动力分析——学习笔记.doc

动力分析——学习笔记.doc:..动力分析一、 地震工程地震木质上是一个简单的位移脉冲。当断裂发生时,接近断裂而附近的应变释放,同时两边发生突然的相对位移。断层面的取向用“走向”和“倾斜”来描述,走向为断层与水平地面的交线与北向的方位角,而倾斜是断层面和水平地面的夹角。走向一滑移:水平剪应力导致断层走向方向的横向运动,分为左横向和右横向。倾向一滑移:岩体的相对滑动沿断层的倾斜方向。正向:上边的岩体冇相对向下的运动,与表面岩石层的张应力冇关。反向:上边的岩体有相对向上的运动,与表面岩石层的压应力有关。图24-2断层取向和断层位移的基本类塑的定义e(,-pany1988)二、各种周期卓越周期的定义地震发生时,由震源发出的地;S波传至地表岩土体,迫使其振动,由于表层岩土体对不同周期的地震波有选择放人作用,某种岩十•体总是以某种周期的波选择放人得尤为明显而突出,使地震记录图上的这种波记录得多而好。这种周期即为该岩土体的特征周期,也叫做卓越周期。市多层土组成的厚度很人的沉积层,当深部传来的剪切波通过它向地面传播吋就会发生多次反射,由于波的叠加而增强,使长周期的波尤为卓越。卓越周期的实质是波的共振,即当地展波的振动周期与地表岩土体的自振周期相同时,由于共振作用而使地表振动加强。巨厚冲积层上低加速度的远震,可以便口振周期较长的高层建筑物遭受破坏的主要原因就是共振。更形象的解释是某次地震经过土层过滤后,在地表测到的地血运动,再经过傅里叶变换得到的峰值对应的周期。—一结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间,是结构木身的动力特性,与结构的高度H、宽度B有关。】一一是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间。基木振型:单质点体系在谐波的作用下的振型称为基本振型:任一地震波都可以分解为若干谐波的叠加,多质点体系按振型分解法计算地展作用时,可以简化为具冇某木振型的等效单质点体系进行分析。而对建筑结构而言,有时又称为主振型,一般是指每个主轴方向以平动为主的第一振型。—一根据覆盖层厚度H和土层剪切波速vs按公式T0=I4hi/vsi计算的周期,表示场地土最主要的振动特性,可直接测得。场地卓越周期是指场地的基木周期,因为场地也可以看作一种结构,因此场地也冇一系列自振周期,其中基木周期被称作卓越周期,卓越周期的数值为地震波穿越场地厚度时所用时间的4倍。地震波屮与卓越周期相近或相等的谐波分量将被放大很多。—一仅与震级、震中距,场地类别有关,由场地类别和地震分纽决定,为地震影响系数曲线屮下降段起始点对应的周期值。特征周期Tg是基于设计反应谱提出的辅助概念,与影响系数谱紧密结合,具冇统计性。针对具体的地眉波,是没有特征周期的概念的,但可分析得到它的卓越周期,即通过FFT变化得到的最大幅值所对应的周期值。「地震动卓越周期可通过儿种方法计算:①周期•频度谱,可称为地辰波的卓越周期。②反应谱分析,可称为地震波的反应谱卓越周期。③傅里叶变换,可称为地震波的傅里叶谱卓越周期。以上各种方法得到的卓越周期都可称为地震波的卓越周期,但其值是不同的。(地震波是在某种场地上记录下来的,因此上述"地震波记录地震波〃,然而真正的“地震波〃是得不到的,所以可以认为地原波的卓越周期二场地卓越周期)。地震波的卓越周期是地震震源特性、传播介质和该地区(记录点)场地条件的综合产物。显然対同一场地不同地震的场地卓越周期也不和同,但当地震大到一定级别时,场地卓越周期是一固定值,因此可以通过场地的自振周期來估计。-•般可通过记录地震波计算、常时微动试验和场地分层剪切波速测试等方法近似确定场地卓越周期。对于时程分析而言,场地类别确定后,选定天然地震波需要选择卓越周期接近结构主振型周期(这里不是单指结构的基本周期)的地震波激励。选择实际地震记录或人工地震波的过程中首先要注意的是实际记录或人工地震波的功率谱密度函数要与上面得到的建设场地的土壤特性相一致,不仅要求主要周期尽可能地接近建设场地的卓越周期,还要力求使该波型的功率谱密度函数的形状与场地的土壤特性相符合,特别是在低于结构基木频率那部分频率上的功率尽可能一致,这部分功率谱将对结构的弹塑性反应起主要的影响当场地土的特征周期与地震波卓越周期相近时会放大地震,反之过滤该频率;结构的周期与该场地上的地震记录的卓越周期相近时也会增大结构反应,(共振现象)——应用微震对场地的脉动、又称为“常时微动〃进行观测所得到的振动周期。测试应在环境十分安静的情况下进行,场地的震动类似人体的脉虬所以称为“脉动〃。场地脉动周期反映了微震动的情况