豎向地震作用與變形驗算

第10講扭轉(zhuǎn)地震效應與豎向地震作用8/26/20231第10講豎向地震作用與變形驗算本講內(nèi)容考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用計算8/26/20232第10講豎向地震作用與變形驗算一、產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)地震反應的原因3.7建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)地震效應1.建筑結(jié)構(gòu)的偏心兩方面：建筑自身的原因和地震地面運動的原因。質(zhì)心剛心產(chǎn)生偏心的原因：a.建筑物的柱體與墻體等抗側(cè)力構(gòu)件布置不對稱。b.建筑物的平面不對稱。8/26/20233第10講豎向地震作用與變形驗算c.建筑物的立面不對稱。d.建筑物的平面、立面均不對稱。e.建筑物各層質(zhì)心與剛心重合，但上下層不在同一垂直線上。f.偶然偏心。2.地震地面運動存在扭轉(zhuǎn)分量地震波在地面上各點的波速、周期和相位不同。建筑結(jié)構(gòu)基底將產(chǎn)生繞豎直軸的轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)便會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。無論結(jié)構(gòu)是否有偏心，地震地面運動產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動均是存在的。但二者有區(qū)別，無偏心結(jié)構(gòu)的平動與扭轉(zhuǎn)振動不是耦合的，而有偏心結(jié)構(gòu)的平動與扭轉(zhuǎn)振動是耦合的。8/26/20234第10講豎向地震作用與變形驗算二、考慮扭轉(zhuǎn)地震效應的方法1、規(guī)則結(jié)構(gòu)不進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應宜乘以增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15、長邊可按1.05采用；當扭轉(zhuǎn)剛度較小時，宜按不小于1.3采用。2、采用扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應譜法。8/26/20235第10講豎向地震作用與變形驗算三、考慮扭轉(zhuǎn)的振型分解反應譜法1、平扭耦聯(lián)體系的自由振動基本假定：（1）樓板在其自身平面內(nèi)為絕對剛性，在平面外的剛度很小可以忽略不計；（2）各榀抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（框架或剪力墻）在其自身平面內(nèi)剛度很大，在平面外的剛度很小可以忽略不計；（3）所有構(gòu)件都不考慮其自身的抗扭作用；（4）將質(zhì)量（包括柱、墻的質(zhì)量）都集中于各層樓板處。計算簡圖如圖所示，坐標原點一般選在各樓層的質(zhì)心處。每一層樓質(zhì)量有三個自由度。8/26/20236第10講豎向地震作用與變形驗算由結(jié)構(gòu)動力學，可建立結(jié)構(gòu)的運動方程為式中---質(zhì)量矩陣---位移矩陣8/26/20237第10講豎向地震作用與變形驗算---阻尼矩陣---剛度矩陣---平行于x軸第s榀框架的剛度矩陣；---平行于x軸框架的榀數(shù)；---平行于y軸第r榀框架的剛度矩陣；---平行于y軸框架的榀數(shù)；7/版6/飄20返238第1轟0講氏豎全向地爽震作殊用與運變形園驗算---第i層第s榀x方向的y向座標；第i層--第i層第r榀y方向框架的x向座標;7/歡6/父20孩239第1恰0講假豎紫向地仍震作卷用與慶變形延驗算求振母型和孟頻率雹時可倦不計尚阻尼利用桂雅可綁比等背方法扣可求需出振此型和善頻率零：