抗震防灾第3章4

1、解：解： （1）计算结构等效总重力荷载代表值：）计算结构等效总重力荷载代表值：kN6 .5997eqG（2）计算水平地震影响系数：）计算水平地震影响系数：139. 01（3）计算结构总的水平地震作用标准值：）计算结构总的水平地震作用标准值：kN7 .8336 .5997139. 01eqEKGF（4）顶部附加水平地震作用）顶部附加水平地震作用0nF（5）计算各层的水平地震作用标准值）计算各层的水平地震作用标准值nEKnkkkiiiFGHGHF11解：解： （1）计算结构等效总重力荷载代表值：）计算结构等效总重力荷载代表值：kN6 .5997eqG（2）计算水平地震影响系数：）计算水平地震影响系

2、数：139. 01（3）计算结构总的水平地震作用标准值：）计算结构总的水平地震作用标准值：kN7 .8336 .5997139. 01eqEKGF（4）顶部附加水平地震作用）顶部附加水平地震作用0nF（5）计算各层的水平地震作用标准值）计算各层的水平地震作用标准值kN7 .1661FkN5.3332FkN5 .3333F（6）计算各层的层间剪力）计算各层的层间剪力kN7.8333211FFFVkN0 .667322FFVkN5 .33333 FV七、突出屋面附属结构地震内力的调整七、突出屋面附属结构地震内力的调整震害表明，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱震害表明，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水

3、箱间）、女儿墙、烟囱等，它们的震害比下面的主体结间）、女儿墙、烟囱等，它们的震害比下面的主体结构严重。构严重。原因是由于突出屋面的这些结构的质量和刚度突原因是由于突出屋面的这些结构的质量和刚度突然减小，地震反应随之增大。然减小，地震反应随之增大。-鞭端效应鞭端效应。抗震规范抗震规范规定：采用底部剪力法时，突出屋规定：采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数以增大系数3。此增大部分不应向下传递，但与该突。此增大部分不应向下传递，但与该突出部分相连的构件应计入。出部分相连的构件应计入。3.9 竖向地震作用的计算竖

4、向地震作用的计算竖向地震运动是客观的竖向地震运动是客观的根据观测资料的统计分析，在震中距小于根据观测资料的统计分析，在震中距小于200km范范围内，同一地震的围内，同一地震的竖向竖向地面加速度峰值地面加速度峰值与与水平水平地面加速地面加速度峰值度峰值之比之比av/ah平均值约为平均值约为1/2，甚至有时可达，甚至有时可达1.6。根据地震计算分析，对于高层建筑、高耸及大跨结根据地震计算分析，对于高层建筑、高耸及大跨结构影响显著。结构竖向地震内力构影响显著。结构竖向地震内力NE/与重力荷载产生的与重力荷载产生的内力内力NG的比值沿高度自下向上逐渐增大，烈度为的比值沿高度自下向上逐渐增大，烈度为8度

5、时度时为为50%至至90%，9度时可达或超过度时可达或超过1；335m高的电视塔高的电视塔上部，上部，8度时为度时为138%；高层建筑上部，；高层建筑上部，8度时为度时为50%至至110%。竖向地震作用的影响是显著的竖向地震作用的影响是显著的目前，目前，抗震规范抗震规范考虑竖向地震作用的结构包括：考虑竖向地震作用的结构包括： 8度和度和9度时的大跨结构、长悬臂结构、烟囱度时的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构；和类似高耸结构； 9度时的高层建筑。度时的高层建筑。3.9.1 结构竖向地震动力特性结构竖向地震动力特性 各类场地的竖向地震反应谱和水平地震反应谱各类场地的竖向地震反应谱和水平地震

6、反应谱在在形状上相差不大形状上相差不大； 地面竖向最大加速度地面竖向最大加速度/地面水平最大加速度为地面水平最大加速度为1/22/3。max,max,65. 0Hv3.9.2 反应谱法反应谱法计算竖向地震作用计算竖向地震作用一、应用范围一、应用范围9度时的高层建筑和度时的高层建筑和8、9度时的高耸建筑。度时的高耸建筑。二、计算公式二、计算公式EvknkkkiiviFGHGHF1eqEvkGFmax65. 0GGeq75. 03.9.3 静力法静力法计算竖向地震作用计算竖向地震作用一、应用范围一、应用范围平板型网架屋架、跨度大于平板型网架屋架、跨度大于24米的屋架、长悬臂及大米的屋架、长悬臂及大

7、跨度结构。跨度结构。二、计算公式二、计算公式iviGF竖向地震作用标准值竖向地震作用标准值为竖向地震作用系数：为竖向地震作用系数：对于长悬臂结构：对于长悬臂结构：8、9度时度时分别取分别取0.10、0.20，设计基本，设计基本加速度为加速度为0.30g时，可取时，可取0.15。对于平板型网架、钢屋架等对于平板型网架、钢屋架等按表取值。按表取值。3.10 结构自振周期和振型的近似计算结构自振周期和振型的近似计算niiiniiiGgGT11212一、瑞利法（能量法）一、瑞利法（能量法）基本原理：基本原理：体系在振动过程中能量守恒。体系在振动过程中能量守恒。计算公式计算公式二、折算质量法二、折算质量

