單自由彈性體系水平地震作用與抗震設計反應譜

單自由彈性體系水平地震作用與抗震設計反應譜第1頁/共27頁二、抗震設計反應譜在給定的地震加速度作用期間內，單質點體系的最大位移反應、速度反應和加速度反應隨質點自振周期變化的曲線。用作計算在地震作用下結構的內力和變形。第2頁/共26頁第2頁/共27頁反應譜分為加速度反應譜、速度反應譜和位移反應譜。第3頁/共26頁第3頁/共27頁不同場地條件對反應譜的影響將多個地震反應譜平均后得平均加速度反應譜

地震反應譜是現(xiàn)階段計算地震作用的基礎，通過反應譜把隨時程變化的地震作用轉化為最大的等效側向力。周期（s)巖石堅硬場地厚的無粘性土層軟土層結構的阻尼比和場地條件對反應譜有很大影響。第4頁/共26頁第4頁/共27頁單支點體系水平地震作用計算法則第5頁/共26頁第5頁/共27頁單支點體系水平地震作用計算法則2結合表4-12，查得水平地震影響系數(shù)最大值1求出結構的自身振動周期T第6頁/共26頁第6頁/共27頁---地震影響系數(shù)；---地震影響系數(shù)最大值；地震影響系數(shù)最大值1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度

括號數(shù)字分別對應于設計基本加速度0.15g和0.30g地區(qū)的地震影響系數(shù)---結構周期；第7頁/共26頁第7頁/共27頁單支點體系水平地震作用計算法則2結合表4-4，查得水平地震影響系數(shù)最大值3結合表4-5，查得特征周期Tg1求出結構的自身振動周期T第8頁/共26頁第8頁/共27頁---特征周期；地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ1場地類別---曲線下降段的衰減指數(shù)；---直線下降段的斜率調整系數(shù)；---阻尼調整系數(shù)，小于

0.55時，應取0.55。第9頁/共26頁第9頁/共27頁單支點體系水平地震作用計算法則2結合表4-4，查得水平地震影響系數(shù)最大值3結合表4-5，查得特征周期Tg4依據(jù)已求出的T，查圖4-12，得到α1求出結構的自身振動周期T第10頁/共26頁第10頁/共27頁---特征周期；地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ1場地類別---曲線下降段的衰減指數(shù)；---直線下降段的斜率調整系數(shù)；---阻尼調整系數(shù)，小于

0.55時，應取0.55。第11頁/共26頁第11頁/共27頁單支點體系水平地震作用計算法則2結合表4-4，查得水平地震影響系數(shù)最大值3結合表4-5，查得特征周期Tg4依據(jù)已求出的T，查圖4-12，得到α注意結合式（4-28）求得η

2，式（4-26）求得Υ

，以及式（4-27）求得η

11求出結構的自身振動周期T5F=αG,求出水平方向地震作用，進而求出地震剪力。第12頁/共26頁第12頁/共27頁（2）查表確定解：例1：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為8度，設計地震分組為二組，Ⅰ類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架柱線剛度,阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。（1）求結構體系的自振周期h=5m（3）查表確定Tg地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別第13頁/共26頁第13頁/共27頁解：例1：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為8度，設計地震分組為二組，Ⅰ類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架柱線剛度,阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。（4）求水平地震影響系數(shù)h=5m（5）第14頁/共26頁第14頁/共27頁（2）查表確定解：例2：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為7（0.15g）度，設計地震分組為二組，II類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，自振周期為0.4s，阻尼比為0.01。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。（1）求結構體系的自振周期h=5m（3）查表確定Tg地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別第15頁/共26頁第15頁/共27頁解：例2：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為7（0.15g）度，設計地震分組為二組，II類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，自振周期為0.4s，阻尼比為0.01。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。（4）求水平地震影響系數(shù)h=5m（5）第16頁/共26頁第16頁/共27頁（2）查表確定解：例3：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為9度，設計地震分組為三組，IV類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，自振周期為1.0s，阻尼比為0.05。試求該結構罕遇地震時的水平地震作用。（1）求結構體系的自振周期h=5m（3）查表確定Tg地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別第17頁/共26頁第17頁/共27頁解：例3：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為9度，設計地震分組為三組，IV類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，自振周期為1.0s，阻尼比為0.05。試求該結構罕遇地震時的水平地震作用。（4）求水平地震影響系數(shù)h=5m（5）第18頁/共26頁第18頁/共27頁三、重力荷載代表值的確定

結構的重力荷載代表值等于結構和構配件自重標準值Gk加上各可變荷載組合值。---第i個可變荷載標準值；---第i個可變荷載的組合值系數(shù)；

不考慮

軟鉤吊車0.3

硬鉤吊車0.5

其它民用建筑0.8

藏書庫、檔案庫1.0按實際情況考慮的樓面活荷載

不考慮屋面活荷載0.5屋面積灰荷載0.5雪荷載組合值系數(shù)可變荷載種類按等效均布荷載考慮的樓面活荷載吊車懸吊物重力組合值系數(shù)第19頁/共26頁第19頁/共27頁

例如，某屋頂?shù)挠谰煤奢d標準值為10kN，屋面活荷載為20kN，請問該屋頂?shù)闹亓奢d代表值為？

例如，某屋頂?shù)挠谰煤奢d標準值為10kN，雪荷載為20kN，請問該屋頂?shù)闹亓奢d代表值為？

不考慮

軟鉤吊車0.3

硬鉤吊車0.5

其它民用建筑0.8

藏書庫、檔案庫1.0按實際情況考慮的樓面活荷載

不考慮屋面活荷載0.5屋面積灰荷載0.5雪荷載組合值系數(shù)可變荷載種類按等效均布荷載考慮的樓面活荷載吊車懸吊物重力組合值系數(shù)第20頁/共26頁第20頁/共27頁1可變荷載有四個代表值_______________、_______________、________________、___________________。3請解釋何為單質點體系4發(fā)生地震時，距離震中距越遠，結構的破壞程度就一定越小這種說法是否正確？2設計中需要考慮的極限狀態(tài)形式包括_______________、_______________。6地震系數(shù)k與動力系數(shù)β的物理意義是什么?5地震反應譜曲線的橫、縱坐標分別代表什么變量？第21頁/共26頁第21頁/共27頁（2）查表確定解：例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質量集中于屋蓋處。已知設防烈度為7度（0.15g），設計地震分組為三組，II類場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kN，框架周期為1.6s,阻尼比為0.05。試求該結構多遇地震時的水平地震作用。（1）結構體系的自振周期題目已經(jīng)給出為0.5sh=5m（3）查表確定Tg（3）計算結構水平地震作用第22頁/共26頁第22頁/共27頁3.4多自由度彈性體系的地震反應分析

—振型分解反應譜法ii+1m1m2mimn第23頁/共26頁第23頁/共27頁一.多自由度彈性體系動力分析回顧1.自由振動分析運動方程設方程的特解為m1m2---頻率方程---振型方程第2