竖向地震作用与变形验算

第10讲扭转地震效应与竖向地震作用8/26/20231第10讲竖向地震作用与变形验算本讲内容考虑扭转的水平地震作用计算8/26/20232第10讲竖向地震作用与变形验算一、产生扭转地震反应的原因3.7建筑结构的扭转地震效应1.建筑结构的偏心两方面：建筑自身的原因和地震地面运动的原因。质心刚心产生偏心的原因：a.建筑物的柱体与墙体等抗侧力构件布置不对称。b.建筑物的平面不对称。8/26/20233第10讲竖向地震作用与变形验算c.建筑物的立面不对称。d.建筑物的平面、立面均不对称。e.建筑物各层质心与刚心重合，但上下层不在同一垂直线上。f.偶然偏心。2.地震地面运动存在扭转分量地震波在地面上各点的波速、周期和相位不同。建筑结构基底将产生绕竖直轴的转动，结构便会产生扭转振动。无论结构是否有偏心，地震地面运动产生的结构扭转振动均是存在的。但二者有区别，无偏心结构的平动与扭转振动不是耦合的，而有偏心结构的平动与扭转振动是耦合的。8/26/20234第10讲竖向地震作用与变形验算二、考虑扭转地震效应的方法1、规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应宜乘以增大系数。一般情况下，短边可按1.15、长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。2、采用扭转耦联的振型分解反应谱法。8/26/20235第10讲竖向地震作用与变形验算三、考虑扭转的振型分解反应谱法1、平扭耦联体系的自由振动基本假定：（1）楼板在其自身平面内为绝对刚性，在平面外的刚度很小可以忽略不计；（2）各榀抗侧力结构（框架或剪力墙）在其自身平面内刚度很大，在平面外的刚度很小可以忽略不计；（3）所有构件都不考虑其自身的抗扭作用；（4）将质量（包括柱、墙的质量）都集中于各层楼板处。计算简图如图所示，坐标原点一般选在各楼层的质心处。每一层楼质量有三个自由度。8/26/20236第10讲竖向地震作用与变形验算由结构动力学，可建立结构的运动方程为式中---质量矩阵---位移矩阵8/26/20237第10讲竖向地震作用与变形验算---阻尼矩阵---刚度矩阵---平行于x轴第s榀框架的刚度矩阵；---平行于x轴框架的榀数；---平行于y轴第r榀框架的刚度矩阵；---平行于y轴框架的榀数；7/版6/飘20返238第1轰0讲氏竖全向地爽震作殊用与运变形园验算---第i层第s榀x方向的y向座标；第i层--第i层第r榀y方向框架的x向座标;7/欢6/父20孩239第1恰0讲假竖紫向地仍震作卷用与庆变形延验算求振母型和孟频率雹时可倦不计尚阻尼利用桂雅可绑比等背方法扣可求需出振此型和善频率零：7/炉6/许20腾2310第1登0讲庄竖过向地搜震作滴用与闸变形顷验算2、考者虑扭齐转影圣响的障水平贝地震宴作用---地面运动加速度---地面运动方向与x轴夹角7/沙6/获20醒2311第1旱0讲宇竖恒向地糠震作逢用与刚变形突验算设代入谅方程哭，并多利用循振型借正交驳性，欣可得经过牧与前晚面单禽向平遍移振寻动类耗似的乏推导谅，可抄得到春考虑湾扭转碰地震肥效应柿时水其平地锹震作昏用标这准值窗的计诞算公孩式分别狮为j振型i层的x方向蚂、y方向情和转宜角方佩向的墙地震烟作用楼标准腊值质心j振型i层质心处地震作用7/伏6/誓20瓶2312第1平0讲和竖惨向地棵震作求用与问变形水验算考虑扭转地震效应时水平地震作用标准值的计算公式:---分别为j振型i层的x、y方向的水平相对位移；---为j振型i层的相对扭转角；---j振型周期Tj对应的地震影响系数；---i层转动半径；质心j振型i层质心处地震作用7/惰6/榆20妖2313第1恶0讲察竖翻向地发震作出用与狡变形筹验算考虑惯扭转妙地震难效应唯时水比平地川震作舍用标首准值认的计膝算公穿式:质心j振型i层质心处地震作用---考虑扭转的j振型参与系数；仅考贯虑x方向盼地震遍时仅考生虑y方向梯地震枣时与x方向瞒斜交锻地震圈时地震杯作用猛方向艳与x轴方腿向夹野角7/拦6/诵20望2314第1莲0讲戒竖什向地浪震作耳用与余变形唇验算3、考麻虑扭啄转影舰响的孔水平阵地震菠作用波效应不计扭转影响时的水平地震作用效应(一般情况下m=3）考虑单向水平地震作用下扭转的地震作用效应---考虑扭转的地震作用效应---分别为j、k振型地震作用产生的作用效应；可取前9~15个振型。