地震作用與結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算（PPT63）

第三章章地震作作用和和結(jié)構(gòu)構(gòu)抗震震驗(yàn)算算§3-1概述summarize一、地地震反反應(yīng)由地震震動引引起的的結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力力、變變形、、位移移及結(jié)結(jié)構(gòu)運(yùn)運(yùn)動速速度與與加速速度等等統(tǒng)稱稱結(jié)構(gòu)構(gòu)地震震反應(yīng)應(yīng)。二、地震作作用地震時地面面上原來靜靜止的建筑筑物受到動動力作用而而產(chǎn)生強(qiáng)迫迫振動，在在振動過程程中作用在在結(jié)構(gòu)上的的慣性力即即地震作用用，地震作作用是反映映地震影響響的等效荷荷載。為什么稱為為地震作用用而不稱為為地震荷載載？§3-1概述summarize地震作用的的特性地震作用與與地震烈度度大小、結(jié)結(jié)構(gòu)的動力力特征（結(jié)結(jié)構(gòu)自振周期，阻阻尼）有密密切關(guān)系。。而一般荷荷載與結(jié)構(gòu)構(gòu)的動力特性無關(guān)，，可以獨(dú)立立確定。三、基本計(jì)計(jì)算理論1．一般結(jié)構(gòu)采采用反應(yīng)譜譜理論計(jì)算算。2．高層建筑筑和不規(guī)則則建筑采用用時程分析析法.§3-2單質(zhì)點(diǎn)彈性性體系的地地震反應(yīng)結(jié)構(gòu)動力計(jì)計(jì)算簡圖及及體系自由由度集中質(zhì)量法法：把結(jié)構(gòu)的全全部質(zhì)量假假想地集中中到若干質(zhì)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)構(gòu)桿件本身身則看成無無重彈性直直桿。單質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)體系如單單層廠房、、水塔等多質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)體系如多多高層建筑筑、煙囪等等體系的自由由度：確定一個體體系彈性位位移的獨(dú)立立參數(shù)的個數(shù)數(shù)當(dāng)一個單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系只只作單向振振動時，形形成一個單自由度體體系§3-2單質(zhì)點(diǎn)彈性性體系的地地震反應(yīng)一.單質(zhì)點(diǎn)彈性性體系地震震位移反應(yīng)應(yīng)運(yùn)動方程程的建立單質(zhì)點(diǎn)彈性性體系：結(jié)結(jié)構(gòu)參加振振動的質(zhì)量量集中于一點(diǎn)，用無無重量的彈彈性直桿支支承于地面面上的結(jié)構(gòu)構(gòu)。地震作用下下的位移取質(zhì)點(diǎn)為隔隔離體，由由結(jié)構(gòu)動力力學(xué)知，作作用在質(zhì)點(diǎn)上的力力有：①彈性恢復(fù)復(fù)力：使質(zhì)質(zhì)點(diǎn)從振動動位置恢復(fù)復(fù)到平衡位置的的力②阻尼力：使使結(jié)構(gòu)振動動衰減的力力;③慣性力：質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量量與絕對加加速度的乘乘積，動力學(xué)中單單質(zhì)點(diǎn)體系系在動荷載載作用下的的強(qiáng)迫振動運(yùn)動動方程為:或表示為比較可見：：地面運(yùn)動動對質(zhì)點(diǎn)的的影響相當(dāng)當(dāng)于在質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)上加一個個動荷載，，指向與地地面運(yùn)動加加速度方向向相反。二、運(yùn)動方方程的解thesolutionofmovementequations：式（3—4）是一常系系數(shù)的二階階非齊次微微方方程，，其通解由兩兩部分組成成，一為齊齊次解，一一為特解。。前者表示示自由振動動，后者表表示強(qiáng)迫振振動。（1）運(yùn)動方程程的齊次解解:上式表示有有阻尼單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系的的自由振動動為按指數(shù)數(shù)函數(shù)衰減減的簡諧振振動。其振振動頻率：：，，’-有阻尼自振振頻率。大大多數(shù)建筑筑物阻尼比比在0.01-0.1之間，從而而,說明確定體體系自振時時，可不考考慮阻尼的的影響。（2）運(yùn)動方程程的特解:應(yīng)用杜哈默默積分,運(yùn)動方程(3-4)式的特解：：∴運(yùn)動方程的的通解為：：其初位移和和初速度均均等于零則上式第一一項(xiàng)為零.