哈工大几种结构抗震分析方法

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哈工大地震工程课件工程地震部分第六人造

在地震发生后，应加强应急管理，及时组织救援和疏散人员，减少次生灾害造成的人员伤亡和财产损失。
次生灾害防范实例
总结词：通过实际案例，了解次生灾害的防范措施和应对方法。
唐山大地震后引发的大火造成了严重的人员伤亡和财产损失。通过加强消防管理和应急救援，可以有效地减少火灾造成的损失。
汶川地震后引发的泥石流灾害造成了大量人员伤亡和财产损失。通过加强监测和预警，以及采取适当的防范措施，可以有效地减少泥石流造成的损失。
哈工大地震工程课件工程地震部分第六讲
目录
CONTENTS
• 地震成因与分类 • 地震工程概述 • 地震灾害与防灾减灾 • 工程抗震设防与加固 • 地震现场应急处置与次生灾害防范 • 地震工程案例分析
01 地震成因与分类
地震成因
01
02
03
04
构造地震
由于地下深处岩层错动、破裂引起的地震。这种地震发生的
建立预警系统
通过地震监测和预警系统，提前预警地震发生，为应急救援争取时间。
开展宣传教育
加强公众对地震灾害的认识，提高防灾意识和自救互救能力。
制定应急预案
制定科学合理的应急预案，明确应急救援流程和责任分工。
地震应急救援
快速响应
地震发生后，相关部门应迅速启动应急预案，组织救援力量赶赴灾区。
物资保障
新西兰基督城大地震工程案例分析
新西兰基督城大地震概况
新西兰基督城大地震发生于2010年9月4日，震级为7.1级，震中位于新西兰南岛基督城市区附近。地震造成了大量建筑物倒塌和损坏，造成了严重的人员伤亡和经济损失。
新西兰基督城大地震工程案例分析
新西兰基督城大地震后，大量建筑物倒塌，其中以砌体结构和木结构为主。分析这些建筑物的倒塌原因，主要是因为结构设计不合理、施工质量差、材料强度不足等原因所致。

建筑结构抗震第1章

三、时程分析可以采用的些软件三、时程分析可以采用的一些软件

通用软件： Ansys 、 Abaqus 、 Marc 、
Adina、SAP2000 ……

专业软件（土木） O 专业软件（土木）：OpenSees、Idarc、 S Id
Drain 2D、Drain 3D Drain-2D、Drain-3D……
李志山, 廖耘. Abaqus显示动力弹塑性分析技术在建筑结构领域的应用. Abaqus q 上海土木研讨会
Humboldt Bay Bridge
11000个节点 10900个单元 20000自由度
二维有限元模型
A. Elgamal, J. C. Lu, Z. H. Yang. PPT of OpenSees Days, 2008
CU KU MU MU g
M —结构质量（结构楼层处的楼板+墙+活荷载）
C —结构阻尼（结构楼层处的楼板+墙+活荷载）
K —结构刚度（结构楼层间的抗侧移刚度）
说明：方程中系数和变量都是标量
多自由度结构的动力平衡方程（二阶常系数微分方程组）
+ CU + KU = -MU MU g
M —结构质量矩阵（结构楼层处的楼板+墙+活荷载） C —结构阻尼矩阵（结构楼层处的楼板+墙+活荷载） K —结构刚度矩阵（结构楼层间的抗侧移刚度）
、U —结构楼层的水平加速度、水平速度和水平位移、U 结构楼层的水平加速度水平速度和水平位移 U
说明：方程中系数是矩阵、变量都是向量
+ CU + KU = -MU MU g

