建筑結(jié)構(gòu) 第十五章 建筑抗震設(shè)計(jì)基本知識(shí)二

第十五章地震作用和結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算第一節(jié)地震基本知識(shí)第二節(jié)抗震設(shè)計(jì)的基本要求第三節(jié)地震作用的計(jì)算第四節(jié)結(jié)構(gòu)的自振周期第五節(jié)結(jié)構(gòu)的抗震驗(yàn)算第五編建筑抗震設(shè)計(jì)基本知識(shí)第一節(jié)地震基本知識(shí)一、地震的類型二、常用術(shù)語(yǔ)一、地震的類型地震是由于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(巖層構(gòu)造狀態(tài)的變動(dòng))或其它原因而引起的地面振動(dòng)的現(xiàn)象。地震按其成因可分為：火山地震，陷落地震和構(gòu)造地震。1.火山地震——由于火山爆發(fā)而引起的地震；2.

陷落地震——由于地表或地下巖層突然大規(guī)模陷落和崩塌而造成的地震；3.構(gòu)造地震——由于地殼運(yùn)動(dòng)，推擠地殼巖層使其薄弱部位發(fā)生斷裂錯(cuò)動(dòng)而引起的地震。前二種地震的影響范圍和破壞程度相對(duì)較小，而后一種地震的破壞力大二、常用術(shù)語(yǔ)1.地震震級(jí)：震級(jí)是表示地震本身大?。ㄡ尫拍芰慷嗌伲┑某叨?。目前，國(guó)際上比較通用的是里氏震級(jí)，其原始定義為1935年由里克特(Richter)給出，即地震震級(jí)M為M=logA

震級(jí)與震源釋放能量的大小有關(guān)，震級(jí)每差一級(jí)，地震釋放的能量將差32倍。微震——

小于2級(jí)的地震；有感地震——

2~4級(jí)地震，人能感覺(jué)到;破壞性地震——

5級(jí)以上地震，能引起不同程度的破壞；強(qiáng)烈地震——

7級(jí)以上的地震。2.地震烈度地震烈度是指某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受到一次地震影響的強(qiáng)弱程度。對(duì)于一次地震，表示地震大小的震級(jí)只有一個(gè)；隨距離震中的遠(yuǎn)近不同，烈度就有差異。評(píng)定地震烈度的標(biāo)準(zhǔn)就稱為地震烈度表。絕大多數(shù)國(guó)家包括我國(guó)都采用分成12度的地震烈度表。3.基本烈度作為一個(gè)地區(qū)抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度，它是指該地區(qū)今后一定時(shí)期內(nèi)，在一般場(chǎng)地土條件下，可能遭受的最大地震烈度，也就是由國(guó)家地震局制定的全國(guó)地震烈度區(qū)劃圖規(guī)定的烈度。4.設(shè)防烈度：建筑物抗震設(shè)防時(shí)采用的烈度。

地震對(duì)建筑物的影響第二節(jié)抗震設(shè)計(jì)的基本要求一、建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)二、抗震設(shè)防的目標(biāo)

三、抗震概念設(shè)計(jì)一、建筑抗震設(shè)防分類和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)1.抗震設(shè)防類別根據(jù)建筑的使用功能的重要性，分為甲類、乙類、丙類、丁類四個(gè)抗震設(shè)防類別。2.抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)甲類建筑乙類建筑丙類建筑丁類建筑二、抗震設(shè)防的目標(biāo)

抗震設(shè)防的目標(biāo)——三水準(zhǔn)要求：

所謂的三水準(zhǔn)抗震目標(biāo)，可簡(jiǎn)單的概括為：1）小震不壞2）中震可修3）大震不倒三、抗震概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)——指一些在計(jì)算中或在規(guī)范中難以作出具體規(guī)定的問(wèn)題，必須由工程師運(yùn)用“概念”進(jìn)行分析，作出判斷，以便采取相應(yīng)的措施。結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的概念；力學(xué)概念；由震害、試驗(yàn)現(xiàn)象等總結(jié)提供的各種宏觀的和具體的經(jīng)驗(yàn)等。★概念及經(jīng)驗(yàn)要貫穿在方案確定及結(jié)構(gòu)布置過(guò)程中，★應(yīng)體現(xiàn)在計(jì)算簡(jiǎn)圖或計(jì)算結(jié)果的處理中，★對(duì)某些薄弱部位的配筋構(gòu)造起作用。

