工程抗震原理

PrinciplesofSeismicEngineering土木工程專業(yè)本科專業(yè)課

主要內(nèi)容工程結(jié)構(gòu)抗震原理2/322第一章工程抗震基礎(chǔ)知識(shí)第二章場(chǎng)地與地基基礎(chǔ)抗震原理第三章建筑結(jié)構(gòu)抗震原理第六章橋梁結(jié)構(gòu)抗震原理第七章工程結(jié)構(gòu)減震控制原理第三章建筑結(jié)構(gòu)抗震原理§1概述§2單自由度體系地震反應(yīng)分析§3單自由度體系水平地震作用§4多自由度體系地震反應(yīng)分析§5地震分析振型分解反應(yīng)譜法§6水平地震作用的底部剪力法§7考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用§8結(jié)構(gòu)豎向地震作用§9建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算§10結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法§11工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析方法§12地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用效應(yīng)§3單自由度體系水平地震作用為了進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，必須首先求得地震作用下工程結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的內(nèi)力。目前，求解工程結(jié)構(gòu)在地震作用下構(gòu)件內(nèi)力的方法主要有兩種：第一種方法是根據(jù)工程結(jié)構(gòu)在地震作用下的位移反應(yīng)，利用剛度方程，直接求解內(nèi)力，這時(shí)要求結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力學(xué)模型比較精確，所選的地面運(yùn)動(dòng)時(shí)程曲線有很好的代表性；§3單綢自伐由葉度體系水平橋地震登作用第二柿種方廣法是根譯據(jù)地震吹作用乒下工贏程結(jié)附構(gòu)的最嚇大咽加盈速下度挪反斧應(yīng)，尚求伶出慌該宿結(jié)輕構(gòu)醋體蹦系鬧的最大嘩慣性收力，將悉此慣餃性力爬視為朝一種華反映被地震盞影響勢(shì)的等縣效鹿荷幟載，即地考震昏作選用，再挨進(jìn)行梢結(jié)構(gòu)傍的靜謝力計(jì)勾算，結(jié)求出跌各構(gòu)炭件的葬內(nèi)力衛(wèi)，進(jìn)檢行抗快震驗(yàn)啊算，才從而貴使結(jié)診構(gòu)抗踐震計(jì)亡算的動(dòng)毀力張問(wèn)皆題航轉(zhuǎn)適化甘為遞相喚當(dāng)念于青靜醫(yī)力陪荷肆載年作陜用促下自的茄靜毫力歪計(jì)邪算吵問(wèn)己題拌，可稱腿之換為賀“動(dòng)靜礎(chǔ)法”。我國(guó)憂現(xiàn)行抗震喘設(shè)計(jì)所規(guī)范寬對(duì)于牢一般孝的工杠程結(jié)薯構(gòu)采爐用了第二欠種方法敞?！?單楊自冤由綁度體系水平墊地震棵作用3趙.崗1單指自廣由墻度縱體夏系浩水繪平掛地稀震底作爺用對(duì)址于捉單教自雨由輔度胃彈脊性仁體編系政，稠通替常莖把薪慣禮性豪力僚看餓作愚是屑一踢種帖反摧映卡地隸震蔥地靈面侮運(yùn)斑動(dòng)薄對(duì)撇結(jié)肺構(gòu)招體頃系瞎影好響釋的激等就效巡壽力績(jī)，用以對(duì)結(jié)示構(gòu)進(jìn)辟行抗區(qū)震驗(yàn)射算。已知盛結(jié)構(gòu)賠的自概振周析期T和阻慈尼比ξ時(shí)，怕對(duì)于培特定梳的水鈴平向姨地震局地面娘運(yùn)動(dòng)，結(jié)碰構(gòu)所稱受的鴨最大水困平趣地緊震拆作次用F為巡壽：§3單碑自壟由冶度體系水平堤地震撥作用式艷中，m—單成自由畏度體攪系的掛質(zhì)量癥；G—體系診的重槽量(力)，G=mg，g為竟重珍力落加挪速釣度謙；β—?jiǎng)育g力朝系份數(shù)，，是遮體等系恢的直最拔大合絕由對(duì)加速美度反逐應(yīng)與愧地震硬地面悶運(yùn)動(dòng)粉最大撥加速熄度的毅比值躬，表示米由于岡動(dòng)力佳效應(yīng)馬，體宿系最或大爽絕迫對(duì)置加礦速劍度初比炕地杯面畢運(yùn)蘋動(dòng)鎮(zhèn)最福大琴加主速積度影的遭放授大倍扭數(shù)。k—地笑震題系鴉數(shù)，匠是地震辯地面致運(yùn)動(dòng)由最大陽(yáng)加速盤度與重糕力求加球速個(gè)度饑的您比止值，韻即α—水井平栽地肯震退影恥響秤系植數(shù)，輝是染地莫震險(xiǎn)系憐數(shù)拋與丸動(dòng)秩力蠟系抱數(shù)桿的乘積，即§3單筑自錫由盆度體夸系水?dāng)榔娇乇庹饾嶙骱Y用與通最餅大驗(yàn)絕殘對(duì)悶加錄速糾度次反樓應(yīng)臣譜Sa(T,ξ)一調(diào)樣妥，例對(duì)顫于卵給閑定話的樸地暗震挨加炸速絲式度蝕記旬錄以施及偏具典有相同害的結(jié)桐構(gòu)阻田尼比ξ值，壓可以群計(jì)算巧出對(duì)擠應(yīng)不同顯的唯結(jié)儀構(gòu)表自石振敞周論期T的動(dòng)華力系偽數(shù)β值。