7/爐6/許20騰2310第1登0講莊豎過向地搜震作滴用與閘變形頃驗算2、考者慮扭齊轉(zhuǎn)影圣響的障水平貝地震宴作用---地面運動加速度---地面運動方向與x軸夾角7/沙6/獲20醒2311第1旱0講宇豎恒向地糠震作逢用與剛變形突驗算設代入諒方程哭，并多利用循振型借正交駁性，欣可得經(jīng)過牧與前晚面單禽向平遍移振尋動類耗似的乏推導諒，可抄得到春考慮灣扭轉(zhuǎn)碰地震肥效應柿時水其平地鍬震作昏用標這準值窗的計誕算公孩式分別獅為j振型i層的x方向螞、y方向情和轉(zhuǎn)宜角方佩向的墻地震煙作用樓標準臘值質(zhì)心j振型i層質(zhì)心處地震作用7/伏6/誓20瓶2312第1平0講和豎慘向地棵震作求用與問變形水驗算考慮扭轉(zhuǎn)地震效應時水平地震作用標準值的計算公式:---分別為j振型i層的x、y方向的水平相對位移；---為j振型i層的相對扭轉(zhuǎn)角；---j振型周期Tj對應的地震影響系數(shù)；---i層轉(zhuǎn)動半徑；質(zhì)心j振型i層質(zhì)心處地震作用7/惰6/榆20妖2313第1惡0講察豎翻向地發(fā)震作出用與狡變形籌驗算考慮慣扭轉(zhuǎn)妙地震難效應唯時水比平地川震作舍用標首準值認的計膝算公穿式:質(zhì)心j振型i層質(zhì)心處地震作用---考慮扭轉(zhuǎn)的j振型參與系數(shù)；僅考貫慮x方向盼地震遍時僅考生慮y方向梯地震棗時與x方向瞞斜交鍛地震圈時地震杯作用猛方向艷與x軸方腿向夾野角7/攔6/誦20望2314第1蓮0講戒豎什向地浪震作耳用與余變形唇驗算3、考麻慮扭啄轉(zhuǎn)影艦響的孔水平陣地震菠作用波效應不計扭轉(zhuǎn)影響時的水平地震作用效應(一般情況下m=3）考慮單向水平地震作用下扭轉(zhuǎn)的地震作用效應---考慮扭轉(zhuǎn)的地震作用效應---分別為j、k振型地震作用產(chǎn)生的作用效應；可取前9~15個振型。---分別為j、k振型的阻尼比；---為j振型與k振型的耦聯(lián)系數(shù)；---為k振型與j振型的自振周期比；7/祖6/麻20務2315第1堂0講襲豎搞向地腔震作謙用與統(tǒng)變形夾驗算考慮鉗雙向貞水平提地震穩(wěn)作用眉下扭準轉(zhuǎn)的哄地震驅(qū)作用沉效應取兩者中較大值---為僅考慮x(y)向水平地震作用時的地震作用效應。7/非6/耽20魚2316第1馬0講嫩豎餃向地鬧震作氏用與仗變形內(nèi)驗算3.妄8結(jié)構(gòu)用豎向臘地震臺作用豎向蹤蝶地震腿運動掉是可勾觀的輕：根據(jù)譜觀測尿資料稱的統(tǒng)田計分宜析，誓在震淘中距檔小于20樣0k鋼m范圍洪內(nèi)，虜同一熟地震堅的豎團向地俯面加態(tài)速度剩峰值谷與水邪平地偶面加盡速度嶄峰值漁之比av/ah平均臉值約度為1/餓2，甚水至有遣時可星達1.咳6。豎向駛地震姐作用倆的影千響是泰顯著牛的：根據(jù)揮地震匠計算秒分析狠，對貪于高咱層建線筑、句高聳熔及大科跨結(jié)顯構(gòu)影緊響顯代著。纏結(jié)構(gòu)芹豎向漁地震堪內(nèi)力NE/與重現(xiàn)力荷側(cè)載產(chǎn)估生的杠內(nèi)力NG的比康值沿痛高度撒自下產(chǎn)向上摧逐漸劉增大你，烈世度為8度時警為50星%至90丘%，9度時棉可達恰或超跌過1；33稻5m高的價電視危塔上誓部，8度時插為13明8%；高跌層建疾筑上常部，8度時犁為50虧%至11記0%。7/老6/慌20桂2317第1游0講駱豎漸向地銀震作賀用與僚變形沫驗算目前哀，國落外抗桶震設電計規(guī)雀定中聲要求抱考慮館豎向謠地震燒作用珠的結(jié)節(jié)構(gòu)或鼻構(gòu)件索有：1.長懸想臂結(jié)講構(gòu)；2.大跨固度結(jié)引構(gòu)；3.高聳蒜結(jié)構(gòu)漠和較冶高的更高層遼建筑洗；4.以軸織向力計為主青的結(jié)含構(gòu)構(gòu)如件（股柱或欲懸掛睜結(jié)構(gòu)彩）；5.砌體漸結(jié)構(gòu)艷；6.突出綿于建墓筑頂彈部的柜小構(gòu)撈件。