第四章抗震驗算5

1、河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院一、結(jié)構(gòu)抗震計算原則一、結(jié)構(gòu)抗震計算原則4.8 4.8 結(jié)構(gòu)抗震驗算結(jié)構(gòu)抗震驗算各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應遵循下列原則：各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應遵循下列原則： 1 1、一般情況下，應至少在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計算水平地震、一般情況下，應至少在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔，如該構(gòu)件帶有翼緣，尚應包括翼緣的作用。擔，如該構(gòu)件帶有翼緣，尚應包括翼緣的作用。 2 2、有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當相交角度大于、有斜交抗側(cè)

2、力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當相交角度大于1515度時，應分別計算各度時，應分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用?？箓?cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。 3 3、質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應計入雙向水平地震作用下的、質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應計入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應允許采用調(diào)整地震作用效應的方法考慮扭轉(zhuǎn)影扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應允許采用調(diào)整地震作用效應的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。響。 4 4、8 8度和度和9 9度時的大跨度結(jié)構(gòu)（如跨度大于度時的大跨度結(jié)構(gòu)（如跨度大于24m24m的屋架等）、長懸臂結(jié)構(gòu)的屋架等）、長懸臂結(jié)構(gòu)（如（如1.5m1.5m以上的懸挑陽臺等），以上的懸挑陽臺等），9

3、 9度時的高層建筑，應考慮豎向地震作用。度時的高層建筑，應考慮豎向地震作用。河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院v 結(jié)構(gòu)的樓層水平地震剪力，應按下列原則分配：結(jié)構(gòu)的樓層水平地震剪力，應按下列原則分配：1 1 現(xiàn)澆和裝配整體式混凝土樓、屋蓋等剛性樓蓋建筑，現(xiàn)澆和裝配整體式混凝土樓、屋蓋等剛性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配。宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配。2 2 木樓蓋、木屋蓋等柔性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件木樓蓋、木屋蓋等柔性樓蓋建筑，宜按抗側(cè)力構(gòu)件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。3 3 普通的預制裝配式鋼筋混凝土等半剛性樓、屋蓋的

4、普通的預制裝配式鋼筋混凝土等半剛性樓、屋蓋的建筑，可取上述兩種分配結(jié)果的平均值。建筑，可取上述兩種分配結(jié)果的平均值。4 4 計入空間作用、樓蓋變形、墻體彈塑性變形和扭轉(zhuǎn)計入空間作用、樓蓋變形、墻體彈塑性變形和扭轉(zhuǎn)的影響時，可按本規(guī)范各有關規(guī)定對上述分配結(jié)果作的影響時，可按本規(guī)范各有關規(guī)定對上述分配結(jié)果作適當調(diào)整。適當調(diào)整。二、抗震計算地震剪力分配河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院三、結(jié)構(gòu)抗震驗算的基本方法三、結(jié)構(gòu)抗震驗算的基本方法不超過不超過40m40m的規(guī)則結(jié)構(gòu)：底部剪力法的規(guī)則結(jié)構(gòu)：底部剪力法一般的規(guī)則結(jié)構(gòu)：兩個主軸的振型分解反應譜法一般的規(guī)則結(jié)構(gòu)：兩個主軸的振型分解反應譜法

5、 質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱結(jié)構(gòu)：考慮扭轉(zhuǎn)或雙向質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱結(jié)構(gòu)：考慮扭轉(zhuǎn)或雙向地震作用的振型分解反應譜法地震作用的振型分解反應譜法 8 8、9 9度時的大跨、長懸臂結(jié)構(gòu)和度時的大跨、長懸臂結(jié)構(gòu)和9 9度的高層建筑：度的高層建筑：考慮豎向地震作用考慮豎向地震作用 特別不規(guī)則、甲類和超過規(guī)定范圍的高層建筑：特別不規(guī)則、甲類和超過規(guī)定范圍的高層建筑：一維或二維時程分析法的補充計算一維或二維時程分析法的補充計算河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院采用二階段設計法：采用二階段設計法：第一階段：對絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)和第一階段：對絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)

6、和構(gòu)件承載力驗算構(gòu)件承載力驗算. .及相應的彈性階段的變形驗算。及相應的彈性階段的變形驗算。第二階段：對一些結(jié)構(gòu)進行罕遇地震作用下的彈塑性變第二階段：對一些結(jié)構(gòu)進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算。形驗算。四、結(jié)構(gòu)抗震驗算內(nèi)容四、結(jié)構(gòu)抗震驗算內(nèi)容河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院抗震規(guī)范規(guī)定，截面抗震驗算應符合下列規(guī)定抗震規(guī)范規(guī)定，截面抗震驗算應符合下列規(guī)定（1 1）6 6度時的建筑（不規(guī)則建筑及建造于度時的建筑（不規(guī)則建筑及建造于類場地上較高類場地上較高的高層建筑除外），以及生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等，應允的高層建筑除外），以及生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等，應允許不進行截面抗震驗算，但應符