用動(dòng)娛力系牙數(shù)β作縱坐標(biāo)溝，以銅體系租的自廟振周疾期T作橫某坐標(biāo)星，可奇以繪瘡制出塞一條β－T曲線，稱稀為動(dòng)瓶力斬系雅數(shù)賓反負(fù)應(yīng)饅譜哨曲架線沖或β譜曲辦線。對(duì)完于傅給擦定筒的昌地何震險(xiǎn)記西錄樣，策其略最蜜大甲加曠速醫(yī)度是夜個(gè)禍常哨數(shù)破，陰所申以β譜飼曲爬線是形禾狀與（擬容）加閑速度仍反應(yīng)北譜Sa曲線的形狀貝完全獵一致，咬只閱是竿縱畏坐某標(biāo)丹值簡(jiǎn)不裕同伴，β譜值遷比Sa譜窩值由縮廳小夕了倍細(xì)。§3單自壇由度體漂系水平圓地震暑作用同樣，水平嶺地震秋影響榮系數(shù)封反應(yīng)區(qū)或α譜曲僻線的竄形固狀與醋（沿?cái)M未）加虧速疏度怨反辟應(yīng)用譜Sa曲長(zhǎng)線的黃形灰狀睜也蹲完謙全雪一換致毫，唇只缸是α譜值衡比Sa譜值固縮小齡了g倍?！?單除自影由藏度體掘系水皆平房誠(chéng)地噸震策作郊用3芽.寺2設(shè)蘋計(jì)仔反符應(yīng)培譜地震影動(dòng)是陣一個(gè)隨囑機(jī)過(guò)怪程涼，傅即候使刪在外同殼一貿(mào)地占點(diǎn)承具呀有蓮相砍同肆的厲地誰(shuí)面尿運(yùn)團(tuán)動(dòng)初強(qiáng)痛度繁，宰兩標(biāo)次由地江震緊中政所葛記子錄競(jìng)的硬地舅面坐運(yùn)警動(dòng)若加嚇?biāo)俅苟冗@時(shí)柿程幕曲嘴線逐也蠢有蕩很琴大飄差般別喇。采用不禾同污的詢地紅面輔運(yùn)尸動(dòng)險(xiǎn)加咐速打度犁時(shí)偽程紗曲忠線騾可薯以展算冰得濱不材同垃的尾反鳥(niǎo)應(yīng)污曲靜線套，傅雖和然膜它統(tǒng)們臺(tái)之望間精存緊在艙某秒些揪共批同競(jìng)特央性許，磨但族也俊存頭在很多差異機(jī)。在進(jìn)途行工享程結(jié)榨構(gòu)抗裕震設(shè)齒計(jì)時(shí)樓，無(wú)鬼法預(yù)拳測(cè)該土結(jié)裳構(gòu)將會(huì)遭遇到怎掘樣的地僵震地面屆運(yùn)動(dòng)餅作用。僅殲用確某類一揮次行地細(xì)震不記賭錄彈的微一賓條懂加陜速保度蟲(chóng)時(shí)罩程抗曲處線縱所億得灶到嘆的惠反暫應(yīng)花譜既曲端線封作尋為蕉設(shè)候計(jì)每依追據(jù)，圍來(lái)梁計(jì)轟算透地恩震才作半用賀是迫不掏恰跪當(dāng)岔的?！?單意自棋由爺度體系水平姜地震加作用而喂且肆，骨依符據(jù)殲一疤條倉(cāng)地址面床運(yùn)美動(dòng)討加腦速某度哪時(shí)波程董曲趁線限所攻繪蕩制騙的油反劍應(yīng)焦譜語(yǔ)曲違線夫波挖動(dòng)柳起牧伏雨頻禽繁析，桂也走很木難垃在箏實(shí)卸際殺抗捧震葵設(shè)串計(jì)速中郊應(yīng)齊用貪。因此覺(jué)，必虹須根喊據(jù)強(qiáng)恢震時(shí)挽在同評(píng)一押類田場(chǎng)顫地棗上得到純的地鈔面運(yùn)驅(qū)動(dòng)加逃速度辨時(shí)程欠，分焦別計(jì)抬算出其反應(yīng)繡譜曲選線；辦然后孫將這捕些譜熊曲線進(jìn)行霉統(tǒng)計(jì)喉分析，求串出其董中最姐有代島表性鴨的平西均反渴應(yīng)譜豈曲線侍，再取對(duì)其肚進(jìn)行線平滑哄化處烈理，合使其苗能用胃幾個(gè)瘡簡(jiǎn)單昌的數(shù)駛學(xué)表數(shù)達(dá)式秘來(lái)表載示其變化技，作苗為抗檢震設(shè)冤計(jì)的禍依據(jù)手，稱棒這樣葉的譜驅(qū)曲線毒為設(shè)計(jì)似反應(yīng)印譜。通常汽設(shè)計(jì)壞反應(yīng)愁譜采現(xiàn)用動(dòng)各力系良數(shù)β譜呢或親地曾震訓(xùn)影描響裕系淡數(shù)α譜疼?！?單紅自感由鍋度體系水暮平舌地鼓震朱作內(nèi)用《建筑習(xí)抗震倘設(shè)計(jì)忘規(guī)范》盈給覆出鍛的腳水坊平速向拐設(shè)欄計(jì)偵反行應(yīng)飯譜狗曲毯線然如下圖抓所慚示梢，采需用寄地素震顫影蒼響滲系叼數(shù)α譜狐曲環(huán)線的新形戒式麻；萄依觀據(jù)班不刪同蘋的副場(chǎng)練地紹條救件限和肌地腫震隸環(huán)要境袖，脆設(shè)域計(jì)揉反戰(zhàn)應(yīng)蹲譜刮曲惜線圓分境為9條尤?！?單絹?zhàn)院挠赏润w屑系水平彼地震界作用圖中背的特來(lái)征周摟期Tg按下表靠取招值對(duì)辛應(yīng)限于阻寧尼銀比ξ=0殿.0路5的水褲平地仿震影密響系鎖數(shù)最食大值αm縣a乏x按下表壁取拴值：設(shè)計(jì)地震分組場(chǎng)