故杜哈默積積分也就是是初始處于于靜止?fàn)顟B(tài)下單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)彈性體體系地震位位移反應(yīng)計(jì)計(jì)算公式。?！?-3單質(zhì)點(diǎn)彈性性體系水平平地震作用用及其反應(yīng)應(yīng)譜一.基本計(jì)算公公式單質(zhì)點(diǎn)彈性性體系質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)m的振動慣性性力等于從（3—2）式中得：：則：在計(jì)算地震震作用時，，由于<<，故略去阻阻尼力，并并注意到則：將式（3—12）代入及及質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)動任一一瞬時地地震作用用:抗震設(shè)計(jì)計(jì)中，只只需求得得水平地地震作用用的絕對對最大值值或FEK=mSa（3-18）令質(zhì)點(diǎn)絕絕對最大大反應(yīng)加加速度令：;代入（3—18）得，令：則FEK==（3-20）二、地震震系數(shù)seismcoefficient=K——反映地震震對地面面振動的的強(qiáng)烈程程度,與地震烈烈度有關(guān)關(guān)。K表明地面面加速度度越大，，地震影影響就越越強(qiáng)烈，，地震烈烈度越大大。所以以K和I同是表示示地震強(qiáng)強(qiáng)烈程度度的參數(shù)數(shù),烈度每增增加一度度，K值大致增增加一倍倍，“規(guī)規(guī)范”所所用的K-I值見P52表3—1。三、動力力系數(shù)dynamicalcoefficient=β---反映地震震時結(jié)構(gòu)構(gòu)對地面面運(yùn)動反反應(yīng)的大大小。它它是單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)最大大絕對加加速度與與地面最最大加速速度的比比值，表表示由于于動力效效應(yīng)，質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的最最大絕對對加速度度比地面面最大加加速度放放大了多多少倍。。根據(jù)上式式，對于于每一個個給定的的地面運(yùn)運(yùn)動加速速度和結(jié)結(jié)構(gòu)阻尼尼比ζ，可計(jì)算出出不同周周期T時的動力力系數(shù)β，從而可給給出一條條β-T曲線，稱稱之為動動力系數(shù)數(shù)反應(yīng)譜譜曲線，，或β譜曲線。。當(dāng)T=Tg，β達(dá)到最大大值，這這里Tg與場地卓卓越周期期相符。。故當(dāng)結(jié)結(jié)構(gòu)自振振周期與與地面卓卓越周期期相等或或相近時時，地震震反應(yīng)最最大.四、地震震影響系系數(shù)αseisminfluencecoefficient一）α—地震系數(shù)數(shù)k與動力系系數(shù)β的乘積；；記作α實(shí)際上是是作用于于單質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)彈性體體系上水水平地震震力與結(jié)結(jié)構(gòu)重量量之比。。二）α-T曲線thecurveαα-Tisconsistoffoursections1．當(dāng)建筑結(jié)結(jié)構(gòu)阻尼尼比=0.05，（除專門規(guī)規(guī)定外，，一般取0.05）時曲線線是由四四部分組組成。１）當(dāng)周周期T≤0.1S區(qū)段——線性上升升段。α=（0.45+5.5T）αmaxT=0時，α=0.45ααmaxT=0.1s時，α=αmax2）當(dāng)周期0.1s≤T≤≤Tg區(qū)段——水平段，，α=αmaxTg——設(shè)計(jì)特征征周期值值（根據(jù)我我國主要要城鎮(zhèn)設(shè)設(shè)計(jì)特征征周期數(shù)數(shù)值大小將設(shè)計(jì)計(jì)地震分分為三組組)與設(shè)計(jì)地震震分組和場地類別別有關(guān)P60，，表3-23）當(dāng)周期期Tg＜T≤5Tg區(qū)段——下降曲線線段。4）當(dāng)周期期5Tg＜T≤6S區(qū)段——直線下降降段。5）當(dāng)周期期T＞6S區(qū)段——專門研究究。．當(dāng)建筑物物結(jié)構(gòu)阻阻尼比不不等于0.05時。其中：1）γ——衰減指數(shù)數(shù)P61式3-312）η1——直線下降降段斜率率調(diào)整系系數(shù)。P61式3-32≥03）η2——阻尼調(diào)整整系數(shù)。。P61式3-33≥0.55。三）參數(shù)數(shù)取值usedparameter1．αmax——地震影響響系數(shù)最最大值。。P61表表3-42．