试谈地震作用计算.ppt

第三章地震作用计算(puting)本章提要:主要介绍结构动力学知识和建筑结构的抗震验算方法。主要内容包括:单自由度弹性体系动力反应分析的基本理论与方法、单自由度弹性体系的水平地震作用计算及其反应谱理论、多自由度弹性体系动力反应分析方法、多自由度体系的水平地震作用计算、结构的扭转效应计算、竖向地震作用的基本概念和计算、结构地震反应的时程分析法以及建筑结构的抗震验算等,这些都是结构动力与抗震设计的基本理论,也是本课程的学****重点。学****时应着重理解结构动力反应分析的基本概念和原理,掌握结构抗震设计的基本要求和计算方法,了解各种方法的适用条件和特点。本章的重点是结构动力反应分析和抗震设计理论与方法。1动力计算的特点、目的和内容1、特点:静力荷载与动力荷载的特点及其效应。“静力荷载”是指其大小、方向和作用位置不随时间而变化的荷载。这类荷载对结构产生的惯性力可以忽略不计,由它所引起的内力和变形都是确定的。“动力荷载”是指其大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。这类荷载对结构产生的惯性力不能忽略,因动力荷载将使结构产生相当大的加速度,由它所引起的内力和变形都是时间的函数。2、目的和内容计算结构的动力反应:内力、位移、速度与加速度,使结构在动内力与静内力共同作用下满足强度和变形的要求。与静力计算的对比:两者都是建立平衡方程,但动力计算,利用动静法,建立的是形式上的平衡方程。力系中包含了惯性力,考虑的是瞬间平衡,荷载、内力都是时间的函数。建立的平衡方程是微分方程。第三章地震作用计算2一、动力学基本知识1、-2简化单自由度(SDFS)Single-Degree-of-Freedom-System图3-,,讨论力、阻尼及刚度之间的关系。3那么当结构体系在大地脉动或施加一个外力突然释放后,该体系将产生图3-3所示的振动,其方程为:,结构单自由度振动时为等周期运动。,可作为单自由度体系分析的结构是很多的,,忽略柱质量的单自由度体系。5从方程(3-1)式出发,并研究单自由度体系的自由振动问题,涉及到项,这是一个恢复力的概念。2、力和变形关系(Force-DisplacementRelation),结构自身具有恢复到原位的功能,这一恢复到原位的力,称为恢复力。。。。(a)非线性系统(b)(LinearlyElasticSystem),其恢复力公式如下:(ƒs——线性系统恢复力;LinearlyElasticSystemResistingforce)——侧移刚度(从结构力学出发求解)。3、阻尼力(dampingforce)当结构受到外力作用时,其结构内部节点和材料晶格之间要产生摩擦,产生耗能,这一耗能势必对结构产生影响。通常把这一由内部摩擦产生能耗的力,称作阻尼力。其与结构的变形速度相关:称为粘滞型阻尼,为阻尼常数,。、。,由牛顿第二定律所得。由于平衡(直接达郎贝尔原理):。、重力的影响重力对结构动力反应,对建立结构运动方程有什么影响,是这一小节要讨论的问题。分析结果表明:如果结构是线弹性的,或说结构反应处于线弹性范围,并且是小变形,包括小位移阶段,重力问题的分析和动力问题的分析可以分别讨论,即静力问题和动力问题的分析