结构抗震试验方法

结构抗震试验方法结构抗震试验方法是评估建筑物在地震发生时的抗震性能的重要手段。

通过试验可以模拟地震力作用下建筑物的振动情况，从而评估结构的稳定性和抗震能力。

本文将介绍几种常见的结构抗震试验方法。

静力试验方法静力试验方法是一种简单且常用的结构抗震试验方法。

在试验过程中，通过给定一定的静力水平作用于结构上，观察结构的位移和应力响应，从而评估结构的稳定性。

静力试验方法适用于小型结构或需要进行初步评估的情况。

动力试验方法动力试验方法是一种更加真实的结构抗震试验方法。

在试验中，会施加模拟地震波或其他动态载荷于结构上，观察结构的振动响应。

通过动力试验可以更真实地模拟地震作用下的结构性能，评估其抗震性能和破坏机制。

大型结构试验方法对于大型建筑物或桥梁等大型结构，通常需要进行大型结构试验来评估其抗震性能。

这种试验方法会使用实际尺寸的结构进行试验，通过施加真实地震波或其他动态载荷，模拟结构在地震作用下的响应。

大型结构试验可以更准确地评估结构的抗震设计是否符合要求。

数值模拟与试验结合方法数值模拟与试验结合方法结合了数值模拟和实际试验，是一种综合评估结构抗震性能的方法。

通过在数值模拟中建立结构的有限元模型，并将实测数据与模拟结果相结合，可以更加准确地评估结构的抗震性能。

这种方法能够帮助工程师更好地优化结构设计和改进抗震设施。

结构抗震试验方法对于评估建筑物的抗震性能具有重要意义。

不同的试验方法可以提供不同层次的评估结果，有助于工程师优化结构设计和确保结构在地震发生时的安全性。

通过不断探索和改进结构抗震试验方法，可以更好地提高建筑物的抗震能力，确保公共安全。

结构抗震的计算方法

结构抗震的计算方法
结构抗震的计算方法是建筑工程中非常重要的一环，它能够确保建筑物在地震发生时能够保持稳定并最大限度地减少损失。

下面将介绍几种常用的结构抗震计算方法，并对其进行拓展。

1. 静力弹性分析方法：
这是一种基于线性弹性理论的计算方法，通过将地震荷载分解为几个静力荷载来评估结构的抗震能力。

它通常用于简单的结构，如单层框架或简支梁等。

然而，这种方法忽略了结构的非线性行为，因此在处理复杂结构时可能会有一定的局限性。

2. 动力弹性分析方法：
该方法考虑了结构的动力响应，可以更准确地评估结构的抗震能力。

它使用地震时程分析或模态分析来考虑结构的动力特性，并考虑结构的非线性行为。

然而，动力弹性分析方法需要更多的计算资源和专业知识，适用于复杂的结构。

3. 非线性时程分析方法：
这是一种更为精确的计算方法，可以考虑结构的非线性行为和耗能能力。

它通过模拟结构在地震作用下的实际响应来评估结构的抗震能力，并可以提供结构的详细应力、位移和变形等信息。

然而，非线性时程分析方法需要更多的模型参数和计算资源，适用于高度关键的建筑物。

除了上述方法，还有其他一些计算方法可以用于结构抗震设计，如容量谱法、弹塑性静力分析法、性能基础设计法等。

根据具体的工程需求和规范要求，工程师可以选择合适的计算方法来评估结构的抗震性能。

需要注意的是，在进行结构抗震计算时，还应考虑地震荷载、地基条件、结构材料的特性以及施工质量等因素的影响。

此外，结构抗震计算方法也在不断发展和完善，新的计算方法和理论不断涌现，以提高结构的抗震性能。

结构抗震计算三种方法

结构抗震计算三种方法
1、底部剪力法
把地震作用当做等效静力荷载，计算结构最大地震反应→拟静力法。

特点：1、结构计算量最小。

2、忽略了高振型的影响，且对第一振型也作了简化，因此计算精度稍差。

2、振型分解反应谱法
利用振型分解原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析，拟动力方法。

特点：1、计算量稍大
2、计算精度较高，计算误差主要来自振型组合时关于地震动随机特性的假定
3、时程分析法
选用一定的地震波，直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动平衡微分方程进行数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震反应。

