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5 单自由度结构的地震反应

框架结构地震响应时程分析的计算模型

框架结构地震响应时程分析的计算模型 摘要:在结构进行地震响应时程分析时,必须首先确定结构的计算模型,以便确立结构的层间刚度。在地震作用下,结构计算模型是结构进行地震响应时分析的主体,由几何模型和物理模型两部分组成。其中几何模型反映了结构计算模型的几何构成,物理模型反映了材料或构件的力学性能。目前在工程上常用的计算模型主要有层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。本文针对这三种模型进行全面的分析,并对它们的优缺点展开论述。 1前言 在求解结构在地震作用下的运动方程时,必须要计算结构的刚度矩阵[k],而要计算结构的刚度矩阵[k],就得确定结构的计算模型。因此,确定结构的计算模型是结构进行动力分析时必不可少的内容。对于多层框架结构,目前应用最广泛的模型是层间模型、杆系模型和杆系—层间模型。 2 层间模型 层间模型是在假定建筑各层楼板在其自身平面内刚度无穷大,水平地震作用下同层各竖向位移相同,以及建筑结构刚度中心和质量中心相重合,水平地震作用下没有绕竖轴扭转发生的基础上建立起来的。在这种模型中,将结构视为一根竖向杆,结构的质量集中于各楼层处,如图1(a)所示。 (a) (b) (c) (d) 图1 层间模型 (a)层间模型一般形式;(b)层间剪切模型;(c)层间弯曲模型;(d) 层间弯剪模型计算时,层间模型取各层为基本计算单元,采用层恢复力模型来表示地震作用过程中层刚度随层剪力的变化关系,而不考虑弹塑性阶段层刚度沿层高的变化。其几何模型相当于串联质点模型,物理模型的重要参数是层间刚度及其非线性变化规律。根据结构形式、构造特点以及结构侧向变形情况不同,层间模型又分为层间剪切模型、层间弯曲模型及层间弯剪模型,如图1(b)—(d)所示。其中,层间弯曲模型主要用于结构侧向变形以弯曲为主的剪力墙结构中。 而在进行框架结构动力分析时,常用的层间模型是层间剪切模型和层间弯剪模型。当框架横梁与柱的线刚度之比较大时,即“强梁弱住”型框架结构,在振动过程中各楼层始终保持水平,结构的变形表现为层间的错动,其侧向变形主要是层间剪切变形,那么应该采用层间剪切模型。 当框架梁对柱的约束相对较弱时,如一些高层框架,即“强柱弱梁”型结构,其侧向变形包含有层间弯曲和剪切两种成分,层间剪切模型已不能完全反映其变形特点,那么应该采用层间弯剪模型。 层间模型的优点在于自由度数较少,动力方程逐步积分所耗时也较少,但方法比较粗糙,计算精度较差,无法求出结构各杆件的时程反应,也不能确定结构各杆单元的内力和变形。因此,在工程实践中,层间模型主要是用于确定结构的层间剪力和层间侧移,以校核结构在地震作用下层间剪力是否超过层间极限承载力和检验结构在地震作用下的薄弱层位置。 3 杆系模型 杆系模型是较为精确的计算模型,它是在假定楼板在其自身平面内为绝对刚性的基础上建立起来的。这种模型将整个框架结构的梁柱构件离散为杆元,以结构的各杆件作为基本计算单元,将结构的质量集中于框架的各个节点,如图2所示。

地震响应的反应谱法与时程分析比较 (1)

发电厂房墙体地震响应的反应谱法与时程分析比较 1问题描述 发电厂房墙体的基本模型如图1所示: 图1 发电厂墙体几何模型 基本要求:依据class 9_10.pdf的最后一页的作业建立ansys模型,考虑两个水平向地震波的共同作用(地震载荷按RG1.60标准谱缩放,谱值如下),主要计算底部跨中单宽上的剪力与弯矩最大值,及顶部水平位移。要求详细的ansys反应谱法命令流与手算验证过程。以时程法结果进行比较。分析不同阻尼值(0.02,0.05,0.10)的影响。 RG1.60标准谱 (1g=9.81m/s2) (设计地震动值为0.1g) 频率谱值(g) 33 0.1 9 0.261 2.5 0.313 0.25 0.047 与RG1.60标准谱对应的两条人工波见文件rg160x.txt与rg160y.txt 2数值分析框图思路与理论简介 2.1理论简介 该问题主要牵涉到结构动力分析当中的时程分析和谱分析。时程分析是用于确定承受任意随时间变化荷载的结构动力响应的一种方法。谱分析是模态分析的扩展,是用模态分析结果与已知的谱联系起来计算模型的位移和应力的分析技术。 2.2 分析框架: 时程分析:在X和Z两个水平方向地震波作用下,提取底部跨中单宽上的剪力、弯矩值和顶部水平位移,并求出最大响应。 谱分析:先做模态分析,再求谱解,由于X和Z两个方向的单点谱激励,因此需进行两次谱分析,分别记入不同的工况最后组合进行后处理得出结够顶部水平位移、底部单宽上剪力和弯矩的最大响应。 3有限元模型与荷载说明 3.1 有限元模型 考虑结构的几何特性建立有限元模型,首先建立平面几何模型,并将模型进行合理的切割,采用plane42单元,使用映射划分网格的方法生产平面单元(XOY平面)。然后,采用solid45

