结构地震反应分析与抗震计算.ppt

结构地震反应分析与抗震计算
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概述
单自由度体系的弹性地震反应分析
单自由度体系的水平地震作用与反应谱
多自由度弹性体系的地震反应分析
多自由度弹性体系最大地震反应与水平地震作用
竖向地震作用
结构平扭耦合地震反应与双向水平地震影响
结构非弹性地震反应分析
结构抗震验算
主要内容
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§ 概述
由地震动引起的结构内力、变形、
位移及结构运动速度与加速度等
一、结构地震反应
：由地震动引起的结构位移
地面运动
结构动力特性：自振周期，振型和阻尼


：
结构地震反应
影响因素
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§ 概述
：能引起结构内力、变形等反应的各种因素
二、地震作用
作用分类
——各种荷载：如重力、风载、土压力等
——各种非荷载作用：如温度、基础沉降、地震等
等效地震荷载
：工程上，可将地震作用等效为某种形式的荷载作用
作用
直接作用
间接作用
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§ 概述
1. 连续化描述（分布质量）
三、结构动力计算简图及体系自由度
描述结构质量的两种方法
采用集中质量方法确定结构计算简图 （步骤）：
2. 集中化描述（集中质量）
工程上常用
定出结构质量集中
位置（质心）
将区域主要质量集中在质心；
将次要质量合并到相邻主要质量的质点上去
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集中化描述举例
a、水塔建筑
主要质量：水箱部分
次要质量：塔柱部分
水箱全部质量
部分塔柱质量
集中到水箱质心
单质点体系
b、厂房（大型钢筋混凝土屋面板）
主要质量：屋面部分
厂房各跨质量
集中到各跨屋盖标高处
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集中化描述举例
c、多、高层建筑
主要质量：楼盖部分
多质点体系
d、烟囱
结构无主要质量部分
结构分成若干区域
集中到各区域质心
多质点体系
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惯性力 、阻尼力 、弹性恢复力
§ 单自由度体系的弹性地震反应分析
一、运动方程
作用在质点上的三种力：
＊惯性力
＊阻尼力
——由结构内摩擦及结构周围介质（如空气
水等）对结构运动的阻碍造成
＊弹性恢复力
——由结构弹性变形产生
C —— 阻尼系数
k —— 体系刚度
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力的平衡条件：
令
二、运动方程的解
——自由振动
齐次方程：
自由振动：在没有外界激励的情况下结构体系的运动
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为共轭复数
，
（2）若
方程的解：
特征方程
特征根
（4）若 ， 、 为负实数
（3）若
，
、
体系不振动
——过阻尼状态
体系不振动
——临界阻尼状态
体系产生振动
——欠阻尼状态
其中
图 各种阻尼下单自由度体系的自由振动
当
临界阻尼系数：
临界阻尼比（简称阻尼比）
（1）若
t
x(t)
0
=
x
1
<
x
<
0
1
>
x
体系自由振动
——无阻尼状态
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