地震计算
地震系数法
地震系数法是我国目前工程设计中通用的方法，等效静荷载包括:结构本身的水平惯性力1F 、结构本身竖向惯性力F 2、结构上方土柱的垂直惯性力F 3、结构上方土柱水平惯性力F 4、主动侧压力增量四部分。
1、结构本身水平惯性力1F 可以表示为：
1c h F K mg η=
其中：g 为重力加速度；m 为构件或结构的质量；K h 为与地震加速度有关的地震系数，沈阳七度设防烈度取K h =0.1；ηc=0.25。
注意，使用软件计算时，只需加上水平惯性力就可模拟结构自重产生的水平惯性力，水平惯性力大小即为K h *ηc=0.025，施加方法同重力加速度。
2、结构上方土柱的水平惯性力F 3可以表示为：
F 3=ηcK h P
其中P 为上方土柱重量，施加时按照均布荷载施加，其余符号同上。
3、结构本身竖向惯性力F 2可以表示为：
F 2=ηcK v mg
其中：g 为重力加速度；m 为构件或结构的质量；K v =1/2*K h ；ηc=0.25。
注意，使用软件计算时，重力加速度+K v *ηc 即可。
4、结构本身惯性力F 4=ηcKv*mg 可以表示为：
F 4=ηcKv *P
5、主动土压力增量
主动土压力增量为梯形荷载
q e a a i )(＝λλ'-∆ )2/45(tan 2ϕλ-= a ；)2/)(45(tan 2θϕλ--=' a。
关于地震等级与建筑物抗震设防烈度的计算
地震是一种自然灾害，能够给人类社会带来严重的破坏。
在地震来临之际，建筑物的抗震设防烈度显得尤为重要。
本文将从地震等级与建筑物抗震设防烈度的计算两个方面展开阐述。
一、地震等级的计算1. 地震等级的概念地震等级是指地震的强度，常用烈度表示。
烈度是根据地震对人、建筑物和地壳的影响进行的评价，通常采用罗氏烈度标准。
2. 地震等级的计算方法地震等级的计算是通过地震记录的地震波的振幅与地震距离的关系，来确定地震的强度。
目前，地震等级的计算常采用矩震级或震级两种方法。
3. 地震等级的参考标准地震等级的参考标准主要有世界地震等级有ISO、GB、USGS等标准，这些标准都对地震等级的计算方法有详细的规定。
二、建筑物抗震设防烈度的计算1. 抗震设防烈度的概念建筑物抗震设防烈度是指建筑物在地震作用下不受破坏的程度，这是由建筑物所承受地震力与建筑物自身抗震能力之间的关系确定的。
2. 抗震设防烈度的计算方法建筑物抗震设防烈度的计算方法主要有经验值法、响应谱法和有限元法等。
这些方法各有侧重，可根据具体情况选择适用的方法。
3. 抗震设防烈度的参考标准建筑物抗震设防烈度的参考标准主要有国家标准GBxxx《建筑抗震设计规范》以及国际上的一些相关标准，如美国的ASCE、欧洲的EUROCODE等。
三、地震等级与建筑物抗震设防烈度的关系1. 地震等级与建筑物抗震设防烈度的关系地震等级与建筑物抗震设防烈度之间存在着直接的通联，地震等级的高低将影响到建筑物所承受的地震力，从而影响到建筑物的抗震设防烈度。
2. 如何根据地震等级确定建筑物抗震设防烈度根据地震等级确定建筑物抗震设防烈度的计算是一个复杂的过程，需要考虑到建筑物的性质、材料、结构形式以及地震烈度等因素，再根据抗震设计规范进行综合评估。
3. 工程实践中的地震等级与抗震设防烈度的应用在工程实践中，地震等级与建筑物抗震设防烈度的计算是抗震设计的重要环节，通过合理的计算和确定，可以保证建筑物在地震发生时具有足够强的抗震能力。
地震计算公式
地震震级的计算公式为：M=lg(A/T)max+1.66lgΔ+3.5。
其中，A代表地震面波最大地动位移，取两个水平分向地动位移的矢量和，单位为微米（μm）；T代表相应周期，单位为秒（s）；Δ代表震中距，单位为度（°）。
在实际的地震观测工作中，地震震级M应根据多个台站测定结果的平均值确定。
该标准还规定，各级地震部门提供地震信息，新闻机构报道我国地震新闻，各级政府发布地震预报，各级地震部门制定监测预报方案、防震减灾措施时以及在各种社会应用中，均应使用该标准规定的M来表示地震震级。
如需更多关于“地震计算公式”的信息，建议咨询地震专家或查阅相关研究文献。
水平地震作用计算方法
水平地震作用计算方法
水平地震作用是指地震破裂在水平方向上对地壳和岩石产生的应力。
以下是常用的水平地震作用计算方法:
1. 直接计算法:利用地震学公式直接计算水平地震作用。
该方法需要知道地震破裂的物理条件和地震参数,然后利用地震学公式和岩石力学理论进行计算。
2. 破裂模拟法:通过模拟地震破裂的物理过程,计算出水平地震作用。
该方法需要建立地震破裂模型,模拟地震破裂时地壳和岩石发生的变形和应力过程,然后根据岩石力学理论计算出水平地震作用。
3. 专业模型法:利用专业模型对地震破裂进行模拟,并计算出水平地震作用。
该方法适用于研究复杂地质条件下的地震破裂,如断层带等。
常用的水平地震作用计算方法有 direct method、破裂模拟法和专业模型法等。
这些方法都需要具体的地震破裂数据和研究模型,因此在研究地震破裂时需要选择合适的方法进行计算。
抗震计算
G1
k1
F 1kN
V1 400 300 700 kN V2 300kN