我國慈抗震萬設計牌規(guī)范幫規(guī)定悟前三姜類結(jié)虜構(gòu)要賽考慮傲向上駱或向牧下豎驅(qū)向地蔽震作塌用的拖不利蛛影響祥。7/刪6/動20伯2318第1嗎0講川豎煤向地擺震作縣用與梳變形碎驗算計算殘結(jié)構(gòu)苦豎向撥地震右作用象的方只法：靜力衣法：取結(jié)坊構(gòu)或禍構(gòu)件而重力櫻的某務個百降分數(shù)經(jīng)作為迷其豎慕向地艙震作用忍；水平暮地震毅作用著折減參法：取結(jié)冠構(gòu)或濾構(gòu)件類水平朝地震卷作用惜的某猾個百分瞞數(shù)其祝豎向醫(yī)地震悠作用探；豎向超地震勵反應西譜法六：與水愧平地餓震反捎應譜兩法相舟同。規(guī)范店采用哄的是竭基于屯豎向腔地震重反應典譜法酸的擬驗靜力科法。時程吸反應鴿分析毫：采用鍋豎向出地震要波時崗程，萍按直依接動愁力法集計算7/招6/駕20叢2319第1逝0講癢豎戴向地喉震作惠用與凍變形槍驗算一、斃豎向騾地震辨反應禿譜豎向期地震倆反應裝譜與芽水平瞎地震辟反應興譜的比較:Ⅰ類場疲地豎氣向地紫震平均癢反應理譜與奶水平地震完平均播反應架譜形狀斑相差逃不大加速辦度峰姐值約本為水諒平的1/左2至2/蜜3?？衫酚盟D平地勤震反鴿應譜答進行龍分析要。7/桶6/茅20孔2320第1休0講目豎路向地庭震作寨用與裹變形釀驗算分析姨結(jié)果司表明里：高聳星結(jié)構(gòu)聰和高近層建悄筑豎盲向第客一振妻型的悉地震勿內(nèi)力聾與豎跑向前5個振香型按止平方醫(yī)和開每方組泄合的件地震遠內(nèi)力腐相比違較，貧誤差盡僅在5%免--刺15馬%。此外監(jiān)，豎育向第團一振歲型的巨數(shù)值繼大致克呈倒涂三角催形式懶，基威本周秤期小并于場娃地特精征周轎期。因此煙，高宋聳結(jié)惠構(gòu)和種高層硬建筑去豎向禍地震沾作用石可按算與底懶部剪僑力法欲類似講的方擁法計城算。7/挖6/頭20絡2321第1釘0講脂豎吉向地撲震作板用與谷變形參驗算二、精高聳醋結(jié)構(gòu)匆和高奔層建納筑豎神向地痰震作牙用的寫計算細公式---結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標準值；---豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。H1G1Hi--晚-質(zhì)點i的豎藝向地肢震作摸用標盆準值臨。規(guī)范全要求置：9度時殖，高螺層建崗筑樓經(jīng)層的粥豎向連地震障作用田效應末應乘鋪以1.廟5的增紗大系蛾數(shù)。7/對6/糾20鉤2322第1謙0講高豎姐向地皆震作醬用與不變形思驗算三、包平板露型網(wǎng)娃架屋宏蓋與鴨大于24技m屋架幻玉的豎粱向地男震作鋸用計綿算---第i桿件的豎向地震內(nèi)力；---第i桿件的重力內(nèi)力。反應工譜法披計算哨結(jié)果撿表明1.比值享雖不授相同,但相咸差不取大,故可菜取最菌大值伙作為面設計拼依據(jù)唐；2.比值穗與烈嚇度和駱場地恩類別儲有關(guān)作；3.比值書與跨角度有文關(guān)，侍但在壘常用啄的范亞圍內(nèi)飾，變涉化不硬很大暢；為雷了簡異化，屠略去加其影殊響；---豎向地震作用系數(shù)，按表采用；---重力荷載代表值。0.250.250.2090.13(0.19)0.13(0.19)0.10(0.15)80.200.150.1590.10(0.15)0.08(0.12)可不計算（0.10)8Ⅲ、ⅣⅡ

Ⅰ

鋼筋混凝土屋架平板型網(wǎng)架鋼屋架結(jié)構(gòu)類型烈度場地類別采用價靜力這法7/蠶6/距20計2323第1情0講界豎濃向地假震作堅用與豎變形矩驗算對于世長懸僚臂和閉其它濁大跨記度結(jié)饑構(gòu)的汽豎向落地震貝作用戀標準辛值，8度和9度可稼分別攜取該牽結(jié)構(gòu)粉、構(gòu)嘗件重力稱荷載田代表亮值的10現(xiàn)%和20老%，設催計基艙本地氣震加辣速度指為0.仇30慰g時，閱可取貿(mào)該結(jié)庫構(gòu)構(gòu)底件重套力荷兔載代鑄表值壩的15衰%。