第3章荷載與地震

第3章荷載與地震作用3.1高層建筑結(jié)構(gòu)上的作用3.2高層建筑豎向荷載3.3高層建筑風(fēng)荷載3.4地震作用3.1高層建筑結(jié)構(gòu)上的作用高層建筑結(jié)構(gòu)上的作用直接作用（荷載因素）間接作用（非荷載因素）恒載活載結(jié)構(gòu)構(gòu)件（梁、板、柱、墻等）永久性非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（抹灰、飾面、吊頂?shù)妊b飾裝修）樓面活荷載屋面活荷載雪荷載積灰荷載風(fēng)荷載地震作用溫度作用混凝土徐變、收縮3.2高層建筑豎向荷載一、恒載（DeadLoad）結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值按構(gòu)件的設(shè)計(jì)尺寸與材料單位體積的自重計(jì)算確定對自重變異較大的材料和構(gòu)件，自重標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)對結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)，取上限值或下限值常用材料的自重標(biāo)準(zhǔn)值鋼筋混凝土鋼材水泥砂漿混合砂漿25KN/M*378.5KN/M*320KN/M*317KN/M*3設(shè)備自重標(biāo)準(zhǔn)值電梯、自動扶梯重旋轉(zhuǎn)餐廳軌道和驅(qū)動設(shè)備自重例題一鋼筋混凝土簡支梁，截面尺寸為250mm×600mm，跨度為4.5m，四周側(cè)面摸10mm厚混合砂漿，求在恒載作用下的跨中彎矩？應(yīng)按實(shí)際情況確定二、活載（LiveLoad）樓面活荷載＊樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）高層建筑以民用為主，民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值可查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，或參見教材表3.1。住宅、宿舍、教室、辦公樓：2.0食堂、餐廳、一般資料檔案室：2.5宿舍、教室、辦公樓、餐廳走廊：2.5消防疏散樓梯：3.5＊樓面活荷載折減（參見教材p37）設(shè)計(jì)樓面梁時的折減系數(shù)設(shè)計(jì)墻、柱、和基礎(chǔ)時的折減系數(shù)直升機(jī)平臺（動力系數(shù)1.4）輕型：20.0kN，作用面積0.200.20m2

中型：40.0kN，作用面積0.250.25m2型：60.0kN，作用面積0.300.30m2等效均布活載不低于5.0kN/m2屋面活荷載（參見教材p38）不上人屋面0.5，上人屋面2.0屋頂花園3.0注：屋面均布活荷載按照水平投影面積考慮；屋面均布活荷載不應(yīng)與雪荷載組合。雪荷載＊雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式：公式中：SK——雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/M*2），為屋面水平投影面上的雪荷載Ur——屋面積雪分部系數(shù)，參見教材P43S0——基本雪壓，單位（KN/M*2）＊基本雪壓基本雪壓，當(dāng)?shù)亟?jīng)統(tǒng)計(jì)得出50年一遇最大雪壓，即重現(xiàn)期為50年的最大雪壓。全國各城市基本雪壓可在全國基本雪壓分部圖中查得，參見教材p41圖3.2。＊雪荷載的組合雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7，頻遇值系數(shù)可取0.6，準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)按照雪荷載分區(qū)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，分別取為0.5、0.2和0。2023/2/5113.3高層建筑風(fēng)荷載一、風(fēng)對高層建筑影響的特點(diǎn)風(fēng)力作用與建筑物外形有關(guān)風(fēng)力作用與風(fēng)吹入的角度有關(guān)風(fēng)力作用與建筑物周圍環(huán)境有關(guān)風(fēng)力作用具有靜力與動力雙層性風(fēng)力作用具有不均勻性風(fēng)力作用大小的統(tǒng)計(jì)值較為可靠2023/2/512二、風(fēng)速和風(fēng)壓風(fēng)速概念空氣大范圍流動便是風(fēng)。通常把空氣水平流動稱作“風(fēng)”（wind），空氣的豎向流動稱作“流”（current）風(fēng)的強(qiáng)度用風(fēng)速表達(dá)vm瞬時風(fēng)速=平均風(fēng)速+陣風(fēng)風(fēng)速脈動風(fēng)平均風(fēng)速對結(jié)構(gòu)影響大2023/2/513平均風(fēng)的特性近地風(fēng)受到地表及建筑物的阻礙和摩擦，接近地面的風(fēng)速大幅度地減?。浑S著離開地面的高度增大，風(fēng)速逐漸加大；到達(dá)一定高度（梯度風(fēng)高度）后，氣流不再受到地面摩擦的影響，風(fēng)速恢復(fù)到常量（梯度風(fēng)速）梯度風(fēng)高度300(近海海面)~550m(城市中心)平均風(fēng)速的數(shù)值，隨時距長短變化。10min與1h無差別。平均風(fēng)速的極大值，每隔一定年限重復(fù)出現(xiàn)=重現(xiàn)期2023/2/514陣風(fēng)的主要特性陣風(fēng)每一個波的持續(xù)時間約為1s，是高樓產(chǎn)生風(fēng)振的主要原因陣風(fēng)是風(fēng)速中的不確定部分，是隨機(jī)量.陣風(fēng)風(fēng)速大體上服從正態(tài)分布陣風(fēng)水平風(fēng)速譜的卓越頻率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于建筑物的自振頻率陣風(fēng)風(fēng)速的空間相關(guān)性很小陣風(fēng)風(fēng)速的均方值，隨高度的變化并不明顯2023/2/515基本風(fēng)速風(fēng)速隨高度、時距、地貌、周圍環(huán)境等因素而變化空曠地帶，離地10m，自記10min，平均年最大風(fēng)速統(tǒng)計(jì)確定的出現(xiàn)期為T0年（50年、100年）的最大風(fēng)速v0=當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)速風(fēng)壓氣流場中的高樓，在迎風(fēng)面，氣流受阻壅塞，形成高壓氣幕，對高樓產(chǎn)生壓力高樓平面形狀不是絕對流線型，氣流通過時，在其背面形成尾流，對高樓產(chǎn)生吸力2023/2/516基本風(fēng)壓按流體力學(xué)中的貝奴利公式計(jì)算基本風(fēng)速空氣密度一般按50年重現(xiàn)期（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期）取值《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》：對特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高樓，應(yīng)按100年重現(xiàn)期取值100年一遇基本風(fēng)壓=1.10倍50年一遇基本風(fēng)壓《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》基本風(fēng)壓乘1.1特別重要和由特殊要求時基本風(fēng)壓乘1.22023/2/517二、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定方法風(fēng)洞試驗(yàn)確定規(guī)范公式計(jì)算確定房屋高度大于200m時宜采用風(fēng)洞試驗(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，宜采用風(fēng)洞試驗(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2023/2/519風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算公式垂直于建筑物表面，單位面積上的風(fēng)力基本風(fēng)壓（KN/m*2）風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)z高度處的風(fēng)振系數(shù)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m*2)風(fēng)荷載作用面積取垂直于風(fēng)向的最大投影面積，以此計(jì)算風(fēng)荷載大小2023/2/5基本風(fēng)壓定義：根據(jù)各地氣象臺站多年的氣象觀測資料，取當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面50年一遇，10m高度上的10min平均最大風(fēng)速來確定。全國各地10年，50年和100年一遇的風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值可由《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附表D.4中查得，50年一遇的基本風(fēng)壓也可在教材p46圖3.5中查得，但不得小于0.3KN/M*2。一般高層建筑取重現(xiàn)期為50年的基本風(fēng)壓，對于特別重要或者對風(fēng)荷載敏感的高層建筑應(yīng)取重現(xiàn)期為100年的基本風(fēng)壓。風(fēng)荷載組合：組合值系數(shù)：0.6頻遇值系數(shù)：0.4準(zhǔn)永久值系數(shù)：02023/2/521對風(fēng)荷載敏感的高層建筑判斷方法：主要與高層建筑的自振特性有關(guān)。高規(guī)采用方法：一般情況下，房屋高度大于60m的高層建筑可按100年一遇的風(fēng)壓值計(jì)算；對于高度不超過60m時，可由設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況確定是否提高2023/2/522風(fēng)壓高度變化系數(shù)zB類C類D類A類位于平坦或稍有起伏地形的高層建筑，風(fēng)壓高度變化系數(shù)z

