抗震防災(zāi)第3章4

1、解：解： （1）計(jì)算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值：）計(jì)算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值：kN6 .5997eqG（2）計(jì)算水平地震影響系數(shù)：）計(jì)算水平地震影響系數(shù)：139. 01（3）計(jì)算結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：）計(jì)算結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：kN7 .8336 .5997139. 01eqEKGF（4）頂部附加水平地震作用）頂部附加水平地震作用0nF（5）計(jì)算各層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值）計(jì)算各層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值nEKnkkkiiiFGHGHF11解：解： （1）計(jì)算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值：）計(jì)算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值：kN6 .5997eqG（2）計(jì)算水平地震影響系數(shù)：）計(jì)算水平地震影響系

2、數(shù)：139. 01（3）計(jì)算結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：）計(jì)算結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：kN7 .8336 .5997139. 01eqEKGF（4）頂部附加水平地震作用）頂部附加水平地震作用0nF（5）計(jì)算各層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值）計(jì)算各層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值kN7 .1661FkN5.3332FkN5 .3333F（6）計(jì)算各層的層間剪力）計(jì)算各層的層間剪力kN7.8333211FFFVkN0 .667322FFVkN5 .33333 FV七、突出屋面附屬結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力的調(diào)整七、突出屋面附屬結(jié)構(gòu)地震內(nèi)力的調(diào)整震害表明，突出屋面的屋頂間（電梯機(jī)房、水箱震害表明，突出屋面的屋頂間（電梯機(jī)房、水

3、箱間）、女兒墻、煙囪等，它們的震害比下面的主體結(jié)間）、女兒墻、煙囪等，它們的震害比下面的主體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重。構(gòu)嚴(yán)重。原因是由于突出屋面的這些結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度突原因是由于突出屋面的這些結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度突然減小，地震反應(yīng)隨之增大。然減小，地震反應(yīng)隨之增大。-鞭端效應(yīng)鞭端效應(yīng)?？拐鹨?guī)范抗震規(guī)范規(guī)定：采用底部剪力法時(shí)，突出屋規(guī)定：采用底部剪力法時(shí)，突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應(yīng)，宜乘面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應(yīng)，宜乘以增大系數(shù)以增大系數(shù)3。此增大部分不應(yīng)向下傳遞，但與該突。此增大部分不應(yīng)向下傳遞，但與該突出部分相連的構(gòu)件應(yīng)計(jì)入。出部分相連的構(gòu)件應(yīng)計(jì)入。3.9 豎向地震作用的計(jì)算豎

4、向地震作用的計(jì)算豎向地震運(yùn)動(dòng)是客觀的豎向地震運(yùn)動(dòng)是客觀的根據(jù)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，在震中距小于根據(jù)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，在震中距小于200km范范圍內(nèi)，同一地震的圍內(nèi)，同一地震的豎向豎向地面加速度峰值地面加速度峰值與與水平水平地面加速地面加速度峰值度峰值之比之比av/ah平均值約為平均值約為1/2，甚至有時(shí)可達(dá)，甚至有時(shí)可達(dá)1.6。根據(jù)地震計(jì)算分析，對(duì)于高層建筑、高聳及大跨結(jié)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)生的與重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)力NG的比值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為的比值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為8度

5、時(shí)度時(shí)為為50%至至90%，9度時(shí)可達(dá)或超過(guò)度時(shí)可達(dá)或超過(guò)1；335m高的電視塔高的電視塔上部，上部，8度時(shí)為度時(shí)為138%；高層建筑上部，；高層建筑上部，8度時(shí)為度時(shí)為50%至至110%。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目前，目前，抗震規(guī)范抗震規(guī)范考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)包括：考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)包括： 8度和度和9度時(shí)的大跨結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪度時(shí)的大跨結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和類似高聳結(jié)構(gòu)；和類似高聳結(jié)構(gòu)； 9度時(shí)的高層建筑。度時(shí)的高層建筑。3.9.1 結(jié)構(gòu)豎向地震動(dòng)力特性結(jié)構(gòu)豎向地震動(dòng)力特性 各類場(chǎng)地的豎向地震反應(yīng)譜和水平地震反應(yīng)譜各類場(chǎng)地的豎向地震反應(yīng)譜和水平地震

