地震工程学8(结构动力特性分析)-翟永梅
同济大学2013-2014学年地震工程学期末试题
2013-2014学年第二学期《地震工程学》试题 2013级硕士研究生姓名：学号： 请将答案写在答题纸上 一、名词解释（4分×5=20分） 地震震级： 地震动三要素： 平稳随机过程： 位移延性： 滞回曲线： 二、判断正误（A：正确；B：错误）（2分×7=14分） 1、Rayleigh波和Love波都对某一点地震动的竖向分量有贡献，而SH波则仅对地震动的水平分量有贡献。（A、B） 2、地震动准速度反应谱与地震动加速度过程的Fourier幅值谱具有相同的量纲，且通常无阻尼准速度反应谱值大于相应的Fourier幅值。（A、B） 3、通常，平原地区地震烈度衰减比山区衰减要慢。（A、B） 4、一般情况下材料的动力弹性模量大于静力弹性模量，而动力强度则反之。（A、B） 5、砌体墙的滞回耗能性能随着竖向压力的增大而退化，这与钢筋混凝土压缩构件的滞回性能是类似的。（A、B） 6、采用振型组合法时均可使用SRSS方法代替CQC方法。（A、B） 7、平稳随机过程是各态历经过程，因此将地震动作为各态历经过程是合理的。（A、B） 三、简答题（6分×11=66分） 1、试简述地震发生机制的粘滑说。
2、什么是强度退化、刚度退化与捏拢效应？ 3、什么是振型参与系数，它具有什么性质？ 4、试通过两个振型的频率与阻尼比确定Rayleigh阻尼矩阵C=aM+bK的系数a、b（其中M为质量矩阵、K为刚度矩阵）？ 5、示意画出下图中的反射与折射波（其中界面以下固体剪切波速大于上层物质的剪切波速）。
6、为什么在线性结构动力反应分析中，通常高阶振型的影响较小？ 7、试简要叙述非线性地震反应分析与线性地震反应分析的主要差别。 8、试推导单位脉冲响应函数和频域传递函数的形式，并给出二者的关系。 9、试简要叙述幅值法如何识别单自由度体系的频率和阻尼比。 10、试阐述防屈曲支撑和悬挂隔振的基本原理。 11、图中所示为钢-混凝土组合柱截面，用于某多层框架结构，请简述如何采用纤维模型进行弹塑性动力分析，以及你将采用的材料模型。
结构动力特性测试方法及原理
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。了解结构的动力特性是进行结构抗震设 计和结构损伤检测的重要步骤。目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反 应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如 下： [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+? ?????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n 维矩阵； {})(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵；{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵；{} )(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵；{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率f （其倒数即自振周期T ）、振型Y(i)和 阻尼比ξ，这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统， 结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种 改变可视为结构破损发生的标志。这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提出修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。其最 大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便 地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测 量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展 也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥 梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态 参数等）。目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试 法和自由振动法。稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，通过频率扫描的办法 确定各共振频率下结构的振型和对应的阻尼比。 传递函数法是用各种不同的方法对结构进 行激励（如正弦激励、脉冲激励或随机激励等）,测出激励力和各点的响应，利用专用的分 析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数，进而可以得出结构的各阶模态参数（包括振 型、频率、阻尼比）。