豎向地震作用與變形驗(yàn)算教學(xué)PPT

1、扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震效應(yīng)與豎向地震作用扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震效應(yīng)與豎向地震作用 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算2 本講內(nèi)容本講內(nèi)容 扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震作用和作用效應(yīng)計(jì)算；扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震作用和作用效應(yīng)計(jì)算； 豎向地震作用計(jì)算；豎向地震作用計(jì)算； 截面抗震驗(yàn)算；截面抗震驗(yàn)算； 抗震變形驗(yàn)算?？拐鹱冃悟?yàn)算。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算3 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震反應(yīng)的原因：產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震反應(yīng)的原因： 1. 1. 建筑結(jié)構(gòu)存在偏心；建筑結(jié)構(gòu)存在偏心； m )(tug 質(zhì)心質(zhì)心 剛心剛心 建筑物的柱體與墻體等抗建筑物的柱體與墻體等抗 側(cè)力構(gòu)件布置不對(duì)稱。側(cè)力構(gòu)件布置不對(duì)稱。 建筑物的平面不對(duì)稱。建筑

2、物的平面不對(duì)稱。 建筑物的立面不對(duì)稱。建筑物的立面不對(duì)稱。 建筑物的平面、立面均不對(duì)稱。建筑物的平面、立面均不對(duì)稱。 建筑物各層質(zhì)心與剛心重合，建筑物各層質(zhì)心與剛心重合， 但上下層不在同一垂直線上。但上下層不在同一垂直線上。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算4 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震反應(yīng)的原因：產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震反應(yīng)的原因： 1. 1. 建筑結(jié)構(gòu)存在偏心；建筑結(jié)構(gòu)存在偏心； 2. 2. 地震地面運(yùn)動(dòng)存在轉(zhuǎn)動(dòng)分量。地震地面運(yùn)動(dòng)存在轉(zhuǎn)動(dòng)分量。 結(jié)構(gòu)平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)結(jié)構(gòu)平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)耦合耦合！ 結(jié)構(gòu)平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)結(jié)構(gòu)平動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)不耦合不耦合！ 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算5

3、5.2.3 5.2.3 水平地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震效應(yīng)應(yīng)符合水平地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震效應(yīng)應(yīng)符合 下列要求：下列要求： 1 1 規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，平行于地震作用方規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí)，平行于地震作用方 向的兩個(gè)邊榀各構(gòu)件，其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以增大系數(shù)。一向的兩個(gè)邊榀各構(gòu)件，其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以增大系數(shù)。一 般情況下，短邊可按般情況下，短邊可按1.151.15采用，長(zhǎng)邊可按采用，長(zhǎng)邊可按1.051.05采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn) 剛度較小時(shí)，周邊各構(gòu)件宜按不小于剛度較小時(shí)，周邊各構(gòu)件宜按不小于1.3 1.3 采用。角部構(gòu)件宜采用。角部構(gòu)件宜 同時(shí)乘以兩個(gè)

4、方向各自的增大系數(shù)。同時(shí)乘以兩個(gè)方向各自的增大系數(shù)。 2 2 按扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解法計(jì)算時(shí)，各樓層可取兩個(gè)正交按扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解法計(jì)算時(shí)，各樓層可取兩個(gè)正交 的水平位移和一個(gè)轉(zhuǎn)角共三個(gè)自由度，計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用的水平位移和一個(gè)轉(zhuǎn)角共三個(gè)自由度，計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用 和作用效應(yīng)。確有依據(jù)時(shí)，尚可采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法確定地震和作用效應(yīng)。確有依據(jù)時(shí)，尚可采用簡(jiǎn)化計(jì)算方法確定地震 作用效應(yīng)。作用效應(yīng)。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算6 考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法 1 1、平扭耦聯(lián)體系的自由振動(dòng)分析、平扭耦聯(lián)體系的自由振動(dòng)分析 基本假定：基本假定： (1) (1)

