钢筋混凝土建筑抗震设计

钢筋混凝土建筑抗震设计

关 键 词:地震,建筑抗震

地震,是人们通过感觉和仪器觉到的地面振动.它与风雨,雷电一样,是一种极为普遍的自然现象.强烈的地面振动,即强烈地震,会直接和间接造成破坏地震发生较多并比较强烈的地带,称为地震带.根据中国科学院地球物理研究所的划分,我国大致可分为二十三个地震带(如图示),它们分别是:一,郯城枣庐江带,即从安徽庐江经山东郯城至东北一带.2,燕山带.3,山西带.4,渭河平原带.5,银川带.6,六盘山带.7,滇东带.8,西藏察隅带.10,东南沿海带.11,河北平原带.12,河西走廊带.13,天水枣兰州带.14,武都枣马边带.15,康定枣甘孜带.16,安宁河谷带.17,腾冲枣澜沧带.18,台湾西部带.19,台湾东部带.20,滇西带.21,塔里木南缘带.22,南天山带.23,北天山带.表示.

由于钢筋混凝土建筑的内部阻尼很小因而忽略阻尼不考虑其影响.

建筑物的弹性用一根忽略质量刚度系数为的梁代替.

建立力学模型如图所示:

激励模型的建立:

由相关专业知识知道可以将地震的作用视为在建筑物底部一个水平地面加速度,将在有限的时间进行傅氏分解就会发现在某一固定频段内具有特别强的傅氏分量,对中硬度场地土面大约发生在T等于0.45即等于15.7rad/s附近.故

地面运动位移可表示为

抗震措施:在楼顶上部用数根弹簧连接起一个物块如图所示:

列写系统运动微分方程得:

用表示第个质量块离开基座的位移表示地个质量块的质量表示楼顶与减振装置的阻尼.

式中

为求稳态解可设代入(1)式得

(2)代入具体的数值就可以求出与,之间的关系.进而就可以进行高层建筑抗震设计了.

用最简单的例子来说明:

对单层建筑进行设计

由方程(1)可以直接得到系统的运动微分方程:

(3)

设由(2)可得

所以有:

其中

将和写做指数形式得

其中,和,分别为系统稳态响应的振幅和相位差.可以得到系统的主振幅

令

当时(5)可写为下列无量纲形式

由(6)作出主系统的幅频响应曲线

图(1)给出的系统主要参数为,,阻尼比变化范围从0到0.3.由图可见,当吸振器无阻尼时,主振系的共振峰为无穷大,只有当吸振器具有一定阻尼时,共振峰才不至于为无穷大.图(2)给出的系统主要参数为,,从0到0.3的主振主振系的共振峰.由此可见适当增大可以有效扩展有效工作带宽.且起到很好的抗震效果.因此,必然存在一个合适的阻尼值和质量比,使得主振系的共振峰为最小,由图还可以发现:无论阻尼取什么样的值,曲线都通过P,Q两点.这一特点为阻尼动力吸振器的优化设计给出了限制,因而选择适当的,将主振系的两个共振峰设计到P,Q两点附近,则主振系的振幅将大大降低.且可以在相当宽的频率范围内,主系统有着小于允许振幅的震动,这样就达到了减小主系统振动的目的.

该装置应用的推广:从上面分析可知道该减振装置能有效的进行减振,同时该装置也可以用于高层建筑,桥梁等大型建筑的抗震.

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马彦会

2016年5月29日星期四

图(1)

图(2)

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