（2）计算各楼层处的水平位移
x2
x1
u1 V1 / k1 700/ 14280 0.049 m
u2 V1 / k1 V2 / k2 0.049 300/ 10720 0.077m
dw=6m
例2 图示为某场地地基剖面图 上覆非液化土层厚度du=5.5m 其下为沙土，地下水位深度 为dw=6m.基础埋深db=2.5m, 该场地为8度区。确定是否考 虑液化影响。
2） 细判
采用标准贯入试验判别 钻孔至试验土层上15cm处,用63.5公斤穿心锤，落 距为76cm，打击土层，打入30cm所用的锤击数记作 N63.5，称为标贯击数。用N63.5与规范规定的临界值 Ncr比较来确定是否会液化。
G1
k1
V1 400 300 700 kN V2 300kN
（2）计算各楼层处的水平位移
u1 V1 / k1 700/ 14280 0.049 m
u2 V1 / k1 V2 / k2 0.049 300/ 10720 0.077m
（3）计算基本周期
T1 2
1---穿心锤 2---锤垫 3---触探杆 4---贯入器头 5---出水孔 6---贯入器身 7---贯入器靴
例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋 盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，Ⅰ类 场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚 度 ic EIc / h 2.6 104 kN m ,阻尼比为0.05。试求该结构多 遇地震时的水平地震作用。
地震属性计算公式
1．层序类层属性1) 大于门槛值的百分比(Percent Greater than Threshold)该类属性用于分析储层内的同相轴，如由很高的值集中于数据引起的振幅异常。
计算公式为：该属性主要用于分析地层的延伸，海进和海退垂直序列层序会在高振幅砂岩面和低振幅页岩面之间产生。
通过该属性，可以确定这些垂直变化和绘出横向变化的范围图。
同样，它可以帮助区分出整合基底(高振幅)、丘状起伏基底(较低振幅)和杂乱反射基底(低振幅)之间的不同。
2) 小于门槛值的百分比(Percent Less than Threshold)该类属性用于分析储层内的同相轴，如由很低的值集中于数据引起的振幅异常。
计算公式为：该属性主要用于地层走向方面的研究。
在特定的第三纪盆地内，三角洲层序是从富含砂，高均方根振幅，到富含页岩前三角洲或深海平原里面的低振幅来划分的。
这些油页岩比率的变化通过看图中的小于门槛值的百分比就可以很容易确定。
同样，它可以帮助区分出整合基底(高振幅)、丘状起伏基底(较低振幅)和杂乱反射基底(低振幅)之间的不同。
3) 吸收系数(Absorption Coefficient)吸收系数α是用来表示地震波振幅A 沿传播距离的衰减系数，即：0x A A e α-=其中，x 为波的传播距离，0A 为起始振幅。
吸收系数与地震波速度之间存在明显的对比关系，高速的岩石，吸收系数低；低速的岩石，吸收系数高。
吸收系数如同速度一样，频数异常现象较弱。
2.地震纹理属性(1)地震数据灰度化设三维地震数据中的一个地震体素点为X(x,y,z,a)，其中x ，y ，z 代表了线号、道号和时间；a 代表振幅值。
设定某个灰度阶数G ，用100%PGT =⨯大于门槛值的样点数总的样点数100%PLT =⨯小于门槛值的样点数总的样点数min max mina A g G A A -=⨯- 将地震数据a 转化为灰度数据g ，式中A min 和A max 所有地震数据中的最小值和最大值；灰度阶数G 决定了地震数据的粗化程度。
地震作用标准值计算
地震作用标准值计算(1)各层总重力荷载代表值计算1．屋面层总重力荷载代表值女儿墙重量：(1.95+0.51+0.875)×[(11.4+0.2)×2+(25+0.2)×2-(2.5+0.4×10+0.5×4)]=217.11kN屋面板重量：6.4×(4-0.2-0.15)×(11.4-0.2-0.3-0.2)×2=499.90kN7.7×(6-0.15×2)×(11.4-0.2-0.3-0.2)×2=939.25kN5.9×[(6-0.2-0.15)×(2.5-0.3)×2+(2.5-0.3)×(3.6-0.3)]+6.4×(1.8-0.25)×(2.5-0.3)=211.33kN499.90+939.25+211.33=1650.48kN电梯机房重量：0.91+2.366+1.333+3.465+1.43+3.887+25×0.3×0.3×1.5×2+25×0.2×0.2×(1.8×2+2.5×2)+5.9×1.6×2.3=50.453kN楼梯间重量：(7.275+15.132+3.958)×2+(1.275+1.716+0.449+1.62)+(2.61+5.148+1.346+0.486)=67.38kN4.5×[(2.5-0.4)+(2.5-0.25-0.2)+(5.4-0.3-0.25)+(5.4-0.3-0.2)]=62.55kN3.89+4.031