三種地震作用分析方法

1. 計算地震作用的方法有哪幾種

結構自重的標准值和可變荷載組合值之和。可變荷載組合值，取可變荷載標准值*組合值系數。
地震作用通常採用振型分解反應譜法計算，首先採用有限元法計算結構的各階振型、自振周期，然後計算各階振型的地震影響系數、參與系數，然後計算j振型i質點的地震作用標准值，根據fji
=
aj
*
rj
*
xji
*
gi計算。
最後，採用均方根法對各fi進行疊加，求得總的fj。

2. 工程中確定地震作用的主要方法有哪些

計算地震作用的常用方法有：底部剪力法、振型分解反應譜法和時程分析法。

3. 計算水平地震作用方法分哪三種

計算等效水平地震作用是將地震作用按水平和豎直兩個方法分別來進行計算的。具體計算方法又分為反應譜底部剪力法和反應譜振型分解法兩種方法。

4. 抗震設計方法有哪些

1 1. 抗震設計方法 1.1結構抗震計算內容 在抗震設防區建造建築物時，必須考慮地震對結構的影響，並對其進行抗震設計。 抗震設計中，當結構形式、布置等初步確定後，一般應進行抗震計算，結構抗震計算包括以下三方面內容。 (1) 結構所受到的地震作用及其作用效應（包括彎矩、剪力、軸力和位移）的計算。 (2) 將地震作用效應與其他荷載作用如結構的自重、樓屋面的可變荷載、風荷載等效應進行 組合，確定結構構件的最不利內力。 (3) 進行結構或構件截面抗震能力計算及抗震極限狀態設計復核，使結構或構件滿足抗震承 載力與變形能力等要求。 1.2 地震的作用、作用效應特點及分析方法 當地震時地面反復晃動使地面產生加速度運動並強迫建築物產生相應的加速度，這時，相當於有一個與加速度相反的慣性力即地震作用。地震作用於結構自重或活荷載等靜態作用不同，它是一種動態作用，與結構所在地區場地的地震動特性和結構動力特性有關。 地震作用在空間和時間上的隨機性很大，每次地震發生的時間較短，因此地震作用是一個隨機過程。根據超越概率的大小，可分為多遇地震作用和罕遇地震作用等，多遇地震作用為可變作用，其抗震設計屬於短暫設計狀況，罕遇地震為偶然作用，其抗震設計狀態屬於偶然狀況。 地震作用效應是指由地震動引起結構每一個瞬時內力或應力、瞬時應變或位移、瞬時運動加速度、速度等。由於地震作用效應是一種隨時間快速變化的動力作用，故又稱地震反應。與地震作用類似，地震反應也是一個隨機過程。 靜態作用往往比較直觀，一般可按有關規定較方便地計算得到，靜態作用的效應可按有關靜力學方法計算，靜力解只有一個。而地震作用及其效應的分析屬結構動力學范疇，需確定運動微分方程並求解，其中地震激勵輸入時通過結構物的底部地基基礎向上部結構傳遞，地震動輸入是一個動力過程，所得地震反應是一時間歷程。 地震作用及其效應的分析方法有動力分析法和反應譜法兩類。動力分析法需以結構和地震動輸入為基礎，建立動力模型和運動微分方程，用動力學理論計算地震動過程中結構反應的時間歷程，又稱時程分析法。 反應譜法是以線彈性理論為基礎，根據結構的動力特性並利用地震反應譜曲線計算振型地震作用，再按靜力方法求振型內力和變形。反應譜法按分析所採用的振型多少又分為振型分解反應譜法和底部剪力法。其中振型分解反應譜法考慮的振型較多，計算精度較高，適用於大多結構，底部剪力法僅考慮一個基本振型或前兩個振型，適用於較低的簡單結構。 1.3 結構地震反應分析方法 在實際的建築結構抗震設計中，少數結構可簡化為單自由度體系外，大量的建築結構都應簡化為多自由度體系。在單向水平地震作用下，結構地震反應分析方法有振型分解反應譜法、底部剪力法、動力時程分析方法以及非線性靜力分析等方法。 1.3.1 振型分解反應譜法 振型分解反應譜法基本概念是：假定結構為多自由度彈性體系，利用振型分解和振型的正交性原理，將n個自由度彈性體系分為n
2 每個振型下等效單自由度彈性體系的效應，再按一定的法則將每個振型的作用效應組合成總的地震效應進行截面抗震驗算。 (1) 多自由度彈性體系的運動方程 多自由度彈性體系在水平地震作用下的變形如圖1.3.1所示。有運動方程： 1 1 [()()]()()0nn iigikkikkkkmxtx tCxtKxt （1.3.1） 對於一個n質點的彈性體系，可以寫出n個類似於式（1.3.1）的方程，將組成一個由n個方程組成的微分方程組，其矩陣形式為： []{()}[]{()}[]{()}[]{}()gMxtCxtKxtMIx t (1.3.2) 式中 [M]——體系質量矩陣; [K]——體系剛度矩陣; [C]——阻尼矩陣，一般採用瑞雷阻尼 2）振型的正交性 多自由度彈性體系自由振動時，各振型對應的頻率各不相同，任意兩個不同的振型之間存在正交性。利用振型的正交性原理可以大大簡化多自由度彈性體系運動微分方程組的求解。包括三類正交性： 質量矩陣的正交性：{}[]{}0TjiXMX()ji 剛度矩陣的正交性：{}[]{}0TjiXKX()ji 阻尼矩陣的正交性：{}[]{}0 TjiXCX()ji 3）振型分解 運用振型正交性，對式1.3.2進行化簡展開後可得到n個獨立的二階微分方程，對於第j振型，可寫為： {}[]{}(){}[]{}(){}[]{}(){}[]{}{}() TTT （1.3.3） 引入廣義質量、廣義剛度和廣義阻尼的概念後，式1.3.3可視為單自由度體系運動微分方程進行計算 4）多自由度彈性體系的地震作用效應組合 由於各振型作用效應的最大值並不出現在同一時刻，因此如果直接由各振型最大反應疊加估計體系最大反應，其結果顯然偏大，這會過於保守。通過隨機振動理論分析，得出採用平方和開方的方法（SRSS）法估計平面結構體系最大反應可獲得較好的結果，即：
21 k j jSS  
(1.3.4)