脉动测试法是利用结构物（尤其是高柔性结构）在自然环境振源（如 风、行车、水流、地脉动等）的影响下，所产生的随机振动，通过传感器记录、经谱分析， 求得结构物的动力特性参数。自由振动法是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定 的初位移后突然释放，使之产生一个初速度，以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点和局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率和阻 尼比,但其缺点是，采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性，而采用多点激振需较 多的设备和较高的试验技术；传递函数法应用于模型试验，常常可以得到满意的结果，但对 于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来，从而获得比较满意的传递函 数，这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源，来测定并分析结构物固有特性的方法，是近 年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的，现已被广泛应用于建筑物的动力分 析研究中，对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或 悬索桥的环境随机振源来自两方面：一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变 化而影响到上部结构的振动（根据动力量测结果，可发现其频谱是相当丰富的，具有不同的
地震资料处理解释大作业(处理部分)
地震资料处理/解释大作业 （处理部分） 专业：勘查技术与工程 班级：12-4 姓名：封辉、孙运庆、何瑞川 学号：2012011236、2012011249、2012011239 2016年 1 月 15 日 评分标准：第三章和第四章各20分，其余各章10分
目录 第一章数据加载和观测系统定义 (2) 第二章道编辑和真振幅恢复 (4) 第三章反褶积 (6) 第四章速度分析 (7) 第五章动校正和水平叠加 (8) 第六章静校正 (10) 第七章偏移 (12) 第八章总结和体会 (13)
第一章数据加载和观测系统定义 地震资料处理流程第一步为数据输入和预处理。预处理是地震数据处理前的准备工作，将地震数据正确加载到地震资料处理系统，进行观测系统定义，并对数据进行编辑和校正。原数据是SGY格式的地震记录文件，用Promax对其进行处理需要格式转换，将其格式转换成软件定义的格式。 图1.1是原始数据炮集。格式转换后可对数据进行加载与处理，但是处理需要的各种测网信息需要进行定义，所以我们做观测系统定义，用FFID（野外文件号）和CHAN（记录道号）为索引将测网的各检波器与炮点坐标、高程、CDP 号等信息与数据的各道联系起来。观测系统定义分为炮点定义，检波点定义与炮检关系定义。图1.3是CDP覆盖次数。 图1.1 原始数据炮集
图1.2a 炮点与检波点信息 图1.2b 炮点与检波点信息
图1.3 多次覆盖次数 第二章道编辑和真振幅恢复 通常的地震采集中，由于检波器数量很多、野外干扰因素复杂等原因，不是每一道都能很好的反应地下反射界面带回来的信息，最基础的我们需要挑出其中坏检波器采集的道与极性不正常的道，称为道编辑（如图2.1）。 在记录图中使用picking进行编辑。点击picking，有编辑错道和编辑极性翻转道。拾取所有的错道和翻转道集后，分别放在两个文件里面。由震源引发的地震波，会随着波前面变大，底层吸收衰减等因素而能量减小，而我们需要的通常是深部的地层信息，所以我们需要对地震波进行振幅恢复（如图 2.2），经过真振幅恢复以后，深层反射波能量相对增强了,反射界面变得清晰，但面波等 干扰波也增强了。
结构力学思考题
思考题 第一章几何组成分析 1－1 体系的几何不变性是如何定义的？它和弹性稳定性的区别是什么？ 1－2 试分析三个组成法则间的异同和内在联系。 1－3 在三刚片法则中，当有一个或两个或三个虚铰在无穷远处时，应如何进行体系的几何组成分析？ 1－4 如何对矩形或圆形闭合框架作几何组成分析？ 1－5 在体系的几何组成分析中，“多余约束”和“必须约束”的含义是什么？ 1－6 体系的计算自由度、自由度和体系的几何组成性质之间的关系是什么？ 1－7 在体系的几何组成分析中，约束是否可以重复利用？如果可以，其条件是什么？ 1－8 瞬变体系在静力和几何方面有何特点？如何区分瞬变和常变体系？ 1－9 进行平面杆件体系的几何组成分析时，下图中的体系可以互相替换吗？为什么？ 第二章静定结构内力计算 2－1 试说明如何用叠加法作静定结构的弯矩图并由此作剪力图和轴力图。 2－2 如何根据内力的微分、积分关系作结构的内力图并进行校核？ 2－3 比较下图所示各简支梁的内力图的异同。
2－4 何谓基本部分和附属部分？下图所示结构中AB杆是否都是基本部分？ 2－5 比较理想桁架和实际桁架结构的区别？ 2－6 拱的合理拱轴线的定义是什么？有什么实际应用意义？ 2－7 三铰拱的特点是什么？其主要的参数是哪几个？带拉杆三铰拱中拉杆起什么作用？ 2－8 对于在均匀水压力或竖向雪荷载作用下拱的合理轴线能否用下式推导？为什么? 2－9 总结静定结构的特性，并体会其重要意义。 2－10 如何利用零载法（即零荷载）确定体系的几何组成性质？ 2－11 如何从几何组成分析入手，求结构的反力和内力？ 2－12 图示桁架受荷载作用，分别根据结点A和B的平衡条件得AB杆的轴力为P和0，为什么会出现这样的矛盾？
