8 工程结构抗震设计主要分析方法 - 3 - 1

工程结构抗震设计主要方法分析方法、 分析方法、抗震理论 方法

主要分析方法 反应谱法(Response Spectra Method) 反应谱法( Method)-底部剪力法与振型分解反应谱法

时程分析法(Time History Method) 时程分析法( Method) 静力弹塑性方法(Pushover Method) Method) 静力弹塑性方法(

底部剪力法适用条件： 对于重量和刚度沿高度分布比较均匀、 适用条件 ： 对于重量和刚度沿高度分布比较均匀 、 高度不超过40 40m 并以剪切变形为主( 高度不超过40m,并以剪切变形为主(房屋高宽比小 的结构，振动时具有以下特点； 于 4 时 ) 的结构 ， 振动时具有以下特点 ； (1) 位移反 应以基本振型为主； 基本振型接近直线。 应以基本振型为主；(2)基本振型接近直线。 基本原理：在振型分解反应谱法的基础上， 基本原理 ： 在振型分解反应谱法的基础上 ， 针对某 些建筑物的特定条件做进一步简化， 些建筑物的特定条件做进一步简化 ， 而得到的一种 近似计算水平地震作用的方法： 近似计算水平地震作用的方法 ： 将多自由度体系简 化成单自由度体系，计算出结构总的地震作用( 化成单自由度体系 ， 计算出结构总的地震作用 ( 即 结构底部剪力) 结构底部剪力 ) , 再将其按倒三角形原则分配到各 个楼层，计算结构内力。 个楼层，计算结构内力。

底部剪力法计算公式：

FEK = α1Geq

α1Geq

-对应结构基本周期的水平地震影响系数； 对应结构基本周期的水平地震影响系数

-结构等效总重力荷载 ， 0.85G

顶部附加地震作用 鞭端效应及处理

振型分解反应谱法基本原理： 利用振型分解法 的概念， 振型分解法的概念 基本原理 ： 利用 振型分解法 的概念 ， 把多自由度体系分解成 若干个单自由度体系振动的组合， 若干个单自由度体系振动的组合 ， 并利用单自由度体系的反 应谱理论计算各个振型振动的地震作用， 应谱理论计算各个振型振动的地震作用 ， 最后将各个振型计 算出的地震效应按一定的规则组合起来，求出总的地震响应。 算出的地震效应按一定的规则组合起来 ， 求出总的地震响应 。 计算 公式

F ji = α j x jiγ j G j---体系j振型i ---体系j振型i质点水平地震作用标准值计算公式 体系α j ---相应于j振型自振周期的地震影响系数； ---相应于 振型自振周期的地震影响系数； 相应于jx ji --- j振型i质点的水平相对位移； 振型i质点的水平相对位移；

γ j --- j振型的振型参与系数； 振型的振型参与系数；Gi --- i质点的重力荷载代表值。 质点的重力荷载代表值。

振型分解反应谱法的步骤进行振型分析，求结构的自振周期、 (1

)进行振型分析，求结构的自振周期、 振型和 振型参与系数。 振型参与系数。 ( 2 ) 由地震影响系数谱曲线确定多自由度体系 j 的水平地震作用标准值。 振型质点i的水平地震作用标准值。 振型地震作用标准值下的效应， ( 3 ) 计算 j 振型地震作用标准值下的效应 ， 可按 静力方法计算地震作用效应，包括：轴力、弯距、 静力方法计算地震作用效应 ， 包括 ： 轴力 、 弯距 、 剪力和变形等。 剪力和变形等。 振型最大值组合规则计算体系水平地震作 (4)按 振型最大值组合规则计算体系水平地震作 用标准值的效应。(注意：一定是结构的地震效应进 用标准值的效应。 注意： 行组合)

参与振型个数的确定

方法一： 主要选取贡献大的较低频率的几个振型， 1 、 方法一 ： 主要选取贡献大的较低频率的几个振型 ， 一般 建筑(动力自由度较少) 个振型； 15个振 建筑(动力自由度较少)取1~3个振型；高层 9~15个振 型。 方法二： 一般可取振型有效质量 达到总质量90 振型有效质量达到总质量 90% 2 、 方法二 ： 一般可取 振型有效质量 达到总质量 90 % 时所需 的振型数。 的振型数。