Tg——設(shè)計(jì)特征征周期值值P60表表3-23．設(shè)計(jì)基基本地震震加速度度值定義:50年設(shè)計(jì)基基準(zhǔn)期超超越概率率10%的地震加加速度設(shè)設(shè)計(jì)值.取值:7度0.10g,8度0.20g,9度0.40g.P61表表3-3在0.10g與0.20g之間有一一個0.15g,0.20g與0.40g之間有一一個0.30g的區(qū)域,這兩個區(qū)區(qū)分別同同7度和8度地區(qū)相相當(dāng).表3-3括號中中數(shù)值4．設(shè)計(jì)地地震分組組根據(jù)<<中國地震震動參數(shù)數(shù)區(qū)劃圖圖>>(GB18306-2001)中的B1圖劃分:1)區(qū)劃圖B1中0.35s和0.40s的區(qū)域作作為設(shè)計(jì)計(jì)地震第第一組;2)區(qū)劃圖B1中0.45s的區(qū)域,多數(shù)作為為設(shè)計(jì)地地震第二二組;3)凡符合下下列情況況的區(qū)域域作為設(shè)設(shè)計(jì)地震震第三組組:(1)區(qū)劃圖A1中峰值加加速度減減至1/3以下的影影響區(qū)域域;(2)位于圖B1中0.45s,且區(qū)劃圖圖A1中>0.40s的峰值加加速度減減至1/2以下的影影響區(qū)域域.5．T——單質(zhì)點(diǎn)體體系自振振周期經(jīng)驗(yàn)公式式experienceformulas:1）高度低于于25m，具有較多多的填充垟框框架辦公公樓，旅旅館:2）高度低低于50m的鋼筋砼砼框剪結(jié)結(jié)構(gòu)。3）高度低低于50m的規(guī)則鋼鋼砼抗震震垟結(jié)構(gòu)構(gòu)。4）高度低低于35m的化工，，煤炭工工業(yè)系統(tǒng)統(tǒng)鋼筋砼砼框架廠廠房：若忽略H、B影響，可可得更粗粗略的計(jì)計(jì)算公式式：1)鋼砼框架架結(jié)構(gòu)T1=(0.08-0.10)NN——結(jié)構(gòu)總層層數(shù)；2)鋼砼框架架抗震垟垟或框-筒結(jié)構(gòu)T1=(0.06-0.08)N；3）鋼砼抗震震垟或筒筒中筒結(jié)結(jié)構(gòu):T1=(0.04-0.05)N；4）鋼砼混合合結(jié)構(gòu)：：T1=(0.06-0.08)N；5）高層鋼結(jié)結(jié)構(gòu)：T1=(0.08-0.12)N；五、單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系系地震作作用計(jì)算算步驟：：1．根據(jù)設(shè)防防烈度，，設(shè)計(jì)基基本地震震加速度度，“多，罕罕”地震震查表（（3-4）求出αmax2.根據(jù)場地地類別,設(shè)計(jì)地震震分組,查表3-2,求Tg；3．按式3-29計(jì)算自振振周期T4．根據(jù),T，Tg，αmax，求出α;5．求出地震震作用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值FEK=α·GP63例題3-2與什么有有關(guān)?§3-4多質(zhì)點(diǎn)體體系水平平地震作作用計(jì)算算Thecalculationofhorizontalearthquakeactionsaboutmanyparticlessystem對于多層層房屋，，在計(jì)算算地震反反應(yīng)時，，可把質(zhì)質(zhì)量集中中在每一一樓面，，形成一一個多質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系系。一、多質(zhì)質(zhì)點(diǎn)彈性性體系的的自由振振動——求自振頻頻率和振振型1．運(yùn)動方程程的建立立——柔度法設(shè)幾個質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系系作自由由振動，，在振動動過程中中某一瞬瞬間：質(zhì)點(diǎn)：m1，m2，m3，……mn位移：x1（t），x2（t），……xn（t）作用在各各質(zhì)點(diǎn)上上的慣性性力分別別是:，……若不考慮慮阻尼作作用，則則質(zhì)點(diǎn)mi的位稱表表達(dá)為：：∵∴……或?qū)懽?（i=1，2，…n）式中：——單位力作作用在質(zhì)質(zhì)點(diǎn)k上，在質(zhì)質(zhì)點(diǎn)i產(chǎn)生的水水平位移移稱柔度度系數(shù)。。對于兩個個質(zhì)點(diǎn)的的體系，，上式可可分為：：（3-34c）這是兩質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體系系運(yùn)動微微分方程程，它的的每一項(xiàng)項(xiàng)均表示示位移，，故稱自自由振動動位移方方程。2.