地震工程学讲义
第一章 绪论 §1、1 地震与地震动 地震是一种自然现象，每年平均发生500万次左右的地震，绝大多数很小，不可以用灵敏仪器测量的约占99%；可以感觉到地为1%，其中，5级以上的强烈地震约1000次左右，能造成严重破坏的大地震（>7%），平均每年大约发生18次。 地震给人类带来灾难，给人类社会造成不同程度的伤亡事故及经济损失。如在20世纪，前80年（1900—1980）全球因地震造成的死亡人数高达105万人，平均每年死亡1.3万人。1990年伊朗鲁德巴尔地震造成5万多人丧生。1995年日本阪神地震紧急损失高达960亿美元就是例证。为了抗御与减轻地震灾害，有必要进行建筑工程结构的抗震分析与抗震设计。 1、1、1地震类型与成因 对于构造地震，可以从宏观背景和局部机制两个层次上揭示其具体成因。 宏观背景： 地球的构造：R=6371Km 约 6400Km 包括：地壳、地幔与地核。 地壳有各种不均匀的岩石组成，出地面的沉积层外，陆地下面的 地壳主要为：上不是花岗岩层，下部为玄武岩层；海洋下面的地 壳一般只有玄武岩层，革除厚薄不一。世界上大部分地震都发生 在这一薄薄的地壳内。 地幔主要有质地坚硬的橄榄眼组成，它具有粘弹性，由于地球内部放射性物质不断释放能量，从地下20Km~700Km ，地球内部温度有大约600℃~2000℃，在这一范围内的地幔中存在着厚约几百公里的软流层，物质对流，地球内部的压力也不均衡，900Mpa~370000Mpa ，地幔内部物质在热状态和不均衡压力作用下缓慢的运动着，即可能为地壳运动的根源。 地核是地球的核心部分，分为外核（厚2100Km ）和内核，其主要构成物质是镍和铁。据推测，外和可能处于液态而内核可能是固态。 通常认为，地球最外层是有一些巨大的板块组成，（六大板块和若干小板块），六大板块即欧亚板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、澳洲板块和南极板块。板块向下延伸的深度大约为70~100Km ，由于地幔物质的对流，板块也相互运动，板块的构造运动，是构成地震产生的根本原因。 地 震 诱发地震：主要用于人工爆破、矿山开采及工程活动（如兴建水库）所引发的 地震，一般不太强烈，仅有个别情况（如水库地震）会造成严重的地震灾害。 天 然 地 震 构造地震：由地壳构造运动所产生，次数多，占地震发生总数约90%， 释放的能量大，影响范围广，造成的危害严重。 火山地震：由火山爆发所引起。 陷落地震：由于地下空洞突然坍塌而引起。 强度低，影响范围小。 地震工程研究的主要对象是构造地震。
大工19秋《工程抗震》大作业题目及要求【答案】
19秋大连理工大学《工程抗震》大作业 学习中心： 姓 名： 学 号： 题目一：底部剪力法。 钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示，各层高均为3m ， 集中于各楼层的重力荷载代表值分别为： 1500kN G =，2550kN G =，3580kN G =，4600kN G =，5450kN G =。结构阻尼比0.05ξ=，自振周期为10.55s T =，Ⅰ1类 场地类别，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.30g ）。按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。 3580kN =2550kN =1500kN =（a ）计算简图 4600kN =5450kN = 解： 查《建筑设计抗震规范》表5.1.4-1.2知，8度多遇地震设计基本地震加 速度为0.30g 时αmax =0.24，设计地震分组为第一组。
地震影响系数最大值（阻尼比为0.05） Ⅰ类场地： α1=)( 1 T T g r × η2 ×αmax =)55 .025 .0( 9 .0×1.0×0.24=0.109≈0.11 查《建筑设计抗震规范》表 5.2.1知，T 1=0.55s ＞1.4T g =1.4×0.25=0.35s 地震特征周期分期的特征周期值（s ） 取δn =0.08T 1+0.07=0.08×0.55+0.07=0.114 总水平地震作用标准值： F EK =α1Geq=0.114×（450+600+580+550+500）×85%=259.69KN 顶部附加地震水平作用： 因为T1=0.55>1.4Tg=0.35，则顶部附加水平地震作用 054.001.055.008.001.008.011=+?=+=-T n δ kN F F Ek n n 02.1469.259054.011=?==?--δ 各楼层水平地震作用标准值： F i =H G F H G j j n EK i i ∑-) 1(δ（i=1,2,3……）
结构力学思考题答案
