结构抗震设计原理教学课件PPT.ppt
结构抗震设计原理,壹,贰,叁,肆,地震,建筑物,抗震设计的原则,框架结构构件抗震设计钢筋是主角,抗震计算的精髓是共振，构件设计的精髓是延性。,壹,地震,A、成因 地壳运动、诱发等,B、地震波两个概念：（1）在地球体内传播后又返回地表的地震波称为体波；体波又分为纵波和横波俩种。最初到达地面的波叫纵波，其振幅小，周期短。随后到达的波叫横波，其振幅大，周期稍长。,（2）场地土中的波除了体波之外，还有面波。地震面波是指地震激发的沿着地球表面传播的地震波。它是地波经过地层界面多次反射、折射后投射到地面时形成的次生波。面波分为瑞利波和乐夫波。在地震记录图上，纵波最先到达，横波到达最迟，面波在体波之后到达。因此，“一颠二摇三晃荡”。地震动在地表面引起的破坏力主要是横波和面波的水平和竖向振动。,B、烈度,地震烈度是指某一地区地面和各类建筑遭受一次地震影响的强弱程度。,对应于一次地震来说，表示地震大小的震级只有一个，然而由于同一次地震对不同地点的影响是不一样的，因此烈度也就随震中距离的远近面有差异。一般来说，距震中愈远，地震影响愈小，烈度就愈小；反之，愈靠近震中，烈度就愈高。震中点的烈度称为“震中烈度”。对于浅源地震，震级与震中烈度大致成对应关系。如灯光、原子弹爆炸。,多遇地震小震众值烈度，比基本烈度低1.55度设防烈度地震中震基本烈度罕遇地震大震罕遇烈度，比基本烈度高1度三水准：小震不坏、中震可修、大震不倒就水平地震影响系数最大值，其众值烈度，基本烈度和罕遇烈度之间的比例关系为1：2.8：55.5左右。概率和经济性一命二运三风水，四积德五读书按照目前的科学技术水平，人们还不能准确地预测预报未来地震发生的时间、空间、强度等问题。所以要提高结构的抗震安全性，就须采用多级抗震设防的思想,D、加速度和地震影响系数峰值地震系数：地面运动最大加速度与重力加速度之比。动力系数：结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。地震影响系数：地震系数与动力系数的积。建筑结构的地震影响系数，是指多次地震作用下，不同自震周期，相同阻尼比的理想简化的单质点体系的结构加速度反应与重力加速度之比，是多次地震反应的包络线，是所谓标准反应谱或平均反应谱。它是地震系数与结构物加速度的放大倍数的乘积。,结构物加速度的放大倍数B,E、地震波的频谱特性特征周期：是在抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值卓越周期：是根据覆盖层厚度和土层剪切波速按公式T04H/vs计算的周期，表示场地土最主要的振动特性地震波卓越周期自振周期：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间基本周期是指结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间,傅里叶变换傅里叶变换能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和或余弦函数）或者它们的积分的线性组合。,地震力：地面突然振动时，分布在结构中的质量造成的惯性会阻止结构产生位移，由此产生地震力，类似于外部施加的侧向力A、振型振动频率和振型是结构的固有特性，和面积、惯性矩类似。周期、振型和阻尼比是结构模态振动的基本参数。将复杂多质点系结构的振动分解为单纯的单质点系的分量，此分量就是振型，权重是频率的参数。结构的反应，是其各个振型反应的组合，但各振型的参与系数（即贡献）是不同的。特征值和特征向量，频率和振型地震激励是具有丰富频谱特性的，结构的振型贡献受到地震波的频谱特性的影响。振型分解振型可以作为一种广义空间的坐标轴，从而形成振型空间，在这个空间中，弹性体系在任意一个时刻的振动状态都可以用一个点来描述，这个点在振型空间的位置或者坐标，就是体系这个时刻的振动状态在所有振型坐标轴上的投影值的全部集合。我们把这种描述方法简称为振型展开，而将振动状态在各个振型坐标轴上的投影叫做广义坐标。求解广义坐标的过程又称作振型分解。,贰,建筑物,振型分解振型可以作为一种广义空间的坐标轴，从而形成振型空间，在这个空间中，弹性体系在任意一个时刻的振动状态都可以用一个点来描述，这个点在振型空间的位置或者坐标，就是体系这个时刻的振动状态在所有振型坐标轴上的投影值的全部集合。我们把这种描述方法简称为振型展开，而将振动状态在各个振型坐标轴上的投影叫做广义坐标。求解广义坐标的过程又称作振型分解。,第一振型为主的原因：由最小势能定理可以知道，在所有满足几何边界的可能位移中，真实位移总是使得结构体系势能最小。这是自然界存在的客观规律，“水往低处流”就是这个道理。结构在失稳时的挠曲线和自振时的振型曲线是完全一致的，这种一致性决定了挠曲线和振型曲线之间的相互联系。通过用一定的频率对结构进行激振，观测相应点的位移状况，当观测点的位移达到最大时，此时频率即为固有频率。实际结构的振动形态并不是一个规则的形状，而是各阶振型相叠加的结果。,B、反应谱,在抗规5.1.4条中有这样的表示：建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别和设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。烈度：用于地震系数也就是加速度时程的峰值。场地类别和设计地震分组：用于确定场地的特征周期速度谱。,速度谱,位移谱,C、反复荷载下钢筋砼的材料特性,叁,抗震设计的原则,A、一般原则B、延性抗震设计是要结合外部条件和结构构造控制塑性铰部位，实现有利的破坏机制和良好耗能能力的塑性铰以满足延性要求。外部条件：建筑条件，结构布置结构构造：算不清的就是构造塑性铰：破坏部位、耗能部位破坏机制：框架有梁铰和柱铰耗能能力：主角钢筋延性：延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能。通过抗震等级体现。,肆,框架结构构件抗震设计钢筋是主角,A、构件设计框架结构的多道防线：梁和柱，固有强柱弱梁钢筋是主角：固有强剪弱弯构件截面的应力特性,规范中框架梁的要求：,规范中框架柱的要求：,相同的构件处于不同的部位，延性要求不一样，构造措施也不相同，如周边转角、平面变化等相对薄弱楼层处。延性构件需和非延性构件保持一定比例，前者对后者起到良好的稳定作用，使结构具有较好的变形能力，满足总体延性的要求。,B、扭转的概念设计 夺命剪刀脚,