---分别为j、k振型的阻尼比；---为j振型与k振型的耦联系数；---为k振型与j振型的自振周期比；7/祖6/麻20务2315第1堂0讲袭竖搞向地腔震作谦用与统变形夹验算考虑钳双向贞水平提地震稳作用眉下扭准转的哄地震驱作用沉效应取两者中较大值---为仅考虑x(y)向水平地震作用时的地震作用效应。7/非6/耽20鱼2316第1马0讲嫩竖饺向地闹震作氏用与仗变形内验算3.妄8结构用竖向腊地震台作用竖向踪蝶地震腿运动掉是可勾观的轻：根据谱观测尿资料称的统田计分宜析，誓在震淘中距档小于20样0k钢m范围洪内，虏同一熟地震坚的竖团向地俯面加态速度剩峰值谷与水邪平地偶面加尽速度崭峰值渔之比av/ah平均脸值约度为1/饿2，甚水至有遣时可星达1.咳6。竖向驶地震姐作用俩的影千响是泰显著牛的：根据挥地震匠计算秒分析狠，对贪于高咱层建线筑、句高耸熔及大科跨结显构影紧响显代著。缠结构芹竖向渔地震堪内力NE/与重现力荷侧载产估生的杠内力NG的比康值沿痛高度撒自下产向上摧逐渐刘增大你，烈世度为8度时警为50星%至90丘%，9度时棉可达恰或超跌过1；33稻5m高的价电视危塔上誓部，8度时插为13明8%；高跌层建疾筑上常部，8度时犁为50亏%至11记0%。7/老6/慌20桂2317第1游0讲骆竖渐向地银震作贺用与僚变形沫验算目前哀，国落外抗桶震设电计规雀定中声要求抱考虑馆竖向谣地震烧作用珠的结节构或鼻构件索有：1.长悬想臂结讲构；2.大跨固度结引构；3.高耸蒜结构漠和较冶高的更高层辽建筑洗；4.以轴织向力计为主青的结含构构如件（股柱或欲悬挂睁结构彩）；5.砌体渐结构艳；6.突出绵于建墓筑顶弹部的柜小构捞件。我国慈抗震万设计牌规范帮规定悟前三姜类结虏构要赛考虑傲向上骆或向牧下竖驱向地蔽震作塌用的拖不利蛛影响祥。7/删6/动20伯2318第1吗0讲川竖煤向地摆震作县用与梳变形碎验算计算残结构苦竖向拨地震右作用象的方只法：静力衣法：取结坊构或祸构件而重力樱的某务个百降分数经作为迷其竖慕向地舱震作用忍；水平暮地震毅作用着折减参法：取结冠构或滤构件类水平朝地震卷作用惜的某猾个百分瞒数其祝竖向医地震悠作用探；竖向超地震励反应西谱法六：与水愧平地饿震反捎应谱两法相舟同。规范店采用哄的是竭基于屯竖向腔地震重反应典谱法酸的拟验静力科法。时程吸反应鸽分析毫：采用锅竖向出地震要波时岗程，萍按直依接动愁力法集计算7/招6/驾20丛2319第1逝0讲痒竖戴向地喉震作惠用与冻变形枪验算一、毙竖向骡地震辨反应秃谱竖向期地震俩反应装谱与芽水平瞎地震辟反应兴谱的比较:Ⅰ类场疲地竖气向地紫震平均痒反应理谱与奶水平地震完平均播反应架谱形状斑相差逃不大加速办度峰姐值约本为水谅平的1/左2至2/蜜3。可利品用水顿平地勤震反鸽应谱答进行龙分析要。7/桶6/茅20孔2320第1休0讲目竖路向地庭震作寨用与裹变形酿验算分析姨结果司表明里：高耸星结构聪和高近层建悄筑竖盲向第客一振妻型的悉地震勿内力聋与竖跑向前5个振香型按止平方医和开每方组泄合的件地震远内力腐相比违较，贫误差尽仅在5%免--刺15马%。此外监，竖育向第团一振岁型的巨数值继大致克呈倒涂三角催形式懒，基威本周秤期小并于场娃地特精征周轿期。因此烟，高宋耸结惠构和种高层硬建筑去竖向祸地震沾作用石可按算与底懒部剪侨力法欲类似讲的方拥法计城算。7/挖6/头20络2321第1钉0讲脂竖吉向地扑震作板用与谷变形参验算二、精高耸醋结构匆和高奔层建纳筑竖神向地痰震作牙用的写计算细公式---结构总竖向地震作用标准值；---竖向、水平地震影响系数最大值。H1G1Hi--晚-质点i的竖艺向地肢震作摸用标盆准值临。规范全要求置：9度时殖，高螺层建岗筑楼经层的粥竖向连地震障作用田效应末应乘铺以1.庙5的增纱大系蛾数。7/对6/纠20钩2322第1谦0讲高竖姐向地皆震作酱用与不变形思验算三、包平板露型网娃架屋宏盖与鸭大于24技m屋架幻玉的竖粱向地男震作锯用计绵算---第i杆件的竖向地震内力；---第i杆件的重力内力。反应工谱法披计算哨结果捡表明1.比值享虽不授相同,但相咸差不取大,故可菜取最菌大值伙作为面设计拼依据唐；2.比值穗与烈吓度和骆场地恩类别储有关作；3.比值书与跨角度有文关，侍但在垒常用啄的范亚围内饰，变涉化不硬很大畅；为雷了简异化，屠略去加其影殊响；---竖向地震作用系数，按表采用；---重力荷载代表值。0.250.250.2090.13(0.19)0.13(0.19)0.10(0.15)80.200.150.1590.10(0.15)0.08(0.12)可不计算（0.10)8Ⅲ、ⅣⅡ

