结构竖向地震作用

工程抗震原原理PrinciplesofSeismicEngineering土木工程专专业本科专专业课主要内容第一章工程抗震基础知知识第二章场地与地基基基础抗震震原理第三章建建筑结构抗震原理第六章桥梁结构抗抗震原理第七章工程结构减减震控制原理第三章建建筑结构抗震原理§1概述§2单自由度体体系地震反反应分析§3单自由度体体系水平地地震作用§4多自由度体体系地震反反应分析§5地震分析振振型分解反反应谱法§6水平地震作作用的底部部剪力法§7考虑扭转的的水平地震震作用§8结构竖向地震作作用§9建筑结构抗震验验算§10结构自振周周期和频率率的实用计计算方法§11工程结构地地震反应的的时程分析析方法§12地基与结构构动力相互互作用效应应第三章建建筑结构抗震原理§1概述§2单自由度体体系地震反反应分析§3单自由度体体系水平地地震作用§4多自由度体体系地震反反应分析§5地震分析振振型分解反反应谱法§6水平地震作作用的底部部剪力法§7考虑扭转的的水平地震震作用§8结构竖向地震作作用§9建筑结构抗震验验算§10结构自振周周期和频率率的实用计计算方法§11工程结构地地震反应的的时程分析析方法§12地基与结构构动力相互互作用效应应§8结构竖向地地震作用8.1引言震害表明，高烈度区的竖向地震震地面运动相相当可观，竖向地震作用用相当明显，，尤其对高柔结结构，如烟囱、电电视塔等高耸耸结构和高层层建筑。在竖向地震作作用下最易受损伤的结构构件件是预应力的和悬臂的梁和板板。我国地震经验验表明，烈度度9度和9度以上时，跨跨度大于18m的屋架、1.5m以上的悬挑阳阳台和走廊等等震害严重甚甚至倒塌；烈烈度8度时，跨度大大于26m的屋架、2.0m以上的悬挑阳阳台和走廊等等震害严重。。§8结构竖向地震震作用《建筑抗震设设计规范》规规定：抗震设防烈度度8度和9度时的大跨度度结构、长悬悬臂结构、烟烟囱和类似的的高耸结构，，9度时的高层建建筑，应考虑竖向地震作用用。各国抗震规范范对竖向地震震作用的计算算方法大致有三种：(1)静力法：取结构或构构件重力的一一定百分数作作为竖向地震震作用；(2)按反应谱法计算竖向地震震作用；(3)规定结构或构构件所受到的的竖向地震作作用为水平地震作用用的某一百分分数。§8结构竖向地震震作用8.2高耸结构及高高层建筑的竖竖向地震作用用高耸结构及高高层建筑的竖竖向地震反应应的分析方法法与水平地震震反应的分析析方法没有原原则上的不同同，凡是适宜于水平地地震反应分析析的方法，也也均可用于竖竖向地震反应应的分析。§8结构竖向地震震作用1.结构的竖向振振动周期和竖竖向设计反应应谱采用反应谱理理论计算竖向向地震作用时时，需要确定定竖向振动的的振型和竖向向设计反应谱谱。竖向振动的振振型计算相当当于求解悬臂臂杆件的纵向向振动问题。计算结果表明，高耸结结构和高层建建筑的竖向振振动周期较短短，其基本周周期在0.1~0.2s范围内，小于场地竖向向反应谱的特特征周期。§8结构竖向地震震作用为了获得竖向向设计反应谱谱，在编制《《建筑抗震设设计规范》时时，曾对257组竖向和水平平向强地震加加速度记录，，按场地类别别分类，分别别统计给出平均反应谱（动力系数β谱），发现竖向和水平向向平均反应谱谱的形态基本本相同。另外，根据统统计分析，竖向和水平向向的最大地面加速速度值之比，一般在1/2~2/3的范围内，但但也不排除竖竖向最大地面面加速度值比比水平向最大大地面加速度度值大的个别别情况。