地震反应分析：动力方法

《地震反应分析：动力方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地震反应分析：动力方法（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、地震反应分析：动力方法地震反应分析：动力方法1Structural Response Analysis: Dynamic Methods教 师：李 爽 副教授 2015年4月10日2 多维动力分析输入的一般处理方法多维动力分析输入的一般处理方法 多次动力分析结果的一般处理方法多次动力分析结果的一般处理方法 增量动力分析法增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis Method，IDA) 云图分析方法云图分析方法(Cloud Analysis Method) 结构地震模拟振动台试验基本步骤结构地震模拟振动台试验基本步骤本章导读本章导读3多维动力分析输入的一般处理方

2、法多维动力分析输入的一般处理方法 当结构采用三维空间模型等需要双向 （两个水平方向）或三向（两个水平一 个竖向）地震动输入时，其加速度峰值 可按1（水平（水平1）：）：0.85（水平（水平2）：）：0.65 （竖向）（竖向）的比例调整 具体如何操作？4多维动力分析输入的一般处理方法多维动力分析输入的一般处理方法（2）初步选择若干条地震动，将所选择地震动进行反应谱 分析，并与设计反应谱绘制在一起 （3）计算结构振型参与质量达到XX%（如50%90%）对 应各周期点处的地震动谱值（或0.2T11.5T1）。检查各周 期处的包络值与设计反应谱值相差是否不超过20%。如不 满足，则回到第二步重新选择地

3、震动 （4）将各地震动在主要周期点处各方向上的值，按1（水 平1）：0.85（水平2）：0.65（竖向）加权求和，按该求和 值从小到大的顺序输入地震动（仅针对振动台试验，数值 计算不用分先后顺序，因为后者没有损伤）（1）根据研究对象所在场地类型和设 防烈度确定地震设计反应谱（加速度 反应谱）5多次动力分析结果的一般处理方法多次动力分析结果的一般处理方法规范规定规范规定 特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度范 围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的 补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结 果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值。 当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结

4、果可取时 程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值当取三组加速度时程曲线输入时，计算结 果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值。 当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时 程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值6多次动力分析结果的一般处理方法多次动力分析结果的一般处理方法规范规定规范规定采用时程分析法时，选用实际强震记录和人工模拟的加 速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3 ，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应 谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速 度时程的最大值可按下表采用。弹性时程分析时，每条时程 曲线计算所得结构底部剪力不应小

5、于振型分解反应谱法计算 结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值 不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%7多次动力分析结果的一般处理方法多次动力分析结果的一般处理方法 规范规定规范规定规定了计算罕遇地震下结构变形可以使用弹塑性时程 分析法，但没有明确说明地震动的选取和调幅方法，这方 面存在很多问题，是地震工程研究中的热点问题之一 常采用的方法是使用与弹性分析相同的地震动输入。 这种方法方便，但是不是合理？ 三组包络和七组平均的方法（中国规范、美国IBC 规范、美国ASCE41和ASCE7-05等规范均采用此方 法）并不保守，研究表明不同研究者可能得到完全 相反的结论8多次动力分

6、析结果的一般处理方法多次动力分析结果的一般处理方法 目前，提出的地震动选择和调幅方法很多， 但是并没有非常好的、被公认为万无一失 的方法用于实际工程分析 科学研究中经常使用大量的地震动进行计 算，然后取平均值或中值，即增大样本数 量获得更可靠结果的方法常采用IDA方法可用于解决结构性态评估的 以下问题，核心是获得结构地震反应和地震动强 度参数之间的关系核心是获得结构地震反应和地震动强 度参数之间的关系 全面的给出结构性态反应量（反应，EDP）和 地震动破坏势（参数，IM）之间的联系 用于理解结构遭遇地震作用时，结构从轻微 破坏至倒塌破坏的全过程 随着IDA中地震动强度的提高，更好的认清结 构固

7、有特性的变化过程 对整体结构在动力荷载作用下的动力抗震能 力评估 多条地震动的IDA曲线，可以较为定量评估结 构在地震动作用下能力的稳定性和可靠性信息增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）左图为左图为IDA曲线曲线IM？ DM？增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）Intensity Measure Damage Measure增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）Ductility response of a

8、 T=1 s, elasto-plastic oscillator at multiple levels of shaking. 增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）Structural resurrection on the IDA curve of a T1=1.3 s, 3-storey steel moment-resisting frame with fracturing connections.增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）Earlier yielding in the stronger ground motion leads

