建筑结构抗震设计第三章地震作用和结构抗震验算.pptVIP

第三章 地震作用和结构抗震验算 一、课程内容 二、重点、难点和基本要求 第三章 课程内容 §3-1 概述 §3-2 单自由度弹性体系的地震反应 §3-3 单自由度弹性体系的水平地震作用——地震反应谱法 §3-4 多自由度弹性体系的地震反应 §3-5 多自由度弹性体系的水平地震作用——振型分解反应谱法 §3-6 底部剪力法和时程分析法 §3-7 水平地震作用下的扭转效应 §3-8 结构的竖向地震作用 §3-9 结构自振周期的近似计算 §3-10 地震作用计算的一般规定 §3-11 结构抗震验算 第三章重点、难点和基本要求 重点和难点： 1、重要术语、概念、定义 2、单（多）自由度体系地震反应和地震作用计算 3、底部剪力法 4、结构抗震验算 基本要求： 掌握结构抗震验算基本方法 §3-1 概述 一、地震作用 1、地震作用与地震荷载 2、加速度反应谱 3、地震作用分析（求解）方法 4、地震作用分析（求解）方法的适用性 二、地震反应 1、结构地震反应 2、结构地震反应分析（求解）方法 三、地震作用分析和地震反应分析 一、地震作用 1、地震作用与地震荷载 2、加速度反应谱 3、地震作用分析（求解）方法 4、地震作用分析（求解）方法的适用性 1、地震作用与地震荷载 地震释放的能量，以地震波的形式向四周扩散，地震波到达地面后引起地面运动，使地面原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动。在振动过程中所引起的结构上的惯性力称为地震作用。 在振动过程中所引起的结构上的惯性力是一种能反映地震影响的等效荷载，所以地震作用可以理解为一种由于地震引起的间接作用于结构上的能反映地震影响的地震等效荷载。 由于属于间接作用，不称为“地震荷载”，而称为“地震作用”。 2、加速度反应谱 地震作用与一般静荷载不同，它不仅取决于地震烈度大小，而且与建筑结构的动力特性(如结构自振周期、阻尼等)有密切关系。目前，在我国和其他许多国家的抗震设计规范中，广泛采用反应谱理论来确定地震作用，其中以加速度反应谱应用最多。 加速度反应谱，就是单质点弹性体系在一定的地面运动作用下，最大反应加速度(一般用相对值)与体系自振周期的变化曲线。若已知体系的自振周期，利用反应谱曲线和相应计算公式，可很方便地确定体系的反应加速度，进而求出地震作用。 3、地震作用分析（求解）方法 地震作用是很复杂的，地震作用不是直接作用在结构上的荷载，而是地面运动引起结构的惯性力；地震的地面运动，不仅有两个水平方向的运动分量，而且还有竖向分量以及转动分量；地震作用的发生和强度又具有很大的不确定性。因此，地震作用计算特别是建筑结构抗震设计的计算，应在符合结构地震反应特点和规律的基础上给予尽量的简化。由于结构类型和体型简单与复杂的差异等，所以在地震作用计算中又可分为简化方法和较为复杂的精细方法。与各类型结构相适应的地震作用分析方法可归纳如下： 4、地震作用分析（求解）方法的适用性 二、地震反应 1、结构地震反应 2、结构地震反应分析（求解）方法 1、结构地震反应 结构由地震引起的振动称为结构的地震反应，它包括地震在结构中引起的内力、变形、位移、速度和加速度等。 要进行结构的抗震验算，必须先进行结构的地震作用和地震反应分析。 结构的地震反应是一种动力反应，结构地震反应分析属于结构动力学的范畴，与静力分析相比要复杂得多，因为反应的大小不仅与外来干扰作用的大小及其随时间的变化规律有关，而且还取决于结构本身的动力特性(如结构自振周期和阻尼等)。由于地震时地面运动为一种随机过程，运动极不规则，而建筑结构是动力特性十分复杂的空间体系，故由地震引起的结构振动是一种很复杂的空间振动。在进行分析时，常须作出一系列简化的假定。 2、结构地震反应分析（求解）方法 目前在工程上求解结构地震反应的方法主要有两类： 1）、拟静力方法 拟静力方法，或称等效荷载法，即通过反应谱理论将地震对房屋结构的影响，用等效的荷载来反映（即根据地震引起的房屋结构的最大加速度反应求出的惯性力），然后用静力方法计算结构在等效荷载作用下的内力及位移，再进行结构的抗震能力验算，从而使结构抗震计算这一动力问题转化成相当于静力荷载作用下的静力计算问题。 2）、直接动力法 直接动力法，即在选定的地震地面加速度作用下，用数值积分的方法直接求解结构体系时运动微分方程，求出结构反应与时间变化的关系，得出所谓时程曲线，故此法亦称时程分析法。该法要求结构体系的动力学模型比较精确，且整个计算过程只能依靠电子计算机来完成。 三、地震作用分析和地震反应分析 对结构而言，地震作用相当于外荷载，而地震反应（效应