豎向地震作用

1、土木工程專(zhuān)業(yè)本科專(zhuān)業(yè)課土木工程專(zhuān)業(yè)本科專(zhuān)業(yè)課 第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理第一章 工程抗震基礎(chǔ)知識(shí)第二章 場(chǎng)地與地基基礎(chǔ)抗震原理第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理第六章 橋梁結(jié)構(gòu)抗震原理第七章 工程結(jié)構(gòu)減震控制原理第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理1 概述2 單自由度體系地震反應(yīng)分析3 單自由度體系水平地震作用4 多自由度體系地震反應(yīng)分析5 地震分析振型分解反應(yīng)譜法6 水平地震作用的底部剪力法7 考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用8 結(jié)構(gòu)豎向地震作用9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算10 結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法11 工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析方法12 地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相

2、互作用效應(yīng)第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理1 概述2 單自由度體系地震反應(yīng)分析3 單自由度體系水平地震作用4 多自由度體系地震反應(yīng)分析5 地震分析振型分解反應(yīng)譜法6 水平地震作用的底部剪力法7 考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用8 8 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)豎向地震作用豎向地震作用9 建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算10 結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法11 工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析方法12 地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用效應(yīng)第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理8.1 8.1 引言引言v震害表明，區(qū)的豎向地震地面運(yùn)動(dòng)相當(dāng)可觀，豎向地震作用相當(dāng)明顯，如煙囪、電視塔等高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑。v在豎向地震作用下傷的結(jié)構(gòu)構(gòu)件是的

3、和。v我國(guó)地震經(jīng)驗(yàn)表明，烈度9度和9度以上時(shí)，跨度大于18m的屋架、1.5m以上的懸挑陽(yáng)臺(tái)和走廊等震害嚴(yán)重甚至倒塌；烈度8度時(shí)，跨度大于26m的屋架、2.0m以上的懸挑陽(yáng)臺(tái)和走廊等震害嚴(yán)重。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：抗震設(shè)防烈度8度和9度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和類(lèi)似的高聳結(jié)構(gòu)，9度時(shí)的高層建筑，豎向地震作用。v各國(guó)抗震規(guī)范對(duì)豎向地震作用的計(jì)算方法大致有：(1)：取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件重力的一定百分?jǐn)?shù)作為豎向地震作用；(2)按計(jì)算豎向地震作用；(3)規(guī)定結(jié)構(gòu)或構(gòu)件所受到的豎向地震作用為。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理8.2 8.2 高聳

4、結(jié)構(gòu)及高層建筑的豎向地震作用高聳結(jié)構(gòu)及高層建筑的豎向地震作用v高聳結(jié)構(gòu)及高層建筑的豎向地震反應(yīng)的分析方法與水平地震反應(yīng)的分析方法沒(méi)有原則上的不同，凡是適宜于水平地震反應(yīng)分析的方法，也均可用于豎向地震反應(yīng)的分析。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理1. 1. 結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)周期和豎向設(shè)計(jì)反應(yīng)譜結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)周期和豎向設(shè)計(jì)反應(yīng)譜v采用反應(yīng)譜理論計(jì)算豎向地震作用時(shí)，需要確定豎向振動(dòng)的振型和豎向設(shè)計(jì)反應(yīng)譜。v豎向振動(dòng)的振型計(jì)算相當(dāng)于求解懸臂桿件的縱向振動(dòng)問(wèn)題。v計(jì)算結(jié)果表明，高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑的豎向振動(dòng)周期較短，其基本周期在范圍內(nèi)，。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v為了獲得豎

5、向設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，在編制建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)，曾對(duì)257組豎向和水平向強(qiáng)地震加速度記錄，按場(chǎng)地類(lèi)別分類(lèi)，分別統(tǒng)計(jì)給出（動(dòng)力系數(shù)譜），發(fā)現(xiàn)。v另外，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，的，一般在的范圍內(nèi)，但也不排除豎向最大地面加速度值比水平向最大地面加速度值大的個(gè)別情況。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v因此，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范取豎向地震影響系數(shù)，即：v核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50267-97中，分別規(guī)定了水平地震作用和豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜的最主要差別體現(xiàn)在最大值的周期范圍不同。maxmax65. 0v第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范EuroCod

6、e-8中，采用的豎向地震反應(yīng)譜的形狀與水平向地震反應(yīng)譜的形狀有所不同，相差一個(gè)與周期有關(guān)的因子，周期小于0.15s時(shí)為0.7，周期大于0.5s時(shí)為0.5，周期介于0.150.5s之間時(shí)采用前兩者的內(nèi)插值。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則建議豎向設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜由水平向設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜乘以下列公式給出的因子：v基巖場(chǎng)地：v土層場(chǎng)地： 式中，R豎向與水平向設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜的比值； T設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜的周期。 65. 0RsTsTsTsTR3 . 050. 03 . 01 . 0) 1 . 0(5 . 20 . 11 . 00 . 1第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)

7、抗震原理抗震原理2 2、豎向地震作用的計(jì)算方法、豎向地震作用的計(jì)算方法v采用時(shí)程分析法和振型分析法對(duì)煙囪、電視塔等高聳結(jié)構(gòu)和框架、剪力墻等高層建筑進(jìn)行豎向地震作用計(jì)算，結(jié)果表明，。v第一振型的豎向地震反應(yīng)在總的豎向地震反應(yīng)中起主要作用，僅取第一振型計(jì)算的豎向地震作用，與取前5階振型、按平方和開(kāi)平方(SRSS)法進(jìn)行組合得到的豎向地震作用很接近。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理上大下小，如轉(zhuǎn)90表示，則第一振型呈，如圖所示。v因此，取第一振型豎向地震影響系數(shù)v1=vmax ，根據(jù)底部剪力法，結(jié)構(gòu)總豎向地震作用和各質(zhì)點(diǎn)的豎向地震作用可按下列公式計(jì)算：eqvEvkGFmaxEvknjj

8、jiiviFHGHGF第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理式中，vmax豎向地震影響系數(shù)最大值，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定取水平向地震影響系數(shù)最大值的65%； FEvk 結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值； Fvi 質(zhì)點(diǎn)i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值； Geq 結(jié)構(gòu)荷載，可取其重力荷載代表值的，即:ieqGG75. 0第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v樓層的豎向地震作用效應(yīng)可按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配，豎向地震作用及其的豎向地震作用可按下式計(jì)算：式中，Nvi 第i層的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；Nvij 第i層第j個(gè)豎向構(gòu)件的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Gij 第i層第j個(gè)豎向構(gòu)件所承受重力荷載代表

9、值 第i層豎向構(gòu)件所承受的總重力荷載代表值。nikvkviFNvijijijvijNGGNjijG第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v根據(jù)臺(tái)灣集集地震經(jīng)驗(yàn)，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在。8.3 8.3 大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用v平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的鋼屋架和鋼筋混凝土屋架通常需要考慮豎向地震作用。第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理v建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m屋架的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 ，宜取其重力荷載代表值Gi和豎向地震作用系數(shù) v的乘積，即：v式中，v豎向地震作用系數(shù)，按下表采用ivEvkGF結(jié)構(gòu)類(lèi)型烈度場(chǎng)地類(lèi)別、平板型網(wǎng)架鋼屋架8可不計(jì)算(0.10)0.08(0.12)0.10(0.15)90.150.150.20鋼筋混凝土屋架80.10(0.15)0.13(0.19)0.13(0.19)90.200.250.25第三章第三章 建筑建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)抗震原理抗震原理8.4 8.4 長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)和其它大跨度結(jié)構(gòu)