《工程抗震》教材配套PPT課件,工程抗震,工程,抗震,教材,配套,PPT,課件 第第 5 5 講講單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析問(wèn)問(wèn) 題題什么是地震作用？什么是地震作用？為什么進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算？為什么進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算？10/10/20222第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)地震反應(yīng)實(shí)現(xiàn)多級(jí)抗實(shí)現(xiàn)多級(jí)抗震設(shè)防目標(biāo)震設(shè)防目標(biāo)地震地面地震地面運(yùn)動(dòng)特性運(yùn)動(dòng)特性結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性地面運(yùn)動(dòng)時(shí)程地面運(yùn)動(dòng)時(shí)程質(zhì)量分別質(zhì)量分別剛度分布剛度分布阻尼分布阻尼分布固有頻率固有頻率固有振型固有振型阻尼比阻尼比地震反應(yīng)譜地震反應(yīng)譜結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算抗震驗(yàn)算是否滿(mǎn)足是否滿(mǎn)足最低抗震要求？最低抗震要求？底部剪力法底部剪力法振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法時(shí)程分析法時(shí)程分析法靜力彈塑性分析法靜力彈塑性分析法反應(yīng)譜法反應(yīng)譜法10/10/20223第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程 靜力階段靜力階段 1899,1899,大森房吉大森房吉,磚柱和柱狀物翻倒調(diào)查磚柱和柱狀物翻倒調(diào)查(人造地震動(dòng)試驗(yàn)報(bào)告人造地震動(dòng)試驗(yàn)報(bào)告)地震力地震力結(jié)構(gòu)質(zhì)量結(jié)構(gòu)質(zhì)量最大地面最大地面加速度加速度結(jié)構(gòu)重量結(jié)構(gòu)重量地震系數(shù)地震系數(shù)思考思考：1.1.地震系數(shù)地震系數(shù)k k的物理意義是什么？的物理意義是什么？2.2.上式采用了什么基本假定？上式采用了什么基本假定？10/10/20224第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程 靜力階段靜力階段 1899,1899,大森房吉大森房吉,磚柱和柱狀物翻倒調(diào)查磚柱和柱狀物翻倒調(diào)查(人造地震動(dòng)試驗(yàn)報(bào)告人造地震動(dòng)試驗(yàn)報(bào)告)1906 1906，美國(guó)舊金山大地震，現(xiàn)場(chǎng)考察，美國(guó)舊金山大地震，現(xiàn)場(chǎng)考察 1916 1916，佐野利器，佐野利器，家屋耐震構(gòu)造論家屋耐震構(gòu)造論。1923 1923，日本關(guān)東大地震，日本關(guān)東大地震，市街地建筑物法施行規(guī)則市街地建筑物法施行規(guī)則。1927 1927，佐野利器與真島健三郎之間的，佐野利器與真島健三郎之間的“剛?cè)嶂疇?zhēng)剛?cè)嶂疇?zhēng)”。10/10/20225第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程 靜力階段靜力階段最大基底剪力最大基底剪力:靜力法的物理意義：結(jié)構(gòu)物為靜力法的物理意義：結(jié)構(gòu)物為剛體剛體。10/10/20226第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程 反應(yīng)譜階段反應(yīng)譜階段 20 20世紀(jì)世紀(jì)4040年代，年代，M.BiotM.Biot,H.BenioffH.Benioff,G.W.HousnerG.W.Housner等人提出了反應(yīng)譜的概念。等人提出了反應(yīng)譜的概念。地震系數(shù)地震系數(shù)反應(yīng)譜法是目前世界各國(guó)反應(yīng)譜法是目前世界各國(guó)普遍采用的方法普遍采用的方法。10/10/20227第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程結(jié)構(gòu)抗震理論發(fā)展過(guò)程 動(dòng)力階段動(dòng)力階段 20 20世紀(jì)世紀(jì)6060年代，電子計(jì)算機(jī)大量普及，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)年代，電子計(jì)算機(jī)大量普及，結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)值分析逐漸興起。數(shù)值分析逐漸興起。