5、樓板在其自身平面內(nèi)為絕對(duì)剛性，在平面外的剛度樓板在其自身平面內(nèi)為絕對(duì)剛性，在平面外的剛度 很小可以忽略不計(jì)；很小可以忽略不計(jì)； (2) (2) 各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（框架或剪力墻）在其自身平面內(nèi)各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（框架或剪力墻）在其自身平面內(nèi) 剛度很大，在平面外的剛度很小可以忽略不計(jì)；剛度很大，在平面外的剛度很小可以忽略不計(jì)； (3) (3) 所有構(gòu)件都不考慮其自身的抗扭作用；所有構(gòu)件都不考慮其自身的抗扭作用； (4) (4) 將質(zhì)量（包括柱、墻的質(zhì)量）都集中于各層樓板處。將質(zhì)量（包括柱、墻的質(zhì)量）都集中于各層樓板處。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算7 考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法考慮

6、扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法 1 1、平扭耦聯(lián)體系的自由振動(dòng)分析、平扭耦聯(lián)體系的自由振動(dòng)分析 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，坐標(biāo)原點(diǎn)一計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示，坐標(biāo)原點(diǎn)一 般選在各樓層的質(zhì)心處。每一層樓質(zhì)般選在各樓層的質(zhì)心處。每一層樓質(zhì) 量有三個(gè)自由度。量有三個(gè)自由度。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算8 考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法 1 1、平扭耦聯(lián)體系的自由振動(dòng)分析、平扭耦聯(lián)體系的自由振動(dòng)分析 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程：結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程： 0ukucum u 式中式中 k ：質(zhì)量矩陣：質(zhì)量矩陣 c ：位移矩陣：位移矩陣m ：阻尼矩陣：阻尼矩陣 ：剛度矩陣：剛度矩陣 2021-5-12第10

7、講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算9 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程：結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程： 0ukucum n m m m m 2 1 j m m m n j j j j 2 1 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算10 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程：結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程： 0ukucum y n s sxxx kk 1 0 0 kkk kk kk k t y t x yyy xxx y n ry k x n r ryyy kk 1 sx k x n ：平行于：平行于x x軸第軸第s s榀框架的剛度矩陣；榀框架的剛度矩陣； ：平行于：平行于x x軸框架的榀數(shù)；軸框架的榀數(shù)； ：平行于：平行于y y軸第軸第r r榀框架的剛度矩陣；榀框架

8、的剛度矩陣； ：平行于：平行于y y軸框架的榀數(shù)；軸框架的榀數(shù)； 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算11 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程：結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程： 0ukucum y n s ssxx ykk 1 0 0 kkk kk kk k t y t x yyy xxx ns s s s y y y y 2 1 is y ：第：第i i層第層第s s榀榀x x方向的方向的y y向座標(biāo)；向座標(biāo)； r s is y ir x 第i層 x y 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算12 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程：結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程： 0ukucum x n r rryy xkk 1 0 0 kkk kk kk

9、k t y t x yyy xxx nr r r r x x x x 2 1 ir x ：第：第i i層第層第r r榀榀y y方向框架的方向框架的x x向座標(biāo)向座標(biāo); ; r s is y ir x 第i層 x y 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算13 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程：結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程： 0ukucum 0 0 kkk kk kk k t y t x yyy xxx r s is y ir x 第i層 x y s n s sx t s ykyk y 1 r n r ry t r xkx x 1 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算14 求解頻率和振型：求解頻率和振型：

10、 0)( 2 xmk n xxx 321 , n321 , 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算15 考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應(yīng)譜法 2 2、考慮扭轉(zhuǎn)影響的水平地震作用、考慮扭轉(zhuǎn)影響的水平地震作用 )(tumukucum g 1 1 1 0 0 sin 1 1 cos 1 1 )()( n d n d n gg tutu ：地震地面加速度；：地震地面加速度；)(tug ：地面運(yùn)動(dòng)方向與：地面運(yùn)動(dòng)方向與x x軸夾角。軸夾角。 d 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算16 設(shè)設(shè) n i ii tqxtu 3 1 )()( 代入方程，并利用振型正交性