3 1.3.2 底部剪力法 用振型分解反應譜法計算多自由度結構體系的地震反應時，需要計算體系的前幾階振型和自振頻率，對於建築物層數較多時，用手算就比較繁瑣。理論分析研究表明：當建築物高度不超過40m，以剪切變形為主且質量和剛度沿剛度分布比較均勻、結構振動以第一振型為主且第一振型接近直線（見圖1.3.2）時，該類結構的地震反應可採用底部剪力法。 1） 底部剪力法的計算 1EKFGq （1.3.5） 式中 1——對應於結構基本自珍周期的水平地震影響系數 G——結構的總重力總荷載代表值 q——為高振型影響系數，經過大量計算結果統計分析表明， 當結構體系各質點質量和層高大致相同時，
有：3(1) 2(21) nqn  對於單自由度體系。q=1；對於多自由度體系，取0.75~0.9，《抗震規范》取0.85. 2） 水平地震作用分布圖1.3.2簡化的第一振型 根據底部剪力法的適用條件，結構第一振型為主且接近直線，即任意質點的第一振型位移與其所處高度成正比。則可推得各質點水平地震作用：
1 ii iEKn k k kGHFFGH   （1.3.6） 1.3.3 動力時程分析方法 動力時程分析方法是將結構作為彈性或彈塑性振動系統，建立振動系統的運動微分方程，直接輸入地面加速度時程，對運動微分方程直接積分，從而獲得振動體系各質點的加速度、速度、位移和結構內力的時程曲線。時程分析方法是完全動力方法，可以得出地震時程范圍內結構體系各點的反應時間歷程，信息量大，精度高；但該法計算工作量大，且根據確定的地震動時程得出結構體系的確定反應時程，一次時程分析難以考慮不同地震時程記錄的隨機性。 時程分析方法分為振型分解法和逐步積分方法兩種。振型分解法利用了結構體系振型的正交性，但僅適用於結構彈性地震反應分析；而逐步積分方法既適用於結構彈性地震反應分析，也適用於結構非彈性地震反應分析。 結構時程分析時，需要解決結構力學模型的確定、結構或構件的滯回模型、輸入地震波的選擇和數值求解方法的確定。 1） 結構的力學模型 結構動力時程分析模型可以分為材料層次的實體分析模型和構件層次的簡化分析模型。材料層次的實體分析模型以結構中各材料的應力-應變關系曲線為基礎，而構件層次的簡化分析模型以構件的力-變形關系曲線為基礎。

5. 地震作用的計算方法有哪些

地震的作用與震源的深淺有關和震級有關，震源越淺，破壞力就越大；震級越高，破壞力也越大，震級每增加一級，破壞力就增加30倍，增加兩級就是900倍了。

在結構設計中，為了增強結構抗禦地震災害的能力，早在19世紀就有許多學者研究地震作用的理論。以規范形式肯定下來的先後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。

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由於地球在無休止地自轉和公轉，其內部物質也在不停地進行分異，所以，圍繞在地球表面的地殼，或者說岩石圈也在不斷地生成、演變和運動，這便促成了全球性地殼構造運動。

