抗震设计方法
简要叙述工程结构抗震的两阶段设计方法

简要叙述工程结构抗震的两阶段设计方法作为一个地震多发国家,抗震设计对于工程结构的安全至关重要。
为了确保建筑物在地震中能够承受住地震力的作用,工程结构抗震设计采用了两阶段设计方法。
本文将详细介绍这两阶段设计方法,包括预估阶段和详细设计阶段。
一、预估阶段设计预估阶段设计是工程结构抗震设计的第一阶段,其主要目的是在工程初步设计阶段对结构进行初步抗震设计,以满足基本的抗震要求。
在这个阶段,设计师需要考虑以下几个方面:1.地震烈度和场地类别:根据工程所在地的地震烈度和场地类别,确定设计地震力的大小和特性。
2.结构类型选择:根据工程的用途和规模,选择合适的结构类型,如框架结构、剪力墙结构等。
3.基本设计参数确定:通过对建筑物的功能、重要性和受力特点进行分析,确定设计参数,如设计地震力系数、楼层间位移限值等。
4.结构抗震性能要求:根据建筑物的使用要求和抗震等级,确定结构的抗震性能要求,如抗震位移限值、剪力强度等。
5.初步设计方案:根据以上参数和要求,制定初步的结构设计方案,包括结构布置、构件尺寸等。
通过预估阶段设计,可以初步确定建筑物的抗震性能,并为下一阶段的详细设计提供基础。
二、详细设计阶段详细设计阶段是工程结构抗震设计的第二阶段,其主要目的是在预估阶段设计的基础上进行细化设计,满足更为严格的抗震要求。
在这个阶段,设计师需要进行以下工作:1.结构模型建立:根据预估阶段设计的初步方案,建立结构的三维模型,包括各构件的几何形状、连接方式等。
2.荷载计算:根据建筑物的使用要求和设计参数,进行荷载计算,包括地震作用、风载、自重等。
3.结构分析:通过有限元分析或等效静力分析等方法,对结构进行分析,计算结构在地震作用下的响应。
4.构件设计:根据结构分析的结果,对各构件进行设计,包括截面尺寸、钢筋配筋等。
5.节点设计:对结构的关键节点进行设计,确保节点区域的强度和刚度满足要求。
6.施工节点处理:对于施工中可能出现的节点处理问题,设计师需要提前进行考虑,并制定相应的处理方案。
常见建筑结构的抗震设计方法

常见建筑结构的抗震设计方法1. 引言地震是一种自然灾害,给建筑物和人们的生命财产造成严重威胁。
因此,对于建筑物的抗震设计,是确保建筑物在地震中能够抵御震荡并保持结构的完整性和稳定性的关键。
本文将介绍几种常见的建筑结构抗震设计方法。
2. 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构是目前广泛应用的建筑结构形式之一。
其抗震设计的关键是提高结构的延性和耗能能力。
为了实现这一目标,可以通过增加柱子的截面积和混凝土的强度以及布置剪力墙来增加结构的刚度,减小结构的周期,从而提高结构的延性和耗能能力。
3. 钢结构钢结构的抗震设计主要通过提高结构的刚度和强度来增加结构的抗震性能。
为了实现这一目标,可以采用以下方法:- 增加梁和柱的截面积,并使用高强度钢材料;- 套设钢板和角钢以增加结构的刚度;- 合理布置撑杆和斜撑来提高结构的稳定性。
4. 钢筋混凝土剪力墙结构钢筋混凝土剪力墙结构是一种专门用于抗震设计的建筑结构形式。
它的抗震设计主要通过增加墙体的刚度和延性来提高结构的抗震性能。
为了实现这一目标,可以采用以下方法:- 增加墙体的厚度和高度;- 增加钢筋的配置量;- 采用预应力技术来提高墙体的延性。
5. 钢筋混凝土框剪结构钢筋混凝土框剪结构是将框架结构和剪力墙结构相结合的一种抗震设计方法。
它既具备框架结构的延性和耗能能力,又具备剪力墙结构的刚度和稳定性。
为了实现这一目标,可以采用以下方法:- 设计合理的剪力墙的布置方式,以保证结构的稳定性;- 增加钢筋的配置量,并采用高强度混凝土和钢材料。
6. 钢筋混凝土桁架结构钢筋混凝土桁架结构是一种常用于大跨度建筑的抗震设计形式。