11、，可得代入方程，并利用振型正交性，可得 )(2 2 tuqqq gjjjjjjj nj3, 2 , 1 經(jīng)過(guò)與前面單向平移振動(dòng)類似的推導(dǎo)，可得到考慮扭轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)與前面單向平移振動(dòng)類似的推導(dǎo)，可得到考慮扭轉(zhuǎn) 地震效應(yīng)時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式：地震效應(yīng)時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式： ijitjjxji gxf ijitjjyji gyf ijiitjjtji grf 2 分別為分別為j j振型振型i i層的層的x x方向、方向、y y方向和方向和 轉(zhuǎn)角方向的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值轉(zhuǎn)角方向的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 xji f yji f tji f x y 質(zhì)心質(zhì)心 j j振型振型i i層質(zhì)心處地震作用層質(zhì)心處

12、地震作用 n i ii tqxtu 3 1 )()( n i ii tqxtu 3 1 )()( 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算17 考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式：考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式： ijitjjxji gxf ijitjjyji gyf ijiitjjtji grf 2 jiji yx、-分別為分別為j j振型振型i i層的層的x x、y y方方 向的水平相對(duì)位移；向的水平相對(duì)位移； ji -為為j j振型振型i i層的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角；層的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角； j -j j振型周期振型周期t tj j對(duì)應(yīng)的地震對(duì)應(yīng)的地震 影響系數(shù)；影響

13、系數(shù)； iii mjr/-i i層轉(zhuǎn)動(dòng)半徑；層轉(zhuǎn)動(dòng)半徑； xji f yji f tji f x y 質(zhì)心質(zhì)心 j j振型振型i i層質(zhì)心處地震作用層質(zhì)心處地震作用 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算18 考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)時(shí)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式: : ijitjjxji gxf ijitjjyji gyf ijiitjjtji grf 2 xji f yji f tji f x y 質(zhì)心質(zhì)心 j j振型振型i i層質(zhì)心處地震作用層質(zhì)心處地震作用 tj -考慮扭轉(zhuǎn)的考慮扭轉(zhuǎn)的j j振型參與系數(shù)；振型參與系數(shù)； 僅考慮僅考慮x

14、x方向地震時(shí)方向地震時(shí) n i iijijiji n i ijitj gryxgx 1 2222 1 )(/ 僅考慮僅考慮y y方向地震時(shí)方向地震時(shí) n i iijijiji n i ijitj gryxgy 1 2222 1 )(/ 與與x x方向斜交地震時(shí)方向斜交地震時(shí) sincos yjxjtj 地震作用方向與地震作用方向與 x軸方向夾角軸方向夾角 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算19 3 3、考慮扭轉(zhuǎn)影響的水平地震作用效應(yīng)、考慮扭轉(zhuǎn)影響的水平地震作用效應(yīng) 不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響時(shí)的水平地震作用效應(yīng)不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響時(shí)的水平地震作用效應(yīng) m j jek ss 1 2 ( (一般情況下一

15、般情況下 m=3m=3） 考慮單向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)考慮單向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng) m j m k kjjkek sss 11 ttkjt ttkj jk 222 5.1 )1(4)1( )1(8 ek s-考慮扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)考慮扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng) kj ss 、-分別為分別為j j、k k振型地震作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)；振型地震作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)； 可取前可取前9 9 15個(gè)振型。個(gè)振型。 kj 、-分別為分別為j j、k k振型的阻尼比；振型的阻尼比； jk -為為j j振型與振型與k k振型的耦聯(lián)系數(shù)；振型的耦聯(lián)系數(shù)； t -為為k k振型與振型與j j振型的自振

