声振论坛

 找回密码
 我要加入

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 2294|回复: 0

[结构振动] 结构质量、阻尼比与地震作用之间的关系

[复制链接]
发表于 2018-7-24 09:05 | 显示全部楼层 |阅读模式

马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?我要加入

x
  结构的周期、地面运动的周期及地面运动的加速度,都会与地震作用有关。那么,结构的质量会与地震作用什么关系呢?

  下面展示的动画1表示地面运动加速度相同,结构周期与地面运动周期比T1/Tg=1时,三个质量不同的结构振动现象。可以发现,相同条件下,质量越大,结构振动幅值越大,偏离平衡位置越远,地震作用越大。这就象在一辆公交车上,急刹车时,胖子往往更容易被摔倒,原因是他的质量大,所受的惯性力也大。
  动画1 质量不同时结构的振动现象

  假定结构相同,承受相同的地面运动,所不同的是,一个结构是自由运动,一个结构放入水中,另外一个结构放入粘滞液体 (viscous liquid) 中,结构的振动现象如动画2所示。很明显,放入粘滞液体中的结构振动幅值 (Vibration Amplitude) 最小,原因是“阻尼”的作用。阻尼越大,结构的振动幅值 (Vibration Amplitude) 越小,所受的地震作用越小。

  至此,我们把影响地震作用的主要因素分析完毕。
  动画2 阻尼比不同时结构的振动现象

  由前面的分析,我们可知,结构所受的地震作用,实质上就是地面运动对其生产的惯性力(Inertia Force),影响因素主要包括地面运动的加速度幅值Amax (Magnitude)、结构与地面运动周期比T1/Tg、结构的质量 (Mass)m,结构的阻尼比ξ (Damping Ratio)。因此,地震作用F 一定可以用一个关于这几个参数的函数式来表示,即:
1.png
  地震作用F 数值上等于质量乘以结构的加速度,因此上式可以把质量提出来,表示为
2.png
  由于左端是力的量纲,右端与质量有关,因此我们把质量转换成重量,表达式变为
3.png
  α函数即是规范中给出的地震影响系数曲线,如上图所示,对于单自由度体系 (Single Degree of Freedom),地震作用等于重量乘以一个数值,这个数值需要根据周期比 (Period Ratio)、阻尼比 (Damping Ratio)、设防烈度 (Fortification Intensity) 来图确定。我们分析α 如何体现这几参数的影响。

    · 上图中横坐标表示结构周期,纵坐标表示α 数值。确定α 需要求得结构的周期,根据结构的周期与场地周期关系,由上图确定α 数值。比如,周期比T1/Tg在0.1至Tg范围之内,地震作用最大。

    · 纵坐标表示α 数值的最大值为αmax,这个数值要根据设防烈度 (Fortification Intensity) 来定,设防烈度 (Fortification Intensity) 越大的区域,αmax数值越大,这其实隐含的意义在于设防烈度越大,地面运动的加速度越大。


    · 阻尼比 (Damping Ratio) 的影响。上图是根据阻尼比为0.05给出的曲线。如果阻尼比不是0.05,则需要利用γη1η2这三个参数对曲线形状进行调整。

  由上述分析,可以看出α 曲线巧妙的融合了这些影响地震作用的参数,而且非常便于工程使用。

  来源:减震技术公众号(ID:JZJS-TX),原文来自建筑结构抗震。

回复
分享到:

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 我要加入

本版积分规则

QQ|小黑屋|Archiver|手机版|联系我们|声振论坛

GMT+8, 2024-3-29 15:13 , Processed in 0.214807 second(s), 21 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表