+0.432+0.571=8.924kN25×3×(0.4×0.4×3+0.5×0.5)=54.75kN5.9×(5.4-0.35)×(2.5-0.3)=65.55kN67.38+62.55+8.924+54.75+65.55=259.15kN楼梯板重量：25×(0.3×0.15/2×1.1×9+3×1.1×0.12+0.2×0.3×2.5)+3×1.1×2.3+17×0.02×[1.1×2.3+2.3×(0.2+0.2+0.2)+1.1×3]+2.12=31.38kN8层柱重量：25×1.5×(0.4×0.4×9+0.5×0.5×5)=100.88kN17×0.02×1.5×(0.4×4×9+0.5×4×5-0.2×2×14)=9.59kN100.88+9.59=110.47kN梁重量：4.5×[(11.4+0.2)×7-0.4×12-0.5×8-0.3)]=324.45kN4.5×[(25+0.2)×3-0.4×12-0.5×8]=300.6kN1.5×(2.5-0.3)=3.3kN2.122×2+4.243×2+3.89+4.031+3.89+4.972+1.428×2+2.418×2+0.432+0.714×2+1.18×2+0.571+0.443=42.44kN324.45+300.6+3.3+42.44=670.79kN7层墙、门、窗重量：54.253×2+28.925×2+42.844+41.342+40.291+14.463×2+15.826×2+18.378+11.172×2+8.629+14.463×2+23.598×2+5.573+8.374+8.439×2+15.06×2+10.184+8.706×2+26.611+5.597×2=603.23kN7层柱重量：25×3×(0.4×0.4×12+0.5×0.5×8)=294kN17×0.02×3×(0.4×4+0.7×4+1.7×2+1×2+0.6×3+1.4×2+0.9×2+1)=17.544kN294+17.544=311.544kN因屋面可变载不计入重力荷载代表值，故屋面层的重力荷载代表值为：G=217.11+1650.48+50.453+259.15+31.38+110.47+670.79+603.23/2+311.544/2 7=3447.22kN2-6层重力荷载代表值楼面板重量：3.5×(4-0.35)×(11.4-0.2-2.25-0.2)×2=223.563kN3.0×[(2-0.25)×(2.5-0.3)+(4-0.25)×(2.5-0.3)+(6-0.3)×(2.9-0.25)+(2.5-0.3)×(6-0.55)+(2-0.25)×(4-0.55)]×2+3.0×(3.6-0.3)×(2.5-0.3)=296.325kN4.8×(6-0.3)×(6-0.35)×2=309.168kN3.5×(1.5-0.2)×(6-0.3)×2=51.87kN223.563+296.325+309.168+51.87=880.93kN柱重量：25×3×(0.4×0.4×12+0.5×0.5×8)=294kN17×0.02×3×(0.4×4+0.7×4+1.7×2+1×2+0.6×3+1.4×2+0.9×2+1)=17.544kN294+17.544=311.544kN楼梯板重量：31.38×2=62.76kN梁重量：[1.5×(2.5-0.3)+3×(6-0.3)+1.5×(4-0.35)+3×(6-0.3)+1×(2-0.25)]×2+1×(5-0.6)=93.85kN4.5×1.5×4=27kN0.431×2+2.267×2+0.422+0.305+0.384+2.648×2+0.22×2+0.676×4=14.947kN670.79+93.85+27+14.947=806.59kN墙、门、窗、栏杆重量：603.23+1.06×4+4.239×2=615.948kN楼面可变荷载：2.0×[(25-0.1)×(11.4-0.1)-1.8×2.5]+2.5×6×1.5×2=598.74kN因楼面可变荷载按等效均布荷载计算，要乘以组合值系数0.5，故2-6层的总重力荷载G=880.93+311.544+62.76+806.59+615.948+0.5×598.74=2977.14kN代表值为：621层重力荷载代表值楼面板重量：3.5×(4-0.35)×(11.4-0.2-2.25-0.2)×2=223.563kN3.0×[(2-0.25)×(2.5-0.3)+(4-0.25)×(2.5-0.3)+(6-0.3)×(2.9-0.25)+(2.5-0.3)×(6-0.55)+(2-0.25)×(4-0.55)]×2+3.0×(3.6-0.3)×(2.5-0.3)=296.325kN4.8×(6-0.3)×(6-0.35)×2=309.168kN3.5×(1.5-0.2)×(6-0.3)×2=51.87kN223.563+296.325+309.168+51.87=880.93kN柱重量：25×3.8×(0.4×0.4×12+0.5×0.5×8)=372.4kN372.4+17.544=389.944kN楼梯板重量：