結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算

1、土木工程專業(yè)本科專業(yè)課土木工程專業(yè)本科專業(yè)課 第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理第一章 工程抗震基礎(chǔ)知識(shí)第二章 場(chǎng)地與地基基礎(chǔ)抗震原理第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理第六章 橋梁結(jié)構(gòu)抗震原理第七章 工程結(jié)構(gòu)減震控制原理第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理第三章第三章 建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震原理原理1 概述2 單自由度體系地震反應(yīng)分析3 單自由度體系水平地震作用4 多自由度體系地震反應(yīng)分析5 地震分析振型分解反應(yīng)譜法6 水平地震作用的底部剪力法7 考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用8 結(jié)構(gòu)豎向地震作用9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算10 結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法11 工程結(jié)

2、構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析方法12 地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用效應(yīng)第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理第三章第三章 建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震原理原理1 概述2 單自由度體系地震反應(yīng)分析3 單自由度體系水平地震作用4 多自由度體系地震反應(yīng)分析5 地震分析振型分解反應(yīng)譜法6 水平地震作用的底部剪力法7 考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用8 結(jié)構(gòu)豎向地震作用9 9 建筑建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算10 結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法11 工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析方法12 地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用效應(yīng)第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 “小震

3、不壞，中震可修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，是通過(guò)三水準(zhǔn)設(shè)防、二階段抗震設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。v第一階段設(shè)計(jì)是多遇地震作用下構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算以及結(jié)構(gòu)的彈性變形驗(yàn)算，隱含著抗震設(shè)防地震作用下的變形驗(yàn)算，以滿足第一、二水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求，保證“小震不壞，中震可修”；v第二階段設(shè)計(jì)是罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)薄弱部位的彈塑性變形驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施，以保證“大震不倒”。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算9.1 9.1 地震作用及計(jì)算方法地震作用及計(jì)算方法1. 1. 地震作用的考慮地震作用的考慮v一般認(rèn)為，地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)有雙向水平運(yùn)動(dòng)和豎向運(yùn)動(dòng)，從而引起結(jié)構(gòu)

4、的水平振動(dòng)和豎向振動(dòng)；當(dāng)結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜、質(zhì)性和剛心不重合時(shí)，地面水平運(yùn)動(dòng)還會(huì)引起結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。v因此，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定各類建筑結(jié)構(gòu)的地震作用，應(yīng)按下列原則考慮：(1)一般情況下應(yīng)允許在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)；第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算(2)有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于 時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用；(3)質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其它情況，應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響；(

5、4)8度和9度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的高層建筑，應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算2.2.抗震計(jì)算方法抗震計(jì)算方法的確定的確定v現(xiàn)行的抗震計(jì)算方法主要有三種：對(duì)各類工程結(jié)構(gòu)都適用的振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法時(shí)程分析法，以及適用于部分結(jié)構(gòu)的各類簡(jiǎn)化方法。高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，宜采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。除上述以外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和下表所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行

6、多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。烈度、場(chǎng)地類別房屋高度范圍(m)8度、類場(chǎng)地和7度8度、類場(chǎng)地9度1008060第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v采用時(shí)程分析法時(shí)，應(yīng)按建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于二組的實(shí)際強(qiáng)震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線，其平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符，其加速度時(shí)程的最大值可按下表采用?？拐鹪O(shè)防烈度6789設(shè)計(jì)基本地震加速度值 (g)0.050.100.150.200.300.40地面地震動(dòng)峰值加速度

7、 max分區(qū)(g)0.050.100.150.200.300.400.040.090.090.14 0.140.19 0.190.280.280.38 0.38max多遇地震(小震)0.040.080.120.160.240.32基本烈度地震0.120.230.340.450.680.90罕遇地震(大震）0.500.720.901.201.40第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v彈性時(shí)程分析時(shí)，每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%?？拐鹪O(shè)防烈度6789設(shè)計(jì)基本地震加速度值 (g)0.050.100.150.

