荷載和地震作用

1、關(guān)于荷載與地震作用第一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月高層建筑結(jié)構(gòu)上的主要作用結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量非結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量樓面活荷載屋面活荷載雪荷載風(fēng)荷載地震作用溫度作用混凝土收縮徐變恒載活荷載荷載非荷載因素第二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一.豎向荷載 （一）恒載 為結(jié)構(gòu)自重，裝飾層重等。 結(jié)構(gòu)自重=構(gòu)件設(shè)計(jì)尺寸材 料單位體積自重（二）樓面活荷載 見表3.1 第三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）屋面均布活荷載 上人的平屋頂 2.0 kN/m2 不上人的平屋頂 0.5 kN/m2 直升機(jī)的等效均布荷載為 5 kN/m2（四）雪荷載 長沙：式中 Sk 雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值; r 屋面

2、積雪分布系數(shù)； S0 基本雪壓; 第四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二.風(fēng)荷載 (3-2)式中 建筑物表面單位面積上的風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值； 風(fēng)載體形系數(shù)； 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 基本風(fēng)壓值； 風(fēng)振系數(shù)。第五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月基本風(fēng)壓值及各系數(shù)取值與計(jì)算： 1.基本風(fēng)壓值一般高層建筑最大風(fēng)壓重現(xiàn)期為50年； 特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑 按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。 長沙：第六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.高度變化系數(shù)離地面或海平面高度(m)地面粗糙度類別ABCD51015203040506070801.171.381.521.631.801.

3、922.032.122.202.271.001.001.141.251.421.561.671.771.861.950.740.740.740.841.001.131.671.771.861.950.620.620.620.620.620.730.840.931.021.11表3.2第七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月離地面或海平面高度(m)地面粗糙度類別ABCD901001502002503003504004502.342.402.642.832.993.123.123.123.122.022.092.382.612.802.973.123.123.121.621.702.032.

4、302.542.752.943.123.121.191.271.611.922.192.452.682.913.12第八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3.體形系數(shù)表3-3 高層建筑體型系數(shù)序號名稱建筑體型及體型系數(shù)1矩形平面2Y形平面3L形平面+0.8-0.6-0.6H建筑物總高B建筑物迎風(fēng)面高度-0.7+1.0-0.7-0.5-0.55-0.55-0.5-0.5+0.7+0.9+0.9-0.5-0.5-0.5-0.55-0.65-0.55-0.6+0.8+0.8-0.6-0.5+0.3+0.9+0.3-0.6-0.6第九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月序號名稱建筑體型及

5、體型系數(shù)4U形平面5十字形平面6六邊形平面7圓形平面-0.7-0.7-0.5+0.8+0.9+0.8+0.8-0.7-0.7-0.6-0.5-0.6+0.6-0.6+0.8+0.6-0.6-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.5-0.45-0.45+0.8+0.8第十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4.風(fēng)振系數(shù)(3-3) 式中 振型系數(shù)，計(jì)算時(shí)可僅考慮受力方向基本振型的 影響；對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的彎 剪型結(jié)構(gòu)，也可近似采用振型計(jì)算點(diǎn)距室外地面 高度Z與房屋高度H比值； 脈動增大系數(shù)，表3.13; 脈動影響系數(shù)，外形、質(zhì)量沿高度比較均勻的結(jié) 構(gòu)可按表3.14采用。

6、第十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：房屋高度大于200m時(shí)，宜采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來確定建筑物的風(fēng)荷載；房屋高度大于150m，有下列情況之一時(shí)，宜采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來確定建筑物的風(fēng)荷載：平面形狀不規(guī)則，立面形狀復(fù)雜；立面開洞或連體建筑；周圍地形和環(huán)境較復(fù)雜。第十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月三.地震作用地震作用由于地面運(yùn)動引起房屋的結(jié)構(gòu) 反應(yīng)稱為地震。 我國是一個(gè)多地震的國家，地震災(zāi)害的面積占國土面積的一半以上660個(gè)城市中，位于地震區(qū)的占74.5%；118 個(gè)百萬以上的大城市中，有85.7%位于地震區(qū)，2/3的基本烈度為度及度以上第十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年

7、6月 我國的地震帶分布第十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（一）建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)分 類建 筑 類 型設(shè) 防 標(biāo) 準(zhǔn)甲 類重大建筑、產(chǎn)生次生災(zāi)害建筑高于本地區(qū)設(shè)防烈度乙 類不能中斷或需盡快恢復(fù)建筑計(jì)算按本地區(qū)設(shè)防烈度構(gòu)造高一度丙 類一般建筑計(jì)算和構(gòu)造均按本地區(qū)設(shè)防烈度丁 類次要建筑計(jì)算按本地區(qū)設(shè)防烈度構(gòu)造適當(dāng)降低表3-6第十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)和兩階段設(shè)計(jì)方法表3-7目標(biāo)地震三個(gè)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及要求結(jié)構(gòu)狀態(tài)50年超越概率與基本烈度的關(guān)系設(shè)計(jì)階段6度7度8度9度多遇地震（小震） 眾值烈度（不壞或可不修）63%低一度半0.040.08(0.