16、周期比；振型的自振周期比； 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算20 考慮雙向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng)考慮雙向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應(yīng) 22 )85. 0( yxek sss 22 )85. 0( xyek sss 取兩者中較大值取兩者中較大值 )( yx ss-為僅考慮為僅考慮x(y)x(y)向水平地震作用時(shí)的地震作用效應(yīng)。向水平地震作用時(shí)的地震作用效應(yīng)。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算21 3.8 3.8 結(jié)構(gòu)豎向地震作用結(jié)構(gòu)豎向地震作用 豎向地震運(yùn)動(dòng)是可觀的：豎向地震運(yùn)動(dòng)是可觀的： 根據(jù)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分根據(jù)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分 析，在震中距小

17、于析，在震中距小于200km200km范范 圍內(nèi)，同一地震的豎向地面圍內(nèi)，同一地震的豎向地面 加速度峰值與水平地面加速加速度峰值與水平地面加速 度峰值之比度峰值之比av/ah平均值約為平均值約為 1/21/2，甚至有時(shí)可達(dá)，甚至有時(shí)可達(dá)1.61.6。 豎向地震作用的影響是顯著的：豎向地震作用的影響是顯著的： 根據(jù)地震計(jì)算分析，對(duì)于高層建筑、高聳及大跨結(jié)構(gòu)影根據(jù)地震計(jì)算分析，對(duì)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)力響顯著。結(jié)構(gòu)豎向地震內(nèi)力n ne e/ /與重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力與重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力n ng g的比的比 值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為

18、8 8度時(shí)為度時(shí)為50%50%至至90%90%，9 9度度 時(shí)可達(dá)或超過(guò)時(shí)可達(dá)或超過(guò)1 1；335m335m高的電視塔上部，高的電視塔上部，8 8度時(shí)為度時(shí)為138%138%；高層；高層 建筑上部，建筑上部，8 8度時(shí)為度時(shí)為50%50%至至110%110%。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算22 目前，國(guó)外抗震設(shè)計(jì)規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的目前，國(guó)外抗震設(shè)計(jì)規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有： 1.1.長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)； 2.2.大跨度結(jié)構(gòu)；大跨度結(jié)構(gòu)； 3.3.高聳結(jié)構(gòu)和較高的高層建筑；高聳結(jié)構(gòu)和較高的高層建筑； 4.4.以軸向力為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)

19、件（柱或懸掛結(jié)構(gòu)）；以軸向力為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱或懸掛結(jié)構(gòu)）； 5.5.砌體結(jié)構(gòu)；砌體結(jié)構(gòu)； 6.6.突出于建筑頂部的小構(gòu)件。突出于建筑頂部的小構(gòu)件。 我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定前三類結(jié)構(gòu)要考慮向上或向下我國(guó)抗震設(shè)計(jì)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。豎向地震作用的不利影響。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算23 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算24 一、豎向地震反應(yīng)譜一、豎向地震反應(yīng)譜 豎向地震反應(yīng)譜與水平地震反應(yīng)譜的豎向地震反應(yīng)譜與水平地震反應(yīng)譜的比較比較: : 類場(chǎng)地豎向地震類場(chǎng)地豎向地震 平均反應(yīng)譜與水平平均反應(yīng)譜與水平 地震平均反應(yīng)

20、譜地震平均反應(yīng)譜 形狀相差不大形狀相差不大 加速度峰值約為水平的加速度峰值約為水平的1/21/2至至2/32/3。 可利用水平地震反應(yīng)譜進(jìn)行分析。可利用水平地震反應(yīng)譜進(jìn)行分析。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算25 分析結(jié)果表明：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 前前5 5個(gè)振型按平方和開方組合的地震內(nèi)力相比較，誤差僅個(gè)振型按平方和開方組合的地震內(nèi)力相比較，誤差僅 在在5%-15%5%-15%。 此外，豎向第一振型的數(shù)值大致呈倒三角形式，基本此外，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(chǎng)地

