(25)--3.2建筑结构抗震设计概念与方法.ppt

3.2 3.2 单自由度体系的水平地震作用与反应谱单自由度体系的水平地震作用与反应谱单自由度体系的水平地震作用与反应谱单自由度体系的水平地震作用与反应谱一、水平地震作用的定义 二、地震反应谱三、抗震设计反应谱一、一、水平地震作用的定义水平地震作用的定义 对对于于建建筑筑设设计计来来说说，感感兴兴趣趣的的是是结结构构最最大大反反应应，为为此此，将质点所受最大惯性力定义为单自由度体系的地震作用，即：将质点所受最大惯性力定义为单自由度体系的地震作用，即：求求得得地地震震作作用用后后，即即可可按按静静力力分分析析方方法法计计算算结结构构的的最最大大位移反应！位移反应！二、地震反应谱二、地震反应谱 为为便便于于求求地地震震作作用用，将将单单自自由由度度体体系系的的地地震震最最大大绝绝对对加加速速度度反反应应与与其其自自振振周周期期的的关关系系定定义义为为地地震震加加速度反应谱，或简称地震反应谱，即：速度反应谱，或简称地震反应谱，即：二、地震反应谱二、地震反应谱 地地震震（加加速速度度）反反应应谱谱可可理理解解为为一一个个确确定定的的地地面面运运动动，通通过过一一组组阻阻尼尼比比相相同同但但自自振振周周期期各各不不相相同同的的单单自自由由度度体体系系，所所引引起起的的各各体体系系最大加速度反应与相应体系自振周期间的关系曲线最大加速度反应与相应体系自振周期间的关系曲线。相对位移反应谱相对位移反应谱绝对加速度反应谱绝对加速度反应谱相对速度反应谱相对速度反应谱二、地震反应谱二、地震反应谱1.1.阻尼比对反应谱影响很大阻尼比对反应谱影响很大2.2.对于加速度反应谱，当结构周期小对于加速度反应谱，当结构周期小 于某个值时幅值随周期急剧增大，于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降。大于某个值时，快速下降。3.3.对对于于速速度度反反应应谱谱，当当结结构构周周期期小小于于某某个个值值时时幅幅值值随随周周期期增增大大，随随后后趋于常数。趋于常数。4.4.对于位移反应谱，幅值随周期增大。对于位移反应谱，幅值随周期增大。二、地震反应谱二、地震反应谱p体系阻尼比体系阻尼比p地震动地震动影响地震反应谱的因素影响地震反应谱的因素振幅振幅 对对地地震震反反应应谱谱的的影影响响将将是是线线性性的的，即即地地震震动动振振幅幅越越大大，地地震震反反应应谱谱值值也也越越大大，且且它它们们之之间间呈呈线线性性比比例例关关系系。因因此此，地地震震动动振振幅幅仅仅对对地地震震反反应应谱谱值值大小有影响。大小有影响。地震动地震动频谱频谱 反反映映了了地地震震动动不不同同频频率率简简谐谐运运动动的的构构成成。由由共共振振原原理理知知，地地震震反反应应谱谱的的“峰峰”将将分分布布在在震震动动的的主主要要频频率率成成分分段段上上。因因此此地地震震动动的的频频谱谱不不同同，地地震震反反应应谱的谱的“峰峰”的位置也将不同。的位置也将不同。影响地震反应谱的因素影响地震反应谱的因素 场场地地越越软软，地地震震动动主主要要周周期期成成分分越越长长，地地震震反反应应谱谱的的“峰峰”对应的周期也越长。对应的周期也越长。影响地震反应谱的因素影响地震反应谱的因素 震震中中距距越越大大，地地震震动动主主要要周周期期成成分分越越长长，地震反应谱的地震反应谱的“峰峰”对应的周期也越长。对应的周期也越长。影响地震反应谱的因素影响地震反应谱的因素三、抗震设计反应谱三、抗震设计反应谱（一）单自由度体系的水平地震作用（一）单自由度体系的水平地震作用 对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体系对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为：结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为：三、抗震设计反应谱三、抗震设计反应谱（一）单自由度体系的水平地震作用（一）单自由度体系的水平地震作用结构在地震持续过程中经受的最大地震作用：结构在地震持续过程中经受的最大地震作用：（二）抗震设计反应谱地震影响系数曲线三、抗震设计反应谱三、抗震设计反应谱（二）抗震设计反应谱-地震影响系数-地震影响系数最大值-结构周期maxT三、抗震设计反应谱三、抗震设计反应谱（二）抗震设计反应谱Tg-特征周期设计地震分组场地类别01第一组0.200.250.350.450.65第二组0.250.300.400.550.75第三组0.300.350.450.650.90注：计算罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。三、抗震设计反应谱三、抗震设计反应谱（二）抗震设计反应谱-曲线下降段的衰减指数；-直线下降段的斜率调整系数；-阻尼调整系数，小于 0.55时，应取0.55。三、抗震设计反应谱三、抗震设计反应谱抗震设计反应谱代表多少种情况？抗震设计反应谱代表多少种情况？抗震设计反应谱代表多少种情况？单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，1类 场 地；屋 盖 处 的 重 力 荷 载 代 表 值G=700kN，框架柱线刚度 ,阻尼比为0.05。求：该结构多遇地震时的水平地震作用。h=5m例题讲解解：（1）求结构体系的自振周期（2）求水平地震影响系数设防烈度为8度，查表确定max例题讲解查表确定：Tg=0.30设计地震分组场地类别01第一组0.200.250.350.450.65第二组0.250.300.400.550.75第三组0.300.350.450.650.90特征周期值(s)根据：设计地震分组为第二组，1类场地例题讲解计算结构水平地震作用：例题讲解小 结一、水平地震作用的定义 二、地震反应谱三、抗震设计反应谱