微分方程程積的解解thesolutionofmovementequations：式（3-34c）是二階常常系數(shù)線線性齊次次方程組組，求解解時，設(shè)設(shè)兩個質(zhì)質(zhì)點(diǎn)作簡簡諧運(yùn)動動。設(shè)：（（3-35a）式中：X1,X2——位移幅值（m1,m2的振幅）—振動頻率;———初相角.將（3-35a）代入式（3-34c），并消去各項(xiàng)中中得：(3-36)展開得2的二次方程∴它的解為：(3-37c)可見：兩個自自由度體系共共有兩個自振振頻率若w1＜w2，則w1稱為第一圓頻頻率或基本自自振圓頻率。。w2稱之為第二圓圓頻率.對于兩個質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的體系運(yùn)動動方程有兩組組特解：對于w1的特解：（（3-38a）對于w2的特解：（（3-38b）其中：X11——第一振型在質(zhì)質(zhì)點(diǎn)1的振幅值。X12——第一振型在質(zhì)質(zhì)點(diǎn)2的振幅值。X21——第二振型在質(zhì)質(zhì)點(diǎn)1的振幅值。X22——第二振型在質(zhì)質(zhì)點(diǎn)2的振幅值。3．主振型：以w=w1代入式（3—36）得：（3-39）由于上式系數(shù)數(shù)行列式為零零，方程組中中兩個方程線線性相關(guān)，只只有一個獨(dú)立立方程，無法法求出兩個未未知數(shù)，只能能求得二者的的比值。第一式得：（（3-41a）這一比值與時時間t無關(guān)，由式（（3—38a）可見體系按w1振動過程中，，任一時刻各各質(zhì)點(diǎn)的位移移比值保持不不變。同理：將w=w2代入式（3—36）可求出X21，X22的比值。這種結(jié)構(gòu)震動動過程中,振型形式保持持不變的形式式稱為主振型型。在一般情況下下，兩質(zhì)點(diǎn)體體系的自由振振動是兩種頻頻率及振型的的線性組合：：(3-42)4.對于n個質(zhì)點(diǎn)的體系系自由振動,有如下結(jié)論:1）多質(zhì)點(diǎn)體系系自由振動問問題，主要為為確定體系的的全部自振頻頻率及相應(yīng)主主振型。2）多質(zhì)點(diǎn)體系系的自振頻率率個數(shù)與質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的個數(shù)相等等，自振頻率率可由特征方方程求出。3）每個自振頻頻率有自己相相應(yīng)的主振型型。4）多質(zhì)點(diǎn)體系系的自振頻率率的主振型是是體系本身的的固有特性，，只與體系本本身的剛度和和質(zhì)量分布有有關(guān)。5）n個質(zhì)點(diǎn)的體系系運(yùn)動方程組組的通解為(j=1,2,…n）上式表明，在在一般初始條條件下，在一一質(zhì)點(diǎn)的振動動都是由各方方振型的簡諧諧振動疊加而而成的復(fù)合振振動。但試驗(yàn)驗(yàn)表明，振型型愈高，阻尼尼作用所造成成的衰減愈快快，所以在建建筑物抗震設(shè)設(shè)計(jì)中，可只只考慮較低的的幾個振型影影響。5．主振型的正正交性多質(zhì)點(diǎn)彈性體體系，它的任任意兩個不同同主振型之間間存在著一個重重要特性，即即主振型的正正交性。正交性表述為為：兩個不同同主振型的對對應(yīng)位置上的的質(zhì)點(diǎn)位移相乘乘，再乘以質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，，然后將各質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所求出的上上述乘積作代代數(shù)和，其值值為零：即（k≠j）(3-45b)二、多質(zhì)點(diǎn)彈彈性體系地震震反應(yīng)1．振動微分方程程的建立設(shè)：——地面運(yùn)動位移移的水平分量量。——質(zhì)點(diǎn)相對位位移反應(yīng)。?！嘧饔迷谫|(zhì)點(diǎn)點(diǎn)上的力有有：彈性恢復(fù)力力：（3-46）阻尼力：（3-47）慣性力：（3-48）根據(jù)牛頓第第二運(yùn)動定定律：（3-49）三、多質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體系水平平地震作用用和地震效效應(yīng)——振型分解反反應(yīng)譜法calculationofhorizontalearthquakeactions&reactionchartaboutmanyparticlessystem1．