1、结构的动力特性一般指什么？ 答：结构的动力特性是指：频率（周期）、振型和阻尼。动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度）所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。 2、什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因一般有哪些？什么是等效粘滞阻尼？ 答：振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有：材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。 阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。 粘滞阻尼理论的优点是便于求解，但其缺点是与往往实际不符，为扬长避短，按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数，这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 3、采用集中质量法、广义位移法（坐标法）和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们采用的手法有何不同？ 答：集中质量法：将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上，认为其他地方没有质量。质量集中后，结构杆件仍具有可变形性质，称为“无重杆”。 广义坐标法：在数学中常采用级数展开法求解微分方程，在结构动力分析中，也可采用相同的方法求解，这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响（形状函数），一般来说，对于一个给定自由度数目的动力分析，用理想化的形状函数法比用集中质量法更为精确。 有限元法：有限元法可以看成是广义坐标法的一种特殊的应用。一般的广义坐标中，广义坐标是形函数的幅值，有时没有明确的物理意义，并且在广义坐标中，形状函数是针对整个结构定义的。而有限元法则采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标，且形函数是定义在分片区域的。在有限元分析中，形函数被称为插值函数。 综上所述，有限元法综合了集中质量法和广义坐标法的特点： (l) 与广义坐标法相似，有限元法采用了形函数的概念。但不同于广义坐标法在整体结构上插值（即定义形函数），而是采用了分片的插值，因此形函数的表达式（形状）可以相对简单。 (2) 与集中质量法相比，有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量，具有直接、直观的优点，这与集中质量法相同。 4、直接动力平衡法中常用的有哪些具体方法？它们所建立的方程各代表什么条件？ 答：常用方法有两种：刚度法和柔度法。刚度法方程代表的是体系在满足变形协调条件下所应满足的动平衡条件；而柔度法方程则代表体系在满足动平衡条件下所应满足的变形协调条件。 5、刚度法与柔度法所建立的体系运动方程间有何联系？各在什么情况下使用方便？ 答：刚度法与柔度法建立的运动方程在所反映的各量值之间的关系上是完全一致的。由于刚度矩阵与柔度矩阵互逆，刚度法建立的运动方程可转化为柔度法建立的方程。一般来，对于单自由度体系，求[δ]和求[k]的难易程度是相同的，因为它们互为倒数，都可以用同一方法求得，不同的是一个已知力求位移，一个已知位移求力。对于多自由度体系，若是静定结构，一般情况下求柔度系数容易些，但对于超静定结构就要根据具体情况而定。若仅从建立运动方程来看，当刚度系数容易求时用刚度法，柔度系数容易求时用柔度法。 6、计重力与不计重力所得到的运动方程是一样的吗？ 答：如果计与不计重力时都相对于无位移的位置来建立运动方程，则两者是不一样的。但如果计重力时相对静力平衡位置来建立运动方程，不计重力仍相对于无位移位置来建立，
地震工程学及其发展趋势研究
地震工程学及其发展趋势研究 发表时间：2019-11-18T10:29:24.613Z 来源：《基层建设》2019年第24期作者：汤茂立1 臧秋霞2 [导读] 摘要：我国地处亚欧大陆东部，处于世界两大地震带之间，地震较为频繁且强地震也时有发生，对我国民众人身安全和经济发展造成了非常不利的影响。 1.连云港市住房和城乡建设局 222000； 2.灌云县应急管理局 222200 摘要：我国地处亚欧大陆东部，处于世界两大地震带之间，地震较为频繁且强地震也时有发生，对我国民众人身安全和经济发展造成了非常不利的影响。地震工程学是一门防震减灾的学科，本文对地震工程学及其发展趋势进行了分析，旨在推动地震工程学的发展，降低地震的危害。 关键词：地震工程学；防震减灾；发展趋势地震是人类面临的最严重的自然灾害之一。强烈的地震常常会给生命和财产带来巨大的损失。中国的地震地域宽广且分散，地震频繁且强度较大。20世纪，发生了10次以上的8级以上强度地震，如唐山大地震对唐山地区的建筑几乎造成了毁灭性的损毁；2008年汶川大地震也造成了极大的人员伤亡。为了减少地震灾害，必须积极地开展地震预知工作并做好结构建筑物的防震工作，地震工程学正是解决这两方面问题的一门学科。 1地震工程学的研究内容、目的与意义所谓地震工程学，指的是一门研究地震理论、工学结构、地震响应、结构抗震性的学科。其中，地震动的研究包括地震地质学的背景、强震观测、地震动的基本特性、地震动的模拟、地震受害现象的解析等；结构物的地震响应包括实验性的观测和理论解析的2个部分，抗震、防灾的理论包括抗震设计理论、结构物振动控制理论以及地震风险分析理论。 关于地震动的地震工学研究的目的是为了了解和概括地壳运动规则、地震动特性和地震受害现象，并结合地震工程学的其他研究内容，从工学的观点探索减少和控制地震灾害的方法。抗震、防灾理论的研究目的是通过研究结构物的地震动和动态性能，来减少和控制地震灾害。