隔震结构的基本原理及动力分析

隔震结构的基本原理及动力分析 摘要:本文根据现行的《建筑抗震设计规范》,介绍了隔震结构的基本原理、实用范围和设计与分析方法,并通过一隔震结构的设计实例说明隔着结构的优越性。 关键词:基础隔震;地震响应;时程分析法; 引言 目前,我国和世界各国普遍采用的传统抗震方法是将建筑物设计为“延性结构”,通过适当控制调整结构物的自身刚度和强度,使结构构件(如梁、柱、墙、节点等)在强烈地震时进入非弹性状态后具有较大的延性,从而通过塑性变形消耗地震能量,减轻建筑物的地震反应,使整个结构“裂而不倒”,这就是“延性结构体系”[1~3]。它的设防目标是“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”。实践证明,这种方法对减轻地震灾害起到了积极作用,但是这种传统的结构抗震方法有其明显的不足,随着我国经济的高速发展,对建筑功能要求越来越高,结构的形式越来越多样化、复杂化,很多重要的建筑(电力、通讯中心、核电站、纪念性的建筑、海洋平台等)结构及内部设备的破化将造成巨大的经济损失。对这类建筑的抗震性能提出更高的要求——结构不允许进入塑性工作阶段,因此采用传统抗震方法很难满足此类建筑抗震要求。面对新的社会要求,各国地震工程专家一直寻求新的结构抗震设计途径,以隔震为代表的“结构振动控制技术”便是这种努力的结果[4~6]。 1、隔震结构的基本原理 结构隔震体系是指在建筑物上部结构的底部与基础面之间设置某种隔震装置,使之与固结于地基中的基础地面分离开来的一种结构体系[6]。隔震结构的基本原理可以用图1进一步阐明。图中三条曲线表示不同的阻尼大小,为普通中低层建筑的自振周期,为隔震层建筑的自振周期。 (a)加速度反应谱(b)位移反应谱 图1隔震原理 从图中可以看出,结构自振周期延长,结构的地震加速度反应减小,地震位移反应增大;结构阻尼增大,结构的地震加速度反应和位移反应均减小。隔震系统的水平刚度远远低于上部结构的抗侧刚度,因此,结构的自振周期大大延长,

建筑结构抗震设计课后习题答案

武汉理工大学《建筑结构抗震设计》复试 第1章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系? 震级是表示地震大小的一种度量,只跟地震释放能量的多少有关,而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关,同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级,但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防? 规范将建筑物按其用途分为四类: 甲类(特殊设防类)、乙类(重点设防类)、丙类(标准设防类)、丁类(适度设防类)。 1 )标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 )重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 )特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 )适度设防类,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震? 小震就是发生机会较多的地震,50年年限,被超越概率为63.2%; 中震,10%;大震是罕遇的地震,2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系? 建筑抗震设计包括三个层次:概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则;抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段;构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。 5.试讨论结构延性与结构抗震的内在联系。 延性设计:通过适当控制结构物的刚度与强度,使结构构件在强烈地震时进入非弹性状态后仍具有较大的延性,从而可以通过塑性变形吸收更多地震输入能量,使结构物至少保证至少“坏而不倒”。延性越好,抗震越好.在设计中,可以通过构造措施和耗能手段来增强结构与构件的延性,提高抗震性能。 第2章场地与地基 1、场地土的固有周期和地震动的卓越周期有何区别和联系? 由于地震动的周期成分很多,而仅与场地固有周期T接近的周期成分被较大的放大,因此场地固有周期T也将是地面运动的主要周期,称之为地震动的卓越周期。 2、为什么地基的抗震承载力大于静承载力? 地震作用下只考虑地基土的弹性变形而不考虑永久变形。地震作用仅是附加于原有静荷载上

桥梁专业设计技术规定 第八章 桥梁震动及抗震

8 桥梁振动及抗震 8.1结构抗震体系 8.1.1结构应具有合理的地震作用传力途径和明确的计算简图。结构除了具有必要的承载能力以外,还应具有良好的变形能力和耗能能力,以保证结构的延性性能。 8.1.2结构的质量和刚度应均匀分布,避免因质量和刚度突变而造成地震时结构各部分相对变形过大。对于质量和刚度变化较大的部位,应采取有效措施予以加强。 8.1.3结构基础应建造在坚硬的地基上,尽可能避开活断层及地质条件不好的地基。当结构必须建造在软土地基或可能液化的地基上时,应对地基进行处理。 8.1.4上部结构应尽量采取连续的形式。当上部结构与下部结构之间的支座允许上部结构平动时,必须保证支承面宽度并采取相应的限位措施,防止落梁的发生。 8.1.5确定墩柱的截面尺寸时应避免墩柱的轴压比(墩柱所承受的轴向压力与抗压极限承载力之比)过大,以保证墩柱截面的延性性能。 8.1.6对于多跨连续结构,各中墩柱的截面尺寸和高度应使各柱的纵桥向刚度和横桥向刚度基本相同。跨径相差较大时,应考虑上部结构质量对横桥向频率的影响。对于地面高差较大的地形,可通过下挖地面来调整墩柱的高度。 8.1.7对于大跨度桥梁,应结合桥位处的地质条件和地震动特性等具体情况,对各种结构体系进行分析研究,选择抗震性能较好的结构体系。 8.2地震反应计算 8.2.1工程设计项目应按《地震安全性评价管理条例》(国务院令第323号)及各地方相应管理办法,要求业主对相应区域进行地震危险性分析,