21、特征周期。周期小于場(chǎng)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(jì)算。剪力法類似的方法計(jì)算。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算26 二、高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用的計(jì)算公式二、高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用的計(jì)算公式 eqvevk gf max ieq gg75.0 maxmax 65.0 hv -結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值； evk f maxmax,hv -豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。 h1 g1 hi n g i g evk f v

22、i f evk n j jj ii vi f hg hg f 1 -質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)i i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。 規(guī)范要求：規(guī)范要求：9 9度時(shí)，高層建筑樓層的豎向地震作用效度時(shí)，高層建筑樓層的豎向地震作用效 應(yīng)應(yīng)乘以應(yīng)應(yīng)乘以1.51.5的增大系數(shù)的增大系數(shù)。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算27 三、平板型網(wǎng)架屋蓋與大于三、平板型網(wǎng)架屋蓋與大于24m24m屋架的豎向地震作用計(jì)算屋架的豎向地震作用計(jì)算 s i e ii ff/ -第第i i桿件的豎向地震內(nèi)力；桿件的豎向地震內(nèi)力； e i f -第第i i桿件的重力內(nèi)力。桿件的重力內(nèi)力。 s i f 反應(yīng)譜法計(jì)算

23、結(jié)果表明反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果表明 1.1.比值雖不相同比值雖不相同, ,但相差不大但相差不大, ,故可取最大值作為設(shè)計(jì)依據(jù)；故可取最大值作為設(shè)計(jì)依據(jù)； 2.2.比值與烈度和場(chǎng)地類別有關(guān)；比值與烈度和場(chǎng)地類別有關(guān)； 3.3.比值與跨度有關(guān)，但在常用的范圍內(nèi)，變化不很大；為了簡(jiǎn)化，略比值與跨度有關(guān)，但在常用的范圍內(nèi)，變化不很大；為了簡(jiǎn)化，略 去其影響；去其影響； ivi gf -豎向地震作用系豎向地震作用系 數(shù)，按表采用；數(shù)，按表采用； -重力荷載代表值。重力荷載代表值。 i g 0.250.250.209 0.13(0.19)0.13(0.19)0.10(0.15)0.10(0.15)8 0.200

24、.150.150.159 0.10(0.15)0.08(0.12) 可不計(jì)算（可不計(jì)算（0.10) 8 、 鋼筋混凝土鋼筋混凝土 屋架屋架 平板型網(wǎng)架平板型網(wǎng)架 鋼屋架鋼屋架 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型 烈烈 度度 場(chǎng)地類別場(chǎng)地類別 采用靜力法采用靜力法 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算28 對(duì)于長(zhǎng)懸臂和其它大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)于長(zhǎng)懸臂和其它大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，8 8 度和度和9 9度可分別取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件度可分別取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的重力荷載代表值的10%10%和和20%20%， 設(shè)計(jì)基本地震加速度為設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g0.30g時(shí)，可取該結(jié)

25、構(gòu)構(gòu)件重力荷載代時(shí)，可取該結(jié)構(gòu)構(gòu)件重力荷載代 表值的表值的15%15%。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算29 一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則 3.9 3.9 結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)遵循下列原則：各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)遵循下列原則： 1 1、一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的、一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用分別考慮水平地震作用 并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。 2 2、有、有斜交抗側(cè)力構(gòu)件斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相

26、交角度大于的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于1515度時(shí)，應(yīng)分別考慮各度時(shí)，應(yīng)分別考慮各 抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用?？箓?cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。 3 3、質(zhì)量和剛度分布明顯、質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的，應(yīng)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(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。扭轉(zhuǎn)影響其他情況宜采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。 4 4、8 8度和度和9 9度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，9 9度時(shí)的高層建筑，應(yīng)考慮度時(shí)的高層建筑，應(yīng)考慮 豎向地震豎向地震作用。作用。 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變