中国是地震多发国家，比如唐山、汶川等强地震给人们的生活和财产带来了巨大的损失。对于地震灾害，首先应该实施预防措施，最基本的对策是在强化抗震方面设施，提高结构物的抗震性。地震工程学的最终目的是，通过对地面运动规律、地震动特性以及震害现象的了解，结合地震工程学其他方面的研究，从工程学角度来探寻降低与控制地震灾害。 2地震工程学的特点 从其内容上进行分析，地震工程学涵盖了地震学、工程学和社会学（包括地震学和结构抗震）。其研究的重点问题是震源区域的区分，潜在的震源区域的地震活动的规律，地震工程学参数的选择和参数的预估等。地震工程的特征主要表现如下：（1）研究的重点是对强震观测、地震受害经验以及相关实验进行研究。强震观测是地震动研究的基础，也是构造动态试验的主要基础。（2）研究的焦点是地震活动。结构物的地震作用与自身的动作特性密切相关。地震活动的随机性反映了发生过程的不确定性、发生时间、位置、强度的不确定性。因此，在必须依赖结构物延性的抗震设计中，不再有确保结构强度安全性的概念。结构物的支撑力不仅仅给予屈服水准，还需要作为概念设计中的“设计地震力延性”设计基准的结构物的延性能。（3）研究热点是结构非线性和复杂的地震动输入。由于地震活动的不确定性，结构在今后的强烈地震可能会进入弹-塑性强迫震动过程，从而使得建筑物结构出现非线性损坏。同时，随着地震记录数的增加和实验技术的开发，考虑到复杂的地震动输入（多维多点输入）的理论和实验性研究成为了这个课题的新热点。（4）开发方向广泛应用概率论、控制理论以及规划理论。建立基于随机振动理论的结构动力可靠性理论，建立与结构物分离、制振技术有关的结构振动控制理论，把基于灾害预测、系统运用研究和系统控制理论的防灾计划理论融为一体，从而使得地震工程学的发展推向新的阶段，在大规模系统方面展开了方向性和可控制的研究。 3目前地震工程学发展中存在的几个问题 3.1强震观测方面 1932年美国开始进行强地震观测。现在，数以千计的地震记录在世界上可以被利用。自1950年初以来，中国在强地震观测方面取得了巨大成果，然而中国地震工程学领域虽然发表了一系列的地震观测报告，但仍存在一些问题。到现在为止，中国只有约300个固定站点对地震进行预测。由于网络密度太低，很多强震都未能达到近距离主地震记录，活动观测可靠性明显不足，所以事前地震观测无法达到预期目的，地震后观测不能得到主要地震记录，现场土壤质量数据未完成。中国很多的地震观测所都没有土壤记载。在构造物的动态响应分析中，将与构造物相同或类似的地壳条件下得到的地震波作为地震动输入使用，最终生成强震记录。中国现在使用的强震观测设备很早以前，其性能不能满足要求，另外，观测小组不稳定，人才严重老龄化，年轻的研究人员和技术人员数量不足以满足新的地震研究需求。 3.2结构地震反应分析方面 在地震反应分析方面，通常都会选择时程分析法，然而该方式虽然可以对结构的非弹性反应进行再现，但是在实际运用中依旧出现了一些问题：（1）给定的滞回性模型应当能够反映“层”或“成员”的实际的机械特性，但通常需要在反映机械特性的精度与计算机的容量及时序之间进行选择。（2）每种结构输入地震动记录，只计算地震时的结构物的响应时间。因此，一方面，为了反映建筑物的耐用年限可能受灾的地震特性，需要判断、决定选择怎样的地震动输入方式。另一方面，为了从计算结果得到更加精准的结构响应，需要一定程度的多波输入。因此，如何捕捉响应状态，有必要输入地震波的数量进行合理选择。（3）动态分析需要了解结构物全部断面的几何学参数，因此时程分析法是以断面尺寸和配筋为前提的检查计算法，不能作为设计方法直接使用。 3.3结构抗震设计方面 当前结构物的抗震设计法，即响应光谱法是基于从过去的地震加速度记录中选择的统计数据，通过确定性分析法计算响应光谱。另外，部分地考虑了地震响应的随机性，但平均响应光谱基于确定性分析法，这种方法依然是定性分析方法的范畴。但是，由于实际的地震记录具有较大的离散性，以平均响应光谱为基础的地震记录数目较少，仅使用平均值无法反映设计时间值的可靠性。譬如，对EL-Centro地震记录来讲结构是安全的，但是，对于将来可能发生的地震来讲，该结构却不一定是安全的。因此，不能认为响应光谱法是令人满意的方法。 4地震工程学的几个发展趋势 4.1强震观测的发展趋势
大工17秋《工程抗震》大作业题目及要求答案3
大工17秋《工程抗震》大作业及要求 （答案附在后面） 题目一：地基液化指数计算。 某7层住宅楼采用天然地基，基础埋深在地面下2m，地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组，场地典型地层条件如下表所示，拟建场地地下水深度为1.00m。试根据《建筑抗震设计规范》计算场地的液化指数。 题目二：框架的设计内力计算。 六层砖混住宅楼，第一层层高3.95m，其余各层层高2.7m，建造于基本烈度为8度区（设计基本地震加速度为0.20g），场地为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。根据各层楼板、墙的尺寸得到恒载和各楼面活荷载乘以组合系数后，得到各层的 重力代表值为 63856.9kN G=， 54325085.0kN G G G G ====， 15399.7kN G=。 要求：用底部剪力法计算各层地震剪力标准值。 题目三：简述液化地基的抗震措施，并论述全部消除地基液化沉陷、部分消除地基液化沉陷、已进行基础和上部结构处理这三种情况下的具体要求。 题目四：结构抗震计算有几种方法？各种方法在什么情况下采用？ 题目五：简述高强混凝土结构的抗震设计要求。 作业具体要求：
