地震作用讲义

1、地震作用讲义第1页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.1 长周期和不同阻尼比的设计反应谱 设计反应谱的范围由3s延伸到6s，分上升段、平台段、曲线下降段和直线下降段四个区段。一般结构阻尼比为0.05，在5Tg以内与89规范相同，从5Tg起改为直线下降段，斜率为0.02，保持了规范的延续性（图5.1.5)。第2页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二用于 GB50011-2001和 GBJ11-89 规范的反应谱第3页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二GB50011-2001所用的设计反应谱第4页，共34页，2022年，5月20日，

2、11点25分，星期二对于阻尼比不等于0.05的结构，设计反应谱在阻尼比= 0.05的基础上调整： 上升段的起始点为 0.45 max 不变 平台段的数值乘以 2 = 1.0(0.05-)(0.06+1.7) 曲线下降段的指数，由0.9 改为 = 0.9(0.05-)(0.5+5) 直线下降段的斜率，由0.02 改为 1 = 0.02(0.05-)8第5页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二第6页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.2 建筑结构的地震作用（条强制性） (1) 在建筑结构两个主轴方向分别计算地震作用和进行抗震验算。(2) 有斜交抗侧力构件

3、的结构，当角度15度时，应分别计算各斜交方向的水平地震作用。(3) 扭转影响：平面不规则时，应考虑单向水平地震作用；特别不规则时，应考虑双向水平地震作用；平面规则时，可不进行扭转耦联计算，但应考虑偶然偏心而增大地震作用效应。 (4) 竖向地震作用：8、9度时，大跨和长悬臂及 9 度时的高层建筑 (9度时, L18m 的屋架, l 1.5m 的悬臂阳台及走廊；8度时, L24m的屋架，l 2.0m 的悬臂阳台及走廊)。第7页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.3地震影响系数和设计特征周期（条强制性）地震影响系数的确定：按烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期（水平地震

4、影响系数最大值，表5.1.4-1)；周期大于 6s 的结构应专门研究；及已编制抗震设防区划的处理。设计特征周期的确定：按场地类别、设计地震分组（表5.1.4-2), 计算 8、9度罕遇地震作用时，特征周期值增加 0.05s。第8页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二表水平地震影响系数最大值注：括号中的数值用于设计基本加速度为0.15g和0.30g的地区地震影响 6 度 7 度 8 度 9 度多遇地震 0.04 0.08 (0.12) 0.16 (0.24) 0.32罕遇地震 - 0.50 (0.72) 0.90 (1.20) 1.40第9页，共34页，2022年，5月20日

5、，11点25分，星期二表5.1.4-2 设计特征周期值(s)设计地震分组 场 地 类 别 I II III IV 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.90第10页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二第11页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.4 抗震计算方法（条）底部剪力法：高度40米、以剪切变形为主且竖向规则，以及近似单质点体系的结构；振型分解反应谱法（平面或空间、耦联或非耦联模型）：一般结构；时程分析法：特别不规则结构、甲类建筑、超高层建筑等；弹

6、塑性分析法（简化或时程法）：罕遇地震下的变形验算。第12页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二表5.1.2-1 采用时程分析法的房屋高度范围烈度、场地类别房屋高度范围（m）8度、类场地和7度1008度、类场地809度60第13页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二表5.1.2-2 时程分析法所用地震加速度最大值 ( cm/s2 )地震影响 6度 7度 8度 9度多遇地震 18 35 （55） 70 （110） 140罕遇地震 _ 220 （310） 400 （510） 620第14页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.5 结构抗震

7、验算规定（条强制性）6 度区的建筑（除IV类场地上高层建筑）、木结构和生土房屋，可不进行抗震验算，但要求采取抗震措施；除上条规定以外的建筑结构，应进行多遇地震下的截面抗震验算；采用隔震设计的建筑结构，按 12 章进行抗震验算。第15页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.6 建筑结构地震作用取值的控制 本次修订，在特征周期、楼层最小水平地震剪力、扭转效应（偶然偏心、单向和双向水平地震）等三个方面来控制建筑结构地震作用：第16页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二（1）设计特征周期、类场地的设计特征周期将比 89规范增大0.05s，总体上提高了中等高度房

8、屋和单层厂房的地震作用，使量大面广的一般结构的抗震安全性有一定的提高，符合当前提高结构安全性的呼声要求（表）；计算8、9 度罕遇地震时，设计特征周期应增加 0.05s。第17页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二（2）最小水平地震剪力 条强制性) 结构底部总剪力和楼层水平地震剪力的控制(式 5.2.5)：对于长周期结构，按加速度反应谱计算的地震作用明显偏小。这是由于长周期结构对于加速度的反应较为迟钝，强地面运动速度和位移对结构的作用更为强烈。而加速度反应谱不可能反映这种作用，计算结果可能是不安全的。为此，不仅要控制结构底部总地震剪力，还要控制每个楼层的水平地震剪力。第18页

9、，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二（表 5.2.5 强制性）(a) 当结构基本周期小于3.5s或扭转效应明显时，楼层剪力系数应不小于0.2max （基本与89规范相同）：7、8、9度时，分别为 0.016 (0.024)、0.032 (0.048) 和 0.064；(b) 当结构基本周期大于5.0s时， 7、8、9 度下的楼层剪力系数分别不小于 0.012（0.018）、0.024 (0.032) 和 0.040；(c) 当结构基本周期界于3.5s至5.0s时，插值。第19页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二(3)水平地震作用的扭转效应条） 震害经验