概念設(shè)計(jì)帶有一定的經(jīng)驗(yàn)性。但它和抗震計(jì)算、構(gòu)造設(shè)計(jì)等是不可分割、互為補(bǔ)充的抗震設(shè)計(jì)的重要組成部分。1.場(chǎng)地、地基和基礎(chǔ)選擇場(chǎng)地土的分類場(chǎng)地的選擇地基和基礎(chǔ)選擇2.結(jié)構(gòu)的平面和立面布置3.結(jié)構(gòu)體系的選擇4.抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其連接5.非結(jié)構(gòu)構(gòu)件6.材料選擇和施工第三節(jié)地震作用的計(jì)算一、重力荷載代表值二、單質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震作用三、多質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震作用一、重力荷載代表值一般把各層質(zhì)量集中在樓層處，n個(gè)樓層即形成n個(gè)質(zhì)點(diǎn)。每一樓面標(biāo)高位置的重量（稱重力荷載代表值）由以下幾部分組成：①恒荷載（本層樓面結(jié)構(gòu)及上、下各半層墻、柱）的全部；②雪荷載的50％；③一般樓面活荷載的50％，藏書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)活荷載的80％。簡(jiǎn)化后的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖，圖中Gi為第i層質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值。1.單質(zhì)點(diǎn)體系等高單層廠房、水塔等。該結(jié)構(gòu)中參與振動(dòng)的所有質(zhì)量全部折算至頂部；墻、柱視作一無(wú)重的彈性桿，這樣就形成了一個(gè)單質(zhì)點(diǎn)體系；該體系只作單向振動(dòng)時(shí)，就成為一個(gè)單自由度體系。

二、單質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震作用2.單質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震作用式中：m、G——為單質(zhì)點(diǎn)體系的質(zhì)量及重量；g——重力加速度；

——為地面運(yùn)動(dòng)最大加速度；

——稱為地震系數(shù)，表示地面運(yùn)動(dòng)的相對(duì)強(qiáng)度；

——稱為動(dòng)力系數(shù)，表示質(zhì)點(diǎn)加速度與地面加速度相比的放大系數(shù)；

α

——為地震影響系數(shù)，α=kβ。3.計(jì)反應(yīng)譜曲線α—地震影響系數(shù)；αmax—地震影響系數(shù)最大值；

T—結(jié)構(gòu)自振周期；

Tg—特征周期；γ—曲線下降段衰減指數(shù)；η1—直線下降段下降斜率調(diào)整系數(shù)；η2—阻尼調(diào)整系數(shù)4.單質(zhì)點(diǎn)體系的地震作用計(jì)算方法計(jì)算結(jié)構(gòu)自振周期由場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組查表,得場(chǎng)地特征周期Tg;由設(shè)防烈度查表得水平地震影響系數(shù)最大值αmax；確定、1、2；由T、Tg、αmax按圖計(jì)算水平地震影響系數(shù)α；作用在單質(zhì)點(diǎn)上的水平地震作用為FEK=αg=αmg。三、多質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震作用1.多質(zhì)點(diǎn)體系的振型和自振周期2.多質(zhì)點(diǎn)體系的地震作用的計(jì)算方法應(yīng)按不同情況分別采用相應(yīng)的地震作用計(jì)算方法：①高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主，剛度與質(zhì)量沿高度分布比較均勻的建筑物，可采用底部剪力法。②高度超過(guò)40m的高層建筑物一般可采用振型分解反應(yīng)譜方法。③剛度與質(zhì)量分布特別不均勻的建筑物、甲類建筑物等，宜采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算。①基本思想：按結(jié)構(gòu)底部總剪力相等的原則，把多質(zhì)點(diǎn)體系簡(jiǎn)化為單質(zhì)點(diǎn)體系，只用基本自振周期確定總底部剪力，然后按照一定規(guī)律將地震力（總底部剪力）沿高度沿高度分配給各質(zhì)點(diǎn)。②適用條件：結(jié)構(gòu)高度小于40m；沿高度方向質(zhì)量及剛度分布比較均勻；以剪切變形為主（H/B＜4）的高層建筑。3.底部剪力法③計(jì)算方法基本自振周期T1、按反應(yīng)譜曲線（T-α）確定α1；（地震影響系數(shù)最大值αmax；特征周期Tg；曲線下降段衰減指數(shù)γ；直線下降段下降斜率調(diào)整系數(shù)η1；阻尼調(diào)整系數(shù)η2）計(jì)算底部剪力FEK：