它的抗震设计主要通过提高桁架结构的刚度和强度来增加结构的抗震性能。
为了实现这一目标,可以采用以下方法:- 增加桁架梁和柱的截面积;- 设计合理的节点连接,以保证结构的刚度和稳定性;- 采用高强度混凝土和钢材料。
7. 总结抗震设计是保障建筑物在地震中安全性的关键。
抗震设计中常用的结构设计方法以及优缺点

抗震设计中常用的结构设计方法以及优缺点抗震设计是建筑工程领域的一项重要技术,它是为了在地震发生时,减少建筑物的损毁和人员伤亡。
在抗震设计中,结构设计方法是一个关键问题,它直接影响到建筑物的抗震性能。
下面将介绍几种常用的结构设计方法以及它们的优缺点。
1. 框架结构框架结构是一种常见的建筑结构形式,它采用柱、梁、架等单元按照一定的规则组成的。
在抗震设计中,框架结构通常被用来作为建筑物的主体支撑结构。
框架结构抗震性能好,能够有效减少建筑物在地震中的破坏程度。
然而,框架结构也有它的缺点,比如容易出现局部塌陷、刚度分布不均等问题。
2. 剪力墙结构剪力墙结构是一种相对成熟的抗震性能比较好的结构形式,它能够将建筑物整体刚性提高,从而有效减少建筑物在地震中的受力和破坏程度。
剪力墙结构也是建筑物中比较常见的结构形式。
但是,剪力墙也有它的缺点,比如它会造成非常大的刚度反应,从而影响建筑物的使用效率。
3. 钢结构钢结构是一种较为新颖的结构设计方法,它具有优良的抗震性能,能够有效提高建筑物的抗震性能。
钢结构的另一个优点是制造过程较为简单、容易精确控制尺寸等特点,因此在一些特殊场合中,钢结构也得到了广泛应用。
但是,钢结构也存在着一些缺点,比如它的造价相对一般的混凝土结构来说更高,而且在火灾或小规模爆炸等事故中,钢结构的抗灾能力相对较差。
4. 预应力混凝土结构预应力混凝土结构是一种将混凝土在施工前进行预应力处理,以提高强度和抗震性能的方法。
预应力混凝土结构具有重量轻、刚度高等优点,因此在高层建筑和大型桥梁的建造过程中,得到了广泛应用。
但是,预应力混凝土结构的存在一定的风险,一旦预应力混凝土失效,建筑物的整体安全性将会严重受到威胁。
以上是几种常用的结构设计方法以及它们的优缺点,当然还有其他的方法,比如悬挂链条结构、网壳结构等,在不同的场合下,也可以被考虑使用。
在进行抗震设计时,需要根据具体情况,选择合适的设计方案,以达到最佳的抗震效果。
建筑结构抗震设计:原则与方法

建筑结构抗震设计:原则与方法建筑结构抗震设计是确保建筑物在地震中安全的重要环节,通过合理的设计和施工,可以有效提高建筑物的抗震性能,减少地震灾害的损失。
本文将探讨建筑结构抗震设计的基本原则和主要方法。
建筑结构抗震设计的基本原则主要包括安全性、经济性和适用性。
安全性是指建筑物在地震中能够保持结构的整体稳定和局部构件的安全,不发生倒塌和严重破坏,保护人员的生命安全。
经济性是指在确保安全的前提下,通过合理的设计和选材,降低建筑成本,提高经济效益。
适用性是指建筑物在地震中的变形和损坏应控制在合理范围内,保证其功能的正常使用和快速恢复。
在建筑结构抗震设计中,首先要进行地震作用分析。
地震作用分析是确定建筑物在地震中的受力情况和变形特征的基础,通过地震波输入和结构动力分析,确定建筑物的地震反应。
常用的地震作用分析方法包括反应谱法、时程分析法和简化法。
反应谱法是通过地震反应谱确定结构的最大反应,适用于初步设计和小型建筑物;时程分析法是通过输入实际地震波记录进行结构动力分析,适用于重要和复杂建筑物;简化法是通过简化计算确定结构的地震反应,适用于一般建筑物的初步设计。
在建筑结构抗震设计中,结构体系的选择和布置是关键环节。
合理的结构体系和布置可以有效提高建筑物的抗震性能。
常见的抗震结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构和筒体结构等。