7、合有關抗震措施要求。許不進行截面抗震驗算，但應符合有關抗震措施要求。（2 2） 6度時不規(guī)則建筑、建造于度時不規(guī)則建筑、建造于類場地上較高的高層建類場地上較高的高層建筑（諸如高于筑（諸如高于40m的鋼筋混凝土框架、高于的鋼筋混凝土框架、高于60m的其他鋼的其他鋼筋混凝土民用房屋和類似的工業(yè)廠房，以及高層鋼結(jié)構(gòu)房筋混凝土民用房屋和類似的工業(yè)廠房，以及高層鋼結(jié)構(gòu)房屋等），屋等），7度和度和7度以上的建筑結(jié)構(gòu)（生土房屋和木結(jié)構(gòu)房度以上的建筑結(jié)構(gòu)（生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等除外），應進行多遇地震作用下的截面抗震驗算。屋等除外），應進行多遇地震作用下的截面抗震驗算。第一階段強度驗算第一階段強度驗算河南理工大

8、學土木工程學院河南理工大學土木工程學院RERS/S-包含地震作用效應的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的包含地震作用效應的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設計值設計值；R-結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設計值設計值；RE-承載力抗震調(diào)整系數(shù)，除另有規(guī)定外，按下表采用；承載力抗震調(diào)整系數(shù)，除另有規(guī)定外，按下表采用；第一階段強度驗算第一階段強度驗算抗震規(guī)范規(guī)定，截面抗震驗算應符合下列規(guī)定抗震規(guī)范規(guī)定，截面抗震驗算應符合下列規(guī)定河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)承載力抗震調(diào)整系數(shù)RERS/材料材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)受力狀態(tài)鋼鋼柱、梁、支撐、節(jié)點板件、螺栓、焊縫柱、梁、支撐、節(jié)點板件、螺栓、

9、焊縫柱、支撐柱、支撐強度強度穩(wěn)定穩(wěn)定0.750.750.800.80砌體砌體兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻其他抗震墻其他抗震墻受剪受剪受剪受剪1.0混凝土混凝土梁梁梁軸壓比小于梁軸壓比小于0.150.15柱柱梁軸壓比不小于梁軸壓比不小于0.150.15柱柱抗震墻抗震墻各類構(gòu)件各類構(gòu)件受彎受彎偏壓偏壓偏壓偏壓偏壓偏壓受剪、偏拉受剪、偏拉0.750.750.750.750.800.800.850.850.850.85RE第一階段強度驗算第一階段強度驗算河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院/RESR構(gòu)件承載力構(gòu)件承載力設計值設計值承載力抗震調(diào)整

10、系數(shù)承載力抗震調(diào)整系數(shù) 包含地震作用效包含地震作用效應的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)應的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合設計值力組合設計值 （1 1）動力荷載下材料強度比靜力荷載下高）動力荷載下材料強度比靜力荷載下高 （2 2）地震是偶然作用，結(jié)構(gòu)的抗震可靠度要求可比承受）地震是偶然作用，結(jié)構(gòu)的抗震可靠度要求可比承受其他荷載的可靠度要求低其他荷載的可靠度要求低 結(jié)構(gòu)抗震設計時，調(diào)整（提高）結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力，主要考慮結(jié)構(gòu)抗震設計時，調(diào)整（提高）結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力，主要考慮第一階段強度驗算第一階段強度驗算河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院GGEEhEhkEVEVkWWWkSSSSS G W w 重力荷載重力荷載 水平地震水

11、平地震第一階段強度驗算第一階段強度驗算地震作用地震作用rEHrEv僅計算水平地震作用僅計算水平地震作用1.30.0僅計算豎向地震作用僅計算豎向地震作用0.01.3同時計算水平與豎向地震作用同時計算水平與豎向地震作用（水平地震為主）（水平地震為主）1.30.5同時計算水平與豎向地震作用同時計算水平與豎向地震作用（豎向地震為主）（豎向地震為主）0.51.3重力荷載分項系數(shù)，一般情況下采用1.2，當重力荷載效應對構(gòu)件承載力有利時，不應大于1.0.風荷載分項系數(shù)，應采用1.4.風荷載組合值系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)取0.0，風荷載起控制作用的高層建筑取0.2.河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院結(jié)構(gòu)抗