31.38×2=62.76kN梁重量：[1.5×(2.5-0.3)+3×(6-0.3)+1.5×(4-0.35)+3×(6-0.3)+1×(2-0.25)]×2+1×(5-0.6)=93.85kN4.5×1.5×4=27kN0.431×2+2.267×2+0.422+0.305+0.384+2.648×2+0.22×2+0.676×4=14.947kN670.79+93.85+27+14.947=806.59kN墙、门、窗、栏杆重量：因1层平面布置与标准层大致相同，此项荷载相差不大，故大小取同标准层此项荷载，为615.948kN楼面可变荷载：2.0×[(25-0.1)×(11.4-0.1)-1.8×2.5]+2.5×6×1.5×2=598.74kN因楼面可变荷载按等效均布荷载计算，要乘以组合值系数0.5，故1层的总重力荷载代表值为：G=880.93+(389.944+311.544)/2+62.76+806.59+615.948+0.5×598.74=3016.34kN 1(2)全楼横向水平地震作用计算 1．结构基本自振周期计算采用顶点位移法计算，此方法计算周期必须先求出结构在重力荷载代表值水平作用于各质点产生的顶点位移，计算过程见表3-2-15。
地震作用计算——地震反应分析 PPT
基本思路：实际应用时根据结构体系的自振周期找到对 应的加速度反应峰值，在结合结构上的质量（或重力荷载） 求出结构所受地震作用力和结构变形。计算出的结构体系的 最大反应随自振周期的变化曲线就是反应谱。
fR cx (t) C —阻尼系数
＊惯性力 fI
——质量与绝对加速度的乘积
fIm [ x g(t) x (t)]
§4.2 结构动力学方法——弹性解答
4.2.2 振动微分方程及解答
一、单自由度体系
Famk tc x x tm x txt a xt xt 质点m的绝对加速度:
g （ ) ( )
xg (t) x(t)
fR
fI
fS
假定地基 完全刚性
xg (t) x(t)
——地面水平位移，可由地震
时地面运动实测记录求得。
——质点对于地面的相对弹性 位移或相对位移反应。
作用在质点上的三种力：
＊弹性恢复力 fs
——使质点从振动位置回到平衡位置的力
fs kx(t)k —刚度系数
＊阻尼力 fR
——使结构振动衰减的力，由外部介质阻力、 构件和支座部分连接处的摩擦和材料的非弹性 变形以及通过地基散失能量（地基振动引起） 等原因引起
例:若为两个自由度,令n=2，则有
将求出的w1、w2分别代回方程，可求出X1 、X2的相对值。
对应于w1为第一振型：
X11 X12
k12
k1112m2
对应于w2为第二振型：
X21 k12
X22 k11 22m1
§4.2 结构动力学方法——弹性解答
4.2.2 振动微分方程及解答
水平地震作用计算方法
水平地震作用计算方法水平地震作用计算方法是地震工程中的重要内容，它对于建筑物、桥梁、水利工程等结构的设计和抗震性能评估具有重要意义。
水平地震作用是指地震波在水平方向对结构产生的作用，其计算方法主要包括静力法和动力法两种。
静力法是指根据结构在地震作用下的静力平衡条件，采用静力分析方法计算结构的地震反力和内力；动力法是指根据结构在地震作用下的动力响应，采用动力分析方法计算结构的地震反应。
在进行水平地震作用计算时，首先需要确定结构的地震烈度。
地震烈度是指地震波对地面产生的破坏程度的度量，通常用地震烈度标号表示，如I度、II度、III 度等。
确定地震烈度后，可以根据结构的设计地震烈度和场地类别确定结构的设计地震加速度。
设计地震加速度是指在结构设计使用寿命内，以一定概率在一定时间内发生的地震作用的最大加速度。
静力法的水平地震作用计算方法主要包括等效静力法和静力分析法。
等效静力法是指将地震作用等效为静力系统，通过静力平衡计算结构的地震反力和内力。
静力分析法是指采用静力分析模型，通过静力分析计算结构的地震反力和内力。
在进行静力法计算时，需要考虑结构的刚度、质量和阻尼等因素，以及地震波的时程特性和结构的动力特性。
动力法的水平地震作用计算方法主要包括响应谱分析法和时程分析法。
响应谱分析法是指根据结构的地震反应谱和地震波的地面运动谱，通过频率域分析计算结构的地震反应。
时程分析法是指根据结构的动力方程和地震波的时程特性，通过时程域分析计算结构的地震反应。
在进行动力法计算时，需要考虑结构的阻尼比、地震波的时程特性和结构的动力特性。
总之，水平地震作用计算方法是地震工程中的重要内容，其准确性和可靠性对于结构的抗震设计和抗震性能评估具有重要意义。
在进行水平地震作用计算时，需要根据结构的特点和地震作用的特性，选择合适的计算方法，并合理确定地震烈度和设计地震加速度，以保证结构的安全性和可靠性。
多质点系地震作用计算
G4 =831. 6
3.36 3.36 3.36
4.36
n 0.0548 Fn 19.7kN
Gi (kN) 831.6 1039.5 1039.5 1122.7 4033.3 Hi (m) 14.44 11.08 7.72 4.36 GiHi (kN.m) 12008. 11518. 8024.9 4895.0 36446.