8、12)0.16(0.24)0.32第一階段：承載力驗(yàn)算。取第一水準(zhǔn)參數(shù)按彈性方法計(jì)算內(nèi)力與變形并配筋偶遇地震（中震） 基本烈度 （可修）10%基本烈度0.230.450.90罕遇地震（大震） 大震烈度 （不倒）2%3%高一度0.50(0.72)0.90(1.20)1.40第二階段：變形驗(yàn)算注：括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)第十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月框架結(jié)構(gòu)破壞程度與房間側(cè)移的對應(yīng)關(guān)系三個(gè)水準(zhǔn)烈度的頻率和對應(yīng)關(guān)系1.55度 1度不倒可修不壞眾值烈度基本烈度大震烈度第十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）設(shè)計(jì)地震分組分組的目的

9、：體現(xiàn)震級與震中距的影響。分組：分第一組、第二組和第三組三個(gè)組。湖南省縣級及縣級以上設(shè)防城鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)地震分組均為第一組。第十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（四）特征周期值 （s）設(shè)計(jì)地震分組場 地 類 別IIIIIIIV第一組第二組第三組0.250.300.350.350.400.450.450.550.650.650.750.90第十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（五）基本地震加速度抗震設(shè)防烈度6789基本地震加速度值0.05g 0.10g（0.15g） 0.20g（0.30g）0.40g 湖南?。?常德市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.15g； 岳陽、

10、岳陽縣、汨羅、湘陰、臨澧、澧縣、津市、桃源、安鄉(xiāng)、漢壽抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g; 長沙、益陽、張家界等抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g.第二十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（六）設(shè)計(jì)反映譜曲線mk第二十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 單質(zhì)點(diǎn)體系運(yùn)動方程為： 式中: m,c,k 質(zhì)量、阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)； , , 質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度； 地面運(yùn)動加速度。（3-4）第二十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 式中， m,G單質(zhì)點(diǎn)體系的質(zhì)量及重量； g, k重力加速度及地震系數(shù)； 為動力系數(shù)； 地震影響系數(shù) 如地面運(yùn)動

11、 已知，便可求出質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度反應(yīng)，反應(yīng)的最大值分別為 ， ，有了質(zhì)點(diǎn)最大加速度反應(yīng) 后，由牛頓定律可得最大慣性力為：（3-5）第二十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（七）地震作用計(jì)算方法1.水平地震作用計(jì)算底部剪力法： 當(dāng)結(jié)構(gòu)高度小于40m，沿高度方向質(zhì)量及剛度分布比較的均勻，并以剪切變形為主的高層建筑，可采用底部剪力法計(jì)算等效地震作用。 采用底部剪力法時(shí)，各樓層可僅取一個(gè)自由度，結(jié)構(gòu)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按下列公式計(jì)算：第二十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（39）（310）（311）第二十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期

12、的水平地 震影響系數(shù)值； 結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，對多質(zhì)點(diǎn)體 系應(yīng)取總重力荷載代表值的85%； 頂部附加地震作用系數(shù)，多層鋼筋 混凝土和鋼結(jié)構(gòu)房屋可按表3-10采 用，多層內(nèi)框架磚房可采用0.2，其 他房屋可采用0。式中 :第二十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月0.00.350.55表3-10 計(jì)算式第二十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 結(jié)構(gòu)基本自振周期 可按下式計(jì)算：(312） 式中： 計(jì)算結(jié)構(gòu)基本自振周期用的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)假想 位移（m)，即假想把集中在各層樓面處的 重力荷載代表值作為水平荷載算得的頂點(diǎn) 位移；結(jié)構(gòu)基本自振周期考慮非承重磚墻影響的 折減系數(shù)。 框架結(jié)構(gòu) 框剪