并根据地震危险性分析进行结构的地震反应计算。在桥梁建设中尽量避开具有危险性的活动地震断层。活动性地震断层附近桥梁的地震反应计算要特别注意地面位移对结构的影响。按“条例”不需进行地震安全性评价的一般性工程,应按照《中国地震动参数区划图》(GB18306-xx)规定的设防要求进行抗震设防。 8.2.2应根据工程的重要性等级、场地的地质条件和地震烈度、结构的自振特性等情况,按照规范用反应谱方法进行结构的地震反应计算。对于大跨度桥梁,还应进行时程反应分析,并考虑地震动的空间不均匀性。 8.2.3对于地震作用的计算,应按公路桥梁相关规范执行,城市桥梁应根据道路等级和桥梁的重要性,按表8.1进行重要性系数修正。 表8.1 城市桥梁重要性修正系数Ci 考虑地震引起的位移,避免结构因位移过大而导致非强度破坏。 8.2.5对大跨度桥梁进行地震反应计算时,由于高阶振型的影响较大,必须计算足够多的振型。 8.2.6采用减震措施设计时,应结合具体桥型进行动力时程分析。 8.3构件抗震设计和抗震构造措施 8.3.1 应搜集桥位处地震基本烈度、地质构造、地震活动情况、工程地质及水文地质条件,并根据地震基本烈度及桥梁重要性等级采取相应的

并联复合隔震结构的地震响应和滞回特性分析

IndustrialConstructionVol畅44,No畅1,2014 工业建筑 2014年第44卷第1期 并联复合隔震结构的地震响应和滞回特性分析 倡 袁 颖1  周爱红1  杨树标2  何国峰 1 (1.石家庄经济学院勘查技术与工程学院,石家庄 050031;2.河北工程大学土木工程学院,河北邯郸 056038) 摘 要:在建立并联复合隔震结构运动微分方程的基础上,通过数值模拟,计算并研究了不同加速度峰值下,给定摩擦承压比的多自由度并联复合隔震结构的自振周期、最大基底剪力、最大基底剪力系数、最大层间位移、层间速度、层间加速度等地震响应以及隔震层的滞回特性,并与普通抗震结构、夹层橡胶垫隔震结构、摩擦滑移结构进行了全面对比分析和讨论。结果表明:并联复合隔震结构由于充分利用了复合隔震支座的优点,能够显著降低结构的地震响应,并且具有优良的滞回耗能特性。 关键词:并联复合隔震;摩擦滑移隔震;夹层橡胶垫隔震;地震响应;滞回特性 DOI:10.13204/j.gyjz201401007 SEISMICRESPONSEANDHYSTERETICPERFORMANCEANALYSISOFPARALLEL COMPOSITEISOLATEDSTRUCTURE YuanYing1  ZhouAihong1  YangShubiao2  HeGuofeng 1 (1.SchoolofProspectingTechnologyandEngineering,ShijiazhuangUniversityofEconomics,Shijiazhuang050031,China; 2.SchoolofCivilEngineering,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China) Abstract:Thedifferentialequationofmotionforparallelcompositeisolationstructurewasformulatedfirstly.Then,takingthemulti-degreeoffreedomsparallelisolatedstructurewithagivenfrictionbearingratioforanillustrativeexample,theseismicresponsesunderdifferentaccelerationpeakvalues,suchasnaturalperiodofvibration,themaximumbaseshear,themaximumbaseshearcoefficient,themaximumdisplacement,velocityandacceleration, andthehystereticperformancewerecalculatedandstudiedbynumericalsimulationmethod.Andthecalculationresultswerecomparedwiththoseofordinaryaseismicstructure,isolatedstructurewithlaminatedrubberbearingsandisolatedstructurewithfrictionslidingbearingscomprehensivelyanddiscussedindetail.Finally,someconclusionsweremadethattheisolationeffectofparallelcompositeisolatedstructurecouldreducetheseismicresponsedramaticallyduetothefulluseofthemeritsofcompositeisolatedbearings,andthehystereticenergydissipationperformancewasalsoexcellent. Keywords:parallelcompositeisolation;isolationwithfrictionslidingbearing;isolationwithlaminatedrubberbearing;seismicresponse;hystereticperformance 倡国家自然科学基金项目(41204075);国家大坝工程技术研究中心开放基金资助项目(NDSKFJJ1201)。 第一作者:袁颖,男,1976年出生,博士,副教授,硕士生导师。电子信箱:yuanyingson@163.com收稿日期:2013-05-15 近十几年来,在世界范围内,地震频发,比如 2001年印度7畅9级地震,2004年的印尼9畅0级地震,2005年巴基斯坦7畅8级地震,2007年秘鲁7畅5级地震,2008年中国汶川8畅0级地震,2011年日本9畅0级地震等,造成了巨大的人员伤亡和经济损失。在目前水平下,对地震进行准确预报很困难,因此,对建筑物进行结构抗震设计和设防以保证建筑物和人民生命财产安全是十分必要的。 隔震技术是工程抗震领域中的研究热点,在结构底部安装隔震支座是一种行之有效的减震方法。从20世纪60年代末起,国外学者开展了相关的研 究工作,并取得了很多研究成果[1-5] 。世界上许多国家都修建了隔震建筑,日本和美国等国家的有些 隔震建筑还经受过强震考验,隔震效果明显,并取得 了巨大的经济效益和社会效益[6-7] 。我国自2001年将隔震消能技术写进了GB50011—2001枟建筑抗震设计规范枠以来,隔震理论和应用的研究也得到 了迅速发展[8-9] 。 本文在以往工作基础上[10-12] ,对并联复合隔震体系进行了理论分析,建立了并联复合隔震的力学