8、200.300.40地面地震動(dòng)峰值加速度 max分區(qū)(g)0.050.100.150.200.300.400.040.090.090.14 0.140.19 0.190.280.280.38 0.38max多遇地震(小震)0.040.080.120.160.240.32基本烈度地震0.120.230.340.450.680.90罕遇地震(大震）0.500.720.901.201.40第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v平面不規(guī)則的類型平面不規(guī)則的類型工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理11/192不規(guī)則類型不規(guī)則類型 定義定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端

9、彈性水平位樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍倍凹凸不規(guī)則凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的型寬度的50%,或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯(cuò)層，或較大的樓層錯(cuò)層1221222 . 1122扭轉(zhuǎn)不規(guī)則扭轉(zhuǎn)不規(guī)則max3 . 0BB ma

10、xBmax3 . 0BB maxBmaxBmax3 . 0BB maxBmax3 . 0BB 凹凸角不規(guī)則凹凸角不規(guī)則9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v平面不規(guī)則的類型平面不規(guī)則的類型工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理12/192不規(guī)則類型不規(guī)則類型 定義定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍倍凹凸不規(guī)則凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相

11、應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的型寬度的50%,或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯(cuò)層，或較大的樓層錯(cuò)層BBb5.0BBlAAA3 .00l局部不連續(xù)局部不連續(xù)大開(kāi)洞大開(kāi)洞錯(cuò)層錯(cuò)層9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v豎向不規(guī)則的類型豎向不規(guī)則的類型工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理13/192不規(guī)則類型不規(guī)則類型側(cè)向剛度不規(guī)則側(cè)向剛度不規(guī)則豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗

12、側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)樓層承載力突變樓層承載力突變17 .0iiKKiK1iK2iK3iK)3(8 .0321iiiiKKKK沿豎向的側(cè)向剛度不規(guī)則（有柔軟層）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v豎向不規(guī)則的類型豎向不規(guī)則的類型工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原理14/192不規(guī)則類型不規(guī)則類型側(cè)向剛度不規(guī)則側(cè)向剛度不規(guī)則豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)樓層承載力突變樓層承載力突變豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強(qiáng)度不均勻豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)屈服抗剪強(qiáng)度不均勻 （有薄弱層）（有薄弱層）iyQ,1, iyQ1,8 .0iyiyQQ 嚴(yán)重不規(guī)則嚴(yán)重不規(guī)則是指

13、體型復(fù)雜，多是指體型復(fù)雜，多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)表中指標(biāo)或某一項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)表中指標(biāo)或某一項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值，具有嚴(yán)重的抗項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值，具有嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致地震破壞的震薄弱環(huán)節(jié)，將會(huì)導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。嚴(yán)重后果者。注：以上規(guī)定主要針對(duì)鋼筋混凝注：以上規(guī)定主要針對(duì)鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的多層和高層建筑。土和鋼結(jié)構(gòu)的多層和高層建筑。9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理合理合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇 抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵問(wèn)題，結(jié)構(gòu)方案的選取是否合理，對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性起決定性作用。規(guī)范規(guī)定：1.結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明

14、確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑。受力明確、傳力合理、傳力路線不間斷、抗震分析與實(shí)際表現(xiàn)相符合。9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則與不規(guī)則的區(qū)分，體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的體型（平面和立面的形狀）是否簡(jiǎn)單，抗側(cè)力體系的剛度和承載力上下變化是否連續(xù)、均勻，平面布置是否基本對(duì)稱等方面。v平面不規(guī)則平面不規(guī)則的類型不規(guī)則類型定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移(或?qū)娱g位移)，大于該樓層兩端彈性水平位移平(或?qū)娱g位移)均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局

15、部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度具有急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%，或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯(cuò)層第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v豎向不規(guī)則豎向不規(guī)則的類型不規(guī)則類型定 義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞。樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一層的80%。第三章第三章

16、 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v對(duì)于不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下列要求進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施：(1)平面不規(guī)則而豎向規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，應(yīng)符合下列要求：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí)，應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響，且樓層豎向構(gòu)件最大彈性水平位移和層間位移分別不宜大于樓層兩端水平位移和層間位移平均值1.5倍；凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型，當(dāng)平面不對(duì)稱時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算(2)平面規(guī)則而豎向不規(guī)則的