Ⅰ

钢筋混凝土屋架平板型网架钢屋架结构类型烈度场地类别采用价静力这法7/蚕6/距20计2323第1情0讲界竖浓向地假震作坚用与竖变形矩验算对于世长悬僚臂和闭其它浊大跨记度结饥构的汽竖向落地震贝作用恋标准辛值，8度和9度可稼分别携取该牵结构粉、构尝件重力称荷载田代表亮值的10现%和20老%，设催计基舱本地气震加辣速度指为0.仇30慰g时，阅可取贸该结库构构底件重套力荷兔载代铸表值坝的15衰%。7/临6/怜20搁2324第1姑0讲趣竖帽向地询震作细用与缴变形壤验算一、衰结构识抗震邀计算缩慧原则3.越9结构跨抗震雷验算各类升建筑元结构昨的抗予震计终算应惠遵循扩下列巷原则朵：1、一萍般情饮况下布，可辩在建狼筑结母构的两个桂主轴仍方向分别鄙考虑不水平莫地震刮作用药并进吩行抗纷震验但算，第各方甜向的主水平鼠地震缝作用社应由凯该方氧向抗境侧力栗构件添承担袖。2、有斜交贿抗侧确力构怨件的结碍构，绳当相科交角狼度大救于15度时酸，应意分别殊考虑热各抗牺侧力钞构件重方向厕的水梦平地颗震作笔用。3、质湿量和搅刚度裁分布蛾明显不对掠称的柱结构，应幸考虑据双向赚水平震地震氏作用蜻下的兄扭转胞影响杯其他惑情况枣宜采蹄用调耐整地搜震作敞用效声应的乞方法丘考虑际扭转裁影响屿。4、8度和9度时泽的大援跨度题结构峰、长筐悬臂衣结构国，9度时际的高借层建余筑，葱应考兄虑竖向汉地震作用困。7/汉6/阿20收2325第1傍0讲稀竖罗向地或震作应用与厉变形神验算二、斥结构徒抗震独计算剧方法忘的确晒定1、高抹度不鹿超过40撒m，以剪街切变蚕形为扯主且替质量薯和刚临度沿寇高度分布怨比较圈均匀勉的结灵构，淡以及锤近似淡于单与质点垮体系稻的结尿构，宜采凑用底部口剪力剩法等简奔化方旺法。2、除肝上述滋以外占的建凡筑结酱构，向宜采静用振型情分解季反应矮谱法。3、特指别不岂规则障的建智筑、音甲类赞建筑聋和下肤表所查列高桌度范粪围的高层虎建筑涛，应夹采用时程见分析古法进行廊多遇扎地震新下的够补充计算赵，可袭取多纤条时移程曲错线计校算结雄果的跌平均根值与仆振型窄分解反珠应谱堪法计供算结狗果的腊较大倒值。烈度、场地类别房屋高度范围（m）8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度>1008度Ⅲ、Ⅳ类场地>809度>607/先6/热20乱2326第1柄0讲质竖贿向地筋震作场用与幸变形痛验算时程赴分析液方法懒要点此：按建帖筑场环地类愧别和睬设计授地震倦分组划选用立不少歇于二组延的实方际强刚震记彻录和一组仁人工疤模拟桂的加食速度沟时程终曲线，其惩平均染地震昂影响遇系数谎曲线押应与泥振型僚分解董反应猴谱法州所采雷用的件地震必影响泳系数凳曲线君在统因计意摔义上蹄相符消。烈度、场地类别房屋高度范围（m）8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度>1008度Ⅲ、Ⅳ场地>809度>60采用偏时程义分析葵法的尤房屋计高度筝范围时程楚分析银所用喝地震卡加速但度时皮程的布最大萝峰值地震影响烈度6789设计基本地震加速度值(g)0.050.100.150.200.300.40多遇地震(cm/s2)18355570110140罕遇地震(cm/s2)—2203104005106207/怕6/蔽20垫2327第1碰0讲斥竖泊向地椅震作基用与愿变形意验算采用类二阶雪段设这计法妙：第一箭阶段胀：对颈绝大锁多数槽结构逃进行荷多遇淘地震轧作用挂下的底结构按和构态件承偶载力高验算,以及爽多遇绑地震返作用欧下的恢弹性哨变形辆验算酿。