特点：计算量大，而计算精度高。

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工程结构抗震设计主要分析方法

随机振动分析法是一种基于概率统计方法的分析方法，用于研究结构在地震等随机激励下的响应。
特点
考虑地震的不确定性、随机性和结构的非线性特性，能够更准确地预测结构的抗震性能。
适用范围
适用于大型复杂结构的抗震分析，如高层建筑、大跨度桥梁和工业厂房等。适用于地震发生概率较低但潜在破坏性较大的情况。
优缺点分析
析工作。
03
时程分析法
定义与特点
定义
时程分析法是一种数值分析方法，用于模拟地震作用下结构的动态响应和性能变化。
特点
能够考虑地震动的随机性和不确定性，提供结构的位移、速度、加速度等动力响应，适用于复杂结构和多维地震动输入。
适用范围
适用于高层建筑、大跨度桥梁、核电站等重要结构的抗震设计和评估。
特点
静力分析法计算过程相对简单，适用于大型复杂结构的简化分析，可以快速得到结构的整体响应。但该方法忽略了地震动力的特性，无法反映地震过程中的动态变化和结构间的相互作用。
适用范围
01
适用于初步设计阶段，对结构进行大致的抗震分析和评估。
02
适用于对结构进行动力特性分析之前，了解结构的静力性能。
考虑不同地震动水平
反应谱分析法可以针对不同地震动水平进行分析，从而更全面地评估结构的抗震性能。
适用范围
适用于各种类型的工程结构，包括多层和高层建筑、大跨度桥梁和工业厂房等。
适用于初步抗震设计和详细抗震设计阶段。
适用于不同地震动水平和场地条件，能够综合考虑地震动的随机性和多维性。
优缺点分析
定义
反应谱分析法是一种基于地震动反应谱的抗震设计方法，通过分析结构在不同地震动水平下的反应谱，评估结构的抗震性能。

2012-工程地震与结构抗震(11)-抗震分析方法

标准方差的正态分布。特别是当时，有平均值标准方差
2 2 2 y 1 2 n
u1 u2 un 0
y0
2 2 2 y 1 2 量与其标准方差之比 λ=umax/σ的取值范围大体上
S EK
S
j 1
m
2 j
m1
F21
F j1
j振型
Fn1
n振型
m --选取振型数
S j --j振型地震作用
1振型地震 2振型作用标准值
产生的地震效应；
非线性抗震分析方法
一、非线性时程分析方法二、弹塑性反应谱分析方法三、静力弹塑性分析方法
一、非线性时程分析方法
（一）时程分析法产生的背景（二）数值积分方法（三）非线性方程组求解方法（四）结构分析模型介绍（五）非线性时程分析法的实现（六）增量动力时程分析法简介
x sin( t )
自振频率仅与位置坐标有关向量初始相角
特征方程
(K 2 M ) 0
方程有解充要条件系数行列式为零
K M
2
0
将上式所求的频率代入特征方程即可求得振型；
(二) 振型向量正交性
T j i 1 T j i 1
N
N
g (t ) X k ( X i Di (t )) X j mI x
T j T i 1
N
(t ) X T c X D (t ) X T k X D (t ) X Tj mX j D j j j j j j j T g (t ) X j mI x
代入运动方程，得
(t )) c X D (t ) k ( X D (t )) mI g (t ) m( X i D x i i i i i