工程结构抗震题目及答案

填空题(每空1分,共20分) 1、地震波包括在地球内部传播的体波和只限于在地球表面传播的面波,其中体波包括纵波(P)波和横(S)波,而面波分为瑞雷波和洛夫波,对建筑物和地表的破坏主要以面波为主。 2、场地类别根据等效剪切波波速和场地覆土层厚度共划分为IV类。3.我国采用按建筑物重要性分类和三水准设防、二阶段设计的基本思想,指导抗震设计规范的确定。其中三水准设防的目标是小震不坏,中震可修和大震不倒4、在用底部剪力法计算多层结构的水平地震作用时,对于T1>1.4T g时,在结构顶部附加ΔF n,其目的是考虑高振型的影响。 5、钢筋混凝土房屋应根据烈度、建筑物的类型和高度采用不同的 抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。 6、地震系数k表示地面运动的最大加速度与重力加速度之比;动力系数 是单质点最大绝对加速度与地面最大加速度的比值。 7、在振型分解反应谱法中,根据统计和地震资料分析,对于各振型所产生的地震作用效应,可近似地采用平方和开平方的组合方法来确定。 名词解释(每小题3分,共15分) 1、地震烈度: 指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。 2、抗震设防烈度: 一个地区作为抗震设防依据的地震烈度,应按国家规定权限审批或颁发的文件(图件)执行。 3、反应谱: 地震动反应谱是指单自由度弹性体系在一定的地震动作用和阻尼比下,最大地震反应与结构自振周期的关系曲线。 4、重力荷载代表值: 结构抗震设计时的基本代表值,是结构自重(永久荷载)和有关可变荷载的组合值之和。 5 强柱弱梁: 结构设计时希望梁先于柱发生破坏,塑性铰先发生在梁端,而不是在柱端。 三简答题(每小题6分,共30分) 1.简述地基液化的概念及其影响因素。 地震时饱和粉土和砂土颗粒在振动结构趋于压密,颗粒间孔隙水压力急剧增加,当其上升至与土颗粒所受正压应力接近或相等时,土颗粒间因摩擦产生的抗剪能力消失,土颗粒像液体一样处于悬浮状态,形成液化现象。其影响因素主要包括土质的地质年代、土的密实度和黏粒含量、土层埋深和地下水位深度、地震烈度和持续时间 2.简述两阶段抗震设计方法。?

地震工程学心得体会

精心整理《地震工程学》课程总结? 1.对所学内容的综述? 1.1结构地震反应分析的方法? 结构地震反应分析的方法很多,下面主要介绍反应谱理论和时程反应分析法? 绍。 也并不是一次地震动作用下的反应谱,而是不同地震反应的包线。 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行数值化后,输入结构体系的振动微分方程,采用逐步积分法进行结构弹塑性动力反应分析,计算出结构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

件出现塑性铰的顺序。? 时程分析法计算地震反应需要输入地震动参数,该参数具有概率含义的加速度时程曲线、结构和构件的动力模型考虑了结构的非线性恢复力特性,更接近实际情况,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结构弹塑性地震反应。? 1.1.3地震信号频域分析? ???? X(f), 1.2? 1.2.1 (1) ??(2 (3 ?(4 性和有效性;? ?? (5)验证抗震理论、结构地震反应分析方法、结构振动控制算法等的可靠性和适用性。? 1.2.2? 结构抗震试验的实施程序? ??

(1)确定研究目标和试验方法,含试验目的、试验设备和试件的采用、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则等;? ?(3)测点布置和数据采集,含各类传感器和数采设备的采用、测点数量的选择;? ??(4)数据分析,含测试数据的常规处理和特殊分析。? (1 ? (2 ????旨在 (3 ?? 入下结构或构件的地震反应,研究和验证结构地震破坏机理、破坏特征、抗震能力和抗震薄弱环节。 ?(4)振动台试验? ?????振动台试验是利用振动台装置进行的结构强迫振动试验,是地震工程研究中最重要的实验手段之一。?