第二丹阶段悟：对训一些朽结构累进行刮罕遇款地震纯作用毁下的患弹塑孔性变穷形验逼算。三、翠结构顿抗震辉验算先内容1.多遇气地震漂下结手构允冒许弹笼性变签形验疼算除砌形体结全构、湾厂房知外的滴框架本结构面、填执充墙怨框架箱结构慌、框怠架-剪力羡墙结纯构等置需验亲算允爽许弹狗性变月形。对于名按底税部剪贵力法万分析雹结构葡地震郊作用云时，颈其弹思性位赢移计沙算公涌式为---第i层的层间位移；---第i层的侧移刚度；---第i层的水平地震剪力标准值。7/啄6/声20朋2328第1喝0讲饿竖姐向地侨震作羞用与婚变形桑验算楼层息内最踢大弹装性层璃间位锈移应诵符合代下式---多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；---计算楼层层高；---弹性层间位移角限值，按下表采用。1/300多、高层钢结构1/1000钢筋混凝土框支层1/1000钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/800钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒1/550钢筋混凝土框架

结构类型7/亏6/贯20吃2329第1拾0讲工竖著向地珍震作同用与阁变形舍验算2.多遇倘地震袍下结华构强伐度验春算下列愧情况怎可不银进行屿结构尝强度糠验算却：（1）6度时立的建或筑（Ⅳ类场瓣地上杯较高多的高远层建谈筑与围高耸趁结构答除外票）；（2）7度时Ⅰ、Ⅱ类场怖地、另柱高魔不超犹过10沉m且两踢端有尊山墙补的单称跨及赛多跨须等高售的钢口筋混艳凝土愚厂房老，或艺柱顶陪标高翠不超刚过4.获5m，两端争均有邪山墙迎的单闷跨及浴多跨帅等高荡的砖括柱厂茧房。除上席述情槐况的装所有编结构何都要缴进行捞结构向构件享承载我力的佛抗震楚验算兄，验禽算公寨式为---包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值；---结构构件承载力设计值；---承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用；7/概6/至20才2330第1鲁0讲均竖回向地扛震作钉用与乞变形岭验算材料结构构件受力状态钢柱、梁支撑节点板件、连接螺栓连接焊缝0.750.800.850.90砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙其他抗震墙受剪受剪0.91.0混凝土梁梁轴压比小于0.15柱梁轴压比不小于0.15柱抗震墙各类构件受弯偏压偏压偏压受剪、偏拉0.750.750.800.850.85承载咬力抗查震调故整系络数7/瞧6/岔20着2331第1消0讲谜竖洋向地打震作笔用与并变形阿验算---重力荷载分项系数，一般取1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0；---分别为水平、竖向地震作用分项系数，按右表采用；0.51.3同时计算水平与竖向地震作用1.30.0仅计算竖向地震作用0.01.3仅计算水平地震作用地震作用---风荷载分项系数，应采用1.4；---重力荷载代表值的效应；---水平、竖向地震作用的标准值效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;---风荷载标准值的效应；---风荷载组合系数;一般结构可不考虑,风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2;7/朝6/脊20苗2332第1炼0讲同竖及向地蒜震作娇用与岭变形大验算3.罕遇饺地震电下结参构弹涂塑性盯变形死验算需要跨进行拨结构嗽罕遇富地震检作用塔下薄个弱层善弹塑翁性变贩形验敏算的捕范围(a涉)下列弦结构应进行健弹塑击性变叉形验敲算1）8度Ⅲ、Ⅳ类场姜地和9度时,高大届的单传层钢叹筋混施凝土授柱厂房哨的横筹向排糠架;2）7-恩9度时兔楼层早屈服甲强度冷系数姥小于0.上5的钢哗筋混中凝土锡框架结挖构；3）高太度大挎于15捕0m的钢杏结构