结构工程抗震分析

结构工程抗震分析地震是地球上常见的自然现象之一，对人类社会造成了严重的威胁。

为了确保建筑物在地震中能够保持稳固并保护人们的生命财产安全，结构工程抗震分析成为了建筑设计中的重要环节。

本文将就结构工程抗震分析的背景、方法和案例进行详细探讨。

一、背景地震是由于地壳内部的构造运动产生的，它可以导致地表的振动，进而对建筑物和人员造成破坏。

地震的破坏性与建筑物本身的结构特点密切相关。

因此，在设计过程中进行抗震分析是至关重要的。

二、方法1. 地震波分析法地震波分析法是应用广泛的一种抗震分析方法。

它通过将地震波作为输入信号，对结构进行动力响应分析，以评估结构在地震荷载下的性能。

该方法需要考虑结构的动力特性、地震波参数以及结构的非线性行为等因素。

通过对结构的动力响应进行模拟和分析，可以估计结构在地震中的受力情况，为结构的设计和改进提供依据。

2. 弹性静力分析法弹性静力分析法是一种常用的简化方法，适用于对刚性或半刚性结构的抗震性能进行初步评估。

该方法假设结构在地震荷载下的响应仅受弹性力的控制，可以通过应力和变形的平衡方程来计算结构的响应。

虽然该方法不考虑结构的非线性性质，但在一些简单结构的抗震设计中仍然具有一定的实用性。

三、案例分析1. 高层建筑抗震设计高层建筑由于其特殊的形态和结构，对于地震的抗力要求更高。

在高层建筑的抗震设计中，常采用地震波分析法进行性能评估。

通过对结构钢筋混凝土核心筒的布置和加固等措施，提升建筑物的整体抗震能力。

此外，还需要在建筑物的设计与施工过程中考虑抗震措施，如采用抗震连接件、提高结构的顶部和底部刚度等。

2. 桥梁抗震设计桥梁是交通运输的重要枢纽，其抗震能力直接关系到公共安全。

在桥梁抗震设计中，需要综合考虑结构的刚度、强度和动力性能等因素。

通过采用合适的横向和纵向连接形式，选择适宜的结构材料和构造方式，以及进行合理的减震设计，可以提高桥梁的抗震能力，减少地震造成的损害。

四、总结结构工程抗震分析是建筑设计中的重要环节，能够提供对结构在地震作用下的响应评估。

结构抗震试验方法概述

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载结构抗震试验方法概述地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容结构抗震试验方法概述严健南京林业大学研究生院摘要：地震的多发性和破坏性，使得结构抗震试验研究越来越受到人类的广泛关注。

目前人类已经发明了很多结构抗震试验研究的方法，本文详细介绍了目前结构抗震试验常用的四种方法，分别是（1）拟静力试验方法；（2）多维拟静力试验方法；（3）地震模拟振动台试验方法；（4）拟动力试验方法，并对其各自特点及存在的问题进行了概述。

关键词:抗震试验；拟静力试验；振动台试验；拟动力试验；概述The Summary of the Dynamic Testing Method of StructuresAbstractMore and more people pay more attention to the seismic research of structures which due to the multiple and devastating earthquake. Some dynamic test means were developed by human in the recent years. In this paper, four kinds of commonly used structure seismic test methods were describe, including The Pseudo Static experiment method, Dimensional Quasi-Static test methods, seismic simulation shaking table experiment method, Pseudo-dynamic test method.Key wordsdynamic testing; the pseudo-static experiment; shaking table experiment; pseudo-dynamic test; aseismatic design methods; summary0 前言地震是危害人类生命财产安全最严重的突发式自然灾害之一。

哈工大几种结构抗震分析方法

长周期结构地震内力的调整
考虑地基与结构相互作用的影响地震内力的调整
1.4 时程分析法
时程分析法
时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法。由于此法是对运动方程直接求解，又称直接动力分析法。
确定性动力分析中的时程分析法与非确定性分析的随机振动分析法。《抗震规范》规定，重要的工程结构，例如：大跨桥梁，特别不规则
基本假定 • 位移反应以基本振型为主； • 基本振型接近直线，采用倒三角形。
1.3 底部剪力法分解法的概念，把多自由度体系分解成若干个单自由度体系振动的组合，并利用单自由度体系的反应谱理论计算各个振型振动的地震作用，最后将各个振型计算出的地震效应按一定的规则组合起来，求出总的地震响应。
1.4 时程分析法
输入地震动的选择
数量、频谱、强度、持时全方位考虑！输入地震动分为三种类型：
• 拟建场地的实际强震记录； • 典型的强震记录； • 人工模拟地震波。输人的地震波，应优先选取与建筑所在场地的地震地质环境相近似场地上所取得的实际强震记录(加速度时程曲线)。所选用的强震记录的卓越周期应接近于建筑所在场地的自振周期，其峰值加速度宜大于 100gal。此外，波的性质还应与建筑场地所需考虑的震中距相对应。－《美国规范》规定
九十年代初美国科学家和工程师提出了基于性态的设计方法，引起了日本和欧洲同行的极大兴趣，Pushover方法随之重新激发了广大学者和设计人员的兴趣,纷纷展开各方面的研究。
一些国家抗震规范也逐渐接受了这一分析方法并纳入其中，如ATC-40、 FEMA-273&274、日本、韩国等国规范。我国在《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001)中规定“弹塑性变形分析，可根据结构特点采用静力非线性分析或动力非线性分析”，国外一些软件(如Sap2000,IDARC、 SCM-3D、DRAIN-2DX，Opensees等)业已开发和增加这种功能。