桥梁抗风与抗震

桥梁抗风与抗震 1.桥梁抗震 1.1桥梁的震害及破坏机理 调查与分析桥梁的震害及其破坏机理是建立正确的抗震设计方法,采取有效抗震措施的科学依据。 国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明,桥梁震害主要表现为: (1)上部结构的破坏:桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形不多,一般都是由于桥梁结构的其他部位的毁坏而引起的。如落梁,一种是由于弹性设计理论采用毛截面刚度,这样就会低估横向地震作用和位移。导致活动节点处所设置的支座长度明显不足以及相邻梁体之间因横向距离不足而引起的相互冲击,造成落梁及相邻结构的撞击破坏;另外一种是由于地基土的作用造成大的地震位移,这种桥梁震害主要发生在建在软土或者可能液化的地基土上的桥梁上。软土通常会使结构的振动反应放大,使得落梁的可能性增加。 (2)支座连接部位的破坏:这中破坏比较常见,由于连接部位的破坏会引起力传递方式的变化,从而对结构其他部位的抗震产生影响,进一步加重震害。这种破坏是抗震设计中最关注的问题之一。 (3)下部结构和基础的破坏:下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌,并在震后难以修复使用的主要原因。除了地基毁坏的情况,桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力,瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的,从大量震害实例来看,比较高柔的桥墩多为弯曲破坏,矮粗的桥墩多为剪切型破坏,介于两者之间的为混合型。地基破坏主要表现为砂土液化,地基失效,基础沉降和不均匀沉降破坏及由于其上承载力和稳定性不够,导致地面产生大变形,地层发生水平滑移,下沉,断裂。 (4)桥台沉陷,当地震加速度作用时,由于桥台填土与桥台是不完全固结的,桥台填土的纵向土压力增大,桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当大的被动土压力,造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。由于桥面的支撑作用,桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转,导致基础破坏。如果桥台基础在液化土上,又将引起桥台垂直沉陷,最终导致桥梁破坏。 以上所介绍桥梁的几种破坏形式是相互影响的,不同的地质条件和不同的抗震措施所造成的破坏程度和类型往往是不同的。这就要求我们在桥梁设计中尤其是不规则桥梁和大跨度桥梁,必须从整体分析桥梁的抗震性能。 1.2抗震分析理论

结构抗震课后习题答案

结构抗震课后习题答案

《建筑结构抗震设计》课后习题解答建筑结构抗震设计》第 1 章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系?震级是表示地震大小的一种度量,只跟地震释放能量的多少有关,而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关,同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级,但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防?规范将建筑物按其用途分为四类:甲类(特殊设防类)、乙类(重点设防类)、丙类(标准设防类)、丁类(适度设防类)。 1 )标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 )重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9 度时应按比9 度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 )特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9 度时应按比9 度更高的要求采取抗震措施。同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 )适度设防类,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为 6 度时不应降低。一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震? 小震就是发生机会较多的地震,50 年年限,被超越概率为63.2%;中震,10%;大震是罕遇的地震,2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系? 建筑抗震设计包括三个层次:概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则;抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段;构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。

桥梁抗震构造措施

桥梁抗震的构造要求有哪些? 1.对简支梁,连续梁等梁式体系,必须设置阻止梁墩横桥向相对位移的构造,阻止梁的横向位移。 2.对悬臂梁和T型刚构除采取上述措施外,还应采取阻止上部结构与上部结构之间出现横向相对位移的构造措施。 3.对活动支座,均应采取限制其位移、防止其歪斜的措施。 4.对简支梁应采取措施防止地震中落梁,如采用螺栓连接,钢夹板连接,以及将基础置于可液化层一定深度等措施。 5.对于桩式墩和柱式墩,桩(柱)与盖梁,承台联接处的配筋不应少于桩或柱身的最大配筋。 6.对于砖石混凝土墩台,应考虑提高墩台帽与墩台本身以及基础连接处,截面突变处的抗剪强度。 7.桥台胸墙应予加强。在胸墙与梁端部之间,宜填充缓冲材料,如沥青、油毛毡等。 8.砖石、混凝土墩台和拱圈的最低砂浆强度等级应按现行《公路桥涵设计规范》的要求提高一级使用。 9.不论为梁式桥、拱桥尽量避免在不稳定的河岸修建,并应合理布置桥孔,避免将墩台布设于在地震时可能滑动的岸坡上的突变处。 10.大跨径拱桥的主拱圈,宜采用抗扭刚度较大整体性较好的断面型式,如箱形拱,板拱等。当主拱圈采用组合断面时,应加强组合截面的连接强度,对双曲拱桥应加强肋波间的连接。 11.大跨径拱桥不宜采用二铰和三铰拱。当小跨径拱桥采用二铰板拱时,应采取防止落拱构造措施。 12.砖石、混凝土腹拱的拱上建筑,除靠近墩台的腹拱采用三铰或二铰外,其余铰拱宜采用连续结构。 13.拱桥宜尽量减轻拱上建筑的重量。 14.刚性地基烈度为9度时,或非刚性地基烈度为7度时的单孔及连拱桥与端腹孔,均应采取防止落拱构造,包括加长拱座斜面,设置防落牛腿以及将主拱钢筋伸入墩台帽内。 桥梁结构抗震措施 【提要:措施,抗震,结构,桥梁,】 桥梁结构抗震措施 为防止或减轻震害,提高结构抗震能力,对结构构造所作的改善和加强处理,通常称为抗震措施。各国的工程结构抗震规范对此都有明确的规定。对于桥梁结构,这些措施可归纳为:①对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强;②对结构各部加强整体联结;③对梁式桥,要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块,以及上部结构之间的连接件;④加强桥梁支座的锚固;⑤加强墩台及基础结构的整体性,增强配筋,提高结构的延性;⑥对桥位处的不良土质应采取必要的土层加固措施;⑦须特别重视施工质量,如施工接缝处的强度保证等;⑧在重要的大桥上,必要时需采用减震消能装置,如橡胶垫块,特制的消能支座等。