17、建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)，應(yīng)按下述有關(guān)規(guī)定進(jìn)行彈塑性變形分析，并符合下列要求：豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時(shí)，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)乘以1.251.5的增大系數(shù)；樓層承載力突變時(shí)，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于相鄰上層的65%。(3)平面不規(guī)則且豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)同時(shí)符合上述(1)、(2)款的規(guī)定。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算9.2 9.2 重力荷載代表值重力荷載代表值v在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，荷載代表值是設(shè)計(jì)時(shí)考慮荷載變異性所賦予的一個(gè)規(guī)定的量值。v設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)

18、不同的荷載應(yīng)采取不同的代表值。v在抗震設(shè)計(jì)中，當(dāng)計(jì)算地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值和計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)與其它荷載效應(yīng)的基本組合時(shí)，作用于結(jié)構(gòu)的重力荷載采用重力荷載代表值，按下式計(jì)算：kiEikEQGG第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算式中， GE重力荷載代表值； Gk結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的自重標(biāo)準(zhǔn)值； Qki結(jié)構(gòu)或構(gòu)件第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值； Ei第i個(gè)可變荷載的組合系數(shù)，根據(jù)地震時(shí)的遇合概率確定，見(jiàn)下表：可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋面積灰荷載0.5屋面活荷載不考慮按實(shí)際情況考慮的樓面考慮或荷載1.0按等效均布荷載考慮的樓面活荷載藏書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)0.8其

19、它民用建筑0.5吊車懸吊物重力硬鉤吊車0.3軟鉤吊車不考慮第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算9.3 建筑結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震強(qiáng)度驗(yàn)算v建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗(yàn)算，應(yīng)采用多遇地震作用下的地震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合，按下式計(jì)算：式中，S結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力（彎矩、軸力和剪力）組合的設(shè)計(jì)值； G重力荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下應(yīng)采用1.2，當(dāng)重力荷載效應(yīng)對(duì)構(gòu)件承載力有利時(shí)，不應(yīng)大于1.0；wkwwEvkEvEhkEhGEGSSSSS第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算Eh水平向地震作用分項(xiàng)系數(shù)

20、，按下表采用；Ev豎向地震作用分項(xiàng)系數(shù),按下表采用；w風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，采用1.4；SGE重力荷載代表值的效應(yīng)，有吊車時(shí)尚應(yīng)包括懸吊物重力標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；SEhk水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng),尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；地震作用 EhEv僅計(jì)算水平地震作用1.30.0僅計(jì)算豎向地震作用0.01.3同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用1.30.5第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算SEvk豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；Swk風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；w風(fēng)荷載組合值系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)取0.0，風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑可采用0.2。第三章第

21、三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v由于地震影響系數(shù)在長(zhǎng)周期段下降較快，對(duì)于基本周期大于3.5s的結(jié)構(gòu)，由此計(jì)算所得的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能太小。v而對(duì)于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)，地震動(dòng)態(tài)作用中的地面運(yùn)動(dòng)速度和位移可能對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞具有更大影響，但振型分解反應(yīng)譜法尚無(wú)法對(duì)此作出估計(jì)。v出于安全考慮，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下列規(guī)定：njjEkiGV1第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算式中， VEki第i層對(duì)應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層剪力； Gi第i層的重力荷載代表值

22、； 剪力系數(shù)，不應(yīng)小于下表規(guī)定的樓層最小地震剪力系數(shù)值，對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)。注：(1)基本周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值； (2)括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。類 別7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5s的結(jié)構(gòu)0.016(0.024) 0.032(0.048)0.064基本周期大于5.0s的結(jié)構(gòu)0.012(0.018) 0.024(0.032)0.040第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗(yàn)算，應(yīng)采用下述設(shè)計(jì)表達(dá)式：式中，R結(jié)構(gòu)

