第3章_结构抗震计算02课件

1、工程结构抗震设计工程结构抗震设计主讲教师：尹红宇主讲教师：尹红宇1892188134618921881346土木学院土木学院3.1 3.1 结构抗震计算原则结构抗震计算原则3.2 3.2 设计地震动设计地震动3.3 3.3 水平地震作用计算水平地震作用计算3.4 3.4 竖向地震作用计算竖向地震作用计算3.5 3.5 结构抗震验算结构抗震验算第第3 3章章 结构抗震计算结构抗震计算v地震动特性方面地震动特性方面 抗震设防烈度 设计近远震 场地类别v结构特性方面结构特性方面 结构自振周期 建筑质量（重力荷载） 结构阻尼比（材料）3.2 3.2 设计地震动设计地震动地震影响地震影响3.2 3.2

2、设计地震动设计地震动地震影响地震影响地震影响：地震影响：地震反应谱地震反应谱地震作用计算依据地震作用计算依据 抗震设防烈度抗震设防烈度地质环境地质环境场地条件场地条件地震反应谱的地震反应谱的幅值幅值特性特性（震源分布、震级、震源分布、震级、震中距离、传播途径震中距离、传播途径）周 期 （）加 速 度 （）地震反应谱的地震反应谱的频谱频谱特性特性第一组第一组 近震中距近震中距第二、三组第二、三组 较远震中距较远震中距:0 0,1 1 3.2 3.2 设计地震动设计地震动地震影响地震影响 抗震设防烈度抗震设防烈度 设计特征周期设计特征周期（表（表3-113-11）设计地震分组设计地震分组场地类别场

3、地类别设计地震分组设计地震分组场地类别场地类别第一组第一组0.250.350.450.65第二组第二组0.300.400.550.75第三组第三组0.350.450.650.90设计特征周期设计特征周期Tg(s)地震烈度地震烈度、抗震设防烈度、抗震设防标准的区别、抗震设防烈度、抗震设防标准的区别地震烈度抗震设防烈度抗震设防标准定义某地区遭受一次地震影响的强弱程度在一定时期内，一个地区可能遭遇到的最大地震烈度对毎一个具体建设工程项目，抗震设防时所采用的烈度确定依据地震发生后按中国地震烈度表来确定该地区的烈度根据中国地震动参数区划图确定的地震基本烈度应按建筑工程抗震设防分类标准确定用途用于评定一次

4、地震对该地区的破坏（影响）程度用于评定该地区的地震危险性作为该建设工程项目的抗震设防依据与场地的关系次地震的烈度是针对该区域的所有场地的综合影响仅针对该区域的一般场地仅针对该建设工程项目的场地与建筑的关系无关无关同一地点不同的建设工程项目可有不同的抗震设防标准3.2 3.2 设计地震动设计地震动地震影响地震影响抗震设防烈度6789设计基本地震加速度值0.05g0.10g（0.15g）0.20g（0.30g）0.40g抗震设防烈度和设计基本地抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系震加速度值的对应关系江苏主要城镇抗震设防烈度、设计江苏主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组基本

5、地震加速度和设计地震分组注：注：g g为重力加速度为重力加速度3.2 3.2 设计地震动设计地震动地震影响地震影响场地类别划分依据场地类别划分依据：由土层等效剪切波速：由土层等效剪切波速vsese（各类土剪切波速表（各类土剪切波速表3-83-8）和建筑场地覆盖层厚度和建筑场地覆盖层厚度土的等效剪切波速土的等效剪切波速(m/s)场地类别场地类别01Vse8000800Vse5000500Vse25015050Vse15080各类建筑场地的覆盖层厚度（各类建筑场地的覆盖层厚度（m m）3.2 3.2 设计地震动设计地震动地震影响地震影响01(/)niseisidvttdv土层等效剪切波速土层等效剪