关于抗拔对于基础隔震结构对地震响应的效果研究

关于抗拔对于基础隔震结构对地震响应的效果研究 Panayiotis C. Roussis, M.ASCE1 摘要:不利的拉力或上拔力会对隔震系统和上部结构带来不利的影响,而隔震 支座在一定条件下会出现这种不利的的拉力或上拔力。本研究报告是根据XY 摩擦摆(FP)滑移隔震系统做出的关于抗拔对于隔震结构对地震响应的影响的 研究。作为新一代隔震硬件,抗拔的FP隔震装置——XY- FP能够凭借它具有 承受拉力的特性对上部结构提供抗拔力。为了更好的理解隔震装置的拉拔或拉 力现象以及他们对结构性能和隔震系统的影响,进行了对隔震的实际建筑受双 向水平地震激励的非线性时程分析。分析采用了增强版的3D-BASIS- ME(有 限元)程序,这个程序曾做过改进,新增了能够模拟XY- FP隔震装置拉力特性 的单元。结果表明:通过增加隔震系统摩擦力,XY-FP隔震装置中的拉力,不 管是对整个隔震系统响应还是上部结构响应没有任何显著的影响。 DOI: 10.1061/ASCEST.1943-541X.0000070 CE数据库主题词:基础隔震;抗拔力;拉力;非线性分析 前言 隔震设备硬件显著的发展以及与之平行的分析模型和实验验证技术领域的研究 的发展已经促进了隔震装置被越来越多的认可。最根本的隔震的基本原则包括 通过提供额外的灵活性和耗能能力来防止去耦结构对水平地面的破坏,从而在 地震事故(1999年的naeim和kelly)中减轻结构振动和破坏的严重性。然而,在一定的条件下(例如:有较大高宽比的细长的上部结构和在支撑柱和挡墙下 有合并支座的结构),隔离支座能承受不良的拉力或拔力,以防它们的发生可 能会对隔离系统和上部结构产生有害的影响。尤其是,拔力的出现(在滑动支 座和合梢固定橡胶支座中)可能导致上部结构的倾覆或隔离支座的毁坏(由于

桥梁抗震体系

桥梁抗震体系 内容摘要:在桥梁设计中,现行的通常做法是仅对桥粱进行简单抗震设防,桥粱结构设计工程师应努力掌握更多的结构抗震知识,提高抗震设防意识。本文分析了桥梁的震害特征和原因,阐述了桥梁抗震设计的具体原则和方法。 关键词:抗震设计;桥梁;地基与基础 一.概述 我国是世界上地震活动最为强烈的国家之一,今年5月份的四川汶川大地震造成了令人触目惊心的损失,作为结构设计工程师,必须充分认识到自己的职责所在,尽可能得利用自己掌握的专业知识,合理提高结构物的抗震能力。尽量减少地震带来的灾害。 二.桥梁的震害及特征 对国内外震害的调查表明,在过去的地震中,有许多桥梁遭受了不同程度的破坏,其主要震害有以下几点。 1.桥台震害 桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移,导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂:霞力式桥台胸墙开裂,台体移动、下沉和转动;桥头引道沉降,翼墙损坏、开裂,施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。桥台的滑移与倾斜会进一步使主梁受压破坏,甚至使主梁坍毁。 2.桥墩震害 桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位,墩身开裂、剪断,受压缘混凝土崩溃。钢筋裸露屈曲,桥墩与基础连接处开裂、折断等。 3.支座震害 在地震力的作用下,由于支座设计没有充分考虑抗震的要求,构造上连接与支挡等构造措施不足,或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素,导致了支座发生过大的位移和变形,从而造成如支座锚同螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等.并由此导致结构力f专递形式的变化,进而对结构的其他部位产生不利的影响。 4.梁的震害

桥梁最严重的震害现象是主梁坠落。落梁主要是由于桥台、桥墩倾斜、倒塌,支座破坏.梁体碰撞,相邻墩间发生过大相对位移等引起的。 5.地基与基础震害 地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌。并在震后难以修复使用的蕈要原因。地基破坏主要是指因砂土液化、不均匀沉降及稳定性不够等因数导致的地层水平滑移、下沉、断裂。基础的破坏与地基的破坏紧密相关,地基破坏一般都会导致基础的破坏,主要表现为移位、倾斜、下沉、折断和屈曲失稳。 6.另外桥梁结构的震害还表现在:结构构。造及连接不当所造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成的桥台沉降或斜度过大而造成墩台承受过大的扭矩引起的破坏。 三.桥梁的震害原因 国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明,现在桥梁的破坏大多沿顺桥向和横桥向发生,而顺桥向震害尤其严重,分析其破坏原因主要表现在以下几个方面: 1.地震位移造成的粱式桥梁上部活动节点处因盖梁宽度设置不足导致落梁或粱体相互碰撞引起的破坏。而对拱式结构则主要表现在拱上建筑和腹拱的破坏,拱圈在拱顶、拱脚产生的破损裂缝,甚至整个隆起变形。 2.地震位移的影响,进而放大了结构的振动反应,使落梁的可能性增大。当采用排架桩基础时,则使桩基的承载力降低,从而造成与地震反应无关的过大的竖向和横向位移,而简支粱桥对此尤为明显。另外,由于地基软弱,地震时当部分地基液化失效后引起了结构物的整体倾斜.下沉等严重变形,进而导致结构物的破坏,震害较重。 3.支座破坏,在地震力的作用下,由于支座设计没有克分考虑抗震要求。构造上连接与支挡等构造措施不足,或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素,导致了支座发生过大的位移和变形,从而造成如支座锚同螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等,并由此导致结构力的传递形式的变化,进而对结构的其他部位产生不利的影响。 4.软弱的下部结构破坏。即由于桥梁下部结构不足以抵抗其自身的惯性力和支座传递的主梁的地震力,导致结构下部的开裂、变形和失效,甚至倾覆,并