常用的结构抗震试验方法有哪些

常用的结构抗震试验方法有哪些在建筑结构设计和工程实践中，结构抗震试验是评估和验证结构抗震性能的关键步骤。

通过试验可以模拟地震加载条件，评估结构在地震中的响应，从而指导设计、改进和加固结构。

下面将介绍几种常用的结构抗震试验方法。

静力试验静力试验是最基础的结构试验方法之一。

它通过在结构上施加静力荷载来模拟地震荷载，评估结构在不同荷载水平下的受力性能和变形能力。

静力试验通常包括单向荷载、双向荷载和多向荷载等不同加载方式。

动力试验动力试验是通过在结构上施加动力加载来模拟地震过程，评估结构的动态响应和抗震性能。

动力试验可以分为周期性加载试验、恒定加速度试验和脉冲加载试验等不同类型，旨在研究结构在地震中的变形、损伤和塑性行为。

模态试验模态试验是通过测量结构在不同振动模态下的响应特性，分析结构的固有频率、阻尼比和模态形态，从而评估结构的动态稳定性和抗震性能。

模态试验在结构设计和加固中具有重要作用，可以帮助设计师了解结构的振动特性和脆性区域。

比例模型试验比例模型试验是将实际结构按照一定比例缩减制作成模型，进行地震模拟试验，以评估结构在地震中的响应和破坏形态。

比例模型试验能够在较小的空间和预算范围内研究结构的动态行为和结构抗震性能，为实际工程提供参考和指导。

多尺度试验多尺度试验是将不同尺度的试验设备结合在一起，综合考虑结构各个尺度的动态特性，从而全面评估结构在不同尺度下的抗震性能。

多尺度试验能够更准确地模拟实际工程中结构的响应，为结构设计和加固提供更为精准的数据支持。

综上所述，常用的结构抗震试验方法包括静力试验、动力试验、模态试验、比例模型试验和多尺度试验等。

不同试验方法在评估结构抗震性能和指导工程实践中各有优劣，根据具体需要选择合适的试验方法进行研究和实施，以提高结构的抗震性能和安全性。

哈工大抗震第1章-1

150万人口中死亡24万，伤16万；直接经济损失 100亿元，震后重建费用100亿元。
2020/10/6
38/ 13
唐山市文化路青年宫，为砖混结构的二层楼房，7.8级地震时倒塌一层，7.1级地震时除四根门柱外，全部坍塌。
2020/10/6
38/ 14
开滦煤矿医院，为砖混结构的五层楼房（局部七层），仅西部转角残存。
2020/10/6
38/ 15
唐山市开滦煤矿救护楼，为砖混结构人字木屋架的三层楼房，墙倒顶塌。
2020/10/6
38/ 16
唐山市河北省煤矿设计院，砖混结构的楼房局部倒塌。
2020/10/6
38/ 17
唐山地区交通局，砖混结构的三层办公楼遭到破坏。（此处为唐山地震重点保护遗迹之一。）
2020/10/6
极端雨量极端气温
灾害类別
洪灾干旱
火灾、污染（大气、水、海洋）、核泄漏、战争等
太高太低极端强风
热浪霜冻、大风雪台风、龙卷风
自然灾害：
地貌方面
板块活动重力作用
地震、海啸、火山爆发泥石流、雪崩
地震灾害是群灾之
首，它具有突发性和不
可预测性，以及频度较高，并产生严重次生灾生物方面
害，对社会也会产生很大影响等特点。
死亡人数达16403人，受伤人数达55863人，经济损失45亿美元。
2020/10/6
38/ 22
为了省钱，近年兴建的建筑物没有抗震结构，使地震的伤亡加重。
2020/10/6
38/ 23
震后现场情况
2020/10/6
38/ 24
2020/10/6
38/ 25
座落在活断层上的一座二层小学教学楼被完全摧毁。

