2.1结构地震反应与计算模型在线视频

大家好

本节呢我们主要讲述以下内容

第一

结构的地震反应概述

第二

结构的动力计算模型

好

那我们先看第一个问题

结构地震反应概述

结构地震反应是有地震动引起的结构的内力、变形、位移

及结构、运动速度和加速等

结构地震反应是一种动力反应

不仅以地面运动有关

还有结构的动力特性

比如自振周期

振型、阻尼等有关

因此，结构地震反应可以通过结构动力学的方法来进行分析

这个地方也需要注意一点

结构地震反应是地震动

通过结构惯性引起的

因此我们称地震作用

也就是说，结构地震惯性力

它是间接作用

我们不能称之为地震荷载

那我们看第二个问题

结构动力计算模型

静力荷载

是可以看作动力荷载的一种特殊形式

之前我们学习到、知道的永久荷载、可变荷载等等

这些都属于静力荷载

但在实际的线性结构分析中

为了更方便的运算

我们把静力和动力来分开

分别计算它们对应的结构反应

然后将两种反应来进行叠加

但实际上它们又是不同的

它们在性质上是不同的

主要体现在

第一

动力问题具有随时间变化的特性

第二

结构在动力荷载作用下

将产生速度、加速等

因而又会随着产生的加速度而产生反向的惯性力

因此，动力问题不像静力问题那样具有单一的解

我们必须建立时间有关的一系列的解来进行描述动力问题

那我们现在看第二个问题

结构动力计算模型

结构动力计算模型

分为层模型

层模型又分为两类

剪切层模型和弯曲层模型

剪切层模型也称为葫芦串模型

多用于框架结构

弯曲成模型又称为悬臂梁模型

多用于剪力墙结构

如图所示

大家看到的左边的这一个（图）是一个低、多层框架结构

它以剪切变形为主

因此

它就可以采用剪切层模型来进行描述和分析

右边的这个图是一个高层结构

它可能是以

弯曲变形为主

也可能是弯、剪混合变形模式为主

这时候我们会分别采用弯曲层模型或者是

弯曲剪切混合层模型来进行求解

第二类计算模型是基于构件的模型

又分为两类

基于构件的宏观模型和基因构件材料本构的微观模型

关于这两类模型

大家可以参照这样一本书

就是陆新征、叶列平等编写的这本《建筑抗震弹塑性分析原理、模型与

在ABAQUS、MARC和SAP2000上的实践》这本书的内容里面

有对这两类模型做的详细的讲解

现在，我们来看看结构动力计算模型离散问题

由于我们实际结构的质量是一个连续分布的

因此，任何一个结构可以看作具有无限个自由度的体系

这是无法求解的

实践证明也是没有必要的

因此，需要对我们的结构模型进行离散化

将无限的自由度问题转化为有限的自由度问题

关于模型的离散，主要有三种方法

第一种是集中质量法

集中质量法，它是在我们

计算结构动力计算模型的时候

先将结构的质量集中在主要质量集中的部位

将结构其他区域的质量分别集中到该部位

最后就形成了一个集中的质量

如图所示

对于这样一个

框排架结构

我们可以把质量集中在屋架的地方

对这样一个水塔呢

我们可以把质量集中在顶部水箱处

这样就形成一个单质点体系

对于大家看到这样一个多层框架结构

我们分别把质量集中在每一层的楼板处

对于这样一个烟囱

我们进行分段居中

这样就形成了一个多质点体系

第二种方法就是广义坐标法

有的也称为广义位移

广义坐标是通过引入位移函数

也称为形函数

来将体系的自由度

将体系的振动由无线自由度转化为有限自由度的一种方法

第三种（方法）是有限单元法

有限单元是用有限数量的离散的位移坐标来表示给定结构的位移

他综合了集中质量和广义坐标法

两者的特点，是目前流行的方法

现在我们看看结构体系的自由度问题

对集中质量法而言

平面问题

质量点也称为为质点

是有三个独立的自由度

分别是两个平动

一个转动自由度

而对于空间问题呢

我们的质点是有六个独立的自由度

分别为三个平动和三个转动自由度

对于广义坐标和有限单元法而言呢

广义坐标数或者是独立节点的位移数

即是自由度数

现在，我们来看看体系的阻尼

结构的自由振动过程中

实际上是势能和动能的相互转化过程

如果没有能量耗散

我们体系的自由振动将永远振动下去

实际上结构经过一段时间（振动）后

就会停止振动

这是由于我们系统的能量因为某种原因消耗，这种能量的消耗

称为阻尼，能量耗散的原因有很多

比如结构材料的内摩擦

构件连接处的摩擦

周围介质的阻力，等等

关于阻尼，目前尚未完全研究清楚

我们通常采用了等效黏滞阻尼理论

它实际上是假设阻尼与质量运动的速度呈正比，方向与运动的速度

运动的方向成反比

就这样一个式子所表达

c 成为黏滞阻尼系数

也称为黏阻系数

好

本节课呢我们就讲到这里

谢谢大家！