1.封面格式（见文件最后部分） 封面名称：大连理工大学《工程抗震》大作业，字体为宋体加黑，字号为小一； 姓名、学号、学习中心等字体为宋体，字号为小三号。 2.文件名 大作业上交时文件名写法为：[姓名学号学习中心]（如：戴卫东101410013979浙江台州奥鹏学习中心）； 离线作业需用word文档写作，不要提交除word文档以外的文件，word文档无需压缩。 以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业（注意命名），点提交即可。如下图所示。 截止时间：2018年3月14日23:59:59前。 3.正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四。 注意： 作业应该独立完成，不准抄袭其他网站或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计。上交往年作业题目或者其他科目作业的，成绩以零分计。引用他人文章的内容，需在文中标注编号，文章最后写出相应的参考文献。引用内容不得超过全文的20%。 鼓励大家对本地区的相关政策制定及实施情况进行调查了解，给出相关数据，进而有针对性的提出自己的看法。
结构力学复习思考题2016年.11
《结构力学》复习思考题一、单项选择题 题干 答案 指出图示体系的几何组成为（）。 A．几何不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 A 指出图1.1所示体系的几何组成为 （）。 图1.1 A．几何不变体系 A
B．机动体系 C．瞬变体系 指出图示体系的几何组成为（）。 A．几何体系不变体系 B．机动体系 C．瞬变体系 A 图1.2所示结构作用一个集中力P，当P作用在BCD上不同位置时，A支座的竖向分力（）。 图1.2 A．保持不变 B．随作用位置而变 C．无法确定 A 图1.2所示结构作用一个集中力P，当P作用在BCD上不同位置时，A支座的竖向分力（）。A．保持不变 B．随作用位置而变 C．无法确定 图1.2 A
指出图示结构，弯矩图绘制正确的是（ ）。 （ （A ） （B ） （C ） 图1.3 C 对下面图示的两个完全相同的结构，而力偶M 作用在不同位置，则两结构的支座反力的关系为（ ）。 A ．1122,R R R R ''=≠ B ．1122 ,R R R R ''≠= C ．2211,R R R R '='= C 下面绘制的弯矩图中，正确的是（ ）。 A ． B
B． C． 下面桁架结构中，零杆的个数为（）。 A．1个 C B．3个 C．4个 下面桁架结构中，零杆的个数为（）。 A．10个 C B．11个 C．12个 下面结构中，若杆件AB由温度变化发生伸缩，是否会引起结构的力？（） A．会 A B．不会 C．无法确定 图示原结构，用力法求解时，其基本结构不正确的是（）。 A
原结构 （ （A）（B）（C） 基本结构 指出图1.5所示结构AB杆件的力为（）。 图1.5 A．0 B．-P C．2P B 下面结构中，若支座A发生一个位移，是否会引起结构的力？（） A．会 B．不会 C．无法确定 B 指出下面图示的几何组成体系为（） A
地震工程学
从汶川地震探讨建筑抗震概念设计及其对我们的启示 交通学院徐伟 摘要：本文介绍了建筑的抗震概念设计，分别从其基本要求、教学楼的抗震以及如何识别结构的规则性三个方面进行了分析探讨。并针对汶川大地震的发生原因和造成的经济损失, 结合工程建设和设计方面知识给出在场地选择、抗震设防、鉴定加固、抗震技术和科技投入等几方面的建议,本文也对地震高发地区如何提高农村房屋抗震能力提出了若干对策和建议，从而为今后工程设计和研究积累经验。 关键词：建筑；抗震设计；规则性；场地,工程设计，农村房屋 汶川大地震是新中国成立以来破坏性最强、涉及范围最广、救灾难度最大的一次地震, 给四川省造成直接经济损失超过1万亿元人民币。从宏观对房屋震害原因分析，一是由于强地震作用力直接导致房屋倒塌毁损，其中汉旺镇是最典型的单纯受地震作用力破坏的地区；二是由于除强地震作用力之外，大面积山体滑坡的次生灾害给房屋带来了毁灭性破坏，如北川县城山体滑坡使老城区1/3 几乎被埋没，新城区将近1/4埋没；三是地基液化，部分地区座落在河滩松散的堆积物上，地震发生后，引起强烈的砂土液化，比较典型的是映秀镇；四是地表开裂或隆起，发生在地震中心区域或临近断裂带区域，如北川县。通过对震灾的反思，普遍认为，最关键的问题，就是要高度重视建筑抗震概念设计。同时，这次地震也给我们的地震工程学带来许多启示。 1 对建筑抗震概念设计的理解 建筑抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等所形成的设计基本原则和设计思想。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)[1]把建筑抗震概念设计作为必须执行的强制性标准条文，同时还对建筑方案的各种不规则性，分别给出了处理对策。针对超限高层建筑，建设部建质[2006]220号文“超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点”的第11 条(以下简称超限高层审查技术要求)，提出了建筑结构抗震概念设计应符合的要求。(1)超高时建筑结构规则性的要求应从严掌握，明确竖向不规则和水平不规则的程度，避免过大的地震扭转效应。(2)结构布置、防震缝设置、转换层和水平加强层的处理、薄弱层和薄弱部位、主楼与群房共同工作等妥善设计。(3)结构的总体刚度应适当，变形特征应合理；楼层最大层间位移和扭转位移比符合规范、规程要求。(4)混合结构工程、钢支撑框架结构的钢框架，其重要连接构造应使整体结构能形成多道抗侧力体系。(5)多塔、连体、错层、带转换层、带加强层等复杂体型的结构，应尽量减少不规则的类型和不规则的程度；一般不宜超过文献[2]规定的最大适用高度。(6)当几部分结构的连接薄弱时，应考虑连接部位各构件的实际构造和连接的可靠程度，必要时取结构整体计算和分开计算的不利情况，或要求某部分结构在设防烈度下保持弹性工作状态。(7)规则性要求的严格程度，可依抗震设防烈度不同有所区别。