框架结构通过梁柱连接形成空间刚架,具有良好的变形能力和抗震性能;剪力墙结构通过设置剪力墙,提供较大的侧向刚度和承载力,适用于高层和超高层建筑;框架-剪力墙结构结合了框架和剪力墙的优点,具有良好的抗震性能和经济性;筒体结构通过设置外筒和内筒,形成高刚度和高强度的整体结构,适用于超高层建筑。
在建筑结构抗震设计中,构件的设计和连接是确保结构整体抗震性能的重要环节。
通过合理设计梁、柱、剪力墙和基础等构件,可以提高结构的整体稳定性和抗震能力。
例如,在梁柱节点设计中,通过采用强节点弱构件的设计原则,确保节点的强度和刚度,提高结构的抗震性能。
桥梁工程中的抗震设计

桥梁工程中的抗震设计抗震是桥梁工程设计的重要环节之一,它直接关系到桥梁的耐久性和安全性。
在地震频发的地区,桥梁的抗震设计更加重要。
本文将探讨桥梁工程中的抗震设计原理和方法。
一、地震力的分析和计算抗震设计首先需要对地震力进行分析和计算。
地震力的大小和方向是影响桥梁抗震性能的重要因素。
地震力的计算需要考虑到地震烈度、震源距离、土壤条件等多个因素,并结合地震学和土木工程学的理论进行分析。
通过合理的计算方法,能够准确预测桥梁在地震作用下的响应。
二、桥梁结构的抗震设计1. 抗震设计的目标桥梁结构的抗震设计目标是在地震波作用下,保证桥梁的整体稳定性和结构安全性。
一般来说,桥梁的主要抗震性能指标包括位移限值、加速度限值和应力限值等。
在设计过程中,需要根据桥梁的特点和使用环境确定相应的指标,以确保桥梁在地震中具有足够的抗震能力。
2. 结构抗震设计的方法结构抗震设计的方法有很多,其中常用的包括弹性设计、弹塑性设计和减震设计等。
弹性设计是指在地震荷载下,结构仍然处于弹性状态,通过控制应力、位移等参数,确保结构的安全性。
弹塑性设计考虑了结构的塑性变形能力,在超出弹性阶段后,通过合理的塑性形变控制,提高结构的耗能能力。
减震设计是通过设置减震装置,将地震力转化为其他形式消耗,从而减小结构的震动反应。
三、桥梁基础的抗震设计桥梁基础是支撑整个桥梁结构的关键组成部分,其抗震设计至关重要。
抗震基础设计需要考虑到地震力传递、土壤的动力特性等因素。
一般来说,桥梁基础的抗震设计可以采用加固和加深基础、选用合适的基础形式等方法,以提高基础的抗震性能。
四、监测与维护桥梁工程的抗震设计不仅仅局限于初始设计阶段,还需要在桥梁运行的全生命周期内进行监测和维护。
通过实时监测桥梁的工作状态和结构响应,能够及时发现和处理可能存在的问题,保证桥梁的安全稳定运行。
综上所述,桥梁工程中的抗震设计是确保桥梁安全的重要环节。
通过合理的地震力分析和计算、结构和基础的抗震设计,以及监测和维护工作,可以提高桥梁的抗震能力,保障桥梁的安全性和耐久性。
抗震设计的三种方法及适用条件

抗震设计的三种方法及适用条件抗震设计是建筑工程中非常重要的一环,其目的是为了在地震发生时保护建筑物及其内部设施,减少人员伤亡和财产损失。
抗震设计的方法有很多种,但是其中比较常用的有三种,分别是弹性设计、弹塑性设计和完全塑性设计。
下面将分别介绍这三种方法及其适用条件。
一、弹性设计弹性设计是指在地震作用下,建筑物的变形能够完全恢复到地震前的状态。
这种设计方法适用于地震烈度较小的地区,建筑物的结构刚度较大,且建筑物的重要性较低。
在弹性设计中,建筑物的结构应该具有足够的强度和刚度,以保证在地震作用下不会发生破坏。
二、弹塑性设计弹塑性设计是指在地震作用下,建筑物的变形能够部分恢复到地震前的状态。
这种设计方法适用于地震烈度较大的地区,建筑物的结构刚度较小,且建筑物的重要性较高。
在弹塑性设计中,建筑物的结构应该具有足够的强度和刚度,以保证在地震作用下不会发生破坏,同时还应该具有一定的韧性,以吸收地震能量。
三、完全塑性设计完全塑性设计是指在地震作用下,建筑物的变形不能恢复到地震前的状态。