多质点系地震作用计算方法（底部剪力法）
底部剪力法适用条件
高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度 沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系 的结构，可采用底部剪力法等简化方法。
FEK 1Geq
FEk Fk
Gk
Fn
H k
又叫做底部剪力。
1 ---水平地震影响系数。
G4 =831. 6 3.36 G3 =1039. 6 G2 =1039. 6 G1 =1122.7 3.36 3.36
4.36
顶部附加水平地震作用
T1 1.4 0.35 0.49s
顶部附加地震作用系数
Tg ( s)
0.35
T1 1.4Tg
T1 1.4Tg
0 0 0
n 0.08T1 0.01 0.0548
0.55
0.08T1 0.02
n --- 顶部附加地震作用系数。
Fn n FEK
Geq --- 结构等效总重力荷载； Fi --- i质点水平地震作用； Gi ---i质点重力荷载代表值；
H i --- i质点的计算高度；
底部剪力法应用举例
例1：试用底部剪力法计算图示框 架多遇地震时的层间剪力。已知 结构的基本周期T1=0.467s ,抗震 设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地 震分组为第二组。
第四章地震作用计算
水平地震作用计算
一、产生扭转地震反应的原因 两方面：建筑自身的原因和地震地面运动的原因。 1. 建筑结构的偏心
m
产生偏心的原因：
a. 建筑物的柱体与墙体等抗 侧力构件布置不对称。 b. 建筑物的平面不对称。
jk --- 为 j振型与k振型的耦联系数；
T --- 为 k振型与j振型的自振周期比；
考虑双向水平地震作用下扭转的地震作用效应
2 S EK S x (0.85S y ) 2
S EK S (0.85S x )
2
2
取两者中较大值
S x ( S y ) --- 为仅考虑x(y)向水平地震作用时的地震作用效应。
目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震作用的 结构或构件有： 1. 长悬臂结构； 2. 大跨度结构； 3. 高耸结构和较高的高层建筑； 4. 以轴向力为主的结构构件（柱或悬挂结构）； 5. 砌体结构； 6. 突出于建筑顶部的小构件。
我国抗震设计规范规定前三类结构要考虑向上或向下 竖向地震作用的不利影响。
§地震作用计算
一、结构抗震计算原则 各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则：
1 、一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用 并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。 2 、有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别考虑各 抗侧力构件方向的水平地震作用。 3 、质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的 扭转影响其他情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。 4 、 8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑 竖向地震作用。
地震作用计算——地震反应分析
地震作用下结构的计算方法
确定性方法
非确定性方法——随机振动分析
静态分析（最不利状态分析）
动态分析（全过程时程分析）
等效静力法
反应谱理论
弹性全过程分析
弹塑性全过程分析
简化的底部剪力法
振型分解反应谱法
四、对结构地震反应分析的基本认识
难以准确计算
原因： 1.需准确知道地面运动，而这是不确定的；
2.结构材料的力学性能的不确定性；
0 0 M2
k11 2 M 1 k21
2
k12 0 2 M2
1 k11 k22 k11k22 k12 k21 m1m2 2 m1 m2
2
1 k11 k22 2 m1 m2
单质点体系
部分塔柱质量
