結(jié)構(gòu)抗震-第4章-第9講

1、 結(jié) 構(gòu) 抗 震劉君陽2016年3月課程性質(zhì)：必修課課程學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)授課班級(jí)：2013級(jí)土木工程 第 9 講4.1 概述4.2 抗震設(shè)計(jì)的一般要求4.3 框架內(nèi)力與位移計(jì)算第四章 多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設(shè)計(jì)4.4 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)4.5 抗震結(jié)構(gòu)的基本抗震構(gòu)造措施4.6 框架-抗震墻結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施4.7 多層框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì) 4.3 框架內(nèi)力與位移計(jì)算1水平地震作用計(jì)算2水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算3豎向荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算4豎向荷載下的梁端彎矩調(diào)幅5豎向活荷載的最不利布置6內(nèi)力組合7框架結(jié)構(gòu)位移驗(yàn)算（1）結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析，主要 是結(jié)構(gòu)自振周期的確定；（2）結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算

2、，包括 常遇地震作用下的地震荷 載與結(jié)構(gòu)側(cè)移；（3）結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析（4）截面抗震設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算的內(nèi)容包括：計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期及振型初步選定梁柱截面及材料強(qiáng)度等級(jí)開始確定結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)布置計(jì)算多遇烈度下地震作用結(jié)束計(jì)算各層荷載、重力荷載代表值計(jì)算結(jié)構(gòu)剛度參數(shù)計(jì)算多遇烈度下結(jié)構(gòu)側(cè)移地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析豎載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析內(nèi)力組合、截面設(shè)計(jì)、構(gòu)造設(shè)計(jì)是否需要做薄弱層變形驗(yàn)算 罕遇烈度下薄弱層變形驗(yàn)算結(jié)構(gòu)方案調(diào)整特殊構(gòu)造措施不滿足不滿足滿足需要不需要結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)步驟框圖1水平地震作用計(jì)算1、結(jié)構(gòu)的地震作用計(jì)算方向 一般可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用，各方向的水平地震作用全部由該方向抗

3、側(cè)力框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)。2、計(jì)算單元的選取 一般應(yīng)以防震縫所劃分的結(jié)構(gòu)單元作為計(jì)算單元，在計(jì)算單元中各樓層重力荷載代表值的集中質(zhì)點(diǎn)Gi設(shè)在樓屋蓋標(biāo)高處。3、水平地震作用計(jì)算 一般情況下采用底部剪力法分別求單元的總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FEK、各層水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Fi 和頂部附加水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Fn。 一般多采用頂點(diǎn)位移法，計(jì)入 的影響，框架結(jié)構(gòu)的基本周期T1可按下式計(jì)算： 考慮非結(jié)構(gòu)墻體剛度影響的周期折減系數(shù)， 當(dāng)采用實(shí)砌填充磚墻時(shí)取0.60.7； 當(dāng)采用輕質(zhì)墻、外掛墻板時(shí)取0.8； 假想集中在各層樓面處的重力荷載代表值Gi為水平荷載， 按彈性方法所求得的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想位移(m)。 注意：對(duì)于有突出于

4、屋面的屋頂間(電梯間、水箱間)等的框架結(jié)構(gòu)房屋，結(jié)構(gòu)假想位移是指主體結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的位移。4. 結(jié)構(gòu)基本周期的計(jì)算TTTuT7 . 11TTu 當(dāng)已知第j層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Fj和Fn，第i層的地震剪力Vi 為 然后，再按該層各柱的側(cè)移剛度求其分擔(dān)的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值。一般將磚填充墻僅作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不考慮其抗側(cè)力作用。5. 地震剪力的計(jì)算及分配2水平地震作用下框架內(nèi)力計(jì)算（1）反彎點(diǎn)法 適用：用于層數(shù)較少、梁柱線剛度比（ ）大于3小于5的情況 反彎點(diǎn)位置：上部H/2，底層2H/3。 在工程手算方法中，常采用反彎點(diǎn)法和D值法（改進(jìn)反彎點(diǎn)法）進(jìn)行水平地震作用下框架內(nèi)力的分析。cbii /定義：柱結(jié)點(diǎn)

5、有轉(zhuǎn)角時(shí)使柱端產(chǎn)生單位水平位移所需施加的水平推力。柱抗側(cè)剛度計(jì)算公式：（2）D值法312cEIDhhEIicc212hiDc 剛度修正系數(shù)，小于1，計(jì)算公式查表；h 層高；i c 柱線剛度。計(jì)算各柱所分配的剪力iijijVDDVij各柱所分配的剪力計(jì)算公式：第i層第j根柱所分配的地震剪力；第i層樓層剪力；第i層第j根柱的側(cè)移剛度；第i層所有各柱側(cè)移剛度之和。ijViVijDijD計(jì)算各柱反彎點(diǎn)高度反彎點(diǎn)高度y計(jì)算公式：hyyyyy)(3210 標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)剛度比0y考慮上、下橫梁線剛度不相等時(shí)引入的修正值為考慮上層、下層層高變化時(shí)引入的修正值為該柱的高度（層高）1y22y、yh柱端彎矩由柱剪力V