这种设计方法适用于地震烈度非常大的地区,建筑物的结构刚度非常小,且建筑物的重要性非常高。
在完全塑性设计中,建筑物的结构应该具有足够的强度和韧性,以保证在地震作用下不会发生破坏,同时还应该具有一定的塑性变形能力,以吸收地震能量。
总之,抗震设计是建筑工程中非常重要的一环,其目的是为了在地震发生时保护建筑物及其内部设施,减少人员伤亡和财产损失。
在抗震设计中,应该根据地震烈度、建筑物的结构刚度和重要性等因素,选择合适的设计方法,以保证建筑物在地震作用下不会发生破坏。
建筑结构中的抗震设计方法

建筑结构中的抗震设计方法随着经济的快速发展和城市化进程的加速,建筑结构的抗震安全问题变得越来越重要。
抗震设计是指在建筑设计过程中,针对地震力的作用,采取一系列措施以确保建筑物在地震中具有较好的抗震能力。
本文将介绍建筑结构中常用的几种抗震设计方法,包括优化结构形式、合理选取材料、应用减震技术和加强节点构造。
一、优化结构形式优化结构形式是指通过合理的结构布局和形式设计,减小地震力对建筑物的影响。
常见的优化结构形式包括剪力墙结构、框架结构和筒体结构等。
剪力墙结构是在建筑物主要承重墙位置设置纵向和横向的剪力墙以承担地震力,同时可以提供较好的刚度和耗能性能。
框架结构是指通过柱、梁、框架等构件形成的稳定的整体结构,能够吸收地震能量并进行分散,具有良好的抗震性能。
筒体结构则是通过采用柱、墙体等构件形成的筒体形结构,具有较好的耗能性能和减震效果。
二、合理选取材料合理选取材料是抗震设计的关键之一。
材料的性能直接影响到结构的抗震性能。
常用的抗震材料包括高性能混凝土、高强度钢材、粘性阻尼器等。
高性能混凝土具有较高的抗压、抗拉、抗弯强度,能够提供更好的抗震性能和耐久性。
高强度钢材具有较好的延性和刚度,可以增加结构的抗震能力。
粘性阻尼器则是一种新型的减震装置,通过粘滞材料的耗能作用,能够有效减小地震波对建筑物的影响,提高结构的抗震性能。
三、应用减震技术减震技术是指通过一些特殊的设计手段,在地震发生时减小建筑物的震动幅度和加速度,从而达到减少地震破坏的目的。
常见的减震技术包括钢筋混凝土剪力墙加钢板、基础隔震等。
对于已经建成的建筑物,可以通过钢板加固剪力墙的方式来提高结构的刚度和强度,进而提高抗震能力。
基础隔震是指在建筑物和地基之间设置隔震设施,通过隔离地震波对建筑物的传递,减小建筑物的震动幅度。
四、加强节点构造节点是建筑结构中的薄弱环节,也是发生地震作用时容易受到破坏的部位。
加强节点构造是通过增加节点的刚度和抗震性能,提高整体结构的抗震能力。
抗震建筑设计

抗震建筑设计抗震建筑设计是指在建筑设计和施工过程中,采取一系列措施和技术手段,以提高建筑物在地震作用下的抗震性能和安全性。
抗震建筑设计是建筑工程师和设计师的重要任务之一,旨在保护人们的生命财产安全,减少地震灾害带来的损失。
1. 抗震设计原则抗震建筑设计应遵循以下原则:(1) 结构安全:确保建筑物在地震作用下具有足够的承载能力和延性,避免倒塌或严重损坏。
(2) 功能连续性:保证建筑物在地震后能够继续使用,不影响其正常使用功能。
(3) 经济合理性:在满足抗震要求的前提下,尽量降低建筑成本,提高投资效益。
(4) 施工可行性:考虑施工工艺和材料的选择,确保抗震设计的可实施性。
2. 抗震设计方法抗震建筑设计主要包括以下几种方法:(1) 结构选型:根据建筑物的功能、用途和地理位置等因素,选择合适的结构形式,如框架结构、剪力墙结构等。
(2) 结构布局:合理安排建筑物的结构布局,使各部分受力均匀,避免出现薄弱环节。
(3) 结构尺寸:合理确定建筑物的结构尺寸,如梁、柱、墙等构件的截面尺寸,以满足抗震要求。
(4) 结构连接:加强建筑物各部分之间的连接,如梁与柱、柱与基础等,提高整体抗震性能。
(5) 非结构构件:对建筑物中的非结构构件进行抗震设计,如隔墙、吊顶、管道等,以减小地震对建筑物的破坏。