结构抗震课后习题答案解析

《建筑结构抗震设计》课后习题解答建筑结构抗震设计》第 1 章绪论 1、震级和烈度有什么区别和联系?震级是表示地震大小的一种度量,只跟地震释放能量的多少有关,而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。烈度不仅跟震级有关,同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。一次地震只有一个震级,但不同的地点有不同的烈度。 2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防?规范将建筑物按其用途分为四类:甲类(特殊设防类)、乙类(重点设防类)、丙类(标准设防类)、丁类(适度设防类)。 1 )标准设防类,应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用,达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。 2 )重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为 9 度时应按比 9 度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3 )特殊设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为 9 度时应按比 9 度更高的要求采取抗震措施。同时,应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。 4 )适度设防类,允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施,但抗震设防烈度为 6 度时不应降低。一般情况下,仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。 3.怎样理解小震、中震与大震? 小震就是发生机会较多的地震,50 年年限,被超越概率为63.2%;中震,10%;大震是罕遇的地震,2%。 4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系? 建筑抗震设计包括三个层次:概念设计、抗震计算、构造措施。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则;抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段;构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。他们是一个不可割裂的整体。

桥梁抗风抗震复习资料

第一讲 1、《中华人民共和国防震减灾法》的主要内容是什么? 答:主要内容包括:1.《防震减灾法》的立法目的2.《防震减灾法》的调整对象及适用范围3.防震减灾工作方针4.对各级人民政府的基本要求。5.政府各部门在防震减灾工作中的职责6.单位和个人的义务7.群测群防工作8.依靠科学进步提高防震减灾工作水平9.提高政府领导防震减灾工作能力10.提升地震监测能力和社会服务职能11.提高建设工程的抗震设防水平12.提高社会的非工程性地震预防能力13.及时完善地震应急救援等相关规定。 2、地震引起的地表破坏现象有哪几种? 答:1.地表断裂 2.滑坡 3.砂土液化 4.软土震陷 3、工程结构主要有哪些震害现象? 答:建筑结构软弱层机制破坏、钢筋混凝土柱压弯破坏和剪切破坏、梁柱节点破坏、框架填充墙剪切破坏、桥梁结构落梁、整体或部分倒塌、钢筋混凝土桥墩压弯破坏和剪切破坏、桥梁碰撞、节点破坏、现代斜拉桥震害现象等。 4、近年来结构震害的主要经验教训是什么? 答:⑴结构抗震设防应采用性能设计原则。即在综合考虑工程造价、结构遭遇地震作用水平、结构的重要性、耐久性和修复费用等因素下,定义结构允许的损坏程度(性能)。 ⑵结构抗震设计应同时考虑强度和延性,尤其注重提高结构整体及延性构件的延性能力。 ⑶重视采用减隔震的设计技术,以提高结构的抗震性能。 ⑷对体系复杂的结构,强调进行空间非线性动力时程分析的必要性。 ⑸对桥梁结构,应重视支座的作用及其设计,同时开发更有效的防落梁装置。 ⑹充分认识到按早期规范设计的旧结构的地震易损性,认识到对重要的旧结构进行抗震加固的紧迫性和必要性。 ⑺充分认识到城市生命线工程遭受地震破坏可能导致的严重社会后果,认识到保证城市生命线工程抗震安全性的意义。 ⑻充分认识到,地震区的一切新建工程都都必须严格按照国家颁布的抗震设计规范进行设防,为此而增加一些基建投资是值得的和必要的。 第二讲 1、构造地震的成因是什么? 答:构造地震主要是由于断层的错动而造成的。自板块构造学说提出后,人们已广泛接受这样的观点:断层错动是由全球性的大规模板块构造运动所造成的。可以说,板块构造运动是构造地震发生的宏观背景,而断层错动则是构造地震发生的局部机制。 2、什么是地震动的特性及其三要素? 答:特性:地震动是以运动方式出现。地震动是迅速变化的随机振动,地震动的这一特点,导致了抗震设计对地震作用峰值的关注。地震动对结构的作用效应与结构的动力特性和变形反应有关。地震动具有更大的不确定性,这使得抗震设计不能完全依靠强度安全储备。 三要素:地震动的幅值(最大振幅或叫峰值)、频谱(波形)和持续时间(简称持时), 3、什么是地震安全性评价? 答:地震安全性评价是指对具体建设工程场址及其周围地区的地震地质条件、地