4.2.1 结构体系的振动模型及通常的简化假定
c、多、高层建筑 d、烟囱
根据上述可以对某些结构进行简化，如下图示： (a) 水塔 (b) 厂房 厂房 (a) 水塔 (b)
(c) 多、高层建筑 c) 多、高层建筑
各跨质量
主要质量：楼盖部分 集中到各跨屋盖标高处
结构无明显主要质量部分
k 2 M 0
由此可求出n个圆频率，其中最小的叫第一圆频率。 将wi 依次回代方程可得到相对的振幅{X}i，即为振型。
4.2.2 振动微分方程及解答 二、多自由度体系
例:若为两个自由度,令n=2，则有
k11 k 21
k12 M1 2 k22 0 k22
单质点单 自由度
3质点3自 由度
单质点2 自由度
4.2.1 结构体系的振动模型及通常的简化假定 根据上述可以对某些结构进行简化，如下图示：
3结构地震反应分析与地震计算
3结构地震反应分析与地震计算地震是一种地壳的自然现象，会引起地面的震动和振动。
当地震发生时，建筑物、桥梁、水坝等结构物都会受到不同程度的影响，其中包括结构的振动、变形和破坏等。
为了能够预测和分析地震对结构物造成的影响，以及为了确保结构的安全性，结构地震反应分析和地震计算成为重要的工具。
以下将对这两个概念进行详细介绍。
结构地震反应分析是指通过数学、力学和计算方法，对结构物在地震作用下的动力响应进行分析和计算。
这个过程通常包括以下几个步骤：1.确定地震特性：通过研究地震波、地震地质条件等，确定地震的特性，例如震级、震源和烈度。
2.建立结构模型：将结构物抽象为数学模型，包括结构的几何形状、材料特性和支撑条件等。
3.地震荷载计算：根据地震的特性和结构模型，计算结构所受到的地震荷载，包括地震加速度、速度和位移等。
4.结构响应分析：使用动力学原理和数值计算方法，分析和计算结构在地震作用下的响应，包括振动频率、震动模态和振幅等。
地震计算是根据地震反应分析的结果，对结构物进行力学计算和设计，以确保结构的安全性和抗震性能。
1.结构强度和刚度计算：根据结构的材料特性和地震反应分析结果，计算结构的强度和刚度，以确保在地震作用下结构不会发生破坏或过度变形。
2.结构的动力位移和加速度控制：根据结构的使用要求和抗震等级，计算和控制结构的动力位移和加速度，确保结构在地震作用下不会对使用者造成危险。
3.结构的抗震设计：根据结构地震反应分析结果和设计规范，对结构进行抗震设计和加固，以提高结构的抗震能力和安全性。
结构地震反应分析和地震计算是确保结构的抗震性能和安全性的重要工具。
通过合理的分析和计算，可以对结构在地震条件下的响应进行准确预测，确保结构不会因地震而倒塌或破坏，最大程度保护人们的生命安全。
地震反射系数计算公式
地震反射系数计算公式地震勘探研究(一)1. 地震波速度概念: 地震波在地下岩层中传播的距离与传播时间的比值. 其单位(km/s or m/s).\( v = \frac{ \lambda} {t} \) or \(v = \lambda f \)地震波在空气中的传播速度大约为340m/s; 在近地表区域, 其速度大约是数百米/秒 ( 通常与岩层结构以及其他地质因素有关). 在地下25千米之深处, 纵波速度最大, 其速度可达到13.7km/s.并且, 体波的速度大于面波的速度.地震时纵波最先到达, 然后是横波, 最后是面波. 所以地震来临时, 人们先是感受到上下震动, 然后左右摇晃, 最后是翻天覆地的旋转.下面以纵波速度为例, 讨论影响地震波速度的主要因素.1.1 影响地震波速度的主要因素岩性: 岩石的岩性不同, 其速度也会有相应差异.密度: 随着密度增加, 纵波速度增加.孔隙度: 随着孔隙度增加, 纵波速度减小.空隙压力: 随着空隙压力增加, 纵波速度增加.围压、深度: 随着围压、深度的增加, 纵波速度增加.1.2 地震勘探中的多种地震速度层速度平均速度射线平均速度群速度相速度视速度均方根速度叠加速度动校正速度等效速度偏移速度由于测量方法不同, 岩石的波速会随着测量频率的增高而增高.声波测井和实验室超声波测量的岩石速度要大于地震波的速度.2. 地震子波 (seiic welet)下面以震源为例, 来看看地震子波是如何形成的.产生延续时间极短的尖脉冲, 在爆炸点附近的介质中以冲击波的形式传播. 当爆炸脉冲向外传播一定距离以后, 地层产生的弹性形变再向外传播. 