6、反應(yīng)譜在在形狀上相差不大形狀上相差不大； 地面豎向最大加速度地面豎向最大加速度/地面水平最大加速度為地面水平最大加速度為1/22/3。max,max,65. 0Hv3.9.2 反應(yīng)譜法反應(yīng)譜法計(jì)算豎向地震作用計(jì)算豎向地震作用一、應(yīng)用范圍一、應(yīng)用范圍9度時(shí)的高層建筑和度時(shí)的高層建筑和8、9度時(shí)的高聳建筑。度時(shí)的高聳建筑。二、計(jì)算公式二、計(jì)算公式EvknkkkiiviFGHGHF1eqEvkGFmax65. 0GGeq75. 03.9.3 靜力法靜力法計(jì)算豎向地震作用計(jì)算豎向地震作用一、應(yīng)用范圍一、應(yīng)用范圍平板型網(wǎng)架屋架、跨度大于平板型網(wǎng)架屋架、跨度大于24米的屋架、長(zhǎng)懸臂及大米的屋架、長(zhǎng)懸臂及大

7、跨度結(jié)構(gòu)?？缍冉Y(jié)構(gòu)。二、計(jì)算公式二、計(jì)算公式iviGF豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為豎向地震作用系數(shù)：為豎向地震作用系數(shù)：對(duì)于長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)：對(duì)于長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)：8、9度時(shí)度時(shí)分別取分別取0.10、0.20，設(shè)計(jì)基本，設(shè)計(jì)基本加速度為加速度為0.30g時(shí)，可取時(shí)，可取0.15。對(duì)于平板型網(wǎng)架、鋼屋架等對(duì)于平板型網(wǎng)架、鋼屋架等按表取值。按表取值。3.10 結(jié)構(gòu)自振周期和振型的近似計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期和振型的近似計(jì)算niiiniiiGgGT11212一、瑞利法（能量法）一、瑞利法（能量法）基本原理：基本原理：體系在振動(dòng)過(guò)程中能量守恒。體系在振動(dòng)過(guò)程中能量守恒。計(jì)算公式計(jì)算公式二、折算質(zhì)量法二、折算質(zhì)量

8、法基本原理：基本原理：在計(jì)算多質(zhì)點(diǎn)體系基本頻率時(shí)，用一在計(jì)算多質(zhì)點(diǎn)體系基本頻率時(shí)，用一個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系代替原體系，使這個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系的自振個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系代替原體系，使這個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系的自振頻率與原體系的基本頻率相等后者接近。這個(gè)單質(zhì)點(diǎn)頻率與原體系的基本頻率相等后者接近。這個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系的質(zhì)量稱為折算質(zhì)量體系的質(zhì)量稱為折算質(zhì)量Mzh。這個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系的約。這個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系的約束條件和剛度應(yīng)與原體系完全相同。束條件和剛度應(yīng)與原體系完全相同。Mzh的確定原則：的確定原則：?jiǎn)钨|(zhì)點(diǎn)體系最大動(dòng)能單質(zhì)點(diǎn)體系最大動(dòng)能=原體系最大動(dòng)能原體系最大動(dòng)能212zhmniiixxmMzhM11計(jì)算公式計(jì)算公式zhMT21三、頂點(diǎn)位移法

9、三、頂點(diǎn)位移法基本原理：基本原理：將結(jié)構(gòu)按其質(zhì)量分布情況，簡(jiǎn)化成有將結(jié)構(gòu)按其質(zhì)量分布情況，簡(jiǎn)化成有限個(gè)質(zhì)點(diǎn)或者無(wú)限個(gè)質(zhì)點(diǎn)的懸臂桿，然后求出以結(jié)構(gòu)限個(gè)質(zhì)點(diǎn)或者無(wú)限個(gè)質(zhì)點(diǎn)的懸臂桿，然后求出以結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移表示的基本頻率計(jì)算公式。頂點(diǎn)位移表示的基本頻率計(jì)算公式。計(jì)算公式計(jì)算公式按彎曲振動(dòng)按彎曲振動(dòng)c160. 1T按剪切振動(dòng)按剪切振動(dòng)c180. 1T按剪彎振動(dòng)按剪彎振動(dòng)c170. 1T頂點(diǎn)位移頂點(diǎn)位移3.11 地震作用計(jì)算的一般規(guī)定地震作用計(jì)算的一般規(guī)定一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則各類建筑結(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： 一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸

10、方向分一般情況下，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并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向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)。的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。 有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15度時(shí)，應(yīng)分別考慮各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地度時(shí)，應(yīng)分別考慮各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。震作用。3.11 地震作用計(jì)算的一般規(guī)定地震作用計(jì)算的一般規(guī)定一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則各類建筑結(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： 質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙質(zhì)量

11、和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，其它情況宜采向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響，其它情況宜采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。 8度和度和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度時(shí)度時(shí)的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。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 高度不超過(guò)高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛，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)，宜采用質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，宜采用底部

12、剪力法等簡(jiǎn)化方底部剪力法等簡(jiǎn)化方法法。 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)振型分解反應(yīng)譜法譜法。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 特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和下表所列高度特別不規(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)采用范圍的高層建筑，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)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解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較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。大值。3.12 結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算第一階段第一階段：對(duì)絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作

13、用下：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)件的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗(yàn)算承載力驗(yàn)算，以及多遇地震作用下的，以及多遇地震作用下的彈彈性變形驗(yàn)算性變形驗(yàn)算。第二階段第二階段：對(duì)一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的：對(duì)一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈彈塑性變形驗(yàn)算。塑性變形驗(yàn)算。采用兩階段設(shè)計(jì)方法：采用兩階段設(shè)計(jì)方法：一、截面抗震驗(yàn)算一、截面抗震驗(yàn)算RERS kEhvEvEhkEhGEGwwwSSSSS結(jié)構(gòu)內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值：結(jié)構(gòu)內(nèi)力組合設(shè)計(jì)值：重力荷載分項(xiàng)系數(shù)重力荷載分項(xiàng)系數(shù)重力荷載代表值重力荷載代表值地震作用標(biāo)準(zhǔn)值地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)的效應(yīng)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)值二、抗震變形驗(yàn)算二、抗震變形驗(yàn)

14、算1.多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算：多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算： huee多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的最大的層間彈層間彈性位移性位移。mkikiiDVu1e計(jì)算樓層層高計(jì)算樓層層高第第i層第層第k柱的剛度柱的剛度第第i層的剪力層的剪力彈性層間位移角限值彈性層間位移角限值2.結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性位移驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性位移驗(yàn)算應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)：應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)：抗震規(guī)范抗震規(guī)范5.5.2-1宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)：宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算的結(jié)構(gòu)：抗震規(guī)范抗震規(guī)范5.5.2-2彈塑性位移的計(jì)算方法：

15、彈塑性位移的計(jì)算方法： 抗震規(guī)范抗震規(guī)范5.5.3彈塑性位移計(jì)算的簡(jiǎn)化方法：彈塑性位移計(jì)算的簡(jiǎn)化方法：抗震規(guī)范抗震規(guī)范5.5.4彈塑性層間位移應(yīng)符合下式彈塑性層間位移應(yīng)符合下式 hupp作業(yè)：作業(yè)：1.驗(yàn)算本課件中驗(yàn)算本課件中“例例1”中兩質(zhì)點(diǎn)體系的振型關(guān)于質(zhì)量和剛中兩質(zhì)點(diǎn)體系的振型關(guān)于質(zhì)量和剛度矩陣的正交性。度矩陣的正交性。2.試用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算如圖所示的試用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算如圖所示的3層框架在多遇地層框架在多遇地震時(shí)的層間地震剪力。已知抗震設(shè)防烈度為震時(shí)的層間地震剪力。已知抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)地震分度，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，組為第二組，II類場(chǎng)地，結(jié)構(gòu)阻尼比為類場(chǎng)地，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05.已計(jì)算出已計(jì)算出3個(gè)自振周期和振型分別為：個(gè)自振周期和振型分別為：s467.