7/臨6/憐20擱2324第1姑0講趣豎帽向地詢震作細用與繳變形壤驗算一、衰結(jié)構(gòu)識抗震邀計算縮慧原則3.越9結(jié)構(gòu)跨抗震雷驗算各類升建筑元結(jié)構(gòu)昨的抗予震計終算應惠遵循擴下列巷原則朵：1、一萍般情飲況下布，可辯在建狼筑結(jié)母構(gòu)的兩個桂主軸仍方向分別鄙考慮不水平莫地震刮作用藥并進吩行抗紛震驗但算，第各方甜向的主水平鼠地震縫作用社應由凱該方氧向抗境側(cè)力栗構(gòu)件添承擔袖。2、有斜交賄抗側(cè)確力構(gòu)怨件的結(jié)礙構(gòu)，繩當相科交角狼度大救于15度時酸，應意分別殊考慮熱各抗犧側(cè)力鈔構(gòu)件重方向廁的水夢平地顆震作筆用。3、質(zhì)濕量和攪剛度裁分布蛾明顯不對掠稱的柱結(jié)構(gòu)，應幸考慮據(jù)雙向賺水平震地震氏作用蜻下的兄扭轉(zhuǎn)胞影響杯其他惑情況棗宜采蹄用調(diào)耐整地搜震作敞用效聲應的乞方法丘考慮際扭轉(zhuǎn)裁影響嶼。4、8度和9度時澤的大援跨度題結(jié)構(gòu)峰、長筐懸臂衣結(jié)構(gòu)國，9度時際的高借層建余筑，蔥應考兄慮豎向漢地震作用困。7/漢6/阿20收2325第1傍0講稀豎羅向地或震作應用與厲變形神驗算二、斥結(jié)構(gòu)徒抗震獨計算劇方法忘的確曬定1、高抹度不鹿超過40撒m，以剪街切變蠶形為扯主且替質(zhì)量薯和剛臨度沿寇高度分布怨比較圈均勻勉的結(jié)靈構(gòu)，淡以及錘近似淡于單與質(zhì)點垮體系稻的結(jié)尿構(gòu)，宜采湊用底部口剪力剩法等簡奔化方旺法。2、除肝上述滋以外占的建凡筑結(jié)醬構(gòu)，向宜采靜用振型情分解季反應矮譜法。3、特指別不豈規(guī)則障的建智筑、音甲類贊建筑聾和下膚表所查列高桌度范糞圍的高層虎建筑濤，應夾采用時程見分析古法進行廊多遇扎地震新下的夠補充計算趙，可襲取多纖條時移程曲錯線計校算結(jié)雄果的跌平均根值與仆振型窄分解反珠應譜堪法計供算結(jié)狗果的臘較大倒值。烈度、場地類別房屋高度范圍（m）8度Ⅰ、Ⅱ類場地和7度>1008度Ⅲ、Ⅳ類場地>809度>607/先6/熱20亂2326第1柄0講質(zhì)豎賄向地筋震作場用與幸變形痛驗算時程赴分析液方法懶要點此：按建帖筑場環(huán)地類愧別和睬設計授地震倦分組劃選用立不少歇于二組延的實方際強剛震記徹錄和一組仁人工疤模擬桂的加食速度溝時程終曲線，其懲平均染地震昂影響遇系數(shù)謊曲線押應與泥振型僚分解董反應猴譜法州所采雷用的件地震必影響泳系數(shù)凳曲線君在統(tǒng)因計意摔義上蹄相符消。烈度、場地類別房屋高度范圍（m）8度Ⅰ、Ⅱ類場地和7度>1008度Ⅲ、Ⅳ場地>809度>60采用偏時程義分析葵法的尤房屋計高度箏范圍時程楚分析銀所用喝地震卡加速但度時皮程的布最大蘿峰值地震影響烈度6789設計基本地震加速度值(g)0.050.100.150.200.300.40多遇地震(cm/s2)18355570110140罕遇地震(cm/s2)—2203104005106207/怕6/蔽20墊2327第1碰0講斥豎泊向地椅震作基用與愿變形意驗算采用類二階雪段設這計法妙：第一箭階段脹：對頸絕大鎖多數(shù)槽結(jié)構(gòu)逃進行荷多遇淘地震軋作用掛下的底結(jié)構(gòu)按和構(gòu)態(tài)件承偶載力高驗算,以及爽多遇綁地震返作用歐下的恢彈性哨變形輛驗算釀。第二丹階段悟：對訓一些朽結(jié)構(gòu)累進行刮罕遇款地震純作用毀下的患彈塑孔性變窮形驗逼算。三、翠結(jié)構(gòu)頓抗震輝驗算先內(nèi)容1.多遇氣地震漂下結(jié)手構(gòu)允冒許彈籠性變簽形驗疼算除砌形體結(jié)全構(gòu)、灣廠房知外的滴框架本結(jié)構(gòu)面、填執(zhí)充墻怨框架箱結(jié)構(gòu)慌、框怠架-剪力羨墻結(jié)純構(gòu)等置需驗親算允爽許彈狗性變月形。對于名按底稅部剪貴力法萬分析雹結(jié)構(gòu)葡地震郊作用云時，頸其彈思性位贏移計沙算公涌式為---第i層的層間位移；---第i層的側(cè)移剛度；---第i層的水平地震剪力標準值。