10、和强震记录的分析证明，实际地震地面运动是同时具有平动、上下和扭转分量的。平面规则的结构可不考虑扭转耦联，但仍要考虑偶然偏心；平面不规则结构考虑扭转耦联时，取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度，根据不规则程度计算单向或双向水平地震作用下的扭转效应 。第20页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二(a) 偶然偏心对于对称且抗侧力构件正交的结构，可化为按两个主轴方向分别考虑地震作用而不用考虑扭转耦联，但需要考虑结构偶然偏心和地震动的扭转分量，将边榀结构的地震内力增大1.05 1.30倍(一般情况下，短边取1.15,长边取1.05,扭转刚度较小时取1.30 )。 “扭转刚度较小

11、”的确定：核心筒-外稀柱框架等， 第一振型以扭转为主(r/u0.5), 或 T 0.7Tx1、 T 0.7Ty1 (“高规”规定A 级高度的建筑不应 0.9，B 级高度的建筑不应 0.85) ; 对较高的高层建筑，要求 T 1.4Tx2、T1.4Ty2 。第21页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二(b) 单向水平地震作用同89规范： 底部剪力法 振型分解反应谱法地震作用标准值 Fji = j tj Xji Gi 地震作用效应 非扭转耦联 SEk = S2j 扭转耦联 SEk = jk Sj Sk 第22页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二单向水平地震

12、作用扭转耦联系数jk= 8 j k (1+T) T1.5 /(1-T2)2 + 4 j k (1+T)2 T ( 5.2.3 6 ) 第23页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二第24页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二(c) 双向水平地震作用 对于非对称或抗侧力构件斜交的结构，必需考虑两个主轴方向同时施加地震作用的扭转效应，两个方向地震作用效应的组合，取一个方向 100、另一正交方向 85的 “平方和方根组合”, 即以下二式的较大值: S=( Sx )2+( 0.85Sy )2 或 S =( Sy )2+( 0.85Sx )2第25页，共34页，20

13、22年，5月20日，11点25分，星期二7.7 关于时程分析法输入 地震波的规定 条） 时程分析法应选用不少于二条的实际强震记录和一条人工模拟加速度时程曲线。其平均反应谱应与振型分解法所用的设计反应谱在统计意义上相符。所谓“统计意义上相符”指的是平均反应谱与设计反应谱的值在每个周期点上相差不大于20 %。为了保证时程法分析结果的可靠合理，同时规定多条地震波输入计算的平均结构底部剪力值不应小于振型分解法计算结果的80 %，而且单条地震波输入计算的底部剪力值不应小于65 %。从而保证所选地震波的合理性。第26页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.8 关于地基与结构相互作用对

14、 8、9 度III、IV类场地、T1= 1.2-5.0 Tg、基础较好的钢筋混凝土高层建筑结构，考虑地基与结构相互作用对水平地震作用的折减，上部结构刚度越大，折减越多（5.2.7 条）；对高宽比小于3的结构，沿高度的折减按矩形规律分布；对高宽比不小于3的结构，折减基本按抛物线规律分布，底部按式折减，顶部不折减，中间各层按线性插值；折减后的水平地震剪力应符合第条关于楼层最小水平地震剪力的规定。第27页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二 楼层水平地震剪力折减系数 = T1 / (T1+T) 0.9 表 5.2.7 附加周期T (s) 烈 度 场 地 类 别 III 类 IV

15、类 8 0.08 0.20 9 0.10 0.25第28页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.9 截面抗震验算（和条强制性）结构构件的地震作用效应和其它荷载效应的基本组合（式 5.4.1) : 直接采用对荷载或地震作用的效应，不再采用效应系数与荷载（作用）代表值（标准值）的乘积；保留分项系数和风荷载组合系数。公式更简捷，物理意义更明确；抗震验算表达式（式）: 同89规范，保留承载力抗震调整系数（表）第29页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二地震作用效应和其他荷载效应组合及抗震验算89 规范S = GCGGE+EhCEhEhk+EvCEvEvk+ww

16、Cwwk2001规范S = GSGE+Eh SEhk+Ev SEvk+ww Swk抗震验算S R / RE第30页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二7.10 结构变形验算的新规定 (1) 弹性层间位移角计算：弹性层间变形的控制值，不仅是楼层质心处的位移，而且是最大的层间位移。除了以弯曲变形为主的高层建筑外，小震下的弹性层间位移限值是（计算时不再扣除结构整体弯曲变形和扭转变形、各分项系数取1.0、钢筋混凝土构件的截面刚度可采用弹性刚度, 5.5.1 条）：第31页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二弹性层间位移角限值RC 框架 1/550 RC 框-墙,内筒-外框 1/800 RC 抗震墙,筒中筒,RC框支层 1/1000 钢结构 1/300第32页，共34页，2022年，5月20日，11点25分，星期二(2) 弹塑性层间位移角计算：大震作用下，不规则结构、超高层结构、隔震和消能减