由于介质对高频成分的吸收, 波形发生明显变化, 直到传播了更远的距离以后, 波形逐渐稳定, 形成一个具有两到三个相位的、有一定的延续时间的地震波, 称其为地震子波.地震子波是一段具有确定的起始时间、能量有限且有一定延续长度的号, 它是地震记录中的基本单元.通过傅里叶变换, 对地震子波进行频谱分析, 我们就可以了解地震子波的频率和相位特征.不同延续时间长度的地震子波, 从对应的频谱中可以看出, 子波越尖锐, 频带越宽, 地震勘探的分辨率越高.同时, 不同震源激发的地震子波, 它们的特征也不相同.震源: 能量相对强, 频带宽度较宽重锤震源: 能量相对弱,频带宽度较窄可控震源海上空气 (组合前) 海上空气 (组合后)3. 合成地震记录合成地震记录是用声波测井或垂直地震剖面资料经过人工合成转换成的地震记录 (地震道). 合成地震记录的制作是一个简化的一维正演的过程,合成地震记录是地震子波与反射系数褶积的结果, 计算公式为:\(\mathbf{S}(t) = \mathbf{R}(t) \times \mathbf{W}(t)\)其中, \(\mathbf{S}(t)\) 为合成地震记录, \( \mathbf{R}(t) \) 为反射系数序列, \(\mathbf{W}(t)\) 为地震子波.合成地震记录制作的一般流程是: 由声波和密度测井曲线计算得到反射系数, 将反射系数与提取的地震子波进行褶积得到初始合成地震记录. 根据较精确的速度场对初始合成地震记录进行校正, 再与井旁地震道匹配调整, 得到最终合成地震记录.但实际的地震记录, 会受到各种因素的影响: 近地表, 噪音, 吸收衰减, 干扰波等.4. 地震分辨率分辨率: 是指区分两个靠近物体的能力. 在地震勘探中的分辨率指的是能够区分地下空间构造 (或地层) 的最小准确测量值.度量分辨率强弱的两种表示:距离表示: 分辨的垂直距离或横向范围越小, 分辨率越强. 时间表示: 在地震时间剖面上, 相邻地层时间间隔/\(\mathrm{d} t\)越小, 分辨率越强.4.1 地震分辨率类型地震纵向分辨率 (垂直分辨率): 分辨薄层顶底反射的能力1. 假设地下有三套地层, A, B, C, 且B地层的波阻抗大于A和C地层. 由于B地层较厚, 子波2开始时, 子波1已经结束, 地震波基本没有干涉, 即厚层的时间厚度 > Dp (子波延续长度). B层的顶底是可以分辨的.2.如果地层B的时间厚度为0.9*Dp, 子波1没有完全结束前, 子波2就已经开始振动了, 有一些波的干涉. B层的顶底还是可以分辨.3.如果地层B的时间厚度为0.5*Dp, 子波1没有结束前子波2已经开始振动. 此时, 波的干涉严重, B的顶底就不能分辨.从以上分析可以得出: 子波延续长度越小, 纵向分辨率越高. 那么提高地震资料分辨的方法有: 1. 利用地震反褶积来压缩地震子波 2. 地震野外采集中, 激发延续时间短的地震子波由纵向分辨率的极限为 \( \frac{\lambda}{4}\), 且\(\lambda = VT=\frac Vf \), 可得: 提高主频可以提高纵向分辨率在提高地震主频的同时, 地震子波的频带宽度越宽, 地震纵向分辨率越高地震横向分辨率 (水平分辨率): 地震分辨小断块、小砂体何储层边界的能力.物理地震学认为, 地震波是一个波动, 在地面上一点可以收到来自地下许多点来的绕射波. 地面上收到的可以“分辨”的反射来自某一范围内绕射子波叠加的结果, 则水平方向的分辨率就是该范围的大小, 再小就无法分辨。
地震荷载计算方法与步骤
地震荷载计算方法与步骤
地震荷载计算是确定结构在地震作用下所受荷载的过程。
下面将介绍地震荷载计算的方法和步骤：
1. 确定设计地震动参数
- 根据所在地区的地震烈度等级，确定设计地震地表加速度参数。
- 根据设计地震地表加速度参数，计算出设计地震剪切波速参数。
2. 确定特征周期参数
- 根据结构的类型和高度，确定结构的特征周期。
- 根据特征周期，计算结构的周期参数。
3. 确定结构反应谱
- 结合设计地震动参数和特征周期参数，绘制结构的设计反应谱曲线。
- 根据设计反应谱曲线，确定结构在不同周期下的加速度、速度和位移响应。
4. 确定地震荷载
- 将结构的质量乘以不同周期下的地震加速度，得到结构的地
震荷载。
- 根据地震荷载的垂直分量和水平分量，确定结构在不同方向
上的地震荷载。
5. 确定结构响应