，其應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別決定。2023/2/523地面粗超度類別：B類：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)C類：有密集建筑群的城市市區(qū)D類：有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)類型不同，近地風(fēng)速不同風(fēng)壓高度變化系數(shù)不同A類：近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)2023/2/526山區(qū)建筑物風(fēng)壓高度變化系數(shù)修正（1）對于山峰和山坡坡頂修正系數(shù)迎風(fēng)面一側(cè)的坡度，當(dāng)tan>0.3時取tan=0.3山峰取2.2，山坡取1.4z—建筑物計(jì)算位置離建筑物地面的高度(m)，當(dāng)z>2.5H時，取z=2.5H其他部位修正系數(shù)AB間、BC間的修正系數(shù)按線性插值確定山區(qū)建筑物風(fēng)壓高度變化系數(shù)取值：按前面方法確定風(fēng)壓高度變化系數(shù)后，還應(yīng)考慮地形條件的修正，乘以相應(yīng)的修正系數(shù)。2023/2/527（2）山谷地區(qū)遠(yuǎn)海海面和海島建筑物，風(fēng)壓高度變化系數(shù)修正山間盆地、谷地等閉塞地形與風(fēng)向一致的谷口、山口距海岸<40km距海岸40~60km距海岸60~100km2023/2/528風(fēng)荷載體型系數(shù)s計(jì)算主體結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載效應(yīng)時（簡化規(guī)定）（1）圓形平面建筑（4）下列平面的建筑，s=1.4（2）正多邊形及截角三角形建筑平面多邊形的邊數(shù)（3）高寬比H/B4的矩形、方形、十字形建筑平面Y形、V形、弧形、雙十字形、井字形L形、槽形和高寬比H/B>4的十字形高寬比H/B>4，長寬比L/B1.5的矩形、鼓形2023/2/529需要細(xì)致計(jì)算風(fēng)荷載的場合，風(fēng)荷載體型系數(shù)s按規(guī)范或者教材p50相應(yīng)規(guī)定查取多棟或群集的高層建筑相互間距較近時，宜考慮風(fēng)力相互干擾的的群體效應(yīng)。一般可將單棟建筑的體型系數(shù)s乘以相互干擾增大系數(shù)，該系數(shù)可參照類似條件的試驗(yàn)資料確定；必要時宜通過風(fēng)洞試驗(yàn)確定檐口、雨篷、遮陽板等水平構(gòu)件，計(jì)算局部上浮風(fēng)荷載時，風(fēng)荷載體型系數(shù)s不宜小于2.02023/2/530風(fēng)振系數(shù)脈動風(fēng)壓對結(jié)構(gòu)的影響：

脈動風(fēng)壓使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生風(fēng)振現(xiàn)象，在脈動風(fēng)壓作用下，結(jié)構(gòu)自身剛度越小，即結(jié)構(gòu)自振周期越長，脈動風(fēng)壓對結(jié)構(gòu)的影響越大。

對于高度不大于30m，高寬比小于1.5的高層建筑及基本自振周期小于0.25s的高聳建筑，取風(fēng)振系數(shù)為1，不考慮動力效應(yīng)的影響。

對于高度較大，剛度較小的高層建筑，脈動風(fēng)產(chǎn)生的動力效應(yīng)不可忽略，目前用風(fēng)振系數(shù)考慮。

2023/2/531風(fēng)振系數(shù)計(jì)算公式式中：g——峰值因子，可取2.5；I10——l0m高度名義湍流強(qiáng)度，對應(yīng)A、B、C和D類地面粗糙度，可分別取0.12、0.14、0.23和0.39；R——脈動風(fēng)荷載的共振分量因子；Bz——脈動風(fēng)荷載的背景分量因子。脈動風(fēng)荷載的共振分量因子脈動風(fēng)荷載的共振分量因子R式中：f1——結(jié)構(gòu)第1階自振頻率(Hz)；kw——地面粗糙度修正系數(shù)，對A類、B類、C類和D類地面粗糙度分別取1.28、1.0、0.54和0.26；ζ1——結(jié)構(gòu)阻尼比，對鋼結(jié)構(gòu)可取0.01，對有填充墻的鋼結(jié)構(gòu)房屋可取0.02，對鋼筋混凝土及砌體結(jié)構(gòu)可取0.05。脈動風(fēng)荷載的背景分量因子BZ