27、形驗(yàn)算30 二、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法的確定二、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法的確定 1 1、高度不超過(guò)、高度不超過(guò)40m40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度，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(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)， 宜采用宜采用底部剪力法底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。等簡(jiǎn)化方法。 2 2、除上述以外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用、除上述以外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法。 3 3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和下表所列高度范圍的、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(yīng)采用高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法時(shí)程分析法進(jìn)行多遇

28、地震下的補(bǔ)充進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充 計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分 解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。 烈度、場(chǎng)地類別烈度、場(chǎng)地類別房屋高度范圍（房屋高度范圍（m） 8度度、類場(chǎng)地和類場(chǎng)地和7 7度度 100 8度度、類場(chǎng)地類場(chǎng)地 80 9度度 60 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算31 時(shí)程分析方法要點(diǎn)：時(shí)程分析方法要點(diǎn)： 按建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于按建筑場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用不少于二組的實(shí)際強(qiáng)震二組的實(shí)際強(qiáng)震 記錄記錄和和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線一組人工模擬的加速度時(shí)程曲

29、線，其平均地震影響系，其平均地震影響系 數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在 統(tǒng)計(jì)意義上相符。統(tǒng)計(jì)意義上相符。 烈度、場(chǎng)地類別烈度、場(chǎng)地類別房屋高度范圍（房屋高度范圍（m） 8度度、 類場(chǎng)地和類場(chǎng)地和7 7度度 100 8度度、 場(chǎng)地場(chǎng)地 80 9度度 60 采用時(shí)程分析法的房屋高度范圍采用時(shí)程分析法的房屋高度范圍 時(shí)程分析所用地震加速度時(shí)程的最大峰值 地震影響 烈 度 6789 設(shè)計(jì)基本地震加速度值(g)0.050.10 0.150.20 0.300.40 多遇地震(cm/s2)1835 5570 110140 罕遇地震(c

30、m/s2)220 310400 510620 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算32 采用二階段設(shè)計(jì)法：采用二階段設(shè)計(jì)法： 第一階段：對(duì)絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力第一階段：對(duì)絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力 驗(yàn)算驗(yàn)算, ,以及多遇地震作用下的彈性變形驗(yàn)算。以及多遇地震作用下的彈性變形驗(yàn)算。 第二階段：對(duì)一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算。第二階段：對(duì)一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算。 三、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算內(nèi)容三、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算內(nèi)容 1.1.多遇地震下結(jié)構(gòu)允許彈性變形驗(yàn)算多遇地震下結(jié)構(gòu)允許彈性變形驗(yàn)算 除砌體結(jié)構(gòu)、廠房外的框架結(jié)構(gòu)

31、、填充墻框架結(jié)構(gòu)、框架除砌體結(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(yàn)算允許彈性變形。剪力墻結(jié)構(gòu)等需驗(yàn)算允許彈性變形。 對(duì)于按底部剪力法分析結(jié)構(gòu)地震作用時(shí)，其彈性位移計(jì)算公對(duì)于按底部剪力法分析結(jié)構(gòu)地震作用時(shí)，其彈性位移計(jì)算公 式為式為 iee kiviu/)()( -第第i i層的層間位移；層的層間位移；)(iu e -第第i i層的側(cè)移剛度；層的側(cè)移剛度； i k -第第i i層的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值。層的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值。 )(iv e 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算33 樓層內(nèi)最大彈性層間位移應(yīng)符合下式樓層內(nèi)最大彈性層間位移應(yīng)符合下式 hu

32、ee -多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移； e u -計(jì)算樓層層高；計(jì)算樓層層高； h e -彈性層間位移角限值，按下表采用。彈性層間位移角限值，按下表采用。 1/300多、高層鋼結(jié)構(gòu)多、高層鋼結(jié)構(gòu) 1/1000鋼筋混凝土框支層鋼筋混凝土框支層 1/1000鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒 1/800鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱抗震墻、板柱-抗震墻、框架抗震墻、框架-核心筒核心筒 1/550鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型 e 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算34 r