關於地殼構造和海陸變遷，科學家們經歷了漫長的觀察、描述和分析，先後形成了不同的假說、構想和學說。

板塊構造學說又稱新全球構造學說，則是形成較晚（上世紀60年代），已為廣大地學工作者所接受的一個關於地殼構造運動的學說。

6. 計算地震作用的方法有哪幾種

三種 底部剪力法 振型分解反應譜法 時程分析法

7. 什麼是振型分解反應譜法它和底部剪力法有什麼區別

行抗震規范計算地震作用所採用的三種計算方法為：底部剪力法,振型分解反應譜法和時程分析法.
適用條件：
（1） 高度不超過40米,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似於單質點體系的結構,可採用底部剪力法計算.
（2） 除上述結構以外的建築結構,宜採用振型分解反應譜法.
（3） 特別不規則的建築、甲類建築和規范規定的高層建築,應採用時程分析法進行補充計算.

振型分解反應譜法：

也稱規范法，適用於大量的工程計算，該法有側剛及總剛兩種計算方法，分別對
應側剛模型及總剛模型，其主要區別是側剛模型採用剛性樓板假定的簡化剛度矩
陣模型。總剛模型是採用彈性樓板假定的真實結構模型轉化成的剛度矩陣模型。
側剛模型:採用剛性樓板假定的簡化的剛度矩陣模型,把房屋理想化為空間梁,
柱和牆組合成的集合體,並與平面內無限剛度的樓板相互連接在一起.不管用戶在
建模中有無彈性樓板,剛性樓板或越層大空間,對於無塔結構的側剛模型假定每層
為一塊剛性樓板,而多塔結構則假定為一塔一層為一塊剛性樓板.側剛模型進行振
型分析時結構動力自由度相對較少,計算耗時少,分析效率高,但應用范圍有限制.
總剛模型:這是一種真實的結構模型轉化成的剛度矩陣模型,結構總剛模型假定每
層非剛性樓板上的每個節點的動力自由度有兩個獨立水平平動自由度.可以受彈
性樓板的約束,也可以完全獨立不與任何樓板相連,而在剛性樓板上的所有節點
的動力自由度只有兩個獨立水平平動自由度和一個獨立的轉動自由度.它能真
實的模擬具有彈性樓板,大開洞的錯層,連體,空曠的工業廠房,體育館等結構.
但自由度數相對比較多,計算耗時多且存儲開銷大.
振型分解反應譜法先計算結構的自振振型，選取若干個振型分別計算各個振型的
水平地震作用，將各振型水平地震作用於結構上，求其結構內力，最後將各振型
的內力進行組合，得到地震作用下的結構內力和變形。其基本原理就是用「規范」
反應譜，先求得各振型的對應的「最大」地震力，組合後得到結構的組合地震作用。
這裡面有一個求「廣義特徵值」而得出結構前幾階振型和頻率的重要步驟，在這個
過程中程序按力學和數學的法則進行繁多的中間計算，而不輸出中間資料，僅將
結果值告知設計人。

底部剪力法：

底部剪力法（擬靜力法）(Equivalent Base Shear Method) 根據地震反應譜理論，
以工程結構底部的總地震剪力與等效單質點的水平地震作用相等，來確定結構總
地震作用的方法。

一種用靜力學方法近似解決動力學問題的簡易方法，它發展較早，迄今仍然被廣
泛使用。其基本思想是在靜力計算的基礎上，將地震作用簡化為一個慣性力系附
加在研究對象上，其核心是設計地震加速度的確定問題。該方法能在有限程度上
反映荷載的動力特性，但不能反映各種材料自身的動力特性以及結構物之間的動
力響應，更不能反映結構物之間的動力耦合關系。但是，擬靜力法的優點也很突
出，它物理概念清晰，與全面考慮結構物動力相互作用的分析方法相比，計算方
法較為簡單，計算工作量很小、參數易於確定，並積累了豐富的使用經驗，易於
設計工程師所接受。但是，應該嚴格限定擬靜力法的使用范圍：它不能用於地震
時土體剛度有明顯降低或者產生液化的場合，而且只適用於設計加速度較小、動
力相互作用不甚突出的結構抗震設計。

8. 結構抗震計算中有三種方法，除了時程分析法，另兩種是什麼

1. 底部剪力法
高規規定：高度不超過40m、以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建築結構，可採用底部剪力法。
2. 反應譜方法
高規規定：高層建築結構宜採用振型分解反應譜法。對質量和剛度不對稱、不均勻的結構以及高度超過100m的高層建築結構應採用考慮扭轉耦聯振動影響的振型分解反應譜法