對體型和質(zhì)量沿高度均勻分布的高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)φ1(z)——結(jié)構(gòu)第1階振型系數(shù)；H——結(jié)構(gòu)總高度(m)，對A、B、C和D類地面粗糙度，H的取值分別不應(yīng)大于300m、350m、450m和550m；ρx——脈動風(fēng)荷載水平方向相關(guān)系數(shù)；ρz——脈動風(fēng)荷載豎直方向相關(guān)系數(shù)；k、a1——系數(shù)，接表8.4.5-1取值。表8.4.5-1系數(shù)k和a1粗糙度類別ABCD高層建筑k0.9440.6700.2950.112a10.1550.1870.2610.346高聳結(jié)構(gòu)k1.2760.9100.4040.155a10.1860.2180.2920.376脈動風(fēng)荷載的空間相關(guān)系數(shù)豎直方向的相關(guān)系數(shù)H——結(jié)構(gòu)總高度(m)；對A、B、C和D類地面粗糙度，H的取值分別不應(yīng)大于300m、350m、450m和550m。水平方向相關(guān)系數(shù)B——結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面寬度(m)，B≤2H。對外形、質(zhì)量、剛度沿高度按連續(xù)規(guī)律變化的豎向懸臂型高聳結(jié)構(gòu)及沿高度比較均勻的高層建筑，振型系數(shù)φ1(z)也可根據(jù)相對高度z/H確定。相對高度振型序號z/H12340.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.020.080.170.270.380.450.670.740.861.00-0.09-0.30-0.50-0.68-0.63-0.48-0.180.170.581.000.220.580.700.46-0.03-0.49-0.63-0.340.271.00-0.38-0.73-0.400.330.680.29-0.47-0.62-0.021.00對迎風(fēng)面和側(cè)風(fēng)面的寬度沿高度按直線或接近直線變化，而質(zhì)量沿高度按連續(xù)規(guī)律變化的高聳結(jié)構(gòu)，式計(jì)算的背景分量因子Bz應(yīng)乘以修正系數(shù)θB和θv。θB為構(gòu)筑物在z高度處的迎風(fēng)面寬度B(z)與底部寬度B(0)的比值；θv可按表確定。B(H)/B(O)10.90.80.70.60.50.40.30.2≤0.1θv1.001.101.201.321.501.752.082.533.305.60修正系數(shù)θv2023/2/538例題1某七層框架結(jié)構(gòu)如下圖所示，基本風(fēng)壓為0.7KN/M*2，地面粗糙度為A類，求在圖示風(fēng)向作用下房屋各樓層的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值？14.1m50.15mF1F2F3F4F5F6F75×3.6m4.5m5.5m14.1m例2：某房屋修建在地面粗糙度類別為B類地區(qū)，如圖所示，試問：當(dāng)房屋建于山坡頂部B處時，該房屋距地面20m處的風(fēng)壓高度變化系數(shù)是多少。3083B

例3：一幢矩形平面的5層辦公樓，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，平面尺寸為21.5m*60.5m，房屋高度為23m，建于密集建筑群并且房屋較高的城市市區(qū)，其基本風(fēng)壓為0.70KN/m2，試問，在圖示風(fēng)向作用下，風(fēng)荷載對房屋底部產(chǎn)生的總剪力標(biāo)準(zhǔn)值。21.560.521.523計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的陣風(fēng)系數(shù)，不再區(qū)分幕墻和其他構(gòu)件，統(tǒng)一按下式計(jì)算:

其中A、B、C、D四類地面粗糙度類別的截?cái)喔叨确謩e為5m，10m,15m和30m，即對應(yīng)的陣風(fēng)系數(shù)不大于1.65,1.70,2.05和2.40。2023/2/545一、地震基本知識平均每天發(fā)生地震一萬多次人能感覺到的地震很少很少1.2地震作用地震概念某種原因引起地殼運(yùn)動，進(jìn)而使地面運(yùn)動（地震動）地震屬于自然現(xiàn)象（同風(fēng)雨雷電），每年超過500萬次2023/2/546發(fā)震機(jī)制﹡地震分類構(gòu)造地震火山地震陷落地震誘發(fā)地震﹡構(gòu)造地震．構(gòu)造地震發(fā)震機(jī)制：

由于板塊相互運(yùn)動（相互擠壓、相互分開、相互錯動）在地殼的巖體中積聚的能量大到使巖石中的薄弱面破裂而造成。

巖層的原始狀態(tài)受力發(fā)生彎曲巖層破裂發(fā)生震動地震形成的局部機(jī)制：地球板塊運(yùn)動

板塊之間的相互作用力

地殼中巖層變形

變形積聚超過巖石所能承受的程度

巖體就會發(fā)生突然斷裂或錯動地震

2023/2/548水平錯動方向．特點(diǎn)：多為剪切型，突發(fā)，伴隨沖擊振動，能量以波的形式傳播．?dāng)嗔训膬煞N形式：②水平擠壓或者拉開的有傾斜角的平疊斷裂面破裂（如圖2）①水平錯動的垂直斷裂面破裂（如圖1）薄弱面振動以波的形式傳播壓力或拉力壓力或拉力薄弱面圖1圖22023/2/5492023/2/5502023/2/551震源、震中、震中距概念震源：地殼深處巖層破裂處。根據(jù)震源深度分為：淺源地震(60km以內(nèi))中源地震60～300Km

深源地震（>300km）512地震震源10km淺源地震地面上某點(diǎn)至震中的距離．震中：．震中距R：震源正上方的地面。2023/2/552地震波、震級、地震烈度※地震波：地震發(fā)生時所產(chǎn)生的波動

地震波體波面波地震波分類：縱波（P波）橫波（S波）雷瑞波（R波）樂普波（L波）地球內(nèi)部傳播沿地球表面?zhèn)鞑?023/2/553縱波：壓縮波(P波)，使房屋質(zhì)點(diǎn)震動方向與傳播方向一致引起地面產(chǎn)生垂直方向的震動（上下顛簸）周期短，振幅小,傳播速度快橫波：剪切波(S波)，使房屋質(zhì)點(diǎn)震動方向與波的前進(jìn)方向垂直引起地面產(chǎn)生前后或左右晃動傳播速度比縱波慢周期長，振幅大，傳播速度慢2023/2/554面波：體波經(jīng)地層界面多次反射形成的次生波，只限于沿地球表面?zhèn)鞑ト鹄撞ǎ≧波）：質(zhì)點(diǎn)在波的傳播方向和和地表面法向組成的平面內(nèi)作橢圓運(yùn)動，在地面上呈滾動形式運(yùn)動樂甫波（L波）：地面呈蛇形運(yùn)動波速快慢順序（1）縱波（2）橫波（3）樂甫波（4）瑞雷波2023/2/555震級：一次地震釋放能量大小的衡量尺度，通常用里氏震級M表示。里氏震級M