FEK=α1Geq（Geq=0.85GE=0.85Gi）FEK分配給各質(zhì)點(diǎn)：建筑為n層時(shí)，各樓層處地震力為Fi。頂部附加荷載△Fn近似考慮高振型影響。頂層等效地震力為Fn+△Fn。多質(zhì)點(diǎn)體系的水平地震作用分布特點(diǎn)：當(dāng)質(zhì)量、剛度沿高度分布較均勻（Gi≈Gj）時(shí)，F(xiàn)i與Hi成正比。第四節(jié)涌結(jié)正構(gòu)的自觸振周期一、頂點(diǎn)劈燕位移法二、計(jì)算暗自振周期遣的經(jīng)驗(yàn)公疏式一.頂點(diǎn)善位移法對(duì)于質(zhì)量購(gòu)和剛度沿趕高度分布吐比較均勻襲的框架結(jié)塑構(gòu)、框架波一剪力墻愁結(jié)構(gòu)和剪膽力墻結(jié)構(gòu)作：ΔT—結(jié)構(gòu)頂孟點(diǎn)假想丙側(cè)移：即把集央中在各愚層樓面徒處的重姻量Gi視為作免用于i層樓面的饞假想水平螞荷載，按攝彈性剛度梯計(jì)算得到蓮的結(jié)構(gòu)頂壞點(diǎn)側(cè)移(繞以m為單位際)；α0—基本周態(tài)期的縮趕短系數(shù)劉：框架結(jié)構(gòu)川取α0=0.稻6～0史.7；框架一剪扔力墻結(jié)構(gòu)久取α0=0.7靜～0.8柔；剪力墻結(jié)戰(zhàn)構(gòu)取α0＝0.視9～1.0顏。二.計(jì)鼻算自振榆周期的叢經(jīng)驗(yàn)公農(nóng)式高層鋼貧筋混凝心土剪力撇墻結(jié)構(gòu)（高度為臨20～5狹0m，剪力墻間蝴距為3～牢6m的住宅、飄旅館類建榨筑物）橫墻間絮距較密持時(shí):T1橫=0.耍054n；T1縱=0.攤04n橫墻間距肌較疏時(shí)：T1橫=0.捷06n；T1縱=0.份05n式中：n為建筑揚(yáng)物層數(shù)互；H為建筑牧物總高完度；B為建筑筒物總寬渡度。鋼筋混喂凝土框怒架、框漸架一剪油力墻結(jié)男構(gòu)：或T1=（0.各07-0屈.09）墻n式中：H、B晨、n意義同壞前。第五節(jié)冷結(jié)構(gòu)閘的抗震言驗(yàn)算一、荷載效血應(yīng)的基穗本組合二、抗震驗(yàn)紫算的設(shè)跟計(jì)表達(dá)肉式三、抗震砌變形驗(yàn)算一、荷秒載效應(yīng)當(dāng)?shù)幕炯俳M合1.無(wú)地震作永用組合：S=γGSGK+ψQγQSQK+ψWγWSWk式中:S—無(wú)地震飲組合時(shí)找荷載效預(yù)應(yīng)組合震的設(shè)計(jì)追值；SGK—永久荷港載效應(yīng)前標(biāo)準(zhǔn)值駝；SQk—樓面活荷城載效應(yīng)標(biāo)臂準(zhǔn)值；SWK—風(fēng)荷載喂效應(yīng)標(biāo)成準(zhǔn)值；γG、γQ、γW—分別為禾永久荷寫載、樓擠面活荷晴載、風(fēng)荷載分澡項(xiàng)系數(shù)；ψQ、ψW—分別為案樓面活遷荷載和核風(fēng)荷載今組合值梯系數(shù)。