水平地震作作用計(jì)算calculationofhorizontalearthquakeactions：多自由度彈彈性體系地地震時質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)的慣性力力就是質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)i地震作用在j振型的質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)上的地震震作用最大大絕對值為為：令：相應(yīng)于j振型自振周周期地震影影響系數(shù)：：地震反應(yīng)中中第j振型力振型型參與系數(shù)數(shù):所以在j振型的質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)上的地震震作用為：：(3-75)Gi——集中于質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)重力荷數(shù)數(shù)代表值2．地震作用用效應(yīng)Sseismicactionseffect結(jié)構(gòu)在任一一時刻所受受的地震作作用為該時時刻各振型型地震作用用之和，但但在任一時時刻，某一一振型的地地震作用達(dá)達(dá)到最大值值，其它振振型地震作作用卻不一一定，所以以產(chǎn)生了各各振型地震震作用效應(yīng)應(yīng)組合問題題?！兑?guī)范》假定地震時時地面運(yùn)動動為平穩(wěn)隨隨機(jī)過程，，各振型地地震作用求求出后，應(yīng)應(yīng)求出各振振型相應(yīng)的的地震作用用效應(yīng)，然然后進(jìn)行組組合。對于于各平動振振型產(chǎn)生的的地震作用用效應(yīng)近似似采用“平平方和開方方”法確定定。（3-76）式中中：：Sj———第j振型型水水平平地地震震作作用用產(chǎn)產(chǎn)生生的的作作用用效效應(yīng)應(yīng)，，可可只只取取前前3個振振型型。。當(dāng)T1＞1.5S或房房屋屋高高寬寬比比大大于于5時，，振振型型數(shù)數(shù)可可適適當(dāng)當(dāng)增增加加。?！?-4多質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)體體系系水水平平地地震震作作用用近似似計(jì)計(jì)算算法法———底部部剪剪力力法法Theapproximatelycalculationofhorizontalearthquakeactions——baseshearingformanyparticlessystem一、、適適用用范范圍圍和和基基本本思思路路1．適適用用范范圍圍：：《規(guī)范范》規(guī)定定：：對對于于質(zhì)質(zhì)量量和和剛剛度度沿沿高高度度分分布布比比較較均均勻勻，，高高度度不不超超過過40m，并且且以以剪剪切切變變形形為為主主〈房屋屋高高寬寬比比小小于于4〉〉結(jié)構(gòu)構(gòu)，，可可采采用用底底部部剪剪力力法法。。2．基基本本思思路路：：先計(jì)計(jì)算算出出作作用用于于結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上總總的的水水平平地地震震作作用用，，也也就就是是作作用用于于結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)底底部部的的剪剪力力，，然然后后將將此此總總水水平平地地震震作作用用按按一一定定的的規(guī)規(guī)律律分分配配給給各各質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)。。上述述結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的振振動動特特點(diǎn)點(diǎn)1）位位移移反反應(yīng)應(yīng)以以基基本本振振型型（（第第1振型型））為為主主2）基基本本振振型型接接近近直直線線計(jì)算算假假定定1）∴考慮慮基基本本振振型型（第第1振型型））影影響響。。2）基基本本振振型型為為直直線線。。二、、計(jì)計(jì)算算公公式式calculationformula1．結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)底底部部剪剪力力baseshearingofstructure考慮慮基基本本振振型型為為直直線線，，所所以以質(zhì)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)相相對對水水平平位位移移xij與計(jì)算高高度Hi成正比，，即x1i=η·Hi，η=比例常數(shù)數(shù)。將x1i=η·Hi代入式（（3-75）得：（a）結(jié)構(gòu)總水水平地震震作用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值—底部剪力力:（b）∴根據(jù)（d）式代入式（（b）得：將乘乘以以上式得得：令：—等效總重重力荷載載換算系系數(shù)。多質(zhì)點(diǎn)體體系β=0.85。不等高單單廠，兩兩質(zhì)點(diǎn)體體系β=0.95。三質(zhì)點(diǎn)體體系β=0.85?！嗔睿骸Y(jié)構(gòu)等效效總重力力荷載。?！?．