9、to a lower absolute peak response.增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）基于DM基于IM能力和极限状态评价指标能力和极限状态评价指标增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）多条地震动记录的情况多条地震动记录的情况增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）PGASa为什么选为什么选Sa作为作为IM，其他参数呢？，其他参数呢？增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）IDA使用使用654321DCBADCBA3层、5层、8层、12层和18层，100条地震动调幅10次增量动力分析方法（ID

10、A方法）增量动力分析方法（IDA方法）IDA使用使用0.00.51.01.52.00100200300400500600层间剪力 / kN层间位移角(%)0.00.51.01.52.00100200300400500600层间剪力 / kN层间位移角(%)0.00.51.01.52.00100200300400500600700800层间剪力 / kN层间位移角(%)0.00.51.01.52.0020040060080010001200层间剪力 / kN层间位移角(%)0.00.51.01.52.00250500750100012501500层间剪力 / kN层间位移角(%)3层5层8层12

11、层18层0.00.51.01.52.00100200300400500600700800层间剪力 / kN层间位移角(%)8层结构层结构IDA使用使用增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）与Pushover方法相比，适用性更强（8层结构）用于求层间屈服位移角（%）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）25 IDA方法是很有效的方法，但是也存在 若干缺点（该方法也称为条带法， Stripe Method）增量动力分析方法（IDA方法）增量动力分析方法（IDA方法）26增量动力分析方法（IDA方

12、法）增量动力分析方法（IDA方法） 优点：优点：精确、通过调幅可以考虑非常 小和非常大的地震动强度、可以考虑 不同地震动强度下结构反应标准差的 变化 缺点：缺点：需要调幅地震动、计算量太大、 对地震危险性的表达欠缺27云图分析方法（Cloud方法）云图分析方法（Cloud方法）核心是获得结构地震反应和地震动强度参 数之间的关系，功能与核心是获得结构地震反应和地震动强度参 数之间的关系，功能与IDA方法一样方法一样28 优点：优点：不需要调幅地震动、计算量适 中、对地震危险性的表达有一定考虑 缺点：缺点：近似精确、不能很好考虑非常 大的地震动强度、不能考虑不同地震 动强度下结构反应标准差的变化云

13、图分析方法（Cloud方法）云图分析方法（Cloud方法）29结构振动台试验结构振动台试验30结构振动台试验（相似关系）结构振动台试验（相似关系） 比例模型比例模型 常使用量 纲分析方 法确定相 似常数， 常用的结 构动力模 型相似常 数如右表1234 5631结构振动台试验（相似关系）结构振动台试验（相似关系）在上述相似条件中，并没有考虑尺寸效 应和加载速率对材料力学性能的影响，研究 表明： （1）混凝土常采用150mm150mm150 mm的标准试件随着时间尺寸的减小，材料 强度将逐渐提高。（2）随着荷载速率的增加，材料的强度和 刚度都相应的增加，特别是强度的增加比较 明显32结构振动台试

14、验（模型材料）结构振动台试验（模型材料）微粒混凝土 细石混凝 水泥砂浆土 镀锌铁丝钢筋 紫铜 钢 有机玻璃33结构振动台试验（模型设计和施工）结构振动台试验（模型设计和施工）按需设计模型（按规范、按特殊要求、满足 相似比）模型的平面尺寸，不超过振动台，底梁留有 锚固孔 模型吊装和锚固，振动台上有孔、吊点合力 中心尽量与模型质心一致 钢筋混凝土结构需要支模板，按层浇筑，下 层达到一定强度后再浇筑上层，浇筑每层时 均需制作材料试块34结构振动台试验（试验方案）结构振动台试验（试验方案）模型安装位置及方向，模型质心尽量位于振 动台中心，尽量使模型的弱轴和振动台的强 轴重合 传感器布置原则，按试验目的

15、、按计算假定、 按预期试验结果布置传感器。传感器类型包 括加速度传感器、位移传感器、应变片、速 度传感器 确定试验工况，输入白噪声+地震动若干组， 确定每次输入峰值。关于地震动的选择、调 幅和输入顺序的方法本章前述部分讲过35结构振动台试验（试验准备）结构振动台试验（试验准备） 模型主体竣工后， 一般要养护2-4周，视 当时的实验室温湿度 条件和混凝土情况而 定。为更好的观察试 验现象，一般在在表 面粉刷石灰浆 试验前进行的工作 包括右图所示36结构振动台试验（试验数据处理）结构振动台试验（试验数据处理） 结构特性结果（频率、振型、阻尼） 振动荷载方法、撞击荷载方法、地脉动方法 （主谐量法、统计法、频谱分析法、功率谱分 析法等） 结构反应结果（加速度、速度、位移） 主要通过仪器记录或不同数据之间的转化得 到，根据需要绘制图形谢谢！The EndThe End37