地類

別Ⅰ0ⅠⅡⅢⅣ第一組0.200.250.350.450.65第二組0.250.300.400.550.75第三組0.300.350.450.650.90抗震設(shè)防烈度6789設(shè)計(jì)基本地震加速度值

(g)0.050.100.150.200.300.40地面地震動(dòng)峰值加速度

αmax分區(qū)(g)0.050.100.150.200.300.400.04~0.090.09~0.140.14~0.190.19~0.280.28~0.380.38αmax多遇地震(小震)0.040.080.120.160.240.32基本烈度地震0.120.230.340.450.680.90罕遇地震(大震）—0.500.720.901.201.40§3單把自拾由素度體紙系水閑平怎地售震壩作勝用因此認(rèn)，在午應(yīng)用?！督ㄌ侵估跽鹪O(shè)最計(jì)規(guī)剝范》考時(shí)，挺各抗啟震設(shè)指防鴿烈關(guān)度的梯設(shè)狹計(jì)基本始地震讀加速明度值采用怨《中揭國(guó)局地刑震崇動(dòng)德參公數(shù)層區(qū)屑劃戶圖》給引出的獵地面克地震島動(dòng)峰銹值加河速度狀分區(qū)螺值，軟其關(guān)系如下表所怎示?？拐鹪O(shè)防烈度6789設(shè)計(jì)基本地震加速度值

(g)0.050.100.150.200.300.40地面地震動(dòng)峰值加速度

αmax分區(qū)(g)0.050.100.150.200.300.400.04~0.090.09~0.140.14~0.190.19~0.280.28~0.380.38αmax多遇地震(小震)0.040.080.120.160.240.32基本烈度地震0.120.230.340.450.680.90罕遇地震(大震）—0.500.720.901.201.40§3單壩自傅由敗度體僻系水濾平秩地絞震激作呢用《絞中桌國(guó)岡地君震叨動(dòng)嚇參筒數(shù)零區(qū)對(duì)劃閣圖評(píng)》僅以50年超秤越概猛率1考0勝%的地從面地鐮震動(dòng)岸峰值蒼加速烈度為幼區(qū)劃鍬指標(biāo)著，分注為7個(gè)達(dá)等敲級(jí)刷，必不包再茄采扮用嬌地殃震肢烈劃度悼概狗念。§3單自攻由度體貫系水勢(shì)平參地反震喪作束用采用特征米周期Tg考渠慮華同掠一床加鋪速球度數(shù)分痕區(qū)愉范撲圍防內(nèi)跪或鹿同論一館地鉗震猶烈傳度巧情籮況觸下地匠震蛾震禿級(jí)困大烈小勉、電遠(yuǎn)毒近對(duì)河加陸速是度欺反