荷載分潤(rùn)項(xiàng)系數(shù)跡應(yīng)按下榜列規(guī)定輝采用：1)承載力計(jì)識(shí)算時(shí)：①永久荷載煮的分項(xiàng)系頁(yè)數(shù)γG：當(dāng)其效應(yīng)俯對(duì)結(jié)構(gòu)不品利時(shí)：對(duì)由可變僚荷載效應(yīng)陪控制的組掘合應(yīng)取1鞏.2；對(duì)由永騎久荷載適效應(yīng)控薪制的組漸合應(yīng)取貿(mào)1.3黃5。當(dāng)其效粘應(yīng)對(duì)結(jié)藥構(gòu)有利普時(shí)，應(yīng)炸取1.膠0；②樓面活枕荷載的憂分項(xiàng)系兵數(shù)γQ：一般情宏況下應(yīng)偶取1.溪4；③風(fēng)荷載團(tuán)的分項(xiàng)仙系數(shù)γW：應(yīng)取1．欣4。2)位移計(jì)撒算時(shí)：公式中鄭各分項(xiàng)悲系數(shù)均鼠應(yīng)取1度.0。樓面活妨荷載和傾風(fēng)荷載競(jìng)組合值問(wèn)系數(shù)ψQ、ψW：當(dāng)永久荷萍載效應(yīng)起叢控制作用覆時(shí)應(yīng)分別直取0.7饅和0.0姻；當(dāng)可變結(jié)荷載效計(jì)應(yīng)起控莖制作用坦時(shí)應(yīng)分蓋別取1社.0和翅0.6腔或0.7柏和1.斥0；對(duì)書(shū)庫(kù)滴、檔案稍庫(kù)、儲(chǔ)巧藏室、交通風(fēng)機(jī)癥房和電頸梯機(jī)房陵，本條破樓面活席荷載組德合值系章數(shù)取0醫(yī).7的項(xiàng)場(chǎng)合應(yīng)諷取為0秒.90河。2.有溜地震作歐用組合畢時(shí)：SE=γGSGE+γEhSEhk+γEvSEvk+ψWγWSWk式中：SE—荷載效票應(yīng)和地譯震作用聞效應(yīng)組滋合的設(shè)悼計(jì)值；SGE—重力荷臉載代表生值的效蝴應(yīng)[重殿力荷載例代表值理包括下淺列荷載巴：10唱0％自律重標(biāo)準(zhǔn)折值，5脖0％雪允荷載標(biāo)鍬準(zhǔn)值，盲50％后～80讓％樓面達(dá)活荷載祥(在書(shū)跳庫(kù)及檔華案庫(kù)中錦取80晌％樓面瞞活荷載甘)]；SEhk—水平地北震作用狂標(biāo)準(zhǔn)值端的效應(yīng)稅，尚應(yīng)咐乘以相哲應(yīng)的增稈大系數(shù)敢或調(diào)整漂系數(shù)；SEvk—豎向地震續(xù)作用標(biāo)準(zhǔn)趣值的效應(yīng)特，尚應(yīng)乘斗以相應(yīng)的漆增大系數(shù)蒸或調(diào)整系繼數(shù)；γG—重力荷勢(shì)載分項(xiàng)較系數(shù)；γW—風(fēng)荷載尾分項(xiàng)系慰數(shù)；γEh—水平地盼震作用龍分項(xiàng)系依數(shù)；γEv—豎向地初震作用削分項(xiàng)系壤數(shù)；ψW—風(fēng)荷載憶的組合考值系數(shù)畜，應(yīng)取蠢0.2量0有地震疑作用效殲應(yīng)組合保時(shí)，荷市載效應(yīng)狂和地震大作用效杯應(yīng)的分誼項(xiàng)系數(shù)頸應(yīng)按下災(zāi)列規(guī)定隸采用：1)承載力質(zhì)計(jì)算時(shí)，分項(xiàng)系霸數(shù)應(yīng)按辜下表采伏用。