1935年美國Richter（里希特）提出。標(biāo)準(zhǔn)地震儀（周期0.8s、阻尼系數(shù)0.8、放大倍數(shù)2800），距震中100km處記下的以m為單位的最大水平地面位移A，據(jù)此計(jì)算震級震級差一級地面位移差10倍釋放能量差101.5=32倍能量E:四級地震釋放的能量相當(dāng)于三千噸炸藥產(chǎn)生的能量※地震震級

M8.0，對應(yīng)A=？m實(shí)際位移幅值為？mm2023/2/556地震按震級分類

1）無感地震：M<2，人們感覺不到

2）有感地震：M2、<5

，人可感覺到

3）破壞地震：M5，造成不同程度破壞

4）大地震：M7

1976，中國唐山大地震M7.81995，日本阪神大地震M7.25）特大地震：M8

1923，日本關(guān)東大地震M8.22004，印度尼西亞大地震M8.92008，四川汶川大地震M8.02023/2/5地震烈度的定義※地震烈度

震中距：一般來說震中距越大，地震影響越小，烈度越低；震中距越小，的地震影響越大，烈度越高烈度并不反映一次地震能量的大小某一區(qū)域地表和各類建筑物遭受一次地震影響的平均強(qiáng)弱程度，用I表示一次地震，只有一個震級M，但卻存在多個I影響烈度的因素震級大?。赫鸺壴酱?，烈度越高2023/2/5施工質(zhì)量：質(zhì)量好破壞小，質(zhì)量差破壞大震源深度：震源深度越淺，烈度越高場地性質(zhì)：場地土對地震波的過濾和放大效應(yīng)建筑物動力特性：與建筑物自振周期有關(guān)綜上所述：

影響某個地點(diǎn)受地震影響程度（烈度）的因素很多，為評定地震烈度的大小需要建立一個標(biāo)準(zhǔn)，我國以地震烈度表為標(biāo)準(zhǔn)。2023/2/559中國地震烈度表（GB/T17742-1999）2023/2/560場地地震危害性評價過去用宏觀的烈度（中國地震烈度表）作為評價標(biāo)準(zhǔn)。宏觀烈度以以下幾點(diǎn)因素綜合判定：（1）人的震感，室內(nèi)物體的狀況。（2）建筑物或者構(gòu)筑物的損壞情況。（3）地面現(xiàn)象（地面可見斷裂，冒水，冒砂，滑坡等）。以宏觀烈度評價場地危害性的缺點(diǎn)：（1）根據(jù)綜合宏觀現(xiàn)象判定，在實(shí)際運(yùn)用中不易把握尺度。（2）只適于一般自然狀態(tài)的農(nóng)村地區(qū)。2023/2/561現(xiàn)在用場地的地震地面運(yùn)動記錄（數(shù)字強(qiáng)震儀記錄）作為評價標(biāo)準(zhǔn)地面運(yùn)動記錄包含的內(nèi)容：（1）地面運(yùn)動加速度時程曲線（2）地面運(yùn)動速度時程曲線（3）地面運(yùn)動位移時程曲線以地震地面運(yùn)動記錄評價場地危害性的優(yōu)點(diǎn)：（1）根據(jù)精確的數(shù)據(jù)，可以從定量的角度對其進(jìn)行評價（2）地面運(yùn)動記錄與場地地震危害性有對應(yīng)關(guān)系Elcentro1940（N-S）地震記錄2023/2/562

●到目前為止，多數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)范都原則上承認(rèn)可以用地面運(yùn)動峰值加速度的大小來體現(xiàn)場地地面運(yùn)動的強(qiáng)弱，從而定量的作為場地震害強(qiáng)弱的判定標(biāo)準(zhǔn)。Attention！●美國，歐共體，新西蘭，日本，中國等多數(shù)都以重現(xiàn)期為475年或者50年超越概率為10%的地面運(yùn)動峰值加速度值作為該場地或者地區(qū)地震危害性強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)值?！裰袊Q該地面運(yùn)動峰值加速度為“設(shè)防烈度地震地面運(yùn)動峰值加速度”

中國目前就按設(shè)防烈度地震地面運(yùn)動峰值加速度將我國進(jìn)行地震烈度區(qū)劃，將我國分為4（實(shí)際6）個設(shè)防烈度區(qū)。6度區(qū)0.05g7度區(qū)0.1g0.15g8度區(qū)0.2g0.3g9度區(qū)0.4g烈度區(qū)越高地震危害性越大2023/2/563設(shè)防烈度：按國家批準(zhǔn)權(quán)限審定，作為一個地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度。如：