6、切波速v vseseV Vsese土层等效剪切波速；土层等效剪切波速； d d0 0计算深度计算深度(m),(m),取取復復覆盖层厚度和覆盖层厚度和20m20m两者的较小值两者的较小值; ; t t 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；剪切波在地面至计算深度之间的传播时间； d di i 计算深度范围内第计算深度范围内第i i土层的厚度土层的厚度; ;V Vsi si 计算深度范围内第计算深度范围内第i i土层的剪切波速土层的剪切波速; ; n n计算深度范围内土层的分层数。计算深度范围内土层的分层数。例题例题2 2，3 33.2 3.2 设计地震动设计地震动地震影响地震影响工程结构抗震设计

7、工程结构抗震设计-结构抗震计算结构抗震计算 对于对于10层和高度层和高度30米以下的丙类建筑及丁类建筑，当无米以下的丙类建筑及丁类建筑，当无实测剪切波速时，也可以根据岩土性状按下表划分土的类型，实测剪切波速时，也可以根据岩土性状按下表划分土的类型，并利用当地经验在该表所示的波速范围内估计各土层的剪切并利用当地经验在该表所示的波速范围内估计各土层的剪切波速。波速。3.2 3.2 设计地震动设计地震动地震影响地震影响11例：已知某建筑场地的钻孔土层资例：已知某建筑场地的钻孔土层资料如表所示，试确定该建筑场地的料如表所示，试确定该建筑场地的类别。类别。解：解： （1 1）确定地面下）确定地面下20m

8、20m表层土的场表层土的场地土类型地土类型tdvse/0m/s3577.146130/5 .10170/5 . 92010nisiivdd500sev250500sev140250sevsev140m5m5m35080m3等效剪切波速等效剪切波速（m/sm/s）场场 地地 类类 型型（2 2）确定覆盖层厚度）确定覆盖层厚度md630（3 3）确定建筑场地类别）确定建筑场地类别属于中软土属于中软土属于属于类场地类场地补充作业：补充作业： 1 1、地质资料如下：、地质资料如下：试确定该场地土类别。试确定该场地土类别。2 2、场地地层情况如下：、场地地层情况如下：试确定该场地土类别。试确定该场地土类

9、别。GGkkgmmSFa计算水平地震作用的基本公式计算水平地震作用的基本公式: :地震系数动力系数水平地震影响系数3.2 3.2 设计地震动设计地震动设计反应谱设计反应谱)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 1 1、结构自振周期、结构自振周期T(2)(2)多质点体系多质点体系-近似计算近似计算(1)(1)单自由度体系单自由度体系 2mTk设计地震设计地震分组分组场地类别场地类别0 1 IV 第一组第一组0.20 0.250.350.450.65第二组第二组0.25 0.300.400.550.75第三组第三组0.30

10、 0.350.450.650.902 2、特征周期、特征周期 gT)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT )(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 地 震影 响烈 度6789多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震0.50（0.72）0.90（1.20）1.40maxmaxk（阻尼比（阻尼比0.050.05）括号内的数字分别对应设计基本加速度括号内的数字分别对应设计基本加速度0.15g0.15g和和0.30g0.3

11、0g地区的地震影响系数。地区的地震影响系数。)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 4 4、对应于阻尼比等于、对应于阻尼比等于0.050.05和不等于和不等于0.050.05，抗震设计反应谱，抗震设计反应谱的形状参数（的形状参数（ 、 、 ）不同）不同. .127 . 106. 005. 01255 . 005. 09 . 0805. 002. 01单自由度体系受到最大地震作用单自由度体系受到最大地震作用F= F= G G。例题。例题3-23-2求解水平地震作用步骤：求解水平地震作用步骤：（1 1）求结构体系的自振周期

12、；）求结构体系的自振周期；（2 2）多遇地震时的水平地震作用；（）多遇地震时的水平地震作用；（Tg=0.4sTg=0.4s） 根据曲线根据曲线-T-T曲线和表曲线和表3-12 3-12 maxmax，查得，查得， F=F=G G（3 3）罕遇地震时的水平地震作用；（）罕遇地震时的水平地震作用；（Tg=0.45sTg=0.45s） 根据曲线根据曲线-T-T曲线和表曲线和表3-12 3-12 maxmax ，查得，查得， F=F=G G注意：注意： 多遇与罕遇地震影响系数多遇与罕遇地震影响系数 maxmax不一样。不一样。2mTk例题：某框架剪力墙结构房屋，丙类建筑，场地为例题：某框架剪力墙结构房