當(dāng)層重力荷魂載效應(yīng)戲?qū)Y(jié)構(gòu)咐承載力悶有利時(shí)筒，表中γG不應(yīng)大陡于1.益0。2)位移計(jì)算恩時(shí)，公式中各鼻分項(xiàng)系數(shù)劫均應(yīng)取1違.0。按極限狀星態(tài)設(shè)計(jì)的飼要求，各讓種構(gòu)件承施載力驗(yàn)算胳的一般表拆達(dá)式為：不考慮逐地震作還用的組暢合時(shí)γ0S≤R考慮地貫震作用抱的組合拳時(shí)SE≤RE/γRE式中：S、SE——構(gòu)件內(nèi)力勻；R、RE——不考慮蔥抗震及軟考慮抗哨震時(shí)構(gòu)墨件承載借力設(shè)計(jì)交值。地震作用保下，構(gòu)件槍承受反復(fù)刊作用力及變形，承搞載力RE要降低形，γ0——結(jié)構(gòu)重吼要性系雁數(shù)，可侮按結(jié)構(gòu)僑的重要練程度(辦即安全扎等級(jí))夠分別取瓦1.1何、1.丹0、0查.9；抗震設(shè)瞞計(jì)中，銷不考慮計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)病件的重襯要性系稀數(shù)；γRE——承載力訂抗震調(diào)辱整系數(shù)軟，考慮蔑到地震隱作用的哈偶然性腐與短時(shí)屆性，對(duì)凱承載能野力作相朽應(yīng)的調(diào)廟整，按省下表采乘用。二、抗震驗(yàn)算泊的設(shè)計(jì)表傲達(dá)式三、抗震鉆變形驗(yàn)算1)正常使處用條件漂下的結(jié)梨構(gòu)水平諒位移，厲按風(fēng)荷補(bǔ)載和地照震作用恒，用彈餃性方法漫計(jì)算。2)以樓層層缸間最大位賠移δ與層高h(yuǎn)之比作為冠限制條件肚，即：δ/h≦[δ/h獄]高度為酸250m及25金0m以上的躲高層建圓筑，樓犬層層間殃最大位霜移與層翅高之比亭的限值礦為1／羨500城。高度15卻0m及150m以下的高戀層建筑樓氣層層間最僑大位移與撒層高之比峽不宜大于篇下表的限嗚值。高度在搜150迅—25防0m之間的高礙層建筑，假樓層層間車最大位移菠與層高之姿比的限值叢按線性插組人取用。結(jié)構(gòu)類型[δ/h]框架1／550框架一剪力墻、框架—核心筒、板柱—剪力墻1／800筒中筒、剪力墻1／1000框支層1／10003)限制結(jié)株構(gòu)側(cè)向浙位移的漸主要原州因是：過(guò)大的側(cè)壯向位移，姐特別是過(guò)斷大的層間皇側(cè)移會(huì)使填充墻擋及建筑支裝修出發(fā)現(xiàn)裂縫拘或損壞，也會(huì)使電梯軌道致變形過(guò)大；過(guò)大的側(cè)擔(dān)向位移會(huì)詠使主體結(jié)破構(gòu)出現(xiàn)裂坡縫甚至破削損；過(guò)大的值側(cè)向位俊移會(huì)使謙結(jié)構(gòu)產(chǎn)掏生附加腰內(nèi)力；過(guò)大的肢側(cè)移會(huì)獻(xiàn)使人不通舒服，否影響正改常使用丈。9、靜夜四犁無(wú)鄰，荒金居舊業(yè)貧副。。4月-2魚(yú)34月-2直3Fri課day慈,A煩pri林l2摸8,兆202斤310、雨中黃水葉樹(shù)，燈余下白頭人驢。。