- 将地震荷载和结构的初始状态输入结构分析软件进行分析。
- 根据分析结果，确定结构在地震作用下的响应，包括加速度、速度和位移。
6. 评估结构安全性
- 根据结构的响应结果，对结构的安全性进行评估，判断是否
满足设计要求。
- 如果结构不满足设计要求，需要进行荷载调整和结构加固等
措施。
地震荷载计算方法与步骤的实施可以帮助工程师进行结构设计
和分析，确保结构在地震作用下的安全性和可靠性。
请注意，地震荷载计算需要基于国家和行业相关的规范和标准进行，具体的计算细节和方法应根据实际情况进行。
边坡竖向地震力计算公式
边坡竖向地震力计算公式边坡竖向地震力计算公式是研究和评估边坡稳定性的重要工具之一。
它可以帮助我们了解地震对边坡稳定性产生的影响，并为边坡工程的设计和施工提供依据。
地震是一种地球运动的表现，其能量会以波动的形式传播到地面上。
当地震波通过地面时，会对边坡产生竖向地震力。
这种地震力的大小与地震波的强度、波速、地震波的传播路径以及边坡的几何形状和物理特性等因素有关。
边坡竖向地震力计算公式可以用来估算边坡所受的地震力大小。
一般而言，该公式可以分为两个部分：地震波传播过程中的地震动参数和边坡的响应参数。
地震动参数包括地震波的加速度、速度和位移等，可以通过地震波观测和记录获得。
这些参数描述了地震波在传播过程中的能量变化规律，反映了地震波的强度和频率特性。
边坡的响应参数则包括边坡的质量、刚度和阻尼等，可以通过实地调查和试验获得。
这些参数反映了边坡的物理特性和几何形状，决定了边坡对地震波的响应程度。
边坡竖向地震力计算公式通常采用力学和振动理论的方法进行推导和建立。
通过分析地震波与边坡的相互作用过程，可以得到边坡所受的地震力大小。
在具体计算过程中，需要考虑边坡的几何形状、材料特性、地震波的频率特性以及边坡和地基之间的相互作用等因素。
根据边坡竖向地震力计算公式，我们可以评估边坡在地震作用下的稳定性，并采取相应的措施来加固和保护边坡。
这有助于提高边坡工程的安全性和可靠性，减少地震灾害对边坡造成的损失。
边坡竖向地震力计算公式是边坡稳定性评估的重要工具，可以帮助我们了解地震对边坡的影响，并为边坡工程的设计和施工提供依据。
通过合理使用该公式，我们可以提高边坡工程的安全性和可靠性，减少地震灾害对边坡造成的影响。
地震载荷计算公式
地震载荷如果塔设备安装在地震烈度为七度及以上地区，设计时必须考虑地震载荷对塔设备的影响。
塔设备在地震波的作用下有三个方向的运动：水平方向振动、垂直方向振动和扭转，其中以水平方向振动危害较大。
为此，计算地震力时，仅考虑水平地震力对塔设备的影响，并把塔设备看成是固定在基础底面上的悬臂梁。
（1）水平地震力对于实际应用的塔，全塔质量并不集中于顶点，而是按全塔或分段均布。
计算地震载荷与计算风载荷一样，也是将全塔沿高度分成若干段，每一段质量视为集中于该段1/2处。
即将塔设备化为多质点的弹性体系，见下面的多质点的弹性体系图。
由于多质点体系有多种振型，按照振动理论，对于任意高度h K处的集中质量m K引起基本振型的水平地震力为（4-47）式中：F K1-集中质量m K引起的基本振型水平地震力，N；C z-综合影响系数，对圆筒形直立设备取C z=0.5；m K-距离地面h K处的集中质量（见下左图），Kg；ηK1-基本振型参与系数，按计算；α1-对应与塔设备基本自振周期T1的地震影响系数α值。
α值可查下右图，图中的曲线部分按计算，但不得小于；αmax-地震影响系数的最大值，见表4-31；表4-31 地震影响系数α的最大值设计烈度7 8 9αmax0.23 0.45 0.90 T g-各类场地土的特征周期，见表4-32；表4-32 场地土的特征周期场地土近震远震Ⅰ0.2 0.25Ⅱ0.3 0.40Ⅲ0.4 0.55Ⅳ0.65 0.85T1-设备基本自振周期，s。
对于等直径、等壁厚的塔设备：不等直径或不等厚度的塔设备：H-塔的总高，mm；m0-塔在操作时的总质量，kg；E-塔壁材料的弹性模量，MP a；δe-筒体有效壁厚，mm；D i-设备内径，mm；E i、E i-1-第i段、第i-1段的材料在设计温度下的弹性模量，MP a；I i、I i-1-第i、第i-1段的截面惯性矩，mm4；圆筒段、圆锥段D e i-锥壳大端内直径，mm；D if-锥壳小端内直径，mm；δei-各计算截面设定的圆筒或锥壳有效壁厚，mm。