地震工程学内容超级版(哈工大2015)

地震动观测对抗震理论的贡献：（1）为抗震理论进入反应谱阶段提供了必要数据（静力理论阶段、反应谱理论阶段、基于性能的抗震设计理论）（2）为研究地震动的特征提供定量数据（3）了解结构地震反应、进行结构试验
台阵的目的：研究不同地震作用，根据不同的需求，搭建不同形式的台阵。
台网的目的：研究地震动的空间分布。设置强度高、频度大的地震区。
反应谱影响因素：场地条件、震级、距离。土质越软，震级越大，距离越远，反应谱峰值逐渐右移。（Ⅱ类场地小震级是，反应谱值很大）
地震动衰减关系：描述地震动随震级和距离变化的关系。是最简单的预测地震动的经验关系。
地震动衰减的原因：地震的能量是一定的，但地震波的波前以球形扩散，是能量分散、减小，波在场地介质中传播，在传播过程中，场地介质消耗能量。
地震工程学内容（地震学与工程学的桥梁）：
（1）工程地震：地震基本知识、地面运动的特征、地面运动的数值模拟、地震危险性分析
（2）结构抗震：抗震基本方法、抗震分析方法、易损性分析、抗震设计方法
（3）社会服务：人员伤亡估计、经济损失估计、地震保险
震级：对地震大小的度量（准确的说是对一次地震释放应变能的度量）。包括里氏震级ML（0.8s内的面波振幅），面波震级MS（浅源地震20s内的面波振幅）、体波震级Mb（深源地震5s内的体波振幅），矩震级MW（考虑断层错动）。由于地震波传播途径的差异，同一地震在不同地点确定的震级常常不同，差别常达0.5左右，甚至超过1.0.
烈度异常：在某烈度区内会有少数地点其烈度高于或低于烈度区的烈度。
烈度异常影响因素：地形地貌条件、场地土质条件、地下水埋藏深度、当地房屋抗震性能差异
烈度衰减关系（烈度影响场）：在一定震级条件下烈度随距离变化的规律。（观察条件好数据多等震线不规则）