13、結(jié)構(gòu) 剪力墻結(jié)構(gòu)第二十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月求結(jié)構(gòu)的重力荷載時(shí)，各荷載的組合值系數(shù)按表3-11采用。表3-11可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋面積灰荷載0.5屋面活荷載不考慮按實(shí)際情況考慮的樓面活載1.0按等效均布荷載考慮 的樓面活載藏書庫、檔案庫0.8其它民用建筑0.5吊車懸吊重力硬鉤吊車0.3軟鉤吊車不考慮第二十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 振型分解反應(yīng)譜法（1）適應(yīng)范圍 除底部剪力法以外的所有建筑，宜采用振型分解 法。（2）計(jì)算方法 n個(gè)自由度體系有n個(gè)基本振型，如：第三十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月A.第j振型i質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用

14、的標(biāo)準(zhǔn)值 （313） 式中： 相應(yīng)于第j振型周期 的地震影響系數(shù)； Xji j振型i質(zhì)點(diǎn)的水平相對位移； 振型的參與系數(shù)； Gi 第i質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值。（314）第三十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 一般情況下可只取前23個(gè)振型，當(dāng)基本自振周期大于1.5秒或房 屋高寬比大于5時(shí)，振型個(gè)數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加 為計(jì)算各振型 所用的自振周期也應(yīng)按 考慮. 建筑結(jié)構(gòu)估計(jì)水平地震作用扭轉(zhuǎn)影響時(shí)，應(yīng)按規(guī)定計(jì)算其地震作 用和作用效應(yīng)B.水平地震作用效應(yīng)（內(nèi)力和位移）計(jì)算 水平地震作用效應(yīng)（不考慮扭轉(zhuǎn)時(shí)）應(yīng)先根據(jù)各振型的地震作用分別計(jì)算，然后再采用平方和的平方根方法（SRSS法）計(jì)算： （315）第

15、三十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)時(shí)程分析法反應(yīng)譜法的缺陷：1、設(shè)計(jì)反應(yīng)譜主要依據(jù)的是加速度反應(yīng)譜，未反映速 度與位移及持續(xù)時(shí)間影響。2、是建立在彈性動力分析的基礎(chǔ)上，未考慮彈塑性性 能的影響。3、高層建筑是多質(zhì)點(diǎn)體系，而反應(yīng)譜曲線是從單質(zhì)點(diǎn) 體系得到的。4、反應(yīng)譜方法得到的地震過程中的最大慣性力值，不 能得到地震過程中的變形及破壞過程，無法確定某 些薄弱部位的各種危險(xiǎn)狀態(tài)。第三十三張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表3-12所列高度范圍內(nèi)高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(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解反應(yīng)

16、譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。表3-12 烈度、場地類別 房屋高度范圍（m） 8 度、類場地和7度 100 8度、類場地 80 9度 60第三十四張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月時(shí)程分析法又稱直接動力法，解動力方程式 多自由度體系在地面運(yùn)動作用下的振動方程式為：（315）第三十五張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月采用時(shí)程分析法計(jì)算時(shí)：宜輸入本地區(qū)在設(shè)防烈度時(shí)記錄到的地震波進(jìn)行分析；當(dāng)缺少本地區(qū)達(dá)設(shè)防烈度的地震記錄時(shí)，宜按烈度、近震、遠(yuǎn)震和場地類別，選用不少于二組的實(shí)際地震記錄和一組人工模擬的加速度時(shí)程曲線計(jì)算。彈性時(shí)程分析時(shí)，每條時(shí)程曲線求得的底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底

17、部剪力的65%，多條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%。注：第三十六張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.豎向地震作用計(jì)算(1)需進(jìn)行豎向地震作用計(jì)算的范圍： 9度設(shè)防時(shí); 8度和9度設(shè)防時(shí)水平長懸臂構(gòu)件和大跨度結(jié)構(gòu)。第三十七張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）豎向地震作用計(jì)算：結(jié)構(gòu)總豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：(316)第三十八張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月結(jié)構(gòu)豎向地震作用計(jì)算圖形第三十九張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 質(zhì)點(diǎn)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：注：各樓層的豎向地震作用效應(yīng)按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值比

18、例分配。（318）（319）（320）式中結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；豎向地震影響系數(shù)的最大值。第四十張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3.水平長懸臂構(gòu)件和大跨度結(jié)構(gòu)豎向地震作用水平長懸臂構(gòu)件和大跨度結(jié)構(gòu)考慮豎向地震作用時(shí)，豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值在8 度和9度設(shè)防時(shí)，可分別取該結(jié)構(gòu)所承受重力荷載代表值的10%和20%進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.3g時(shí)，可取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的15%。第四十一張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（八）地震作用考慮原則 一般情況下，應(yīng)允許在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用計(jì)算，有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于 時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。第四十二張，PPT共四十五頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其它情況，應(yīng)計(jì)算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響； 計(jì)算單向地震作用時(shí)應(yīng)考慮偶然偏心的影響。