体系的振动微分方程中将其带入，采CMYK综合论

6、述用逐步积分法对结构在弹塑阶段的动力反应进行分析，⑵塑性铰的定义和设置。SAP2000可以在任意构件求解结构在整个强震时间以及空间区域中的动力状态的任意部位布置任意数量的塑性铰（弯矩、剪力以及轴全过程，得出任意杆件在任意时刻的内力和变形以及出力）。各种塑性铰的本构模型如图2所示。现塑性铰的顺序。地震动相关参数需要输入到时程分析法中，该参数是能反映场地的真实情况以及具有统计意义的加速度时程曲线。结构体系的动力模型综合考虑了结构的非线性恢复力特征。与振型分解反应谱法相比较，时程分析方法更加接近实际情况。因而时程分析方法具有如下特点：⑴将地震力数值化，转化为地震动加速度时程

7、曲线输入，对结构进行地震反应效应的分析，能较为全面地图2塑性铰本构关系考虑了强震作用的三要素；⑶侧向加载模式以及输出模型结果。⑵结构的动力性质是利用结构在弹塑阶段的整个过程恢复力特征曲线来体现，从而能够比较准确地体现3结论结构地震响应；本文通过分析结构地震响应分析的几种分析方法，⑶能够得到结构在整个强震时间以及空间区域中得出以下结论：的动力状态全过程，得出任意杆件在任意时刻的内力和⑴振型分解反应谱法是目前工程应用的最广泛的变形以及出现塑性铰的顺序，从而可判定结构的屈服机方法，其实用性较强，但缺陷是不能准确的反应结构进制。入塑性阶段的地震效应；2.3静