質(zhì)點(diǎn)上上的水平平地震作作用horizontalseismicactionsontheparticles:由式（b）得：（（f）代入（a）（（3-82）3．Fi計(jì)算公式式的修正正modifyingcalculationformulaforFi根據(jù)大量量結(jié)構(gòu)地地震反應(yīng)應(yīng)的直接接動力分分析證明明，按式式（3-82）計(jì)算時時結(jié)構(gòu)頂頂部的地地震剪力力偏小，，故須進(jìn)進(jìn)行修正正。方法是將將結(jié)構(gòu)總總地震作作用的一一部分作作為集中中力作用用于結(jié)構(gòu)構(gòu)頂部，，再將余余下的部部分按倒倒三角形形分配給給各質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)。這個附加加的集中中水平地地震作用用所表示示為：（3-84）∴質(zhì)點(diǎn)i的水平地地震作用用:式中：δn——頂部附加加地震作作用系數(shù)數(shù)。對多層鉿鉿房屋按按P79表3-6采用。對多層內(nèi)內(nèi)框架磚磚房0.2。其它房房屋可不不考慮。。4．特殊修修正specialmodifying:(1)當(dāng)建筑物物有突出出屋面的的小建筑筑如屋頂頂間、女女兒垟、、煙囪等等時，由由于重量量和剛度度突然變變小，將將產(chǎn)生鞭鞭端效應(yīng)應(yīng)，使其其地震反反應(yīng)特別別強(qiáng)烈。?！兑?guī)范》規(guī)定，，采用用底部部剪力力法時時，計(jì)計(jì)算這這些部部分的的地震震作用用效應(yīng)應(yīng)，宜宜乘以以增大大系數(shù)數(shù)3，此增增大部部分不不應(yīng)往往下傳傳遞。。(2)長周期期結(jié)構(gòu)構(gòu)地震震內(nèi)力力的調(diào)調(diào)整由于地地震影影響系系數(shù)曲曲線在在長周周期區(qū)區(qū)段下下降較較快，，對于于基本本周期期大于于3.5s的結(jié)結(jié)構(gòu)按按公式式算得得的水水平地地震作作用可可能太太小，，《規(guī)范》規(guī)定，，采用用陣型分分解法法和底底部剪剪力法法所算算得的的結(jié)構(gòu)構(gòu)的層層間剪剪力應(yīng)應(yīng)符合合式3-85的的要求求。(3)考慮慮地基基與結(jié)結(jié)構(gòu)相相互作作用的的影響響地震震內(nèi)力力的調(diào)調(diào)整§3-5地震作作用效效應(yīng)時時程分分析法法概念念theconceptofseismicactionseffectanalysis1．時程分分析法法適用用范圍圍applyingextensionofthemethod對于復(fù)復(fù)雜體體型,應(yīng)把時時程分分析法法做為為一種種補(bǔ)充充計(jì)算算方法法.《規(guī)范》規(guī)定：：對不不規(guī)則則的建建筑，，甲類類建筑筑；高高度大大于100m的7度區(qū)和和高度度大于于80m的8度區(qū)Ⅲ、Ⅳ類場地地建筑筑；高高度大大于60m的9度區(qū)的的建筑筑物應(yīng)應(yīng)采用用時程程分析析法進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)補(bǔ)充計(jì)計(jì)算。。2．計(jì)算算步驟驟calculationprocess:時程分分析法法是用用數(shù)值值積分分法求求解運(yùn)運(yùn)動微微分方方程的的一種種方法法。運(yùn)運(yùn)用逐逐步積積分法法，由由初始始狀態(tài)態(tài)開始始逐步步積分分直至至地震震結(jié)束束，求求出結(jié)結(jié)構(gòu)在在地震震作用用下從從靜止止到振振動，，直至至振動動終止止整個個過程程的地地震反反應(yīng)〈位移，，速度度，加加速度度〉。1）按烈烈度、、場地地類別別選用用適當(dāng)當(dāng)經(jīng)過過數(shù)字字化的的地面面加速度度時程程曲線線，。。2）計(jì)算算體系系的動動力特特征。。3)根據(jù)初初始條條件確確定初初始值值.4）確定定時段段步長長和步步數(shù)。。5）從t=0時開始始，逐逐一時時段積積分求求每一一時段段的.a).確定初初值,按b).求,c).以b)結(jié)果代代入求求。。以c)結(jié)果作作為第第二輪輪計(jì)算算的初初值。。重b），c）步驟，，直至至前后后兩次次的差差值不不超過過允許許誤差差，則則轉(zhuǎn)入入下一一時段段計(jì)算算?！?-6考慮水水平地地震震作用用扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)影響響的計(jì)計(jì)算。。Thecalculatetorsioneffectbyhorizontalearthquakeactions結(jié)構(gòu)在在地震震作用用下除除了發(fā)發(fā)生平平移振振動外外，還會發(fā)發(fā)生扭扭轉(zhuǎn)振振動。。