结构抗震实验方法

结构抗震实验方法结构抗震实验是为了研究建筑结构的抗震性能，主要通过模拟地震过程，测量结构物的动力响应和变形特征来评估结构的抗震能力。

以下是几种常见的结构抗震实验方法。

1. 静力试验法：静力试验法是在地震波动力下，测量结构物在不同震级和不同频率下的动力响应和变形特征。

该方法通过在实验室搭建模型，施加静力荷载，如质量块、压力机等，模拟地震加速度对结构的作用。

实验过程中，可以通过测量结构物的变形及位移来评估结构的刚度和稳定性，进而评估抗震性能。

2. 动力试验法：动力试验法主要通过模拟地震波动力对结构物的作用，测量结构物的动力响应特性。

该方法通过在实验室搭建模型，利用振动台等设备进行地震模拟，施加各种频率和幅值的振动加速度，观测结构物在地震波动力下的动态行为。

实验过程中，可以测量结构物的振动加速度、位移、速度等参数，进一步评估结构的抗震性能。

3. 振动台试验法：振动台试验法是一种动力试验方法，可以更加真实地模拟结构物在地震中的动态响应。

这种方法是将结构模型置于振动台上，通过振动台施加地震波动力对结构进行横向、竖向和旋转等多维度的振动。

该方法的好处是可以提供更加真实的地震波动力和结构的动力响应，能够更加客观和准确地评估结构的抗震性能。

4. 大比例试验法：大比例试验法是将结构物的模型放大一定比例进行试验，可以更好地模拟真实结构的抗震性能。

该方法通常在实验室或试验场地搭建模型，对模型进行地震模拟，并测量结构物的动力响应和变形特征。

大比例试验法的优势是可以更准确地模拟结构物的力学特性，提供重复性好、精确度高的试验结果，对于研究结构抗震性能具有重要意义。

5. 数值模拟方法：数值模拟方法是通过计算机软件对结构的抗震性能进行模拟和评估。

该方法基于结构物的力学模型和地震波动模型，利用有限元分析、动力分析等数值计算方法，模拟地震波对结构的作用，并预测结构的动力响应和变形特征。

数值模拟方法能够提供较为准确的分析结果，对于研究结构的抗震性能和优化设计具有重要的指导作用。

基于非线性静力方法的结构抗震性能优化设计

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要传统的结构抗震设计主要是基于力的设计方法，结构单元具备足够的强度抵抗预先施加的等效静力荷载。