3. 抗震设计实例以下是一些抗震建筑设计的实例:(1) 日本东京晴海三井大厦:该建筑采用了一种名为“减震器”的装置,可以有效减轻地震对建筑物的影响。
(2) 美国加州洛杉矶市政厅:该建筑采用了一种特殊的钢筋混凝土框架结构,具有较高的抗震性能。
(3) 中国四川汶川地震灾区重建工程:在重建过程中,广泛采用了抗震设计理念和技术,提高了建筑物的抗震性能。
总之,抗震建筑设计是一项复杂而重要的工作,需要建筑工程师和设计师具备丰富的专业知识和实践经验。
通过合理的抗震设计,可以有效保障人们在地震发生时的生命财产安全,减少地震灾害带来的损失。
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目录1. 抗震设计方法 ------------------------------------------- 11.1结构抗震计算内容 ---------------------------------------------- 11.2地震的作用、作用效应特点及分析方法 ---------------------------- 11.3 结构地震反应分析方法----------------------------------------- 11.3.1振型分解反应谱法 ----------------------------------------- 11.3.2底部剪力法 ----------------------------------------------- 21.3.3 动力时程分析方法---------------------------------------- 31.3.4 静力弹塑性分析方法-------------------------------------- 42. 建筑抗震设计 ------------------------------------------- 52.1两阶段设计方法 ------------------------------------------------ 62.2抗震性能化设计方法 -------------------------------------------- 72.2.1性能化设计要求 ------------------------------------------- 72.2.2性能化设计的计算要求 ------------------------------------- 83. 多层和高层钢结构房屋抗震设计---------------------------- 83.1层和高层钢结构房屋主要震害特征 -------------------------------- 83.2多高层钢结构选型与布置 ---------------------------------------- 83.3多高层钢结构抗震计算及设计 ------------------------------------ 93.3.1计算模型 ------------------------------------------------- 93.3.2钢梁、钢柱抗震设计的原则 -------------------------------- 113.3.3连接抗震设计的原则 -------------------------------------- 111. 抗震设计方法1.1结构抗震计算内容在抗震设防区建造建筑物时,必须考虑地震对结构的影响,并对其进行抗震设计。
抗震设计中,当结构形式、布置等初步确定后,一般应进行抗震计算,结构抗震计算包括以下三方面内容。
(1) 结构所受到的地震作用及其作用效应(包括弯矩、剪力、轴力和位移)的计算。
