《地震工程学》课程总结.docx

地震工程学课程总结1. 对所学内容的综述1.1 构造地震反响分析的方法构造地震反响分析的方法很多，下面主要介绍反响谱理论和时程反响分析法1.1.1 反响谱理论反响谱理论其实又分为线性和非线性两种理论。目前构造抗震设计中广泛使用的方法是线性的反响谱理论。我们通常就称之为反响谱理论。非线性反响谱理论在范立础的著作桥梁抗震里有较具体的论述。本文主要就线性反响谱理论进展介绍。该理论的根本原理就是把构造物简化为离散体系，然后按振型分解为多个单自由度体系，用叠加来计算构造的反响应力、应变等。反响谱方法用于抗震设计首先就是地震惊反响谱确实定，因此这一步工作只需进展一次。此外，地震惊能量主要集中在 20Hz 以下的频带，激发的建筑构造反响的振动频率较低。应用反响谱法，只取少数几个低振型就可以求得较为满足的结果。同时，该理论变动力问题转化为拟静力问题，易于工程师所承受。在设计一般构造时是允许构造进入塑性状态，但反响谱理论只能计算线性反响，难以得到其真实的位移和内力；另外，反响谱理论无视了地震惊时构造和土体间的相互作用；反响谱也并不是一次地震惊作用下的反响谱，而是不同地震反响的包线。1.1.2 时程分析法时程分析法又称作动态分析法。它是将地震波段按时段进展数值化后，输入构造体系的振动微分方程，承受逐步积分法进展构造弹塑性动力反响分析，计算出构造在整个强震时域中的振动状态过程，给出各个时刻各杆件的内力和变形以及各杆件消灭塑性铰的挨次。时程分析法计算地震反响需要输入地震惊参数，该参数具有概率含义的加速度时程曲线、构造和构件的动力模型考虑了构造的非线性恢复力特性，更接近实际状况，因而时程分析方法具有很多优点。它全面地考虑了强震三要素；比较确切地、具体地和细致地给出了构造弹塑性地震反响。1.1.3 地震信号频域分析地震信号频域分析是承受傅立叶变换将时域信号x(t变换为频域信号X(f，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。信号频道X(f代表了信号在不同频率重量成分的大小，能够供给比时域信号波形更直观，丰富的信息.频域分析具有明显的优点：无需求解微分方程，图解频率特性图法，间接提示系统性能并指明改进性能的方向和易于试验分析。1.2 构造振动试验1.2.1 抗震试验的目标1)测定构造体系的自振频率、振型和振型阻尼比等模态参数；(2测定构造构件的恢复力特性，即力- 变形滞回曲线，确定刚度、强度、延性和耗力量气；（3） 争论构造体系的地震反响、破坏机理和破坏特征，如地震反响的大小和分布、破坏形态和构造体系的薄弱环节等；（4） 验证抗震构造体系、抗震构造措施、抗震鉴定加固方法和振动把握体系的可行性和有效性；（5） 验证抗震理论、构造地震反响分析方法、构造振动把握算法等的牢靠性和适用性。1.2.2 构造抗震试验的实施程序（1） 确定争论目标和试验方法，含试验目的、试验设备和试件的承受、需要测量的物理量等；（2） 荷载施加，含与试验设备相关的荷载施加方式和加载规章等；（3） 测点布置和数据采集，含各类传感器和数采设备的承受、测点数量的选择；（4） 数据分析，含测试数据的常规处理和特别分析。1.2.3 构造试验的方法（1） 静力试验静力试验是在在静载荷下观测构造的强度、刚度和应力、应变分布以验证构造静强度的试验。（2） 拟静力试验拟静力试验是以预先设定的荷载或位移把握模式对试体进展低频往复加 载，旨在获得试体的荷载-变形特性本构关系的构造抗震试验。拟静力试验亦称往复加载试验或恢复力特性试验，是构造或构件抗震性能争论中应用最广泛的一种准静力试验方法。（3） 拟动力试验拟动力试验是往复加载试验和构造地震反响逐步积分方法在线结合的构造抗震试验，亦称杂交试验或联机试验。拟动力试验可用于原型构造、模型构造、子构造和构件的抗震性能试验，确定试件的力-变形滞回曲线，亦可近似模拟在给定的地震输入下构造或构件的地震反响，争论和验证构造地震破坏机理、破坏特征、抗震力气和抗震薄弱环节。（4） 振动台试验振动台试验是利用振动台装置进展的构造强迫振动试验，是地震工程争论中最重要的试验手段之一。5)人工地震试验人工地震试验是利用人工激发地震惊进展的现场试验。山体开挖、采矿、化学爆破、地下核爆等均可引起地震惊；锤击地面、重载车辆行驶或使用可控震源设备如移动震源车、便携式可控震源、起振机和气枪等亦可激发地震波。在科学技术探测中，化学爆炸和可控震源是产生人工地震的常用手段，后者是非破坏性的人工震源。人工地震试验常用于地震断层探测、地壳构造探测、地震惊衰减争论和地震监测台网的检测，在工程地质勘察、探矿和人工振动采油技术争论中亦有应用。6构造自振特性试验构造自振特性试验为了测自振频率，振型，阻尼比，传递函数等。1.2.4 模型设计相像模型是与构造原型几何相像、可反映同一物理过程且某一位置的物理量与原型相应位置的同名物理量具有固定比值的模型，通常为缩尺模型。