12、震變形驗算結(jié)構(gòu)抗震變形驗算兩個部分：一、多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的抗震變形驗算目的：避免建筑物的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件在小震下出現(xiàn)破壞，保證小震不壞，中震可修。二、罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形驗算二、罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性變形驗算目的：防倒塌，保證大震不倒目的：防倒塌，保證大震不倒河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院彎剪型彎剪型彎曲型彎曲型剪切型剪切型彎曲型變形：彎曲型變形：以彎矩產(chǎn)生的變形為主，如剪力墻結(jié)構(gòu)以彎矩產(chǎn)生的變形為主，如剪力墻結(jié)構(gòu)剪切型變形：剪切型變形：以剪力產(chǎn)生的變形為主，如框架結(jié)構(gòu)以剪力產(chǎn)生的變形為主，如框架結(jié)構(gòu)彎剪型變形：彎剪型變形：彎矩、剪力產(chǎn)生的變形都不能忽略，如彎矩、剪

13、力產(chǎn)生的變形都不能忽略，如框架框架剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)。河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院huee多遇地震作用標準值產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)層間彈性位移：多遇地震作用標準值產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)層間彈性位移： 結(jié)構(gòu)層高結(jié)構(gòu)層高 結(jié)構(gòu)層間彈性位移角限值結(jié)構(gòu)層間彈性位移角限值( (見下表見下表) ) 結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值結(jié)構(gòu)彈性層間位移角限值 e結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架1/550鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱抗震墻、板柱-抗震墻、框架抗震墻、框架-核心筒核心筒1/800鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/1000鋼筋混凝土框支層鋼筋混凝土框支層1/1000多

14、、高層鋼結(jié)構(gòu)多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/250河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算在罕遇地震下，結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）的層間彈塑性位移應滿足下式要求在罕遇地震下，結(jié)構(gòu)薄弱層（部位）的層間彈塑性位移應滿足下式要求: : ppuh層間彈塑性位移層間彈塑性位移 結(jié)構(gòu)薄弱層的層高或結(jié)構(gòu)薄弱層的層高或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房上柱高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)單層廠房上柱高度 層間彈塑性位移角限值層間彈塑性位移角限值（見下表）（見下表） 河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院結(jié)構(gòu)類別結(jié)構(gòu)類別單層鋼筋混凝土柱排架單層鋼筋混凝土柱排架1/301/30鋼筋混凝土

15、框架鋼筋混凝土框架1/501/50底層框架磚房中的框架抗震墻底層框架磚房中的框架抗震墻1/1001/100鋼筋混凝土框架抗震墻、板柱抗震墻、鋼筋混凝土框架抗震墻、板柱抗震墻、框架核心筒、框架核心筒、1/1001/100鋼筋混凝土抗震墻和筒中筒鋼筋混凝土抗震墻和筒中筒1/1201/120多、高層鋼結(jié)構(gòu)多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/501/50對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)當軸壓比小于當軸壓比小于0.4時，可提高時，可提高10，當柱子全高，當柱子全高的箍筋構(gòu)造采用比規(guī)定的最小配箍特征值大的箍筋構(gòu)造采用比規(guī)定的最小配箍特征值大30時，可提高時，可提高20，但，但累計不超過累計不超過25 p表3-22

16、層間彈塑性位移角限值河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院 適用范圍：不超過適用范圍：不超過12層且剛度無突變的框架結(jié)構(gòu)、填充墻框架結(jié)層且剛度無突變的框架結(jié)構(gòu)、填充墻框架結(jié)構(gòu)及單層鋼筋混凝土柱廠房。構(gòu)及單層鋼筋混凝土柱廠房。 方法：首先確定結(jié)構(gòu)的薄弱層方法：首先確定結(jié)構(gòu)的薄弱層(部位部位)位置，然后驗算薄弱層位置，然后驗算薄弱層(部位部位)的彈塑性層間位移。的彈塑性層間位移。 結(jié)構(gòu)的薄弱層：是指結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下，首先發(fā)生屈服并且結(jié)構(gòu)的薄弱層：是指結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下，首先發(fā)生屈服并且產(chǎn)生較大彈塑性位移的部位。產(chǎn)生較大彈塑性位移的部位。 樓層屈服強度系數(shù)樓層屈服強度系數(shù) y ：y

17、(i)= Vy (i) / Ve (i) Vy (i) 按構(gòu)件實際配筋和材料強度標準值計算的按構(gòu)件實際配筋和材料強度標準值計算的第第i層抗剪承層抗剪承載能力；載能力； Ve (i) 罕遇地震作用下罕遇地震作用下第第i層彈性地震剪力。層彈性地震剪力。罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)抗震變形簡化方法罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)抗震變形簡化方法河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院 當當 時，進行彈塑性位移計算。對于大于時，進行彈塑性位移計算。對于大于0.50.5的框架，的框架，只要彈性位移滿足要求，可不進行彈塑性位移計算。只要彈性位移滿足要求，可不進行彈塑性位移計算。 驗算步驟：驗算步驟： 樓層屈服強度樓層