基于力设计的主要缺点是其不能直接导出结构非弹性变形，在地震作用下无法准确控制结构损伤情况。

因此，基于性能的抗震设计方法渐渐被人们提出并认可。

本文提出一种可实现结构等层间位移角的基于性能的抗震设计方法，在该设计方法中，运用非线性静力分析方法评估结构抗震性能。

为获得优化结构特性分布，采用迭代的优化设计算法对结构特性进行调整。

在计算过程中，结构材料总用量保持不变，在传统抗震设计方法中没有充分发挥的结构材料能力从冗余楼层转移到能力不足楼层，直到层间位移角沿结构高度相对均匀分布。

为验证提出方法的有效性，使用了结构的层剪切模型用于抗震反应分析。

主要研究内容包括：（1）结构抗震性能与结构自身特性及地震荷载有关。

为确保结构在地震作用下具备等层间位移角的抗震性能，本文提出一种根据结构非线性反应进行调整结构自身特性的优化设计方法。

（2）使用根据传统设计方法设计的剪切型结构验证设计方法的有效性及准确性，对比了传统方法设计的初始结构和优化后结构抗震性能。

优化后结构与初始结构相比不仅层间位移角沿高度分布均匀且减小了最大剪切变形和累积损伤程度。

（3）对与结构抗震性能及优化方法有关的参数进行分析。

研究了结构基本周期、地震强度、水平加载模式、初始强度分布、收敛因子、后屈服刚度系数、结构质量及层高分布、层数等参数对优化方法的影响。

关键词：基于性能设计；等层间位移角设计；累积损伤；Pushover分析；参数分析哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractBuilding structures have traditionally been designed for seismic resistance by providing adequate strength to against prescribed equivalent static loads. One major drawback of this force-based design approach is that it does not directly address the post-yielding deformability of structures and thus does not effectively control the damage during earthquakes. Therefore,performance-based seismic design has been recognized .The paper presents an effective optimization technique for uniform interstory drift performance design of frames. It based on the concept of uniform distribution of deformation. In order to obtain the optimum distribution of structural properties, an iterative optimization procedure has been adopted. In this approach, the structural properties are modiﬁed so that inefﬁcient material is gradually shifted from strong to weak areas of the structure. This process is continued until a state of uniform interstory drift is achieved.The shear-building of frame is presented to illustrate the effectiveness and practicality of the proposed optimal design method.The main contents include:(1)The seismic performance of structure is connected with structural properties and seismic load. To ensure that the structure achieve a uniform interstory drift in severe earthquakes, the paper proposes a optimization design method according to the result of structural nonlinear response to change the structure of their own features(2)The effectiveness and accuracy of the design method is verified by a six-sto-ry shear building designed by code-based design method. The seismic performance of structures designed by code-based and optimal method is compared. Heightwise distribution of the interstory drift of optimum structure is uniform, and the maximum shear deformation and cumulative damage are reduced.(3)By conducting this algorithm on shear-building models with various dynamic characteristics, the effects of fundamental period, earthquake intensity, lateral loading mode, the initial strength distribution, the convergence factor, post yield stiffness coefficient, the distribution of mass and story hight along the structure and number of stories are investigated.Keywords:Performance-based design, Uniform interstory drift deign, Cumulative damage, Pushover analysis, Parameters analysis哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景及研究目的和意义 (1)1.2结构优化设计的研究现状 (2)1.3本文的主要研究内容 (7)第2章结构抗震性能优化设计方法研究 (9)2.1引言 (9)2.2结构弹塑性有限元模型 (9)2.2.1 结构分析模型 (9)2.2.2 结构计算假定 (10)2.2.3 侧向荷载分布模式 (10)2.3P USHOVER分析方法 (11)2.3.1Pushover原理 (11)2.3.2Pushover分析水平加载模式 (11)2.3.3 性能点的确定 (13)2.4结构抗震设计 (16)2.4.1 均布变形概念 (16)2.4.2 优化设计问题 (17)2.4.3 优化设计方法 (18)2.5设计方法算例 (20)2.5.1 计算参数 (20)2.5.2 水平加载模式 (20)2.5.3 计算分析 (21)2.6本章小结 (23)第3章结构优化设计方法的应用与验证 (24)3.1引言 (24)3.2设计方法与规范设计谱结合 (24)哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.2.1 基于规范设计谱的需求谱建立 (24)3.2.2 结构计算分析 (26)3.3动力弹塑性时程分析反应 (28)3.3.1 地震动选取 (28)3.3.2 分析结果 (29)3.4结构累积损伤 (31)3.4.1 结构累积损伤指数 (31)3.4.2 结构累积损伤指数的计算 (32)3.5本章小结 (35)第4章结构优化参数分析 (37)4.1引言 (37)4.2地震需求的影响 (37)4.3结构参数的影响 (39)4.3.1 屈服后刚度系数的影响 (39)4.3.2 质量分布的影响 (40)4.3.3 层高分布的影响 (41)4.3.4 初始强度的影响 (43)4.3.5 基本周期的影响 (44)4.4水平加载模式的影响 (45)4.5收敛因子的影响 (46)4.6层数的影响 (46)4.7本章小结 (47)结论与展望 (48)参考文献 (50)哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明 (54)致谢 (55)哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1 课题背景及研究目的和意义地震是造成人员伤亡和财产损失的重大自然灾害之一。

结构抗震分析

影响，结果偏于不安全。
（ 3 ）平方和开方法（ SRSS 法）（ Square Root of Sum Square Method）：结构的各自振频率相隔较远时，振型之间的相关性可以忽略不计，则结构地震作用效应的均方差等于各振型地震作用效应均方差的平方和的平方根，故有
S
2 S j
式中，S为结构水平地震作用效应（弯矩、剪力、轴向力和变形）； Sj为j振型水平地震作用产生的作用效应。
结构抗震分析
李爱群
第一部分
结构抗震分析研究进展
一、地震工程学与工程地震学
（Earthquake Engineering and Engineering Seismology）
工程地震学（地球物理学专业）的研究内容
（1）地震灾害和预测预防：主要包括地震调查、地震区划、地震预报和预防。（2）地震物理：主要包括地震波理论、震源物理和模拟实验、地震现象的固体物理学。（3）地震应用：主要包括地震信息和地球内部结构的研究、地震区划烈度、地震勘探、地震地质、侦查地下核爆炸。（4）地震接收和数据处理方法：主要包括地震仪的改善和研制、台阵技术和数据处理自动化。
计算误差函数 ( , T )

T
F
采用优化技术调整
( , T )
T
0
x(t, ) y(t) x(t, ) y(t)
2 2
输出
1/ 2
dt
四、振型遇合问题
（Modal Analysis Method）
问题的提出：多振型、振型间的相关性；各振型的最大值不同时出现，如何组合。计算出作用于结构上的若干振型的水平地震作用，以此求得结构中构件或杆件的若干振型的地震作用效应。因

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