33、e rs/ 2.2.多遇地震下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算多遇地震下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算 下列情況可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算：下列情況可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算： （1 1）6 6度時(shí)的建筑（度時(shí)的建筑（類場(chǎng)地上較高的高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)除外）；類場(chǎng)地上較高的高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)除外）； （2 2）7 7度時(shí)度時(shí)、類場(chǎng)地、柱高不超過(guò)類場(chǎng)地、柱高不超過(guò)10m10m且兩端有山墻的單跨及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(biāo)高不超過(guò)多跨等高的鋼筋混凝土廠房，或柱頂標(biāo)高不超過(guò)4.5m4.5m，兩端均有山，兩端均有山 墻的單跨及多跨等高的磚柱廠房。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(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的抗

34、震驗(yàn)算，除上述情況的所有結(jié)構(gòu)都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的抗震驗(yàn)算， 驗(yàn)算公式為驗(yàn)算公式為 s -包含地震作用效應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計(jì)值；包含地震作用效應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計(jì)值； r-結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值； re -承載力抗震調(diào)整系數(shù)，除另有規(guī)定外，按下表采用；承載力抗震調(diào)整系數(shù)，除另有規(guī)定外，按下表采用； 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算35 材料材料 結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)受力狀態(tài) 鋼鋼 柱、梁柱、梁 支撐支撐 節(jié)點(diǎn)板件、連接螺栓節(jié)點(diǎn)板件、連接螺栓 連接焊縫連接焊縫 0.75 0.80 0.85 0.90 砌體砌體兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻兩端

35、均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻 其他抗震墻其他抗震墻 受剪受剪 受剪受剪 0.9 1.0 混凝土混凝土 梁梁 梁軸壓比小于梁軸壓比小于0.15柱柱 梁軸壓比不小于梁軸壓比不小于0.15柱柱 抗震墻抗震墻 各類構(gòu)件各類構(gòu)件 受彎受彎 偏壓偏壓 偏壓偏壓 偏壓偏壓 受剪、偏拉受剪、偏拉 0.75 0.75 0.80 0.85 0.85 re 承載力抗震調(diào)整系數(shù)承載力抗震調(diào)整系數(shù) re rs/ 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算36 re rs/ wkwwevkevehkehgeg sssss g -重力荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取重力荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取1.21.2，當(dāng)重力荷載效應(yīng)對(duì)構(gòu)件承載能力

36、，當(dāng)重力荷載效應(yīng)對(duì)構(gòu)件承載能力 有利時(shí)，不應(yīng)大于有利時(shí)，不應(yīng)大于1.01.0； eveh 、 -分別為水平、豎向分別為水平、豎向 地震作用分項(xiàng)系數(shù)，地震作用分項(xiàng)系數(shù)， 按右表采用；按右表采用； 0.51.3同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用同時(shí)計(jì)算水平與豎向地震作用 1.30.0僅計(jì)算豎向地震作用僅計(jì)算豎向地震作用 0.01.3僅計(jì)算水平地震作用僅計(jì)算水平地震作用 地震作用地震作用 eh ev w -風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)采用風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)采用1.41.4； ge s -重力荷載代表值的效應(yīng)；重力荷載代表值的效應(yīng)； evkehk ss 、 -水平、豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)水平、豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)

37、, ,尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù); ; wk s -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)； w -風(fēng)荷載組合系數(shù)風(fēng)荷載組合系數(shù); ;一般結(jié)構(gòu)可不考慮一般結(jié)構(gòu)可不考慮, ,風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑應(yīng)采用風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑應(yīng)采用0.2;0.2; 2021-5-12第10講 豎向地震作用與變形驗(yàn)算37 3.3.罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算 需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算的范圍需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算的范圍 (a)(a)下列結(jié)構(gòu)下列結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算 1 1）8 8度度、類場(chǎng)