原因有有兩個個：一是地地面運(yùn)運(yùn)動存存在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動分分量，，或地地震時時地面面各點(diǎn)點(diǎn)的運(yùn)運(yùn)動存存在著著相位位差。。其二是是結(jié)構(gòu)構(gòu)本身身存在在偏心心，即即質(zhì)量量中心心與剛剛度中中心不不相重重合。。震害表表明：：扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)作用用會加加重結(jié)結(jié)構(gòu)的的破壞壞，在在基礎(chǔ)礎(chǔ)情況況下將將成為為導(dǎo)致致結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞壞的主主要因因素。。計(jì)算時時各樓樓層采采用二二個自自由度度：x、y方面水水平位位移和和轉(zhuǎn)角角。計(jì)算內(nèi)內(nèi)容包包括：：地震震作用用和作作用效效應(yīng)。。規(guī)范規(guī)規(guī)定：（1））規(guī)則結(jié)結(jié)構(gòu)不不進(jìn)行行扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)藕連連計(jì)算算，平平行于于地震震作用用方向向兩個個邊榀榀，其其地震震作用用宜乘乘以增增大系系數(shù)。。一般般情況況下，，短邊邊可按按1.15采用用，長長邊可可按1.05采采用，，當(dāng)扭扭轉(zhuǎn)剛剛度較較小時時，周周邊各各構(gòu)件件宜按按不小小于1.3采用用。角部構(gòu)構(gòu)件宜宜同時時乘以以兩個個方向向各自自的增增大系系數(shù)。。（2））按扭扭轉(zhuǎn)藕藕連計(jì)計(jì)算時時，各各樓層層可取取兩個個正交交的水水平位位移和和一個個轉(zhuǎn)角角共三三個自自由度度，按按下列列公式式計(jì)算算。（3—89）（i=1,2,3…n）1．地震震作用用：第j振型i層的水水平地地震作作用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值值為當(dāng)僅考考慮x方向地地震時時：當(dāng)僅考考慮y方向地地震:2．地震震作用用效應(yīng)應(yīng)：§3-7豎向地地震作作用的的計(jì)算算Thecalculationofverticalearthquakeactions一、概概述summarization:豎向地地震作作用會會在結(jié)結(jié)構(gòu)中中引起起豎向向振動動。在在高烈烈度區(qū)區(qū)，豎豎向地地震的的影響響十分分明顯顯，尤尤其對對高柔柔結(jié)構(gòu)構(gòu)，例例如煙煙囪的的震害害常主主要是是由豎豎向地地震作作用造造成的的。用反應(yīng)譜和和時程分析析法，對高高聳結(jié)構(gòu)進(jìn)進(jìn)行豎向地地震作用分分析表明：：豎向地震震力NE與重力Ng的比值沿建建筑物高度度向上逐漸漸增大：煙囪上部:8度時η=0.5-0.9,9度時η＞1.0電視塔上部部：η=1.38產(chǎn)生拉力。高層建筑上上部：η=0.5-1.1∴《規(guī)范》規(guī)定：對于于烈度為8度和9度時的大跨跨和長懸臂臂結(jié)構(gòu)，煙煙囪和類似似高聳結(jié)構(gòu)構(gòu)，及9度時的高層層建筑應(yīng)考考慮豎向地地震作用。921臺灣集集地地震產(chǎn)生的的垂直錯動動-----橋面被抬升升8—9m二、計(jì)算方方法calculationmethods（一）豎向反反應(yīng)譜法verticalreactionchart1.豎向地震影影響系數(shù)的的最大值αvmax的取值verticalseisminfluencecoefficient系統(tǒng)計(jì)資料料表明：各各類場地的的豎向反應(yīng)應(yīng)譜βV與水平反應(yīng)應(yīng)譜βh很接近，故故在豎向地地震作用計(jì)計(jì)算中，可可以采用水水平反應(yīng)譜譜?？紤]到到地面豎向向最大加速速度一般為為水平最大大加速度的的1/2-2/3，所以規(guī)范范取豎向地地震影響系系數(shù)的最大大值αvmax為水平地震震影響系數(shù)數(shù)最大值αhmax的65%。即αvmax=0.65αhmax。2．豎向地震作作用計(jì)算——近似法calculationofverticalseismaction-approximatemethod分析表明：：高層建筑筑和高聳結(jié)結(jié)構(gòu)，豎向向地震反應(yīng)應(yīng)以第一振振型為主。。且第一振振型接近于于直線，故故假定第一一振型。。i質(zhì)點(diǎn)豎向地地震作用：：式中：——第一振型參參與系數(shù)。。