建筑结构抗震 第三章.ppt

第三章结构地震反应分析 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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