23、構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值，應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范規(guī)定計(jì)算。 RE承載力抗震調(diào)整系數(shù)，除另有規(guī)定外，應(yīng)按下表采用；當(dāng)僅計(jì)算豎向地震作用時(shí)，對(duì)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)均應(yīng)采用1.0。RERS/第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)RE鋼柱，梁支撐節(jié)點(diǎn)板件，連接螺栓連接焊縫0.750.800.850.90砌體兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻其它抗震墻受剪受剪0.91.0混凝土梁軸壓比小于0.15的柱軸壓比不小于0.15的柱抗震墻各類構(gòu)件受彎偏壓偏壓偏壓受剪、偏拉0.750.750.800.850.85第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震

24、原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算9.4 9.4 建筑結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算v建筑結(jié)構(gòu)的抗震變形驗(yàn)算包括多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈性變形驗(yàn)算和罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算。v前者屬于第一階段的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容；后者屬于第二階段的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算1. 多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈性變形驗(yàn)算多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈性變形驗(yàn)算v在多遇地震作用下，主體結(jié)構(gòu)一般處于彈性狀態(tài)。如果彈性變形過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（包括圍護(hù)墻、隔墻和裝修等）出現(xiàn)過(guò)重破壞。v因此，必須對(duì)下表所列各類結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的抗震變形

25、驗(yàn)算，其樓層內(nèi)最大的彈性層間位移應(yīng)符合下式要求：式中，e彈性層間位移角限值，宜按下表采用； h計(jì)算樓層層高；huee第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算ue多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大彈性層間位移；計(jì)算時(shí)，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形；各作用分項(xiàng)系數(shù)均應(yīng)取1.0；鋼筋混凝土構(gòu)件的截面剛度可采用彈性剛度。結(jié) 構(gòu) 類 型e鋼筋混凝土框架1/550鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒1/800鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/1000鋼筋混凝土框支層1/1000多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/300第三章第三

26、章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算2. 2. 罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算v罕遇地震地面運(yùn)動(dòng)加速度峰值是多遇地震的46倍，因此，在多遇地震下處于彈性階段的結(jié)構(gòu)，在罕遇地震下必定進(jìn)入彈塑性階段，結(jié)構(gòu)接近或達(dá)到屈服。v進(jìn)入屈服階段后的結(jié)構(gòu)已無(wú)太多強(qiáng)度儲(chǔ)備，為了抵抗地震的持續(xù)作用，要求結(jié)構(gòu)有較好的延性，通過(guò)發(fā)展塑性變形來(lái)消耗地震輸入能量，如結(jié)構(gòu)的變形能力不足，必定發(fā)生倒塌。v經(jīng)第一階段抗震設(shè)計(jì)，雖然構(gòu)件具備必要的延性，多數(shù)結(jié)構(gòu)可滿足罕遇地震作用下不倒塌的要求，但對(duì)某些處于特定條件下的結(jié)構(gòu)，必須計(jì)算其在罕遇地震作用下的彈

27、塑性變形，即進(jìn)行第二階段抗震設(shè)計(jì)，使得彈塑性變形小于某一限值，以保證結(jié)構(gòu)不致于倒塌。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，對(duì)下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算： (1)8度、類場(chǎng)地和9度時(shí)，高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架； (2)79度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù) 小于0.5的框架結(jié)構(gòu)； (3)采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)； (4)甲類建筑和9度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)； (5)高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v同時(shí)規(guī)定對(duì)下列結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行彈塑性變形

28、驗(yàn)算： (1)下表所列高度范圍且符合前述表中所列豎向不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu)； (2)7度、類場(chǎng)地和8度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)； (3)板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架磚房； (4)高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)。烈度、場(chǎng)地類別房屋高度范圍(m)8度、類場(chǎng)地和7度8度、類場(chǎng)地9度1008060第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層（部位）的彈塑性變形計(jì)算，可采用下列方法： (1)不超過(guò)12層且層剛度無(wú)突變的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、單層鋼筋混凝土柱廠房，可采用下述的簡(jiǎn)化計(jì)算方法； (2)除(1)外的建筑結(jié)構(gòu)，可采用靜力彈塑性分

29、析方法或彈塑性時(shí)程分析法等； (3)規(guī)則結(jié)構(gòu)可采用彎剪層模型或平面桿系模型，屬于前表所列的平面和豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)模型。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理9 9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算v彈塑性層間位移角限值位移角限值結(jié)構(gòu)類型p單層鋼筋混凝土柱排架1/30鋼筋混凝土框架1/50底部框架磚房中的框架-抗震墻1/100鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒1/100鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/120多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/50ppuh第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理第三章第三章 建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)抗震抗震原理原理1 概述2 單自由度體系地震反應(yīng)分析3