18、屈服強度 的確定的確定 薄弱層確定，一般在底層和薄弱層確定，一般在底層和 較小層。較小層。 薄弱層的層間彈塑性位移驗算薄弱層的層間彈塑性位移驗算樓層屈服強度的確定樓層屈服強度的確定a、 根據(jù)梁柱的實際配筋及材料的強度標準值，計算梁柱的實際極限抗彎承載力根據(jù)梁柱的實際配筋及材料的強度標準值，計算梁柱的實際極限抗彎承載力梁梁:柱柱:5.0yy)(0syksbuahfAM)1(5.0)(0ckcccsykscufhbNNhahfAMy河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院樓層屈服強度樓層屈服強度(剪力剪力)的確定示意的確定示意.計算梁柱極限抗彎能力計算梁柱極限抗彎能力.計算柱截面有效受彎承

19、載力計算柱截面有效受彎承載力.計算柱的層間受剪承載力計算柱的層間受剪承載力河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院b、 計算柱端截面有效受彎承載力（與屈服機制有關）。計算柱端截面有效受彎承載力（與屈服機制有關）。 根據(jù)破壞機制根據(jù)破壞機制 當當 時，為強梁弱柱型時，為強梁弱柱型 柱先屈服，梁后屈服柱先屈服，梁后屈服 當當 時，為強柱弱梁型，梁首先屈服。柱端截面有效受彎時，為強柱弱梁型，梁首先屈服。柱端截面有效受彎承載力由節(jié)點的彎矩平衡得出，且不大于柱的極限彎矩。承載力由節(jié)點的彎矩平衡得出，且不大于柱的極限彎矩。bucuMM11icuicMM下下icuicMM上上1icuM下icuM上c

20、ubuMM河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院 當當 ， 且一柱端先達到屈服，此時，另一端的受彎且一柱端先達到屈服，此時，另一端的受彎承載力按剛度求得。承載力按剛度求得。取小下下1111icubuiiiicMMKKKM取小上上icubuiiiicMMKKKM11ikikcubuMM河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院取小上下上icuicuiiicMMKKM1111icuicMM下下1icuM下1iKiK下柱上端屈服下柱上端屈服取小者下上下111,icuicuiiicMMKKM1iKiKicuM上icuM上icM上上柱下端屈服上柱下端屈服河南理工大學土木工程學院河南理工大

21、學土木工程學院 計計算第算第i層第層第j根柱的受剪承載力根柱的受剪承載力yijVnicijcijyijHMMV下上上cijM下cijMnH第第i i層各柱總的屈服強度層各柱總的屈服強度niyijyiVV1VeVyiy薄弱層的層間彈塑性位移計算薄弱層的層間彈塑性位移計算層間彈塑性位移驗算層間彈塑性位移驗算eppuuHupp河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院 薄弱層的位置薄弱層的位置當結(jié)構(gòu)的剛度和屈服強度系數(shù)當結(jié)構(gòu)的剛度和屈服強度系數(shù) 沿高度分布均勻時，結(jié)構(gòu)薄沿高度分布均勻時，結(jié)構(gòu)薄弱層可取底層。弱層可取底層。當剛度和屈服強度系數(shù)分布不均當剛度和屈服強度系數(shù)分布不均勻時，結(jié)構(gòu)的薄弱層

22、在屈服勻時，結(jié)構(gòu)的薄弱層在屈服強度系數(shù)最小的那一層，及強度系數(shù)最小的那一層，及相鄰層對較小的那層。相鄰層對較小的那層。層層河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院樓層屈服強度系數(shù)樓層屈服強度系數(shù) y y沿房屋高度分布情況有兩種：沿房屋高度分布情況有兩種：分布均勻，分布不均勻。分布均勻，分布不均勻。判別：當滿足下列條件時為分布均勻，否則為不均勻。判別：當滿足下列條件時為分布均勻，否則為不均勻。2/)1() 1( 8 . 0)(iiiyyy（標準層）（標準層）)1(8 . 0)( nnyy （頂層）（頂層）)2(8 . 0)1(yy （首層）（首層）結(jié)構(gòu)薄弱層結(jié)構(gòu)薄弱層( (部位部位) )

23、的位置按下列原則確定：的位置按下列原則確定： 樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，取首層；分布不均勻的結(jié)構(gòu)，取該系樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，取首層；分布不均勻的結(jié)構(gòu)，取該系數(shù)較小的樓層（部位）和相對較小的樓層，一般不超過數(shù)較小的樓層（部位）和相對較小的樓層，一般不超過2-32-3處；處； 單層廠房取上柱。單層廠房取上柱。河南理工大學土木工程學院河南理工大學土木工程學院層間彈塑性位移的計算：層間彈塑性位移的計算：結(jié)構(gòu)類型總層數(shù)n或部位多層均勻框架結(jié)構(gòu)241.301.401.60571.501.651.808121.802.002.20單層廠房上柱1.301.62.00