3.時程分析
理論上時程分析是最准確的結構地震響應分析方法，但是由於其分析的復雜性，且地震波的隨機性，因此一般只是把它作為反應譜的驗證方法而不是直接的設計方法使用。高規規定：
3 7～9度抗震設防的高層建築，下列情況應採用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算：
1）甲類高層建築結構；
2）表3.3.4所列的乙、丙類高層建築結構；
3）不滿足本規程第4.4.2～4.4.5條規定的高層建築結構；
4）本規程第10章規定的復雜高層建築結構；
5）質量沿豎向分布特別不均勻的高層建築結構。
3.3.5 按本規程第3.3.4條規定進行動力時程分析時，應符合下列要求：
1 應按建築場地類別和設計地震分組選用不少於二組實際地震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線，其平均地震影響系數曲線應與振型分解反應譜法所採用的地震影響系數曲線在統計意義上相符，且彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得的結構底部剪力不應小於振型分解反應譜法求得的底部剪力的65%，多條時程曲線計算所得的結構底部剪力的平均值不應小於振型分解反應譜法求得的底部剪力的80%。
2 地震波的持續時間不宜小於建築結構基本自振周期的3～4倍，也不宜少於12s，地震波的時間間距可取0.01s或0.02s；
4 結構地震作用效應可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值。

HiStruct提醒大家需要注意以下幾點：
A,選波的時候不僅與場地的情況有關，也與結構的動力特性有關，這樣才能選出適合的地震波。
B,雙向地震分析的時候主次向應該採用不同的地震波。
C,可適當調整地震波的峰值以滿足規范的要求，但是不能調整太大，那樣可能導致地震波與抗震設防水平和場地不適合。
D, 所謂「在統計意義上相符」指的是，其平均地震影響系數曲線與振型分解反應譜法所用的地震影響系數曲線相比，在各個周期點上相差不大於 20％。

9. 地震勘探有哪三種基本方法

根據震源激發出的振動（也稱地震波）向四周傳播的波型特徵，地震勘探可分為三種基本方法。它們是反射波法、折射波法、透射波法。

什麼是反射波法？

日常生活中大家可能都有同樣的感受：小時候在湖邊玩耍時，將一粒石子投入湖中，平靜的湖面在激起浪花的同時，還會產生向四周傳播的波紋。水波傳到對岸或遇到障礙物時，又會掉轉頭來反向傳播。又如站在山前喊話，頃刻間會聽到山那邊傳過來自己的聲音。以上的現象是因為水波和聲波在傳播時遇到障礙物會發生反射的緣故。與此相似，如果我們在離震源較近的若干接收點（1，2……，N）上布置檢波器，就可以測出地震波從震源出發向地下傳播遇到不同地層界面（Ⅰ、Ⅱ……）時反射回來的地震波及其依次回到地面各檢波點的傳輸時間t1，t2……（t1，t2稱為旅行時），旅行時的不同代表了淺、中、深地層在地下的埋藏深度的不同，運用這些微小差異就能直觀地反映出地層的起伏變化。這就是反射波法地震勘探所依據的原理。

什麼是折射波法？

我們再做一個實驗看看，將一根筷子插入盛水的玻璃杯中，咦！筷子入水後魔術般地變折了？從水中取出筷子仍然是直的，這種奇怪現象可能大家都曾見到過，這是光的折射現象。

波在傳播過程中產生的現象現在讓我們看一看如何進行折射波法地震勘探。炸葯爆炸後，激發的地震波向四面八方傳播，當遇地層分界面時，除有一部分反射波返回地面外，還有一部分地震波透過分界面並沿著該分界面在下面地層中傳播。在一定條件下，這種沿分界面傳播的地震波也會返回地面，這種地震波叫折射波。通過接收這種波來分析地層情況的方法就叫折射波法地震勘探。

如果我們將激發點和接收點分別放在地質體的兩側，直接接收透過地質體的波，這種勘探方法叫透射波法地震勘探。

目前，反射波法應用最廣，折射波法次之，透射波法只作為輔助手段。

10. 什麼是振型分解反應譜法它和底部剪力法有什麼區別

振型分解反應譜法：是用來計算多自由度體系地震作用的一種方法。該法是利用單自由度體系的加速度設計反應譜和振型分解的原理，求解各階振型對應的等效地震作用，然後按照一定的組合原則對各階振型的地震作用效應進行組合，從而得到多自由度體系的地震作用效應。
底部剪力法：是根據地震反應譜理論，以工程結構底部的總地震剪力與等效單質點的水平地震作用相等，來確定結構總地震作用的方法。一種用靜力學方法近似解決動力學問題的簡易方法，它發展較早，迄今仍然被廣泛使用。其基本思想是在靜力計算的基礎上，將地震作用簡化為一個慣性力系附加在研究對象上，其核心是設計地震加速度的確定問題。該方法能在有限程度上反映荷載的動力特性，但不能反映各種材料自身的動力特性以及結構物之間的動力響應，更不能反映結構物之間的動力耦合關系。
區別：高度不超過40米，以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似於單質點體系的結構，可採用底部剪力法計算。除上述結構以外的建築結構，宜採用振型分解反應譜法。