三 设计地震动反应谱确定的规范方法

三设计地震动反应谱确定的规范方法 设计地震动是通过对地震环境和场地环境的分析判断和分类方法确定。工程勘察单位至少提供: 设计基本地震加速度和设计特征周期 场地环境:覆盖层厚度、剪切波速、土层钻孔资料 1.设计基本地震加速度和设计特征周期 根据场地在中国地震动参数区划图上的位置判断确定。

土层剪切波速的测量应符合下列要求: 1 在场地初步勘察阶段对大面积的同一地质单元测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于3。 2 在场地详细勘察阶段对单幢建筑测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2 个数据变化较大时可适量增加对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少但每幢高层建筑下不得少于一个。 3 对丁类建筑及层数不超过10 层且高度不超过30m 的丙类建筑当无实测剪切波速时可根据岩土名称和性状按表 4.1.3 划分土的类型再利用当地经验在下表的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速.

建筑场地覆盖层厚度的确定应符合下列要求: 1 一般情况下应按地面至剪切波速大于500m/s 的土层顶面的距离确定(且其下卧层沿途的剪切波速均不小于500m/s)。 2 当地面5m 以下存在剪切波速大于(其上部各土层)相邻上层土剪切波速2.5 倍的土层且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s 时可按地面至该土层顶面的距离确定 3 剪切波速大于500m/s 的孤石、透镜体应视同周围土层 4.土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度应从覆盖土层中扣除

例题:某类建筑场地位于7度烈度区,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.1g,建筑结构自振周期T=1.4s,阻尼比为0.08,该场地在建筑多遇地震条件下地震影响系数a为多少。 同一个场地上甲乙两座建筑物的结构自震周期分别为T甲=0.25sT乙=0.60s,一建筑场地类别为Ⅱ类,设计地震分组为第一组,若两座建筑的阻尼比都取0.05,问在抗震验算时甲、乙两座建筑的地震影响系数之比最接近下列那个选项。 A 1.6 B 1.2 C 0.6 D 条件不足无法计算 例题:吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下: (1)0-5m粉土,=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s (3)12-24m粗砂土=230 =310m/s (4) 24-45m硬塑粘土=260 =300m/s (5)45-60m泥岩=500 =520m/s 建筑物采用浅基础,埋深2m,地下水位2.0m,阻尼比为0.05,自震周期为1.8s该建筑进行抗震设计时 (1)进行第一阶段设计时,地震影响系数应取多少 (2)进行第二阶段设计时,地震影响系数应取多少 例题:吉林省松原市某民用建筑场地地质资料如下: (1)0-5m粉土,=150 =180m/s (2) 5-12m中砂土=200 =240m/s

结构地震反应谱分析实例

在多位朋友的大力帮助下,经过半个多月的努力,鄙人终于对结构地震反应谱分析有了一定的了解,现将其求解步骤整理出来,以便各位参阅,同时,尚有一些问题,欢迎各位讨论! 为叙述方便,举一简单实例: 在侧水压与顶部集中力作用下的柱子的地震反应谱分析,谱值为加速度反应谱,考虑X 与Y向地震效应作用。已知地震影响系数a与周期T的关系: a(T)= 0.4853*(0.4444+2.2222*T) 0<T<=0.04 秒 0.4853*(0.10/T)^(-0.686) 0.04<T<=0.1 秒 0.4853 0.1<T<=1.2 秒 0.4853*(1.2/T)^1.5 1.2<T<=4 秒 以下是命令流程序 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- /filname,SPEC,1 /PREP7 !定义单元类型及材料特性 ET,1,45 MP,EX,1,2.8E10 MP,DENS,1,2.4E3 MP,NUXY,1,0.18 !建立模型 BLOCK,0,1,0,1,0,5 !网格剖分 ESIZE,0.5 VMESH,all /VIEW,,-0.3,-1,1 EPLOT FINISH /SOLU !施加底部约束 ASEL,,LOC,Z,0 DA,ALL,ALL ALLSEL !施加自重荷载 ACEL,0,0,10 !进行模态求解

ANTYPE,MODAL MODOPT,LANB,30 SOLVE FINISH !进行谱分析 /SOLU ANTYPE,SPECTR SPOPT,SPRS,30,YES SVTYP,2 !加速度反应谱 SED,1,1 !X与Y向 FREQ,0.2500,0.2632,0.2778,0.2941,0.3125,0.3333,0.3571,0.3846,0.4167 FREQ,0.4545,0.5000,0.5556,0.6250,0.7143,0.8333,1.1111,2.0000,10.0000 FREQ,25.0000,1000.0000 SV,0.05,0.0797,0.0861,0.0934,0.1018,0.1114,0.1228,0.1362,0.1522,0.1716 SV,0.05,0.1955,0.2255,0.2642,0.3152,0.3851,0.4853,0.4853,0.4853,0.4853 SV,0.05,0.2588,0.2167 SOLVE FINISH !进行模态求解(模态扩展) /SOLU ANTYPE,MODAL EXPASS,ON MXPAND,30,,,YES,0.005 SOLVE FINISH !进行谱分析(合并模态) /SOLU ANTYPE,SPECTR SRSS,0.15,disp SOLVE FINISH /POST1 SET,LIST !结果1 /INP,,mcom lcwrite,11

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