结构抗震设计原理..
(2)场地土中的波除了体波之外,还有面波。地震面波是 指地震激发的沿着地球表面传播的地震波。它是地波经过 地层界面多次反射、折射后投射到地面时形成的次生波。 面波分为瑞利波和乐夫波。 在地震记录图上,纵波最先到达,横波到达最迟,面波在 体波之后到达。 因此,“一颠二摇三晃荡”。 地震动在地表面引起的破坏力主要是横波和面波的水平和 竖向振动。
傅里叶变换
傅里叶变换能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数(正弦和或余弦 函数)或者它们的积分的线性组合。
贰
建筑物
地震力:地面突然振动时,分布在结构中的质量造成的惯性会阻止结 构产生位移,由此产生地震力,类似于外部施加的侧向力
A、振型 振动频率和振型是结构的固有特性,和面积、惯性矩类似。 周期、振型和阻尼比是结构模态振动的基本参数。 将复杂多质点系结构的振动分解为单纯的单质点系的分量,此分量就是振型, 权重是频率的参数。 结构的反应,是其各个振型反应的组合,但各振型的参与系数(即贡献)是不 同的。 特征值和特征向量,频率和振型 地震激励是具有丰富频谱特性的,结构的振型贡献受到地震波的频谱特性的影 响。 振型分解振型可以作为一种广义空间的坐标轴,从而形成振型空间,在这个空 间中,弹性体系在任意一个时刻的振动状态都可以用一个点来描述,这个点在 振型空间的位置或者坐标,就是体系这个时刻的振动状态在所有振型坐标轴上 的投影值的全部集合。我们把这种描述方法简称为振型展开,而将振动状态在 各个振型坐标轴上的投影叫做广义坐标。求解广义坐标的过程又称作振型分解。
结构抗震设计原理
壹 贰 叁 肆
地震 建筑物 抗震设计的原则 框架结构构件抗震 设计——钢筋是主 角
抗震计算的精髓是共振, 构件设计的精髓是延性。
壹
地震
A、成因 地壳运动、诱发等
B、地震波
两个概念: (1)在地球体内传播后又返回地表的地震波称为体 波;体波又分为纵波和横波俩种。最初到达地面的波 叫纵波,其振幅小,周期短。随后到达的波叫横波, 其振幅大,周期稍长。
B、烈度
地震烈度是指某一地区地面和各类建筑遭受一次地震 影响的强弱程度。
对应于一次地震来说,表示地震大小的震级只有一个,然而 由于同一次地震对不同地点的影响是不一样的,因此烈度也 就随震中距离的远近面有差异。一般来说,距震中愈远,地 震影响愈小,烈度就愈小;反之,愈靠近震中,烈度就愈高。 震中点的烈度称为“震中烈度”。对于浅源地震,震级与震 中烈度大致成对应关系。 如灯光、原子弹爆炸。
多遇地震――小震――众值烈度,比基本烈度低1.55度 设防烈度地震――中震――基本烈度 罕遇地震――大震――罕遇烈度,比基本烈度高1度 三水准:小震不坏、中震可修、大震不倒 就水平地震影响系数最大值,其众值烈度,基本烈度和罕遇烈 度之间的比例关系为1:2.8:5~5.5左右。 概率和经济性 一命二运三风水,四积德五读书 按照目前的科学技术水平,人们还不能准确地预测预报未来地 震发生的时间、空间、强度等问题。所以要提高结构的抗震安 全性,就须采用多级抗震设防的思想
结构物加速度的放大倍数B
E、地震波的频谱特性
特征周期:是在抗震设计用的地震影响系数曲线中,反映地震震 级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值 卓越周期:是根据覆盖层厚度和土层剪切波速按公式T0=4H/vs计 算的周期,表示场地土最主要的振动特动所需的时间 基本周期是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间
肆
框架结构构件抗震设计——钢筋是主角
A、构件设计
框架结构的多道防线:梁和柱,固有强柱弱梁 钢筋是主角:固有强剪弱弯 构件截面的应力特性
规范中框架梁的要求:
振型分解
振型可以作为一种广义空间的坐标轴,从而形成振型空间,在这个空间 中,弹性体系在任意一个时刻的振动状态都可以用一个点来描述,这个 点在振型空间的位置或者坐标,就是体系这个时刻的振动状态在所有振 型坐标轴上的投影值的全部集合。我们把这种描述方法简称为振型展开, 而将振动状态在各个振型坐标轴上的投影叫做广义坐标。求解广义坐标 的过程又称作振型分解。
第一振型为主的原因: 由最小势能定理可以知道,在所有满足几何边界的可能位移中,真 实位移总是使得结构体系势能最小。这是自然界存在的客观规律, “水往低处流”就是这个道理。结构在失稳时的挠曲线和自振时的 振型曲线是完全一致的,这种一致性决定了挠曲线和振型曲线之间 的相互联系。 通过用一定的频率对结构进行激振,观测相应点的位移状况,当观 测点的位移达到最大时,此时频率即为固有频率。 实际结构的振动形态并不是一个规则的形状,而是各阶振型相叠加 的结果。
抗震设计的原则
A、一般原则 B、延性
抗震设计是要结合外部条件和结构构造控制塑性铰部位,实现有利 的破坏机制和良好耗能能力的塑性铰以满足延性要求。 外部条件:建筑条件,结构布置 结构构造:算不清的就是构造 塑性铰:破坏部位、耗能部位 破坏机制:框架有梁铰和柱铰 耗能能力:主角钢筋 延性:延性是指构件和结构屈服后,具有承载力不降低或基本不降 低、且有足够塑性变形能力的一种性能。通过抗震等级体现。
B、反应谱
在抗规5.1.4条中有这样的表示:建筑结构的地震影响 系数应根据烈度、场地类别和设计地震分组和结构自振 周期以及阻尼比确定。 烈度:用于地震系数也就是加速度时程的峰值。 场地类别和设计地震分组:用于确定场地的特征周期速 度谱。
速度谱
位移谱
C、反复荷载下钢筋砼的材料特性
叁
D、加速度和地震影响系数峰值
地震系数:地面运动最大加速度与重力加速度之比。 动力系数:结构最大加速度反应相对于地面最大加 速度的最大系数。 地震影响系数:地震系数与动力系数的积。 建筑结构的地震影响系数а ,是指多次地震作用下, 不同自震周期,相同阻尼比的理想简化的单质点体 系的结构加速度反应与重力加速度之比,是多次地 震反应的包络线,是所谓标准反应谱或平均反应谱。 它是地震系数与结构物加速度的放大倍数的乘积。