§8结构竖向地震震作用因此，为了简化计算算，《建筑抗抗震设计规范范》取竖向地地震影响系数数αvmax为水平向地震震影响系数αmax的0.65倍，即：《核电厂抗震震设计规范》》GB50267-97中，分别规定定了水平地震震作用和竖向向地震作用的的标准反应谱谱，两个标准准反应谱的最最主要差别体体现在最大值值的周期范围围不同。§8结构竖向地震震作用欧洲抗震设计计规范EuroCode-8中，采用的竖竖向地震反应应谱的形状与与水平向地震震反应谱的形形状有所不同同，相差一个与周周期有关的因因子，周期小于0.15s时为0.7，周期大于0.5s时为0.5，周期介于0.15~0.5s之间时采用前前两者的内插插值。§8结构竖向地震震作用《公路桥梁抗震震设计细则》建议竖向设设计加速度反反应谱由水平平向设计加速速度反应谱乘乘以下列公式式给出的因子子：基岩场地：土层场地：式中，R—竖向与水平平向设计加速速度反应谱的的比值；T—设计加速度度反应谱的周周期。§8结构竖向地震震作用2、竖向地震作作用的计算方方法采用时程分析析法和振型分分析法对烟囱囱、电视塔等等高耸结构和和框架、剪力力墙等高层建建筑进行竖向向地震作用计计算，结果表表明，竖向地震作用用效应与重力力荷载效应的的比值沿高度度方向由下往往上逐渐增大大，具有明显显的规律性。第一振型的竖竖向地震反应应在总的竖向向地震反应中中起主要作用用，仅取第一一振型计算的的竖向地震作作用，与取前前5阶振型、按平平方和开平方方(SRSS)法进行组合得得到的竖向地地震作用很接接近。§8结构竖向地震震作用第一振型各质质点的位移上大下小，如转90°表示，则第一一振型呈倒三角形分布布，如图所示。。因此，取第一一振型竖向地地震影响系数数αv1=αvmax，根据底部剪剪力法，结构构总竖向地震震作用和各质质点的竖向地地震作用可按按下列公式计计算：§8结构竖向地震震作用式中，αvmax—竖向地震影影响系数最大大值，《建筑筑抗震设计规规范》规定取水平向地震影影响系数最大大值的65%；FEvk—结构总竖竖向地震作用用标准值；Fvi—质点i的竖向地震作作用标准值；；Geq—结构等效总重力荷载，可取其其重力荷载代代表值的75%，即:§8结构竖向地震震作用楼层的竖向地地震作用效应应可按各构件件承受的重力力荷载代表值值的比例分配配，第i层竖向地震作用用及其各构件的竖向地震作作用可按下式式计算：式中，Nvi—第i层的竖向地震震作用标准值值；Nvij—第i层第j个竖向构件的的竖向地震作作用标准值Gij—第i层第j个竖向构件所所承受重力荷荷载代表值—第i层竖向构件所所承受的总重重力荷载代表表值。§8结构竖向地地震作用根据台湾集集地震经验，，《建筑抗抗震设计规规范》规定定，在求得高层建建筑楼层的的竖向地震震作用效应应后，宜再再乘以增大大系数1.5。8.3大跨度结构构的竖向地地震作用平板型网架架屋盖和跨跨度大于24m的钢屋架和和钢筋混凝凝土屋架通通常需要考考虑竖向地地震作用。。§8结构竖向地地震作用《建筑抗震设设计规范》规定：平平板型网架架屋盖和跨跨度大于24m屋架的竖向向地震作用用标准值，宜取其重力荷载代代表值Gi和竖向地震作用系系数λv的乘积，即即：式中，λv—竖向地震震作用系数数，按下表采用结构类型烈度场地类别ⅠⅡⅢ、Ⅳ平板型网架钢屋架8可不计算(0.10)0.08(0.12)0.10(0.15)90.150.150.20钢筋混凝土屋架80.10(0.15)0.13(0.19)0.13(0.19)90.200.250.25§8结构竖向地地震作用8.4长悬臂结构构和其它大大跨度结构构的竖向地地震作用目前，长悬悬臂结构和和其它