结构动力特性测试方法及原理
结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。
结构动力学思考题解答
结构动力学思考题 made by 李云屹 思考题一 1、结构动力学与静力学的主要区别是什么？结构的运动方程有什么不同？ 主要区别为： (1)动力学考虑惯性力的影响，静力学不考虑惯性力的影响； (2)动力学中位移等量与时间有关，静力学中位移等量不随时间变化； (3)动力学的求解方法通常与荷载类型有关，静力学一般无关。 运动方程的不同： 动力学的运动方程包括位移项、速度项和加速度项；静力学的平衡方程只包括位移项。 2、什么是动力自由度？什么是静力自由度？区分动力自由度和静力自由度的意义是什么？动力自由度：确定结构体系质量位置的独立参数； 静力自由度：确定结构体系在空间中的几何位置的独立参数。 意义：通过适当的假设，当静力自由度数大于动力自由度数时，使用动力自由度可以减少未知量，简化计算，提高计算效率。 3、采用集中质量法、广义坐标法和有限元法都可以使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们所采用的手法有什么不同？ 4、在结构振动的过程中引起阻尼的原因有哪些？ (1)材料的内摩擦或材料变形引起的热耗散； (2)构件连接处或结构构件与非结构构件之间的摩擦； (3)结构外部介质的阻尼。 5、在建立结构运动方程时，如考虑重力的影响，动位移的运动方程有无改变？ 如果满足条件： (1)线性问题； (2)重力的影响预先被平衡； 则动位移的运动方程不会改变，否则会改变。 思考题二 1、刚度系数k ij和质量系数m ij的直接物理意义是什么？如何直接用m ij的物理概念建立梁单元的质量矩阵[M]？ k ij：由第j自由度的单位位移所引起的第i自由度的力； m ij：由第j自由度的单位加速度所引起的第i自由度的力。 依次令第j（j=1,2,3,4）自由度产生单位加速度，而其他的广义坐标处保持静止，使用平衡方程解出第i自由度上的力，从而得到m ij，集成得到质量矩阵[M]。
同济大学地震工程学期末试题2013-2014
同济大学2013-2014学年第二学期《地震工程学》试题 陈陈 一、名词解释（4分×5=20分） 地震震级： 地震动三要素： 平稳随机过程： 位移延性： 滞回曲线： 二、判断正误（2分×7=14分） 1、Rayleigh波和Love波都对某一点地震动的竖向分量有贡献，而SH波则仅对地震动的水平分量有贡献。 2、地震动准速度反应谱与地震动加速度过程的Fourier幅值谱具有相同的量纲，且通常无阻尼准速度反应谱值大于相应的Fourier幅值。 3、通常，平原地区地震烈度衰减比山区衰减要慢。 4、一般情况下材料的动力弹性模量大于静力弹性模量，而动力强度则反之。 5、砌体墙的滞回耗能性能随着竖向压力的增大而退化，这与钢筋混凝土压缩构件的滞回性能是类似的。 6、采用振型组合法时均可使用SRSS方法代替CQC方法。 7、平稳随机过程是各态历经过程，因此将地震动作为各态历经过程是合理的。 三、简答题（6分×11=66分） 1、试简述地震发生机制的粘滑说。 2、什么是强度退化、刚度退化与捏拢效应？ 3、什么是振型参与系数，它具有什么性质？ 4、试通过两个振型的频率与阻尼比确定Rayleigh阻尼矩阵C=aM+bK的系数a、b（其中M 为质量矩阵、K为刚度矩阵）？ 5、示意画出下图中的反射与折射波（其中界面以下固体剪切波速大于上层物质的剪切波速）。 6、为什么在线性结构动力反应分析中，通常高阶振型的影响较小？
7、试简要叙述非线性地震反应分析与线性地震反应分析的主要差别。 8、试推导单位脉冲响应函数和频域传递函数的形式，并给出二者的关系。 9、试简要叙述幅值法如何识别单自由度体系的频率和阻尼比。 10、试阐述防屈曲支撑和悬挂隔振的基本原理。 11、图中所示为钢-混凝土组合柱截面，用于某多层框架结构，请简述如何采用纤维模型进行弹塑性动力分析，以及你将采用的材料模型。
大连理工大学大作业
大连理工大学《工程抗震》大作业
题目1：底部剪力法。 钢筋混凝土5层框架经质量集中后计算简图如下图所示，各层高均为3m ， 集中于各楼层的重力荷载代表值分别为： 1500kN G =，2550kN G =，3580kN G =，4600kN G =，5450kN G =。结构阻尼比0.05ξ=，自振周期为10.55s T =，Ⅰ1类 场地类别，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度为0.30g ）。按底部剪力法计算结构在多遇地震时的水平地震作用及地震剪力。 3580kN =2550kN =1500kN =（a ）计算简图 4600kN =5450kN = 解：查《建筑设计抗震规范》表5.1.4知，8度多遇地震，αmax= 设计地震分组为第一组， Ι类场地，取Tg= Tg=＜T1=＜5Tg= α1=（Tg/T1）r η2αmax =（）××=≈ 查《建筑设计抗震规范》表5.2.1知，T 1=＞=×= 取δn= T1+=×+= 总水平地震作用标准值： F EK =α1Geq=×（500+550+580+600+450）×85%=