北京市區(qū)8度，上海市區(qū)7度，重慶6度

康定、西昌9度汶川、北川8度，成都、綿陽、彭山7度

杭州、南昌、武漢、長沙、桂林、濟(jì)南6度一般采用基本烈度特殊情況可提高一度或降低一度2023/2/5眾值（多遇）烈度、基本（設(shè)防）烈度、罕遇烈度●眾值（多遇）烈度——50年內(nèi)超越概率為63.2%的地震烈度，對應(yīng)50年內(nèi)超越概率為63.2%的地面運(yùn)動峰值加速度。比基本烈度低約一度半，規(guī)范取為第一水準(zhǔn)烈度?！窕玖叶取?0年內(nèi)超越概率為10%的地震烈度，對應(yīng)50年內(nèi)超越概率為10%的地面運(yùn)動峰值加速度。規(guī)范取為第二水準(zhǔn)烈度。●罕遇烈度——50年內(nèi)超越概率為2%-3%的地震烈度，對應(yīng)50年內(nèi)超越概率為2%-3%的地面運(yùn)動峰值加速度。比基本烈度約高一度，規(guī)范取為第三水準(zhǔn)烈度。三烈度對應(yīng)的三水準(zhǔn)的地震作用水平基本烈度——設(shè)防烈度地震（中震），重現(xiàn)期為475年眾值烈度——多遇地震（小震），重現(xiàn)期為50年罕遇烈度——罕遇地震（大震），重現(xiàn)期為2000年2023/2/5中國抗震規(guī)范各烈度區(qū)三水準(zhǔn)地面運(yùn)動峰值加速度多遇地震設(shè)防烈度地震罕遇地震6度區(qū)7度、0.1g區(qū)7度、0.15g區(qū)8度、0.2g區(qū)8度、0.3g區(qū)9度區(qū)0.018g（0.36）0.05g（1.0）0.036g（0.36）0.1g（1.0）0.224g（2.24）0.056g（0.37）0.15g（1.0）0.316g（2.11）0.071g（0.36）0.2g（1.0）0.408g（2.04）0.112g（0.37）0.3g（1.0）0.52g（1.73）0.143g（0.36）0.4g（1.0）0.632g（1.58）注：表中括號內(nèi)數(shù)字為當(dāng)以各三烈度對應(yīng)的三烈度區(qū)設(shè)防烈度地面峰值加速為1.0時，多遇地震和罕遇地震地面峰值加速度與其的比值，g為重力加速度，g=98cm/s^2.2023/2/566二、高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防建筑抗震設(shè)防分類※根據(jù)建筑的重要性不同，按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》將建筑劃分為甲、乙、丙、丁四類?！癖悺?、乙、丁類以外的建筑。如一般的工業(yè)與民用建筑（公共建筑、住宅、旅館、廠房等）●乙類—地震時使用功能不能中斷或需要盡快恢復(fù)的建筑，例如生命線工程（消防、急救、供水、供電、通訊廣播等）●甲類—重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑●丁類—次要的，臨時的建筑，如地震破壞不易造成人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失的建筑高層建筑分為甲、乙、丙三類。一般民用高層建筑屬于丙類。2023/2/567高層建筑設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)※不同類別的建筑采用不同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，從地震作用計(jì)算及抗震措施兩方面考慮●乙類—地震作用計(jì)算應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6～8度時，應(yīng)符合按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)設(shè)防烈度為9度時，應(yīng)符合比9度更高的要求?！窦最悺卣鹱饔糜?jì)算應(yīng)高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求，其值應(yīng)按照批準(zhǔn)的地震安全性評價結(jié)果確定；抗震措施，當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6～8度時，應(yīng)符合按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度的要求，當(dāng)設(shè)防烈度為9度時，應(yīng)符合比9度更高的要求。2023/2/568注：抗震設(shè)防烈度為6度時，除《建筑抗震規(guī)范》有具體規(guī)定外，乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算?！穸☆悺话闱闆r下，地震作用計(jì)算仍應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施應(yīng)允許比本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求適當(dāng)降低，但6度時不應(yīng)降低?！癖悺卣鹱饔糜?jì)算和抗震措施均應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求。2023/2/569※場地類別對高層建筑設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的影響●當(dāng)建筑場地為Ⅰ類時，對甲、乙類建筑，應(yīng)允許仍按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震構(gòu)造措施?！癞?dāng)建筑場地為Ⅰ類時，對于丙類建筑，除6度外應(yīng)允許按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度降低一度的要求采取抗震構(gòu)造措施?！癞?dāng)建筑場地為Ⅲ、Ⅳ類時，對設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g（7度0.15g區(qū)）和0.3g（8度0.3g區(qū)）的地區(qū)，宜分別按抗震設(shè)防烈度8度和9度時各類建筑的要求采取抗震構(gòu)造措施。2023/2/570

場地類別劃分《建筑抗震規(guī)范》根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度將建筑的場地劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類。各類建筑場地的覆蓋層厚度（m）剪切波速：剪切波在土層中傳播的速度?？筛鶕?jù)土的剪切波速對土進(jìn)行劃分，等效剪切波速：以剪切波在土層中傳播時間不變的原則定義的土層平均剪切波速，場地覆蓋層厚度：指地表至，地下基巖面的距離注：等效剪切波速（m/s）場地類別Ⅰ0Ⅰ1ⅡⅢⅣVs﹥8000800≧Vs﹥5000500≧Vse﹥250﹤5≧5250≧Vse﹥150﹤33～50﹥50Vse≦150﹤33～1515～80﹥802023/2/571高層建筑抗震設(shè)防目標(biāo)抗震設(shè)防目標(biāo)：“三水準(zhǔn)，兩階段”抗震設(shè)防基本原則：“小震不壞，中震可修，大震不倒”※“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防要求●第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭遇低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震（小震）影響時，建筑物一般不損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用●第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭遇本地區(qū)設(shè)防烈度的地震（中震）影響時，建筑物可能損壞，經(jīng)過一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；允許結(jié)構(gòu)達(dá)到或者超過屈服極限，產(chǎn)生彈塑性變形，但非彈性變形造成的結(jié)構(gòu)破壞應(yīng)控制在可修范圍內(nèi)●第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭遇高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震（大震）影響時，建筑物不倒塌或不發(fā)生危機(jī)生命的嚴(yán)重破壞；結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性大變形狀態(tài)，破壞但不倒塌。2023/2/572※“二階段”設(shè)計(jì)方法●第一階段設(shè)計(jì)：首先按多遇地震下的地震動參數(shù)計(jì)算地震作用，按承載力要求進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，對構(gòu)件截面進(jìn)行驗(yàn)算保證承載力要求，以滿足第一水準(zhǔn)“不壞”的要；其次對有些結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性變形驗(yàn)算，對位移進(jìn)行控制，并相應(yīng)地采取構(gòu)造措施保證結(jié)構(gòu)延性，以滿足第二水準(zhǔn)“可修”和第三水準(zhǔn)“不倒”的要求。●第二階段設(shè)計(jì)：罕遇地震下彈塑性變形驗(yàn)算。對于抗震能力較低，抗側(cè)能力較弱的高層建筑以抗震要求較高的甲類建筑，除進(jìn)行第一階段設(shè)計(jì)外，還要取罕遇地震下的地震動參數(shù)進(jìn)行薄弱部位的彈塑性變形驗(yàn)算。注：第二階段設(shè)計(jì)主要針對甲類建筑和特別不規(guī)則的建筑，哪些高層建筑應(yīng)進(jìn)行該條驗(yàn)算可參見《高規(guī)》4.6.4條2023/2/573二、水平地震作用計(jì)算●地震作用實(shí)質(zhì)—結(jié)構(gòu)在強(qiáng)迫振動下產(chǎn)生的慣性作用單自由度彈性體系的水平地震反應(yīng)質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)xmkccxgkmcxgx質(zhì)量-彈性桿系統(tǒng)地震作用的實(shí)質(zhì)2023/2/5※質(zhì)點(diǎn)受力分析質(zhì)點(diǎn)的位移mkccxgxkmcxgx質(zhì)點(diǎn)相對于地面位移x地震引起地面位移xg質(zhì)點(diǎn)總位移x+xgmm質(zhì)點(diǎn)受力彈性恢復(fù)力，與相對位移x成正比：粘滯阻尼力，與相對速度成正比：慣性作用，與質(zhì)點(diǎn)絕對加速度成正比：2023/2/575mm質(zhì)點(diǎn)上的慣性作用等于質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量與質(zhì)點(diǎn)絕對加速度的乘積，由牛頓第二定律：整理得式中：k—體系剛度（產(chǎn)生單位位移所需要施加的力）c—粘滯阻尼系數(shù)（阻尼系數(shù)）質(zhì)點(diǎn)平衡又由質(zhì)點(diǎn)上力的平衡關(guān)系，慣性作用等于彈性恢復(fù)力與阻尼力之和：注：從上面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程可以看出，地面運(yùn)動對質(zhì)點(diǎn)的影響相當(dāng)于在質(zhì)點(diǎn)上施加了一個擾動（激勵），其值等于，方向與質(zhì)點(diǎn)的相對加速度方向相反。xgx影響地震作用大小的因素※地震烈度