(2) 将地震作用效应与其他荷载作用如结构的自重、楼屋面的可变荷载、风荷载等效应进行组合,确定结构构件的最不利内力。
(3) 进行结构或构件截面抗震能力计算及抗震极限状态设计复核,使结构或构件满足抗震承载力与变形能力等要求。
1.2地震的作用、作用效应特点及分析方法当地震时地面反复晃动使地面产生加速度运动并强迫建筑物产生相应的加速度,这时,相当于有一个与加速度相反的惯性力即地震作用。
地震作用于结构自重或活荷载等静态作用不同,它是一种动态作用,与结构所在地区场地的地震动特性和结构动力特性有关。
地震作用在空间和时间上的随机性很大,每次地震发生的时间较短,因此地震作用是一个随机过程。
根据超越概率的大小,可分为多遇地震作用和罕遇地震作用等,多遇地震作用为可变作用,其抗震设计属于短暂设计状况,罕遇地震为偶然作用,其抗震设计状态属于偶然状况。
地震作用效应是指由地震动引起结构每一个瞬时内力或应力、瞬时应变或位移、瞬时运动加速度、速度等。
由于地震作用效应是一种随时间快速变化的动力作用,故又称地震反应。
与地震作用类似,地震反应也是一个随机过程。
静态作用往往比较直观,一般可按有关规定较方便地计算得到,静态作用的效应可按有关静力学方法计算,静力解只有一个。
而地震作用及其效应的分析属结构动力学范畴,需确定运动微分方程并求解,其中地震激励输入时通过结构物的底部地基基础向上部结构传递,地震动输入是一个动力过程,所得地震反应是一时间历程。
地震作用及其效应的分析方法有动力分析法和反应谱法两类。
动力分析法需以结构和地震动输入为基础,建立动力模型和运动微分方程,用动力学理论计算地震动过程中结构反应的时间历程,又称时程分析法。
反应谱法是以线弹性理论为基础,根据结构的动力特性并利用地震反应谱曲线计算振型地震作用,再按静力方法求振型内力和变形。
反应谱法按分析所采用的振型多少又分为振型分解反应谱法和底部剪力法。
其中振型分解反应谱法考虑的振型较多,计算精度较高,适用于大多结构,底部剪力法仅考虑一个基本振型或前两个振型,适用于较低的简单结构。
1.3结构地震反应分析方法在实际的建筑结构抗震设计中,少数结构可简化为单自由度体系外,大量的建筑结构都应简化为多自由度体系。
在单向水平地震作用下,结构地震反应分析方法有振型分解反应谱法、底部剪力法、动力时程分析方法以及非线性静力分析等方法。
1.3.1 振型分解反应谱法振型分解反应谱法基本概念是:假定结构为多自由度弹性体系,利用振型分解和振型的正交性原理,将n个自由度弹性体系分为n个等效单自由度弹性体系,利用设计反应谱得到每个振型下等效单自由度弹性体系的效应,再按一定的法则将每个振型的作用效应组合成总的地震效应进行截面抗震验算。
(1)多自由度弹性体系的运动方程多自由度弹性体系在水平地震作用下的变形如图1.3.1所示。
有运动方程:n nm i[N(t) X g(t)] ' C ik X k(t) ' K ik X k(t)=O7 k —(1.3.1)对于一个n质点的弹性体系,可以写出n个类似于式(1.3.1)的方程,将组成一个由n个方程组成的微分方程组,其矩阵形式为:[M]{x(t)} [C]{x(t)} [K]{x(t)} — [M]{l}X g(t)(1.3.2)式中[M] ------ 体系质量矩阵;[K]――体系刚度矩阵;[C]――阻尼矩阵,一般采用瑞雷阻尼2) 振型的正交性多自由度弹性体系自由振动时,各振型对应的频率各不相同,任意两个不同的振型之间存在正交性。
利用振型的正交性原理可以大大简化多自由度弹性体系运动微分方程组的求解。