線(xiàn)彈性地震反應(yīng)分析線(xiàn)彈性地震反應(yīng)分析 非線(xiàn)性地震反應(yīng)分析非線(xiàn)性地震反應(yīng)分析10/10/20228第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析結(jié)構(gòu)抗震分析方法適用性結(jié)構(gòu)抗震分析方法適用性不超過(guò)不超過(guò)40m40m的的規(guī)則結(jié)構(gòu)規(guī)則結(jié)構(gòu)一般的一般的規(guī)則結(jié)構(gòu)規(guī)則結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度質(zhì)量和剛度分布明顯不分布明顯不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)8,98,9度時(shí)的大度時(shí)的大跨、長(zhǎng)懸臂結(jié)跨、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)和構(gòu)和9 9度時(shí)的度時(shí)的高層建筑高層建筑特殊不規(guī)則、甲特殊不規(guī)則、甲類(lèi)和超過(guò)規(guī)范范類(lèi)和超過(guò)規(guī)范范圍的高層建筑圍的高層建筑底部剪力法底部剪力法兩個(gè)主軸的兩個(gè)主軸的振型分解反振型分解反應(yīng)譜法應(yīng)譜法考慮扭轉(zhuǎn)或考慮扭轉(zhuǎn)或雙向地震作雙向地震作用的振型分用的振型分解反應(yīng)譜法解反應(yīng)譜法考慮豎向地考慮豎向地震作用震作用一維或二維一維或二維時(shí)程分析法時(shí)程分析法的補(bǔ)充計(jì)算的補(bǔ)充計(jì)算10/10/20229第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析 運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)位移質(zhì)點(diǎn)位移質(zhì)點(diǎn)加速度質(zhì)點(diǎn)加速度慣性力慣性力彈性恢復(fù)力彈性恢復(fù)力阻尼力阻尼力運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程10/10/202210第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析 自由振動(dòng)自由振動(dòng)（1 1）無(wú)阻尼時(shí)）無(wú)阻尼時(shí)時(shí)時(shí)（2 2）有阻尼時(shí)）有阻尼時(shí)-無(wú)阻尼單自由度體系的自振無(wú)阻尼單自由度體系的自振 圓頻率圓頻率10/10/202211第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析 強(qiáng)迫振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)m m 將荷載看成是連續(xù)作用的一系列沖量，求將荷載看成是連續(xù)作用的一系列沖量，求出每個(gè)沖量引起的位移后將這些位移相加即出每個(gè)沖量引起的位移后將這些位移相加即為動(dòng)荷載引起的位移。為動(dòng)荷載引起的位移。-沖量法沖量法10/10/202212第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析m m（1 1）瞬時(shí)沖量的反應(yīng)）瞬時(shí)沖量的反應(yīng)A.A.t t=0=0 時(shí)作用瞬時(shí)沖量有時(shí)作用瞬時(shí)沖量有p pt t沖量沖量=動(dòng)量的改變量動(dòng)量的改變量m(vm(v2 2-v-v1 1)瞬時(shí)沖量瞬時(shí)沖量mmB.B.B.B.時(shí)刻作用瞬時(shí)沖量有時(shí)刻作用瞬時(shí)沖量有沖擊荷載作用前初速度為沖擊荷載作用前初速度為0初位移為初位移為0，沖擊荷載作用后初速度不為，沖擊荷載作用后初速度不為0初位移為初位移為0，作自由振動(dòng)。無(wú)阻尼時(shí)由，作自由振動(dòng)。無(wú)阻尼時(shí)由3-10有有10/10/202213第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析(2).(2).動(dòng)荷載的位移反應(yīng)動(dòng)荷載的位移反應(yīng)m m-杜哈美積分杜哈美積分計(jì)阻尼時(shí)計(jì)阻尼時(shí)計(jì)阻尼時(shí)計(jì)阻尼時(shí)若若t=0 t=0 時(shí)體系有初位移、初速度時(shí)體系有初位移、初速度10/10/202214第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析單自由度體系地震反應(yīng)分析運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程或或其中其中由由DuhamelDuhamel積分可得零初始條件下質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于地面的位移為積分可得零初始條件下質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于地面的位移為10/10/202215第5講 單自由度體系地震反應(yīng)分析第第5講結(jié)束！講結(jié)束！學(xué)習(xí)是一件快樂(lè)的事情，且學(xué)習(xí)是一件快樂(lè)的事情，且聽(tīng)下回分解！聽(tīng)下回分解！