●地震烈度越高，所對應(yīng)的峰值地面運(yùn)動加速度就越大，給予建筑物的擾動（激勵）就越大，地震作用就越大。●《抗規(guī)》中可根據(jù)某地區(qū)的抗震設(shè)防烈度查得對應(yīng)的水平地震影響系數(shù)最大值。水平地震影響系數(shù)最大值地震影響多遇地震罕遇地震6度7度8度9度0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32——0.50（0.72）0.90（1.20）1.40注：7、8度時括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.3g的地區(qū)水平地震影響系數(shù)最大值是指建筑物最大反應(yīng)加速度與重力加速度的比值※場地條件

●場地土層對地震波的過濾及放大作用：地震波由許多頻率不同的成分組成，在地震波通過覆蓋土層傳向地表的過程中，與土層固有頻率相接近的頻率波群將被放大，而另一些頻率波群被衰減甚至被完全過濾掉?！竦卣饎幼吭街芷诘臎Q定因素：由于場地土層的過濾和放大作用，當(dāng)?shù)卣鸩ㄖ心承╊l率成分與場地土固有周期相近時，由于共振，該成分的幅值將被放大最大，故地表地震動的卓越周期在很大程度上取決于場地的固有周期?！竦卣饎幼吭街芷冢旱卣鸩ㄕ穹V中幅值最大的頻率分量所對應(yīng)的周期。

●不同場地的振動特征：●場地類別劃分：根據(jù)場地土層等效剪切波速及場地覆蓋層厚度將建筑場地劃分為四類：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ?！癫煌芷诘慕ㄖ镌诓煌瑘龅厣系谋憩F(xiàn)：軟弱地基：固有周期長，振幅大，振動持續(xù)時間長堅(jiān)硬地基：固有周期短，振幅小，振動持續(xù)時間短軟弱地基上，柔性結(jié)構(gòu)（長周期結(jié)構(gòu)）震害嚴(yán)重，剛性結(jié)構(gòu)（短周期結(jié)構(gòu)）震害較弱堅(jiān)硬地基上，剛性結(jié)構(gòu)（短周期結(jié)構(gòu)）震害嚴(yán)重，柔性結(jié)構(gòu)（長周期結(jié)構(gòu)）震害較弱※震中距

地震波的衰減規(guī)律：地震波在傳播過程中會逐漸衰減，其中高頻分量（短周期分量）隨震中距的增大其衰減比低頻分量（長周期分量）要快。思考：●震中距對結(jié)構(gòu)的影響：震中距遠(yuǎn)的地震波其主導(dǎo)頻率為低頻分量（長周期分量），其與長周期的柔性結(jié)構(gòu)自振周期接近，存在“共振”現(xiàn)象，地震作用增大。震級較大震中距較遠(yuǎn)震級較小震中距較近烈度相同對長周期和短周期結(jié)構(gòu)影響相同嗎？●設(shè)計(jì)地震分組：為了反映同樣烈度下，不同震中距對建筑物的影響，《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》將建筑工程的設(shè)計(jì)地震劃分為三組，近似反映近、中、遠(yuǎn)震的影響。第一組第二組第三組《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》綜合采用場地特征周期Tg作為場地類別及設(shè)計(jì)地震分組兩個因素對地震作用大小影響的指標(biāo)。特征周期（s）設(shè)計(jì)地震分組第一組第二組第三組場地類別ⅠⅡⅢⅣ0.250.300.350.350.400.450.450.550.650.650.750.90※結(jié)構(gòu)動力特性（自振周期、阻尼）●結(jié)構(gòu)自振周期多自由度結(jié)構(gòu)基本周期的近似計(jì)算方法：（1）能量法計(jì)算基本自振周期（2）頂點(diǎn)位移法計(jì)算基本自振周期（3）經(jīng)驗(yàn)公式地震作用計(jì)算時，結(jié)構(gòu)自振周期可采用精確計(jì)算法和近似簡化計(jì)算法，前者計(jì)算工作量大，通常采用電腦計(jì)算。后者具有一定的精度，適合手算，通常采用底部剪力法計(jì)算地震作用時只需要結(jié)構(gòu)基本自振周期T1，可用近似計(jì)算方法。單自由度結(jié)構(gòu)基本周期的計(jì)算方法：2023/2/582頂點(diǎn)位移法計(jì)算基本自振周期計(jì)算計(jì)算公式將結(jié)構(gòu)重力荷載作為水平荷載所產(chǎn)生的頂點(diǎn)位移，單位(m)對于質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)，頂點(diǎn)位移法公式為折減系數(shù)T非承重墻剛度對結(jié)構(gòu)自振周期的影響，用折減系數(shù)來體現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)2023/2/583經(jīng)驗(yàn)公式鋼結(jié)構(gòu)建筑層數(shù)鋼筋混凝土框架和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)房屋總高度房屋寬度鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)2023/2/584結(jié)構(gòu)的阻尼取值鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：=0.05高度>12層的鋼結(jié)構(gòu)：=0.02高度12層的鋼結(jié)構(gòu)：=0.035混合高層結(jié)構(gòu)：=0.03輕鋼結(jié)構(gòu)：=0.05高聳鋼結(jié)構(gòu)（煙囪）等：=0.01罕遇地震作用下進(jìn)行彈塑性分析時，鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比可?。?0.05●結(jié)構(gòu)阻尼地震作用計(jì)算時，采用阻尼比來考慮結(jié)構(gòu)阻尼的影響2023/2/585

在阻尼比、地面運(yùn)動確定后，最大反應(yīng)只是結(jié)構(gòu)周期的函數(shù)。

反應(yīng)譜：地震反應(yīng)譜地震反應(yīng)譜位移反應(yīng)譜：Sd(T)速度反應(yīng)譜：Sv(T)加速度反應(yīng)譜：Sa(T)最大反應(yīng)與周期的關(guān)系在給定的地震作用下，結(jié)構(gòu)最大反應(yīng)（位移、速度、加速度）與其自振周期的關(guān)系曲線稱為該反應(yīng)的地震反應(yīng)譜。