振型组合规则完 全 二 次 式 方 法 CQC ( Complete quadratic method) combination method)

S=

∑∑ ρi =1 j =1

n

n

ij

Si S j

振型较为密集，振型之间相关 振型较为密集， 性较大时，如考虑平移、 性较大时，如考虑平移、扭转 耦联振动的线性结构体系

sum平 方 和 开 平 方 SRSS ( square root of sum-square method) method)

S=

n

∑Sj =1

2 j

振型较为稀疏，振型 之间相关性较小时， 如串联多自由度体系

水平地震作用下的地震内力调整1、突出屋面附属结构地震内力调整鞭梢效应： 震害表明， 突出屋面的屋顶间、 女儿墙、 鞭梢效应 ： 震害表明 ， 突出屋面的屋顶间 、 女儿墙 、 烟囱等，它们的震害比下面的主体结构严重， 烟囱等，它们的震害比下面的主体结构严重，这是由于突出 屋面的质量和刚度突然减小，地震反应随之增大的现象。 屋面的质量和刚度突然减小，地震反应随之增大的现象。

2、长周期结构地震内力的调整对于地震影响系数在长周期区段下降较快. 对于地震影响系数在长周期区段下降较快 . 对于基本 周期大于3 的的结构算得的水平地震作用可能太小。 周期大于3.5s的的结构算得的水平地震作用可能太小。而对 长周期结构， 长周期结构，地震地面运动速度和位移可能对结构的破坏具 有更大的影响，但是《抗震规范》 有更大的影响，但是《抗震规范》所采用的振型分解反应谱 法尚无法对此作出估计；出于对结构安全的考虑， 法尚无法对此

作出估计；出于对结构安全的考虑，增加了对 各楼层水平地震剪力最小值的要求。 各楼层水平地震剪力最小值的要求。

3、考虑地基与结构相互作用的影响地震内力的调整

时程分析方法

时程分析法概念时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积 分求解的一种动力分析方法。 分求解的一种动力分析方法。由时程分析可得到各质点随时 间变化的位移、速度和加速度动力反应， 间变化的位移、速度和加速度动力反应，并进而可计算出构 件内力的时程变化关系。由于此法是对运动方程直接求解， 件内力的时程变化关系。由于此法是对运动方程直接求解， 又称直接动力分析法。 又称直接动力分析法。 抗震规范》规定，重要的工程结构，例如：大跨桥梁， 《 抗震规范 》 规定 ， 重要的工程结构 ， 例如 ： 大跨桥梁 ， 特别不规则建筑、甲类建筑， 特别不规则建筑、甲类建筑，高度超出规定范围的高层建筑 应采用时程分析法进行补充计算。 应采用时程分析法进行补充计算。

结构弹塑性时程分析方法的步骤按照建筑场址的场地条件、设防烈度等因素， (1)按照建筑场址的场地条件、设防烈度等因素， 选取若干条具有不同特性的典型强震加速度时程曲 作为设计用的地震波输入。 线，作为设计用的地震波输入。 根据结构体系的力学特性、 (2)根据结构体系的力学特性、地震反应内容要 求以及计算机存储量，建立合理的结构模型。 求以及计算机存储量，建立合理的结构模型。 根据结构材料特性、构件类型和受力状态， (3)根据结构材料特性、构件类型和受力状态， 选择恰当的本构模型， 选择恰当的本构模型 ， 并确定相应线段的刚度和强 度数值。 度数值。 (4)建立结构模型在地震动作用下的运动平衡方 程。 采用逐步积分法求解方程， (5)采用逐步积分法求解方程，求得结构地震反 应的全过程。 应的全过程。

结构时程分析的计算模型结构分析时均要根据结构形式、构造、 结构分析时均要根据结构形式、构造、 受力特点、 计算机容量、 受力特点 、 计算机容量 、 要求的精度等各种 因素，选择既能较真实地描述结构中力 …… 此处隐藏：3011字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……