2）結(jié)構(gòu)總豎豎向地震作作用標(biāo)準(zhǔn)值值：式中中：：Geq———結(jié)構(gòu)構(gòu)荷荷數(shù)數(shù)重重力力荷荷載載（二））靜靜力力法法———柔性性結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)Staticsmethodforflexiblestructure《規(guī)范范》規(guī)定定對對平平板板型型網(wǎng)網(wǎng)架架屋屋蓋蓋，，跨跨度度大大于于24m屋架架，，長長懸懸臂臂結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及其其它它大大跨跨度度結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的豎豎向向地地震震作作用用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值值，，可可用用靜靜力力法法計(jì)計(jì)算算：：①查P87表3-10。②長懸懸臂臂和和其其它它大大跨跨度度結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，另另有有修修正正§3-8地震震作作用用計(jì)計(jì)算算的的一一般般規(guī)規(guī)定定一、、現(xiàn)現(xiàn)在在行行《抗震震規(guī)規(guī)范范》的抗抗震震設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)計(jì)算算采采用用以以下下三三種種方方法法：：1．適用用于于多多自自由由度度體體系系的的振振型型分分解解反反應(yīng)應(yīng)譜譜法法2．將將多多自自由由度度體體系系看看作作等等效效單單自自由由度度體體系系的的底底部部剪剪力力法法。。3．直直接接輸輸入入地地震震波波求求解解運(yùn)運(yùn)動動方方程程的的時時程程分分析析法法。二、、各各類類建建筑筑結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的地地震震作作用用考考慮慮項(xiàng)項(xiàng)目目theitemsthattakeintoaccountseismiccalculationforallbuildingstructures1．一般般情情況況下下，，可可在在建建筑筑結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)兩兩個個主主軸軸方方向向分分別別考考慮慮水水平平地地震震作作用用，，并并進(jìn)進(jìn)行行抗抗震震驗(yàn)驗(yàn)算算。。2．有有斜斜交交的的抗抗側(cè)側(cè)力力構(gòu)構(gòu)件件的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，宜宜分分別別考考慮慮各各側(cè)側(cè)力力構(gòu)構(gòu)件件方方向向的的水水平平地地震震作作用用。。3．質(zhì)質(zhì)量量和和剛剛度度明明顯顯不不均均勻勻，，不不對對稱稱的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，應(yīng)應(yīng)考考慮慮水水平平地地震震作作用用的的扭扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)影影響響。。4．8度、9度時的的大跨跨度結(jié)結(jié)構(gòu)，，長懸懸臂結(jié)結(jié)構(gòu)，，煙囪囪和類類似高高聳結(jié)結(jié)構(gòu)，，9度時高高層建建筑，，應(yīng)考考慮豎豎向地地震作作用。。三.各類建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)的的抗震震計(jì)算算，應(yīng)應(yīng)采用用下列列方法法seismiccalculationmethodsofallbuilding1）質(zhì)量和和剛度度沿高高度方方向分分布比比較均均勻的的結(jié)構(gòu)構(gòu)及近近似于于單質(zhì)質(zhì)點(diǎn)體體系的的結(jié)構(gòu)構(gòu),可采用用底部部剪力力法。。2）除上上述結(jié)結(jié)構(gòu)外外的建建筑結(jié)結(jié)構(gòu)，，宜采采用振振型分分解反反應(yīng)譜譜法。。3）特別別不規(guī)規(guī)則建建筑,甲類建建筑和和超過過P101表3-11所建的的高層層建筑筑，宜宜用時時程分分析法法補(bǔ)充充驗(yàn)算算?！?-9結(jié)構(gòu)抗抗震驗(yàn)驗(yàn)算thecheckingcomputationsofresistingseism根據(jù)小小震不不壞、、中震震可修修、大大震不不倒的的抗震震設(shè)計(jì)計(jì)思想想，《規(guī)范》采用兩兩階段段設(shè)