《多質(zhì)點體系》PPT課件.ppt

建筑結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造設計,任課教師：楊清文 總課時：48學時 考核方式：考試,3.5 結(jié)構(gòu)豎向地震作用,豎向地震運動是可觀的：,根據(jù)觀測資料的統(tǒng)計分析，在震中距小于200km范圍內(nèi)，同一地震的豎向地面加速度峰值與水平地面加速度峰值之比av/ah平均值約為1/2，甚至有時可達1.6。,豎向地震作用的影響是顯著的：,根據(jù)地震計算分析，對于高層建筑、高聳及大跨結(jié)構(gòu)影響顯著。結(jié)構(gòu)豎向地震內(nèi)力NE/與重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力NG的比值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為8度時為50%至90%，9度時可達或超過1；335m高的電視塔上部，8度時為138%；高層建筑上部，8度時為50%至110%。,目前，國外抗震設計規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有：,1.長懸臂結(jié)構(gòu)； 2.大跨度結(jié)構(gòu)； 3.高聳結(jié)構(gòu)和較高的高層建筑； 4.以軸向力為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱或懸掛結(jié)構(gòu)）； 5.砌體結(jié)構(gòu)； 6.突出于建筑頂部的小構(gòu)件。,我國抗震設計規(guī)范規(guī)定前三類結(jié)構(gòu)要考慮向上或向下豎向地震作用的不利影響。,計算結(jié)構(gòu)豎向地震作用的方法：,靜力法：取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件重力的某個百分數(shù)作為其豎向地震 作用；,水平地震作用折減法：取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件水平地震作用的某個 百分數(shù)其豎向地震作用；,豎向地震反應譜法：與水平地震反應譜法相同。,規(guī)范采用的是基于豎向地震反應譜法的擬靜力法。,時程反應分析：,一、豎向地震反應譜,豎向地震反應譜與水平地震反應譜的比較:,類場地豎向地震 平均反應譜與水平 地震平均反應譜,形狀相差不大,加速度峰值約為水平的1/2至2/3。,可利用水平地震反應譜進行分析。,分析結(jié)果表明： 高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向第一振型的地震內(nèi)力與豎向前5個振型按平方和開方組合的地震內(nèi)力相比較，誤差僅在5%-15%。,此外，豎向第一振型的數(shù)值大致呈倒三角形式，基本周期小于場地特征周期。,因此，高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用可按與底部剪力法類似的方法計算。,二、高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用的計算公式,-結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標準值；,-豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。,-質(zhì)點i的豎向地震作用標準值。,規(guī)范要求：9度時，高層建筑樓層的豎向地震作用效應應乘以1.5的增大系數(shù)。,三、平板型網(wǎng)架屋蓋與大于24m屋架的豎向地震作用計算,-第i桿件的豎向地震內(nèi)力；,-第i桿件的重力內(nèi)力。,反應譜法計算結(jié)果表明,1.比值雖不相同,但相差不大,故可取最大值作為設計依據(jù)；,2.比值與烈度和場地類別有關；,3.比值與跨度有關，但在常用的范圍內(nèi)，變化不很大；為了簡化，略去其影響；,-豎向地震作用系 數(shù)，按表采用；,-重力荷載代表值。,采用靜力法,對于長懸臂和其它大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標準值，8度和9度可分別取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的10%和20%，設計基本地震加速度為0.30g時，可取該結(jié)構(gòu)構(gòu)件重力荷載代表值的15%。,一、結(jié)構(gòu)抗震計算原則,3.6 結(jié)構(gòu)抗震驗算,各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算應遵循下列原則：,1、一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔。,2、有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當相交角度大于15度時，應分別考慮各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。,3、質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響其他情況宜采用調(diào)整地震作用效應的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。,4、8度和9度時的大跨度結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)，9度時的高層建筑，應考慮豎向地震作用。,二、結(jié)構(gòu)抗震計算方法的確定,1、高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度 分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)， 宜采用底部剪力法等簡化方法。,2、除上述以外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應譜法。,3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和下表所列高度范圍的 高層建筑，應采用時程分析法進行多遇地震下的補充 計算，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分 解反應譜法計算結(jié)果的較大值。,采用二階段設計法：,第一階段：對絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗算,以及多遇地震作用下的彈性變形驗算。,第二階段：對一些結(jié)構(gòu)進行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗算。,三、結(jié)構(gòu)抗震驗算內(nèi)容,1.多遇地震下結(jié)構(gòu)允許彈性變形驗算,除砌體結(jié)構(gòu)、廠房外的框架結(jié)構(gòu)、填充墻框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等需驗算允許彈性變形。,對于按底部剪力法分析結(jié)構(gòu)地震作用時，其彈性位移計算公式為,-第i層的層間位移；,-第i層的側(cè)移剛度；,-第i層的水平地震剪力標準值。,樓層內(nèi)最大彈性層間位移應符合下式,-多遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；,-計算樓層層高；,-彈性層間位移角限值，按下表采用。,2.多遇地震下結(jié)構(gòu)強度驗算,下列情況可不進行結(jié)構(gòu)強度驗算：,（1）6度時的建筑（類場地上較高的高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)除外）；,（2）7度時、類場地、柱高不超過10m且兩端有山墻的單跨及多跨等高的鋼筋混凝土廠房，或柱頂標高不超過4.5m，兩端均有山墻的單跨及多跨等高的磚柱廠房。,除上述情況的所有結(jié)構(gòu)都要進行結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的抗震驗算，驗算公式為,承載力抗震調(diào)整系數(shù),-重力荷載分項系數(shù)，一般取1.2，當重力荷載效應對構(gòu)件承載能力 有利時，不應大于1.0；,-分別為水平、豎向 地震作用分項系數(shù)， 按右表采用；,-風荷載分項系數(shù)，應采用1.4；,-重力荷載代表值的效應；,-水平、豎向地震作用的標準值效應,尚應乘以相應的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù);,-風荷載標準值的效應；,-風荷載組合系數(shù);一般結(jié)構(gòu)可不考慮,風荷載起控制作用的高層建筑應采用0.2;,3.罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算,需要進行結(jié)構(gòu)罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗算的范圍,(a)下列結(jié)構(gòu)應進行彈塑性變形驗算,1）8度、類場地和9度時,高大的單層鋼筋混凝土柱 廠房的橫向排架; 2）7-9度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框 架結(jié)構(gòu)； 3）高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)； 4）甲類建筑和9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼 結(jié)構(gòu)； 5）采用隔震和消能減震設計的結(jié)構(gòu)。,(b)下列結(jié)構(gòu)宜進行彈塑性變形驗算,1）下表所列高度范圍