建筑结构抗震的设计振型分解反应谱法.pptVIP

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 §33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 535多自由度弹性体系的水平地震作用一振型分解反应谱法 ◆§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 §38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 ●§3-1结构抗震验算 结构抗震设计  第三章重点、难点和基本要求 争重点和难点 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 争3、底部剪力法 4、结构抗震验算 争基本要求 掌握结构抗震验算基本方法 13-6-9 结构抗震设计  §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 ◆振型分解反应谱法是在振型分解法的基础上,结合运 用单自由度体系反应谱理论得出的一种计算方法 ◆一、基本方法简介 二、简化计算步骤 争1、振型的最大地震作用 ◆2.振型组合和地震作用效应组合 2013-6-9 结构抗震设计  基本方法简介 ◆多自由度弹性体系在地震时的水平地震作用就是质点一 所受的惯性力,故质点让上的地震作用为:F2=m(+x小 式中m—质点质量;()—地面运动加速度 t(r) 质点的相对加速度 根据振型分解法, x(1)=∑y△(1)X 这样 F()=m QD+区 ◆其中[,()+,为与振型相应振子的绝对加速度。 F(1)为作用在第j振型质点i上的水平地震作用。 ◆根据上式可以作出随时间变化的曲线,以求出供设计 用的最大地震作用。但计算太繁,一般采用简化方法。 结构抗震设计  简化计算步骤 争利用单自由度体系的设计反应谱,按)-m9x(+F 中先求出对应于每一振型各质点的最大水平地震作用(同 时达到最大值)及相应的地震作用效应,然后对这些效 应进行振型组合,以求得结构的最大地震作用效应。 ●具体步骤如下 ◆1、振型的最大地震作用 由F0=-mx0+小,,作用在第振型第质点上 地震作用绝对最大值万为:F,=F)m一mxm)+A( ◆令 (r)+△ G,=m, g ◆则F=aXG1(i=12…,n;j=12…,m为 为对应于振型i质点水平地震作用标准值计算公式 结构抗震设计  脤型质点水平地震作用标准值计算公式 ●F=a1yKG(i=12…,n:j=12.,m ◆为对应于限型减点水平地震作用标准值计算公式。 ◆式中:斤振型颜点的水平地震作用标准值 ◆J振型的振型参与系数:X1j振型颜点的振型位移 幅值;G一集中于质点的重力荷载代表值; ◆a相应于振型自振周期7的地震影响系数。 g是第广振型对应的振子(单质点体系)的最 大绝对加速度与重力加速度之比,故a是相应第了振型的 抽的周数x面这车的与期型相对应 13-6-9 结构抗震设计  2.振型组合 ◆由式Fn=aXG可求得某一振型各质点的 最大水平地震作用F(i=,1,2,…,n),再 按照一般结构力学方法可求得结构对应于该振 型的最大地震作用效应S1(F→S) ◆根据F(=m∑x民D+△-∑F ◆结构在任一时刻所受的地震作用为该时刻各振 型地震作用之和。但是,各振型的地震作用 (从而相应的地震作用效应)不会同时达到最大 值。 如何组合各振型的最大地震作用效应,合 理地确定结构总的地震作用效应? 13-6-9 结构抗震设计  地震作用效应组合 ◆根据随机振动理论,如假定地震时地面运动为平稳随 机过程,则对于各平动振型产生的地震作用效应可近 似地采用“平方和开方”法确定,即 ●式中S结构水平地震作用效应, S2 振型水平地震作用产生的作用效应(弯矩、剪力、 轴力和变形等) m—参与组合的振型的个数,可只取前2~3个振型(因为 高阶振型随着其自振频率ω,的增加,S在S中的贡献 迅速减少),当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大 于5时,振型个数可适当增加 》必须注意,不能先将各振型的地震作用F采用“平 方和开方”法进行组合,求出总的地震作用,再求地 震作用效应。因为高阶振型中的地震作用有正有负 经平方后,全为正值,这样将夸大结构所受的地震作 用效应。 20136-9 结构抗震设计  §3-6底部剪力法和时程分析法 、底部剪力法 ◆1、底部剪力法示意图 ◆2、结构底部剪力的计算(FEk) ◆3、各质点水平地震作用标准值的计算(F1) ◆4、顶部附加地震作用的计算(△Fn) ◆二、时程分析法 20136-9 结构抗震设计  一、底部剪力法 按振型分解反应谱