反應(yīng)譜類型：2023/2/586Elcentro1940（N-S）地震記錄加速度反應(yīng)譜

設(shè)計(jì)常用反應(yīng)譜：加速度反應(yīng)譜

選取一條地震加速度記錄（已知），再給定一個阻尼比，對于不同周期的結(jié)構(gòu)體系可以算出其相應(yīng)的最大反應(yīng)加速度Sa，把Sa按照周期大小的次序排序起來，便得到如下圖所示的一條反應(yīng)譜曲線。當(dāng)給定不同的阻尼比時，用同樣的方法可以得到如圖所示的多條反應(yīng)譜曲線。將加速度反應(yīng)譜的縱坐標(biāo)Sa除以該地面運(yùn)動加速度最大值，便得到最大反應(yīng)加速度與地面運(yùn)動加速度最大值的比值的反應(yīng)譜。反應(yīng)出質(zhì)點(diǎn)最大反應(yīng)加速度比地面運(yùn)動加速度最大值的放大倍數(shù)2023/2/587Elcentro1940（N-S）地震記錄位移反應(yīng)譜速度反應(yīng)譜加速度反應(yīng)譜2023/2/588地震反應(yīng)譜的特點(diǎn)1.阻尼比對反應(yīng)譜影響很大2.對于加速度反應(yīng)譜，當(dāng)結(jié)構(gòu)周期小于某個值時幅值隨周期急劇增大，大于某個值時，快速下降。3.對于速度反應(yīng)譜，當(dāng)結(jié)構(gòu)周期小于某個值時幅值隨周期增大，隨后趨于常數(shù)。4.對于位移反應(yīng)譜，幅值隨周期增大。2023/2/589加速度反應(yīng)譜的形狀特點(diǎn)1.建筑物自振周期為零時，表示該體系為絕對剛體，質(zhì)點(diǎn)與地面之間無相對運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)的絕對反應(yīng)加速度Sa等于地面運(yùn)動加速度最大值，此時2.加速度反應(yīng)譜在周期很短時有一個上升段（高層建筑的基本自振周期一般較大，故不在這一段）3.當(dāng)建筑物自振周期與場地的特征周期接近時，反應(yīng)譜出現(xiàn)峰值，隨后逐漸降低。4.當(dāng)建筑物自振周期很大時（很柔的結(jié)構(gòu)），即體系質(zhì)點(diǎn)和地面之間的彈性聯(lián)系很弱，質(zhì)點(diǎn)基本處于靜止?fàn)顟B(tài)，質(zhì)點(diǎn)的絕對加速度Sa趨于零，則亦趨于零。2023/2/590影響反應(yīng)譜形狀的因素1.場地條件場地土質(zhì)松散，長周期結(jié)構(gòu)反應(yīng)較大，反應(yīng)譜峰點(diǎn)右移；場地土質(zhì)堅(jiān)硬，短周期結(jié)構(gòu)反應(yīng)大，反應(yīng)譜峰點(diǎn)左移。2.震中距烈度相同時，震中距較遠(yuǎn)，反應(yīng)譜峰點(diǎn)右移；震中距較近，反應(yīng)譜峰點(diǎn)左移。周期（s)巖石堅(jiān)硬場地厚的無粘性土層軟土層2023/2/591設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜改造地震作用公式體系的重量地震系數(shù)動力系數(shù)1.地震系數(shù)基本烈度：6789地震系數(shù)k：0.050.10(0.15)0.20(0.30)0.40括號中數(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)理論公式2023/2/5922.動力系數(shù)體系最大加速度與地面最大加速度之比，即加速度放大系數(shù)。規(guī)則化的地震反應(yīng)譜不同地震記錄，不同，Sa(T)不具可比性，但(T)卻具有可比性：（1）取=0.05（2）按場地、震中距將地震動分類（3）計(jì)算每一類地震動記錄動力系數(shù)的平均值2023/2/593平滑后的曲線為動力系數(shù)譜曲線2023/2/594實(shí)際應(yīng)用公式將地震系數(shù)和動力系數(shù)合并地震影響系數(shù)2023/2/595—地震影響系數(shù)；max—地震影響系數(shù)最值；T—結(jié)構(gòu)周期；地震影響系數(shù)最大值αmax（阻尼比為0.05）括號數(shù)字分別對應(yīng)于設(shè)計(jì)基本加速度0.15g和0.30g地區(qū)的地震影響系數(shù)1.400.90(0.12)0.50(0.72)----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876設(shè)防烈度地震影響2023/2/596Tg-特征周期；地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別-曲線下降段的衰減指數(shù)；1-直線下降段的斜率調(diào)整系數(shù)；2-阻尼調(diào)整系數(shù)，小于0.55時，應(yīng)取0.55。2023/2/597建筑結(jié)構(gòu)地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整和形狀參數(shù)應(yīng)該符合下列要求：①除有專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)該取0.05，地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)2應(yīng)按1.0采用，形狀參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：a.直線上升段，周期小于0.1s的區(qū)段，按照線性內(nèi)插法取值。b.水平段，自0.1s至特征周期段，應(yīng)取最大值maxc.曲線下降段，自特征周期至5倍特征周期區(qū)段，衰減指數(shù)r取0.9d.直線下降段，自5倍特征周期至6s區(qū)段，下降斜率調(diào)整系數(shù)應(yīng)取10.02②當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比按有關(guān)規(guī)定不等于0.05時，阻尼調(diào)整系數(shù)及形狀參數(shù)按相應(yīng)公式計(jì)算。2023/2/598地震作用計(jì)算※地震作用計(jì)算：單自由度彈性體系

多自由度彈性體系※計(jì)算公式：F=GE※重力荷載代表值GE根據(jù)計(jì)算簡圖劃定的計(jì)算范圍取結(jié)構(gòu)和構(gòu)件永久荷載和可變荷載組合值之和第i個可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值第i個可變荷載組合值系數(shù)永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值2023/2/599可變荷載種類組合值系數(shù)i雪荷載0.5屋面積灰荷載0.5屋面活荷載不計(jì)入按實(shí)際情況計(jì)算的樓面活荷載1.0按等效均布荷載計(jì)算的樓面活荷載藏書庫、檔案館0.8其他民用建筑0.5吊車懸掛物重力硬鉤吊車0.3軟鉤吊車不計(jì)入可變荷載：組合值系數(shù)2023/2/5重力荷載代表值計(jì)算例題有一多層框架，各樓層恒載、活載標(biāo)準(zhǔn)值如圖所示，求結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值？一般民用辦公室藏書庫一般民用辦公室屋面2023/2/5101※單自由度彈性體系水平地震反應(yīng)分析一、計(jì)算簡圖＊簡化方法質(zhì)量集中于結(jié)構(gòu)頂部柱（或墻）作為彈性桿（無質(zhì)量）mk2023/2/5102解：h=5m例題1