8、法基本原理：基本原理：在计算多质点体系基本频率时，用一在计算多质点体系基本频率时，用一个单质点体系代替原体系，使这个单质点体系的自振个单质点体系代替原体系，使这个单质点体系的自振频率与原体系的基本频率相等后者接近。这个单质点频率与原体系的基本频率相等后者接近。这个单质点体系的质量称为折算质量体系的质量称为折算质量Mzh。这个单质点体系的约。这个单质点体系的约束条件和刚度应与原体系完全相同。束条件和刚度应与原体系完全相同。Mzh的确定原则：的确定原则：单质点体系最大动能单质点体系最大动能=原体系最大动能原体系最大动能212zhmniiixxmMzhM11计算公式计算公式zhMT21三、顶点位移法

9、三、顶点位移法基本原理：基本原理：将结构按其质量分布情况，简化成有将结构按其质量分布情况，简化成有限个质点或者无限个质点的悬臂杆，然后求出以结构限个质点或者无限个质点的悬臂杆，然后求出以结构顶点位移表示的基本频率计算公式。顶点位移表示的基本频率计算公式。计算公式计算公式按弯曲振动按弯曲振动c160. 1T按剪切振动按剪切振动c180. 1T按剪弯振动按剪弯振动c170. 1T顶点位移顶点位移3.11 地震作用计算的一般规定地震作用计算的一般规定一、结构抗震计算原则一、结构抗震计算原则各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则：各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则： 一般情况下，可在建筑结构的两个主轴

10、方向分一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地度时，应分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。震作用。3.11 地震作用计算的一般规定地震作用计算的一般规定一、结构抗震计算原则一、结构抗震计算原则各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则：各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则： 质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双质量

11、和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响，其它情况宜采向水平地震作用下的扭转影响，其它情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。 8度和度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。的高层建筑，应考虑竖向地震作用。二、结构抗震计算方法的确定二、结构抗震计算方法的确定 高度不超过高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，宜采用质点体系的结构，宜采用底部

12、剪力法等简化方底部剪力法等简化方法法。 除上述以外的建筑结构，宜采用除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应振型分解反应谱法谱法。二、结构抗震计算方法的确定二、结构抗震计算方法的确定 特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的高层建筑，应采用范围的高层建筑，应采用时程分析法时程分析法进行多遇进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。大值。3.12 结构的抗震验算结构的抗震验算第一阶段第一阶段：对绝大多数结构进行多遇地震作

13、用下：对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件的结构和构件承载力验算承载力验算，以及多遇地震作用下的，以及多遇地震作用下的弹弹性变形验算性变形验算。第二阶段第二阶段：对一些结构进行罕遇地震作用下的：对一些结构进行罕遇地震作用下的弹弹塑性变形验算。塑性变形验算。采用两阶段设计方法：采用两阶段设计方法：一、截面抗震验算一、截面抗震验算RERS kEhvEvEhkEhGEGwwwSSSSS结构内力组合设计值：结构内力组合设计值：重力荷载分项系数重力荷载分项系数重力荷载代表值重力荷载代表值地震作用标准值地震作用标准值的效应的效应结构构件承载力设计值结构构件承载力设计值二、抗震变形验算二、抗震变形验

14、算1.多遇地震作用下的结构抗震变形验算：多遇地震作用下的结构抗震变形验算： huee多遇地震作用标准值产生的楼层内多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的最大的层间弹层间弹性位移性位移。mkikiiDVu1e计算楼层层高计算楼层层高第第i层第层第k柱的刚度柱的刚度第第i层的剪力层的剪力弹性层间位移角限值弹性层间位移角限值2.结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性位移验算结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性位移验算应进行弹塑性变形验算的结构：应进行弹塑性变形验算的结构：抗震规范抗震规范5.5.2-1宜进行弹塑性变形验算的结构：宜进行弹塑性变形验算的结构：抗震规范抗震规范5.5.2-2弹塑性位移的计算方法：

15、弹塑性位移的计算方法： 抗震规范抗震规范5.5.3弹塑性位移计算的简化方法：弹塑性位移计算的简化方法：抗震规范抗震规范5.5.4弹塑性层间位移应符合下式弹塑性层间位移应符合下式 hupp作业：作业：1.验算本课件中验算本课件中“例例1”中两质点体系的振型关于质量和刚中两质点体系的振型关于质量和刚度矩阵的正交性。度矩阵的正交性。2.试用振型分解反应谱法计算如图所示的试用振型分解反应谱法计算如图所示的3层框架在多遇地层框架在多遇地震时的层间地震剪力。已知抗震设防烈度为震时的层间地震剪力。已知抗震设防烈度为8度，设计地震分度，设计地震分组为第二组，组为第二组，II类场地，结构阻尼比为类场地，结构阻尼比为0.05.已计算出已计算出3个自振周期和振型分别为：个自振周期和振型分别为：s467.