什么是地震作用有哪些理論
地震作用指由地運動引起的結構動態(tài)作用，分水平地震作用和豎向地震作用。設計時根據(jù)其超越概率，可視為可變作用或偶然作用。那么你對地震作用了解多少呢?以下是由學習啦小編整理關于什么是地震作用的內容，希望大家喜歡!
強震地面運動
強地震引起的地面運動，一般可用強震儀以加速度時程曲線(兩個水平向、一個豎向)的形式記錄,其中對結構產生作用的最重要特征是加速度最大值(也稱加速度峰值)、頻率成分和持續(xù)時間。從圖1 a、b可知，兩個記錄分別具有不同的頻率成分(波形A、波形B)，其各自的主要頻率也稱卓越頻率(其倒數(shù)為卓越周期);土愈軟則卓越周期愈長,并隨震中距而異。持續(xù)時間從幾秒至幾十秒，隨震級、震中距以及地表軟土覆蓋層厚度而變化。地震時，在結構的某些部位裝上傳感器把信號記錄下來，可得到地震反應的物理量：如加速度、速度、位移和應變等，用以定量估計地震作用，以便在工程結構抗震設計中應用。
地震反應分析
在地震的地面運動作用下，分析結構反應的過程稱地震反應分析。分析時常把研究的結構看成一個“系統(tǒng)”,把地面運動看成對該系統(tǒng)的輸入,系統(tǒng)的輸出便是地震反應。以最簡單的單自由度彈性體系作為該系統(tǒng)的一例，其質點在地震動作用下的運動方程式為m【塯(t)+塯g(t)】+c凧(t)+kyx(t)=0式中m為質量;塯g為地面運動加速度(即輸入);塯、凧及x為質點相對于基底的加速度、 速度和位移(即反應);【塯(t)+塯g(t)】 為絕對加速度;c為阻尼系數(shù);ky為剛度。m【塯(t)+塯g(t)】為質點運動的慣性力。 c凧(t)為阻尼力(阻尼愈大反應愈小)。kyx(t)為恢復力;是質點在地震作用下力圖恢復到原來位置的力。在無阻尼自由振動中，質量m和剛度ky決定體系的自振頻率(或周期)。在相同的地面運動下,不同自振頻率體系的質點反應不一樣;反之，把不同地面運動輸入同一體系的反應也不一樣。因此，地震作用不同于重力等其他作用，它和地面運動特性以及結構本身的動力特性(頻率、阻尼)有關。在地震反應分析中，如果把地面運動作為確定的過程進行分析便是確定性的地震反應分析。由于地面運動帶有隨機性質，如果把地面運動作為隨機過程分析便是概率性的地震反應分析。
地震作用理論
在結構設計中，為了增強結構抗御地震災害的能力，早在19世紀就有許多學者研究地震作用的理論。到目前為止，以規(guī)范形式肯定下來的先后有靜力理論和反應譜理論，此外，在一些重要工程中，往往直接通過地震反應時程分析來改進結構的抗震設計。
靜力理論
20世紀初，日本首先提出水平最大加速度是地震破壞的重要因素。把地面運動最大加速度(塯g)和重力加速度(g)的比值K定義為“水平烈度”，即當房屋重量為G時,水平地震力為KG;可理解為以房屋重量K倍的水平力破壞房屋的靜止狀態(tài)。靜力理論曾被很多國家接受，直到現(xiàn)在個別國家還在某些結構設計中應用。
動力理論
考慮地面運動加速度和結構動力特性的計算理論。其中有反應譜理論和地震反應時程分析。
反應譜理論
20世紀30年代初期,美國首先提出了反應譜概念。1943年M.A.畢奧發(fā)表了以海倫娜等地地震為例的幾條加速度譜曲線，圖2是其中之一， 用扭擺模擬方法繪制，橫坐標為單質點體系的自振周期，縱坐標為體系質點的最大加速度值,這就是加速度反應譜。顯然,輸入相同的地震記錄，最大加速度值隨體系自振周期的改變而變化。如果把數(shù)量足夠多的實際地面運動記錄作為輸入，可以得到多條類似的曲線，然后經(jīng)過統(tǒng)計分析可以確定一條或數(shù)條隨場地土質條件變化的標準反應譜曲線以供設計應用,這就是反應譜理論。自50年代起,美國和蘇聯(lián)開始采用反應譜理論，目前大多數(shù)國家的規(guī)范都采用了。中國自50年代中期開始在抗震設計中采用了反應譜理論。70年代的譜曲線形狀如圖3所示，圖中α為地震影響系數(shù)，它是最大絕對加速度與重力加速度的比值，當設計烈度為 7度、8度、9度時，α分別為0.23、0.45、0.90;Ⅰ類場地為堅硬的土，Ⅲ類場地為較軟弱土，Ⅱ類場地土介于Ⅰ、Ⅲ之間。在抗震設計中，從靜力理論過渡到反應譜理論是一個質的變化。反應譜曲線不僅可以直接提供單自由度體系的彈性地震力，對于多自由度體系，也可以通過振型分解把結構化為若干個單自由度以便利用同一譜曲線。
地震反應時程分析
在抗震設計中,有時還要直接進行確定性的地震反應時程分析。在進行分析時，除需選擇合適的地震記錄外，還要確定結構的力學模型、結構構件的恢復力特性和計算方法。
在建筑結構中，可以根據(jù)實際情況把結構簡化為單自由度體系或多自由度體系等力學計算模型。結構或結構構件的恢復力與位移關系主要通過試驗獲得。恢復力和位移的關系可以分為彈性的和非彈性的。為了便于計算，非彈性的恢復力P和位移x關系可以簡化成折線的彈塑性模型。按照彈性恢復力關系求得的反應便是確定性的彈性地震反映;按照彈塑性模型求得的反應，則是確定性的彈塑性地震反應。由于地面運動加速度塯g(t)不能用數(shù)字式表達,因而只能把加速度-時間曲線按很小的時段劃分,逐
段對運動方程式用電子計算機進行直接積分，從而求得各個時刻的地震反應。圖5為自振周期較短的某磚混房屋輸入不同波形的地面運動加速度記錄后的彈性反應。很明顯，由于波形A的卓越周期長于波形B，因而波形A的反應小于波形B。顯然結構自振周期愈接近地面運動卓越周期，其反應也愈強烈。這樣，就需要輸入若干個與結構物所在場地土條件相近的地表記錄求算最大反應的包絡圖，找出結構的薄弱之處，以便加強由于地震作用引起房屋損壞的部位。又如對于已經(jīng)產生震害的結構，地震反應時程分析的結果也能較好地揭示地震震害發(fā)生的位置和程度。此外，對于某些不滿足抗震鑒定要求的待加固結構，可通過地震反應時程分析作出進一步鑒定和尋求最佳的加固方案。
在地震反應時程分析中，對剛度中心與質量中心不重合的結構，要考慮水平地面運動輸入引起的結構扭轉;對某些高聳結構，特別是質量分布不均并位于震中區(qū)附近的高聳結構，要考慮豎向地面運動的作用;對較長的結構還要考慮沿結構不同長度處的地面影響。
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