13、屋，丙类建筑，场地为I1 1类，设类，设防烈度为防烈度为7 7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度为度为0.15g0.15g。基本自振周期为。基本自振周期为1.3s1.3s。多遇地震作用时，求其。多遇地震作用时，求其水平地震影响系数水平地震影响系数？解解: : 查表查表3-12,3-12,maxmax=0.12=0.12 查表查表3-113-11，T Tg g=0.25s=0.25s T=1.3s5Tg=5 T=1.3s5Tg=50.25=1.25s0.25=1.25s设计地震动设计地震动设计特征周期设计特征周期解：解：（1 1）求结构体系的自

14、振周期求结构体系的自振周期kN/m249601248021222hikct 4 .71s/m8 . 9/kN700/2gGms336. 024960/4 .712/2kmT例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为盖处。已知设防烈度为8 8度，设计地震分组为二组，度，设计地震分组为二组，类类场地；屋盖处的重力荷载代表值场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kNG=700kN，框架柱线刚，框架柱线刚度度 , ,阻尼比为阻尼比为0.050.05。试求该结构多。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。遇地震时的水平地震作用。 mk

15、N106 . 2/4hEIicch=5mh=5m地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（s s）0.900.90 0.650.65 0.450.450.350.35第三组第三组0.750.75 0.550.55 0.400.400.300.30第二组第二组0.650.65 0.450.45 0.350.35 0.250.25第一组第一组 场地类别场地类别查表确定查表确定gT3 . 0gT（2 2）查表得地震特征周期查表得地震特征周期解：解：（1 1）求结构体系的自振周期求结构体系的自振周期kN/m249601248021222hikct 4 .71s/m8 . 9/kN70

16、0/2gGms336. 024960/4 .712/2kmT（3 3）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数查表确定max16. 0max地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.050.05）1.401.400.90(1.20)0.90(1.20)0.50(0.72)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.320.16(0.24)0.16(0.24)0.08(0.12)0.08(0.12)0.040.04多遇地震多遇地震 9 9 8 8 7 7 6 6地震影响地震影响烈度烈度例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集

17、中于屋盖处。已知设防烈度为盖处。已知设防烈度为8 8度，设计地震分组为二组，度，设计地震分组为二组，类类场地；屋盖处的重力荷载代表值场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kNG=700kN，框架柱线刚，框架柱线刚度度 , ,阻尼比为阻尼比为0.050.05。试求该结构多。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。遇地震时的水平地震作用。 mkN106 . 2/4hEIicch=5mh=5m查表确定查表确定gT3 . 0gT（2 2）查表得地震特征周期查表得地震特征周期例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为盖处。已知设防烈度

18、为8 8度，设计地震分组为二组，度，设计地震分组为二组，类类场地；屋盖处的重力荷载代表值场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kNG=700kN，框架柱线刚，框架柱线刚度度 , ,阻尼比为阻尼比为0.050.05。试求该结构多。试求该结构多遇地震时的水平地震作用。遇地震时的水平地震作用。 mkN106 . 2/4hEIicch=5mh=5m解：解：（1 1）求结构体系的自振周期）求结构体系的自振周期s336.0T（3 3）求水平地震影响系数）求水平地震影响系数16. 0maxggTTT5max2)(TTg)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 9 . 055 . 005. 09 . 017 . 106. 005. 012144. 016. 0)336. 0/3 . 0(9 . 0查表确定查表确定gT3 . 0gT（2 2）查表得地震特征周期查表得地震特征周期解：例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋盖处。已知设防烈度为盖处。已知设防烈度为8 8度，设计地震分组为二组，度，设计地震分组为二组，类类场地；屋盖处的重力荷