6、ij和反彎點(diǎn)高度y，按下式求得：計(jì)算柱端彎矩上端：下端：()cijMVhy上cijMVy下計(jì)算梁端彎矩 梁端彎矩可按節(jié)點(diǎn)彎矩平衡條件，將節(jié)點(diǎn)上、下柱端彎矩之和按左、右梁的線剛度比例分配。112(bcckMMMkk左上下）212(bcckMMMkk右上下）1k2k計(jì)算梁跨中彎矩和剪力及柱軸力 根據(jù)力平衡原理，由兩端彎矩和作用在該梁上的豎向荷載求出梁跨中彎矩和剪力，再根據(jù)剪力求柱軸力。()/()lrbbbnlribbkk iVMMLNVV3豎向荷載作用下框架內(nèi)力計(jì)算豎向荷載下框架內(nèi)力近似計(jì)算可采用分層法和彎矩二次分配法。 （1）分層法將該層梁與上下柱組成計(jì)算單元；3層2層1層在計(jì)算簡(jiǎn)圖中除底層外其

7、他各層柱的線剛度均乘以折減系數(shù)0.9， 因此柱的彎矩傳遞系數(shù)也相應(yīng)地由l2改為l3。用彎矩分配法逐層計(jì)算各單元框架的彎矩，疊加起來即為整個(gè)框架 的彎矩。每一層柱的最終彎矩由上、下層單元框架所得彎矩疊加。對(duì)節(jié)點(diǎn)處不平衡彎矩較大的可再分配一次，但不再傳遞。每層只承受該層豎向荷載，不考慮其他各層荷載的影響。分層法計(jì)算要點(diǎn)彎矩二次分配法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)固端彎矩（不平衡彎矩）；將各節(jié)點(diǎn)的不平衡彎矩，同時(shí)作分配（按梁柱線剛度分配固端彎矩） 和傳遞（傳遞系數(shù)均為l2 ）；再作一次彎矩分配即可。 由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有塑性內(nèi)力重分布性質(zhì)，在豎向荷載下可以考慮適當(dāng)降低梁端彎矩，進(jìn)行調(diào)幅，以減少負(fù)彎矩鋼筋的擁擠現(xiàn)象。4

8、豎向荷載下的梁端彎矩調(diào)幅對(duì)于現(xiàn)澆框架，調(diào)幅系數(shù)可取0.80.9；裝配整體式框架由于節(jié)點(diǎn)的附加變形，可取0.70.8。將調(diào)幅后的梁端彎矩疊加簡(jiǎn)支梁的彎矩，則可得到梁的跨中彎矩。 只有豎向荷載作用下的梁端彎矩可以調(diào)幅，水平荷載作用下的梁端彎矩不能考慮調(diào)幅。 因此，必須先將豎向荷載作用下的梁端彎矩調(diào)幅后，再與水平荷載產(chǎn)生的梁端彎矩進(jìn)行組合。 支座彎矩調(diào)幅降低后，梁跨中彎矩應(yīng)相應(yīng)增加，且調(diào)幅后的跨中彎矩不應(yīng)小于簡(jiǎn)支情況下跨中彎矩的50。 調(diào)幅后跨中彎矩為：5豎向活荷載的最不利布置 據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)高層民用建筑重力荷載約1215kNm2，其中活荷載約為2kNm2左右，所占比例較小，其不利布置對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響

9、并不大。 （1）當(dāng)活荷載不很大時(shí)，可按全部滿載布置。這樣，可不考慮框架的側(cè)移，以簡(jiǎn)化計(jì)算。 （2）當(dāng)活荷載較大時(shí)，可將跨中彎矩乘以1.11.2系數(shù)加以修正，以考慮活荷載不利布置對(duì)跨中彎矩的影響。6內(nèi)力組合 通過內(nèi)力計(jì)算，獲得了在不同荷載作用下產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)可能出現(xiàn)的最不利情況進(jìn)行構(gòu)件的內(nèi)力組合所得設(shè)計(jì)內(nèi)力值，進(jìn)行截面設(shè)計(jì).在框架抗震設(shè)計(jì)時(shí)一般有兩種組合：（1）地震作用效應(yīng)與重力荷載代表值效應(yīng)的組合EhGESSS3.12.1SGE相應(yīng)于水平地震作用下重力荷載代表值效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；SEh水平地震作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)只考慮水平地震作用與重力荷載代表值時(shí)，內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值可由下式計(jì)算：（2）豎

10、向荷載效應(yīng)組合(非抗震組合) ，包括全部恒載與活載的組合QGSSS4.12.1無地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)受到全部恒荷載和活荷載的作用：SG由恒荷載產(chǎn)生的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值；SQ由活荷載產(chǎn)生的內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值。 在上述兩種荷載組合中，取最不利情況作為截面設(shè)計(jì)用的內(nèi)力設(shè)計(jì)值。當(dāng)需要考慮豎向地震作用或風(fēng)荷載作用時(shí)，其內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值可參考有關(guān)規(guī)定。kEvkEvEhkEhGEGSSSSS7框架結(jié)構(gòu)位移驗(yàn)算（1） 多遇地震作用下層間彈性位移計(jì)算 huee 多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大彈性層間位移；eu 彈性層間位移角限值，框架取1/550； e 計(jì)算樓層層高。h多遇地震作用下，框架結(jié)構(gòu)層間彈性位移，應(yīng)滿足下式要求：1ienijjVuD多遇地震作用下，框架結(jié)構(gòu)層間彈性位移，可依D值法按下式計(jì)算：（2）罕遇地震作用下的層間彈塑性位移驗(yàn)算 不