在进展构造模型设计时，将构造所遵循的物理方程无量纲化且令方程在原型和模型中对应的无量纲项相等，即可得到相像模型所应满足的相像关系。理论上，相像模型应满足全部相像关系，但在实际应用中难以作到。在构造工程相关的模型试验中，可根据具体状况对相对次要的相像关系放松要求。其相像模拟包括几何相像、质量相像、荷载相像、物理相像、时间相像、边界条件相像和初试条件相像等。1.3 工程地震和构造抗震工程地震学是用地震学理论和方法争论各种工程构造对地震的反响及其抗震设计。它可以用于大型水利工程,核电站,高层建筑等工程构造的地震响应分析和抗震设计以及地下洞室,隧道,人工及自然边坡的稳定性分析;在场地地震烈度确定和地震危急性分析方面起着重要作用。其争论的主要内容近场地震惊理论、工程地震学中的数值方法 、工程构造的地震响应和地震安全性分析、边坡地震的稳定性分析。建筑构造抗震根本学问：地震及其破坏作用，震级与烈度，建筑抗震设防烈度、设防目标、设防标准、抗震设计概念的根本要求；多层及高层高层钢筋混凝土房屋的抗震措施；多层砌体构造房屋和底部框架抗震墙房屋的抗震措施。1.4 地震波地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波 。体波是地球内部信息传递的载体。体波分为纵波P和横波S。纵波传播方向与质点振动方向全都或相反的波动，传播速度最快。横波质点的振动方向与波的传播方向垂直 ，通过介质的形态变化而实现， 又称作剪切波，只在固体中传播，速度较慢 。面波实际上是体波在地表衍生而成的次生波。面波的传播较为简洁，既可以引起地表上下的起伏，也可以是地表做横向的剪切，其中剪切运动对建筑物的破坏最为猛烈。2. 学习收获与体会学习收获：通过对这门课程的学习，让我对随机振的根底学问有了确定的了解， 但相对来说，只是浅显的生疏，由于这方面的只是涉及到很多的公式，以及公式之间的推到转换，需要确实定的数学学问的，才能深入的理解懂得，而我下去又没深入的看，所以只能是知其然不知其所以然了。然后就是知道，上课反复强调的地震波分析一般是时时域分析，通过傅里叶变换变成频域分析，由于时域分析很多性质特点都看不清楚，而频域分析则很简洁看清楚地震的性质特点，所以一般用频域分析。之后就是知道了构造试验的各种方法，像什么静力试验、拟静力试验、拟动力试验等等，它们是怎样做的以及做这个试验的目的是什么，通过分析能得到什么结果等等。最终就是知道了做试验的模型设计，由于以前很少接触做试验的事，所以很少往这方面想，根本不知道振动试验是怎么做的以及其模型是怎么处理的问题，甚至想固然认为振动试验是不需要做的，只要依据抗震要求设计就可以了。上完这课后，我知道我的想法是错的，而且根本知道了抗震试验的做法以及模型处理问题。体会：1、无论在生活还是在学习中，我们都应当勤于思考。就像我上面说的，以前我不知道有做整栋楼的振动试验一样，其实要是我往深在想一点，应当就会觉察其实振动试验还是要做的。由于标准规定的抗震，房子的构造类型应当也都规定了，可是现在很多房子都是式的，有的标准上面根本就没有，就像鸟巢国家大剧院那样的，那么它们的抗震怎么办呢？想一想，那还是需要做试验的吗！所以生活中还是要勤于思考！2 理论的进步离不开技术的进步，有的还涉及到数学的进步由于有些试验假设没有先进的试验设备是做不了的，就像振动台试验一样，那么这样就阻碍了我们的试验争论，进而阻碍了我们理论的得出。而数学的进步，则显示在公式推导以及其变换中，而公式的推导变换就是为了其往简洁便利的方向进展，这样便于实际应用是便利易行，就像前面说的时域分析变频域分析一样， 假设没有傅里叶变换，那么就会很麻烦了。3. 对所感兴趣的问题的表达与分析地震模拟振动台试验的试体含各类建筑物和构筑物如房屋、桥梁、大坝、核反响堆安全壳等以及设备的原型或模型。通过地震模拟试验，可以测定构造的动力特性，争论构造震害机理，验证地震反响分析方法、构造本构模型、构造抗震加固技术、构造振动把握技术和把握算法、安康诊断技术系统以及模型相像理论； 可以检验实际工程和设备的抗震力气，为地震工程、构造把握、安康诊断的理论进展和工程应用供给科学的试验数据。受振动台尺寸和承载力气的限制，只有少数构造能进展原型试验或足尺模型试验。缩尺模型试验难以严格满足相像律的要求，尤其在承受小比例尺模型如小于 1: 5的状况下，因模型材料、施工工艺和尺寸效应的影响，模型性态可能与原型有较大差异。另外，振动台试验中试件与台面的连接也难以模拟实际构造的真实边界条件，涉及地基的液化和土结相互作用的模拟是难以实现的。地震模拟振动台试验中进展强度逐步增加的屡次加载，在试体发生非弹性性状后将产生损伤累积效应；此时，最终高强度地震惊作用下的试件性态，将与试件一次经受该强度地震惊的性态存在差异。上述问题有待解决，至少应在试验结果的解释中予以考虑。