包括三类正交性:质量矩阵的正交性:{X};[M]{X}j =0 (j ")刚度矩阵的正交性:{X};[K]{X}j =0(j =i)阻尼矩阵的正交性:{X};[C]{X}j =0(j =i)3) 振型分解运用振型正交性,对式1.3.2进行化简展开后可得到n个独立的二阶微分方程,对于第j振型,可写为:{X}【[M]{X}j q j(t) {X}【[C]{X}j q j(t) {X}【[K]{X}j q j(t)二一{X};[M]{X}j{I}X g(t)(1.3.3)引入广义质量、广义刚度和广义阻尼的概念后,式 1.3.3可视为单自由度体系运动微分方程进行计算4) 多自由度弹性体系的地震作用效应组合由于各振型作用效应的最大值并不出现在同一时刻,因此如果直接由各振型最大反应叠加估计体系最大反应,其结果显然偏大,这会过于保守。
通过随机振动理论分析,得出采用平方和开方的方法(SRS$法估计平面结构体系最大反应可获得较好的结果,即:(1.3.4)1.3.2 底部剪力法用振型分解反应谱法计算多自由度结构体系的地震反应时,需要计算体系的前几阶振 型和自振频率,对于建筑物层数较多时,用手算就比较繁琐。
理论分析研究表明:当建筑 物高度不超过40m ,以剪切变形为主且质量和刚度沿刚度分布比较均匀、结构振动以第一 振型为主且第一振型接近直线(见图 1.3.2 )时,该类结构的地震反应可采用底部剪力法。
1)底部剪力法的计算(135)式中冷一一对应于结构基本自珍周期的水平地震影响系数G ――结构的总重力总荷载代表值q ――为高振型影响系数,经过大量计算结果统计分析表明,对于单自由度体系。
q=1 ;对于多自由度体系,取0.75~0.9,《抗震规范》取0.85. 2)水平地震作用分布图1.3.2简化的第一振型根据底部剪力法的适用条件,结构第一振型为主且接近直线,即任意质点的第一振型 位移与其所处高度成正比。
则可推得各质点水平地震作用:、G kH k2 1.3.3 动力时程分析方法动力时程分析方法是将结构作为弹性或弹塑性振动系统,建立振动系统的运动微分方 程,直接输入地面加速度时程,对运动微分方程直接积分,从而获得振动体系各质点的加 速度、速度、位移和结构内力的时程曲线。
时程分析方法是完全动力方法,可以得出地震 时程范围内结构体系各点的反应时间历程,信息量大,精度高;但该法计算工作量大,且 根据确定的地震动时程得出结构体系的确定反应时程,一次时程分析难以考虑不同地震时 程记录的随机性。
时程分析方法分为振型分解法和逐步积分方法两种。
振型分解法利用了结构体系振型 的正交性,但仅适用于结构弹性地震反应分析;而逐步积分方法既适用于结构弹性地震反 应分析,也适用于结构非弹性地震反应分析。
结构时程分析时,需要解决结构力学模型的确定、结构或构件的滞回模型、输入地震 波的选择和数值求解方法的确定。
1)结构的力学模型结构动力时程分析模型可以分为材料层次的实体分析模型和构件层次的简化分析模型。
材料层次的实体分析模型以结构中各材料的应力-应变关系曲线为基础,而构件层次的简化分析模型以构件的力-变形关系曲线为基础。
当结构体系各质点质量和层高大致相同时,有: q 3(n 1) _ 2(2 n 1) F ,-GHi n F EK (1.3.6)图1.3.3简化分析模型构件层次的简化分析模型常用的有层模型和杆模型两种,如图1.3.3所示。
层模型假定结构质量集中于楼面和屋面处,且计算中仅考虑层间变形,适用于砌体结构和强梁弱柱型框架结构。
杆模型以杆件为基本计算单元,计算结果比较精确,适用于强柱弱梁性框架结构,也适用于框架-剪力墙结构。
2)输入地震波的选择根据我国《抗震规范》规定:采用时程分析时,应按建筑物场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线,其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3,多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,其加速度时程的最大值可按表1.3.1采用。