各楼层水平地震作用标准值： Fi=G i H i F EK (1-δn)/∑G j H j (i=1,2,3…n) ∑G j H j =500×3 +550×6+580×9+600×12+450 ×15=23970KN ·m F 1=[500×3××]/23970= F 2=[550×6××]/23970= F 3=[580×9××]/23970= F 4=[600×12××]/23970= F 5=[450×15××]/23970= 计算各楼层的层间地震剪力 V 1= F 1+ F 2+ F 3+ F 4+ F 5=++++= V 2= F 2+ F 3+ F 4+ F 5=+++=152KN V 3= F 3+ F 4+ F 5=++= V 4= F 4+ F 5=+= V 5=F 5= 题目3：怎样判断土的液化如何确定土的液化严重程度，并简述抗液化措施。 答：饱和松散的砂土或粉土（不含黄土），地震时易发生液化现象，使地基承载力丧失或减弱，甚至喷水冒砂，这种现象一般称为砂土液化或地基土液化。其产生的机理为：地下水位以下的饱和砂土和粉土颗粒在地震作用下，土颗粒之间有变密的趋势。因空隙水不能及时排出，土颗粒就处于悬浮状态，形成如同液体一样的现象，即所谓的土的液化现象。地基土液化判别过程可以分为初步判断和标准贯入试验判别两大步骤。下面分别予以介绍。 1、初步判断 饱和的砂土或粉土（不含黄土）当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或不考虑液化影响： （1）地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前时且处于烈度7度或者8度地区时可判为不液化土。 （2）粉土的粘粒（粒径<0.005mm ）含量百分率当烈度为7度时大于10％、当烈度为8度时大于13％、当烈度为9度时大于16％，可判为不液化土。 （3）浅埋天然地基，当地下水位深度和覆盖非液化土层厚度满足下式之一时，可不考虑液化影响。 03w b d d d >+- 02 u b d d d >+-
结构动力特性试验
第七章结构动力特性试验 7.1概述 建筑结构动力特性是反映结构本身所固有的动力性能。它的主要内容包括结构的自振频率、阻尼系数和振型等一些基本参数，也称动力特性参数或振动模态参数。这些特性是由结构形式、质量分布、结构刚度、材料性质，构造连接等因素决定，但与外荷载无关。 建筑结构动力特性试验量测结构动力特性参数是结构动力试验的基本内容，在研究建筑结构或其他工程结构的抗震、抗风或抗御其它动荷载的性能和能力时，都必须要进行结构动力特性试验，了解结构的自振特性。 1．在结构抗震设计中，为了确定地震作用的大小，必须了解各类结构的自振周期。同样，对于已建建筑的震后加固修复，也需了解结构的动力特性，建立结构的动力计算模型，才能进行地震反应分析。 2测量结构动力特性，了解结构的自振频率，可以避免和防止动荷载作用所产生的干扰与结构产生共振或拍振现象。在设计中可以便结构避开干扰源的影响，同样也可以设法防止结构自身动力特性对于仪器设备的工作产生干扰的影响，可以帮助寻找采取相应的措施进行防震，隔震或消震。 3．结构动力特性试验可以为检测、诊断结构的损伤积累提供可靠的资料和数据。由于结构受动力作用，特别是地震作用后，结构受损开裂使结构刚度发生变化，刚度的减弱使结构自振周期变长，阻尼变大。由此，可以从结构自身固有特性的变化来识别结构物的损伤程度，为结构的可靠度诊断和剩余寿命的估计提供依据。 建筑结构的动力特性可按结构动力学的理论进行计算。但由于实际结构的组成，材料和连接等因素，经简化计算得出的理论数据往往会有一定误差。对于结构阻尼系数一般只能通过试验来加以确定。因此，建筑结构动力特性试验就成为动力试验中的一个极为重要的组成部分，而引起人们的关注和重视。 结构动力特性试验是以研究结构自振特性为主，由于它可以在小振幅试验下求得，不会使结构出现过大的振动和损坏，因此经常可以在现场进行结构的实物试验，正如本章所介绍的试验实例。当然随着对结构动力反应研究的需要，目前较多的结构动力试验，特别是研究地震，风震反应的抗震动力试验，也可以通过试验室内的模型试验来测量它的动力特性。 结构动力特性试验的方法主要有人工激振法和环境随机振动法。人工激报法又可分为自由振动法和强迫振动法。 人工激振法是一种早期使用的方法，试验得到的资料数据直观简单，容易处理；环境随机振动法是一种建立在计算机技术发展基础上采用数理统计处理数据的新方法，由于它是利用环境脉动的随机激振，不需要激振设备，对于现场测试特别有利。以上任何一种方法都能测得结构的各种自振特性参数，由于计算机技术的发展和数据分析专用仪器的普及使用，为各种方法所测得的资料数据提供了快速有效的处理分析条件。 7．2人工激振法测量结构动力特性 7．2．且结构自振频率测量 一、自由振动法 在试验中采用初位移或初速度的突卸或突加荷载的方法，使结构受一冲击荷载作用而产生自由振动。在现场试验中可用反冲激振器对结构产生冲击荷载；在工业厂房中可以通过锻锤、