13:龍07:車0013:戲07:劇0013:尋074/2狡8/2淺023舟1:字07:瘡00沈PM11、以我獨(dú)羞沈久，愧墨君相見(jiàn)頻押。。4月-2摟313:儉07:銷0013:0家7Apr威-2328-匙Apr孟-2312、故人江分海別，幾緊度隔山川再。。13:等07:掌0013:閑07:韻0013:0洋7Fri烈day漲,A猴pri嗓l2冰8,構(gòu)202顛313、乍見(jiàn)某翻疑夢(mèng)時(shí)，相悲涉各問(wèn)年殼。。4月-2聲34月-2資313:0贏7:0113:絕07:棕01Apr宅il雪28,蔑20趣2314、他鄉(xiāng)革生白發(fā)那，舊國(guó)劇見(jiàn)青山得。。28四孕月20殿231:0盒7:0撕1下令午13:0分7:014月-浪2315、比不了漠得就不比唐，得不到嗎的就不要先。。。四月圈231:0列7下侵午4月-2牛313:0哨7Apri呆l28村,20誓2316、行動(dòng)字出成果唐，工作警出財(cái)富鄰。。202性3/4籃/28繪13端:07租:0113:0熱7:0128A訂pril碌202盤317、做前，諷能夠環(huán)視俯四周；做秘時(shí)，你只亂能或者最這好沿著以悲腳為起點(diǎn)旬的射線向籌前。。1:0作7:0茄1下喪午1:07鍋下午13:0不7:014月-總239、沒(méi)有趨失敗，亭只有暫款時(shí)停止喉成功！忍。4月-掛234月-2黨3Fri恥day匯,A貴pri孝l2源8,雕202脅310、很多折事情努崖力了未距必有結(jié)泳果，但割是不努報(bào)力卻什光么改變餡也沒(méi)有預(yù)。。13:型07:聲0113:臨07:轉(zhuǎn)0113:0骨74/28曲/202液31:融07:0賄1PM11、成功瓶就是日早復(fù)一日孫那一點(diǎn)黨點(diǎn)小小椅努力的趣積累。舍。4月-狐2313:0催7:0113:0宅7Apr-僑2328-A禿pr-2碎312、世間苗成事，競(jìng)不求其映絕對(duì)圓隸滿，留言一份不嚇足，可充得無(wú)限裳完美。饑。13:0轉(zhuǎn)7:0113:孝07:朋0113:0抬7Frid完ay,唇Apri您l28門,20乖2313、不知貴香積寺曬，數(shù)里鴨入云峰算。。4月-2溫34月-2王313:0伸7:0113:少07:近01Apr陳il飽28,己20投2314、意志嘆堅(jiān)強(qiáng)的織人能把碼世界放戴在手中記像泥塊任一樣任畫意揉捏填。28四脂月20增231:07嫌:02焦下午13:0遣7:024月-2撤315、楚塞三昆湘接，荊件門九派通漸。。。四月2勻31:0攀7下朱午4月-蘆2313:恐07Apri鐵l28翁,20貢2316、少年得十五二四十時(shí)，郊步行奪狗得胡馬曾騎。。202勿3/4浸/28民13緒:07更:0213:釣07:盞0228芬Apr封il縫202脆317、空山新耐雨后，天鉛氣晚來(lái)秋山。。1:0糕7:0哈2下斷午1:0否7下達(dá)午13:灑07:欣024月-猶239、楊柳泳散和風(fēng)握，青山等澹吾慮路。。4月-住234月-濫23Frid慮ay,更Apri謙l28堵,20姥2310、閱讀一格切好書(shū)如午同和過(guò)去漠最杰出的末人談話。13:敢07:繩0213:母07:榜02