單層單跨框架。屋蓋剛度為∞，質(zhì)量集中于屋蓋處。8度設(shè)防，第二組，I類場地，重力荷載代表值GE=700kN，柱的線剛度ic=2.6104kN.m，阻尼比0.05。計(jì)算該結(jié)構(gòu)在多遇地震時的水平地震作用。（1）結(jié)構(gòu)的自振周期柱下端固定，上端嵌固kN/mkgs2023/2/5103（2）水平地震影響系數(shù)查表：T=0.336s（3）水平地震作用kN2023/2/5104例題2

結(jié)構(gòu)質(zhì)量m=400000kg,T=2.12s，位于II類場地第二組，基本烈度7度（地震加速度0.10g），阻尼比0.03，求該結(jié)構(gòu)在多遇地震時的水平地震作用。解：質(zhì)量m=400000kg,T=2.12s查表：max=0.08,Tg=0.4skN??2023/2/51055Tg=50.4=2.0s5Tg<T=2.12s<6smax=0.08,=0.931，2=1.18kN2023/2/5106※多自由度彈性體系水平地震反應(yīng)分析一、計(jì)算簡圖＊簡化方法多層樓房質(zhì)量集中于梁底標(biāo)高，每層一個質(zhì)量柱（或墻）作為彈性桿（無質(zhì)量）高聳結(jié)構(gòu)無明顯主要質(zhì)量，分區(qū)段集中2023/2/5107＊計(jì)算簡圖示例＊體系的自由度數(shù)自由質(zhì)點(diǎn)空間每個質(zhì)點(diǎn)3個自由度平面每個質(zhì)點(diǎn)2個自由度約束質(zhì)點(diǎn)約束質(zhì)點(diǎn)的自由度下降若忽略豎向位移，平面上則每個質(zhì)點(diǎn)1個自由度2023/2/5108ii+1m1m2mimn作水平地震分析，每層樓一個質(zhì)點(diǎn)，對應(yīng)一個自由度。n層樓，n個自由度。2023/2/5109二、多由度彈性體系（高層建筑）水平地震作用計(jì)算方法高度不超過40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法。除上述情況外，高層建筑結(jié)構(gòu)宜采用陣型分解反應(yīng)譜法。※彈性時程分析法※陣型分解反應(yīng)譜法※底部剪力法7～9度抗震設(shè)防的高層建筑，某些情況（見教材63頁）應(yīng)采用彈性時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算。2023/2/5110※底部剪力法＊適用條件和基本假定適用條件高度不超過40m，結(jié)構(gòu)以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布較均勻可近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)基本假定結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)以第一振型為主（用第一振型表征）第一振型為線性倒三角形砌體結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)X1i=CHiHimimnm1X1i2023/2/5111底部剪力法計(jì)算地震作用的基本思路在只考慮第一振型的假定下，先計(jì)算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用，即作用于結(jié)構(gòu)底部的總剪力，然后將此總水平地震作用根據(jù)第一陣型的特點(diǎn)按某一規(guī)律分配給各個質(zhì)點(diǎn)?！竦撞考袅Ψǖ挠?jì)算示意圖：2023/2/5112底部總剪力（總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值）式中：結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值按照下式計(jì)算結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期T1的水平地震影響系數(shù)計(jì)算地震作用時，結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值計(jì)算地震作用時，結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值，應(yīng)取各質(zhì)點(diǎn)重力荷載代表值之和等效總重力荷載換算系數(shù)2023/2/5113相應(yīng)于基本周期T1的水平地震影響系數(shù)取值依據(jù)根據(jù)建筑物所在烈度區(qū)查的水平地震作用影響系數(shù)最大值根據(jù)建筑物所在場地類別和設(shè)計(jì)地震分組查的場地特征周期根據(jù)建筑物基本周期T1，按設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜，算的2023/2/5114結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值取值依據(jù)單質(zhì)點(diǎn)體系：n=1，c=1多質(zhì)點(diǎn)體系：n2，c=0.75~0.9，一般多質(zhì)點(diǎn)體系（高層建筑）規(guī)范取c=0.85，無窮多質(zhì)點(diǎn)體系取c=0.75結(jié)構(gòu)等效總重力荷載Geq取值規(guī)定（1）單質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值（2）一般多質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值的85%2023/2/5115地震作用的樓層分布各樓層質(zhì)點(diǎn)i的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值底部剪力按一定比例分配給各樓層式中：質(zhì)點(diǎn)i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值集中于質(zhì)點(diǎn)i、j的重力荷載代表值、質(zhì)點(diǎn)i、j的計(jì)算高度、注：上式僅適用于基本周期T1≤1.4Tg的結(jié)構(gòu)，當(dāng)T1＞1.4Tg時，要考慮高階陣型的影響，由于高階陣型的影響，按照上式計(jì)算的結(jié)構(gòu)頂部地震作用偏小，需調(diào)整。2023/2/5116高階振型的影響底部剪力按一定比例分配給各樓層，只考慮了第一振型地震作用。當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期較長時，高階振型地震作用的影響不能忽略。當(dāng)T1>1.4Tg時，將結(jié)構(gòu)總地震作用的一部分作為直接集中力作用于結(jié)構(gòu)頂部，再將剩余部分按之前的倒三角形規(guī)律分配給各質(zhì)點(diǎn)。即采用頂部附加集中水平地震作用Fn來考慮高階振型地震作用的影響。2023/2/5117底部剪力保持不變，樓層分配數(shù)改為（FEk-Fn）=(1-n)FEk按一定比例分配給各樓層頂部附加地震作用系數(shù)，多層鋼筋混凝土房屋和鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)房屋根據(jù)其基本周期T1按下表采用，多層內(nèi)框架磚房取0.2，其他房屋不考慮（取0值）2023/2/5118頂部附加地震作用系數(shù)δn鞭梢效應(yīng)高層建筑采用底部剪力法計(jì)算水平地震作用時，突出屋面的小建筑（屋頂間、女兒墻、煙囪）宜作為一個質(zhì)點(diǎn)參加計(jì)算，由于其重量、剛度突然變小，地震反應(yīng)加?。ū奚倚?yīng)），計(jì)算的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)放大。小