7/啄6/聲20朋2328第1喝0講餓豎姐向地僑震作羞用與婚變形桑驗算樓層息內(nèi)最踢大彈裝性層璃間位銹移應誦符合代下式---多遇地震作用標準值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；---計算樓層層高；---彈性層間位移角限值，按下表采用。1/300多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/1000鋼筋混凝土框支層1/1000鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒1/800鋼筋混凝土框架-抗震墻、板柱-抗震墻、框架-核心筒1/550鋼筋混凝土框架

結(jié)構(gòu)類型7/虧6/貫20吃2329第1拾0講工豎著向地珍震作同用與閣變形舍驗算2.多遇倘地震袍下結(jié)華構(gòu)強伐度驗春算下列愧情況怎可不銀進行嶼結(jié)構(gòu)嘗強度糠驗算卻：（1）6度時立的建或筑（Ⅳ類場瓣地上杯較高多的高遠層建談筑與圍高聳趁結(jié)構(gòu)答除外票）；（2）7度時Ⅰ、Ⅱ類場怖地、另柱高魔不超猶過10沉m且兩踢端有尊山墻補的單稱跨及賽多跨須等高售的鋼口筋混艷凝土愚廠房老，或藝柱頂陪標高翠不超剛過4.獲5m，兩端爭均有邪山墻迎的單悶跨及浴多跨帥等高蕩的磚括柱廠繭房。除上席述情槐況的裝所有編結(jié)構(gòu)何都要繳進行撈結(jié)構(gòu)向構(gòu)件享承載我力的佛抗震楚驗算兄，驗禽算公寨式為---包含地震作用效應的結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設計值；---結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設計值；---承載力抗震調(diào)整系數(shù)，除另有規(guī)定外，按下表采用；7/概6/至20才2330第1魯0講均豎回向地扛震作釘用與乞變形嶺驗算材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)鋼柱、梁支撐節(jié)點板件、連接螺栓連接焊縫0.750.800.850.90砌體兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻其他抗震墻受剪受剪0.91.0混凝土梁梁軸壓比小于0.15柱梁軸壓比不小于0.15柱抗震墻各類構(gòu)件受彎偏壓偏壓偏壓受剪、偏拉0.750.750.800.850.85承載咬力抗查震調(diào)故整系絡數(shù)7/瞧6/岔20著2331第1消0講謎豎洋向地打震作筆用與并變形阿驗算---重力荷載分項系數(shù)，一般取1.2，當重力荷載效應對構(gòu)件承載能力有利時，不應大于1.0；---分別為水平、豎向地震作用分項系數(shù)，按右表采用；0.51.3同時計算水平與豎向地震作用1.30.0僅計算豎向地震作用0.01.3僅計算水平地震作用地震作用---風荷載分項系數(shù)，應采用1.4；---重力荷載代表值的效應；---水平、豎向地震作用的標準值效應,尚應乘以相應的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù);---風荷載標準值的效應；---風荷載組合系數(shù);一般結(jié)構(gòu)可不考慮,風荷載起控制作用的高層建筑應采用0.2;7/朝6/脊20苗2332第1煉0講同豎及向地蒜震作嬌用與嶺變形大驗算3.罕遇餃地震電下結(jié)參構(gòu)彈涂塑性盯變形死驗算需要跨進行撥結(jié)構(gòu)嗽罕遇富地震檢作用塔下薄個弱層善彈塑翁性變販形驗敏算的捕范圍(a涉)下列弦結(jié)構(gòu)應進行健彈塑擊性變叉形驗敲算1）8度Ⅲ、Ⅳ類場姜地和9度時,高大屆的單傳層鋼嘆筋混施凝土授柱廠房哨的橫籌向排糠架;2）7-恩9度時兔樓層早屈服甲強度冷系數(shù)姥小于0.上5的鋼嘩筋混中凝土錫框架結(jié)挖構(gòu)；3）高太度大挎于15捕0m的鋼杏結(jié)構(gòu)