30、 單自由度體系水平地震作用4 多自由度體系地震反應(yīng)分析5 地震分析振型分解反應(yīng)譜法6 水平地震作用的底部剪力法7 考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用8 結(jié)構(gòu)豎向地震作用9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算10 10 結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法12 地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用效應(yīng)第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理10 v振型分解反應(yīng)譜法中，計(jì)算水平地震作用需求的多個(gè)自振周期/頻率；v采用底部剪力法計(jì)算水平地震作用時(shí)也需要知道結(jié)構(gòu)的基本周期/頻率；v因此，計(jì)算多質(zhì)點(diǎn)系的自振質(zhì)點(diǎn)系的自振周期/頻率和相應(yīng)的振型向量是進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。v本節(jié)介紹：多質(zhì)點(diǎn)體系基本頻率的能量守衡

31、原理，即一個(gè)無(wú)阻尼的彈性體系作自由能量守衡原理，即一個(gè)無(wú)阻尼的彈性體系作自由振動(dòng)時(shí)，其總能量（變形能與動(dòng)量之和）在任何振動(dòng)時(shí)，其總能量（變形能與動(dòng)量之和）在任何時(shí)刻均保持不變。時(shí)刻均保持不變。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v一、能量法（求基頻）設(shè)體系按i振型作自由振動(dòng), t時(shí)刻的位移為速度為動(dòng)能為勢(shì)能為 最大動(dòng)能為最大動(dòng)能為最大勢(shì)能為最大勢(shì)能為由能量守恒，有由能量守恒，有10 )sin()(iiitXty1mNm1( )y t2( )yt( )Nyt )cos()(iiiitXty )(cos21)(22iiiiTiitXmXtT )(sin21)(2iiiTiitXkXtU2

32、max21iiTiiXmXT iTiiXkXU21maxmaxmaxiiUT iTiiTiiXmXXkX2第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理通常將重力作為荷載所引起的位移代入上式求基本頻率的近似值。10 1mNm1G1u2GnGnu2uniiiiniiumguGU11max221niiiumT121max)(21maxmaxUT21121iniiiniigm um u11/2T2m/s8.9g21112iiniiniiG uTG u第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理解:例已知：kN/m10720,kN/m14280kN300,kN4002121kkGG求結(jié)構(gòu)的基本周期。

33、（1）計(jì)算各層層間剪力kNV7003004001kNV3002（2）計(jì)算各樓層處的水平位移mkVu049.014280/700/111mkVkVu077.010720/300049.0/22112（3）計(jì)算基本周期niiniiiiuGuGT11212s508.0077.0300049.0400077.0300049.04002222kG21kG11G2G2u1u10 第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理10 *采用能量法求如圖所示結(jié)構(gòu)的基本周期 解：各樓層的重力荷載為31 9.89.8kNG 21.5 9.814.7kNG 12 9.819.6kNG 將各樓層的重力荷載當(dāng)做水平力產(chǎn)生

34、的樓層剪力: 339.8kNVG23224.5kNVGG132144.1kNVGGG第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理10 則將樓層重力荷載當(dāng)做水平力所產(chǎn)生的樓層水平位移為： 0245. 018001 .44111kVu0449. 00245. 012005 .241222ukVu0613. 00449. 06008 . 92333ukVu基本周期： 222211119.6 0.024514.7 0.04499.8 0.0613220.42419.6 0.0245 14.7 0.04499.8 0.0613niiiniiiGuTsGu與精確解T1=0.433s的相對(duì)誤差為-2。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理二、自振周期的經(jīng)驗(yàn)公式 根據(jù)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)，忽略填充墻布置、質(zhì)量分布差異等，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下列公式估算（1）高度低于25m且有較多的填充墻框架辦公樓、旅館的基本周期（2）高度低于50m的鋼筋混凝土框架-抗震墻結(jié)構(gòu)