建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第三章振型分解反應(yīng)譜法課件

第三章 地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算一、課程內(nèi)容二、重點、難點和基本要求2023/9/231結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第三章課程內(nèi)容§3-1§3-2§3-3§3-4§3-5概述單自由度彈性體系的地震反應(yīng)單自由度彈性體系的水平地震作用——地震反應(yīng)譜法多自由度彈性體系的地震反應(yīng)多自由度彈性體系的水平地震作用——振型分解反應(yīng)譜法§3-6底部剪力法和時程分析法§3-7水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)§3-8結(jié)構(gòu)的豎向地震作用§3-9

結(jié)構(gòu)自振周期的近似計算§3-10

地震作用計算的一般規(guī)定§3-11

結(jié)構(gòu)抗震驗算2023/9/232結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計第三章重點、難點和基本要求重點和難點：1、重要術(shù)語、概念、定義2、單（多）自由度體系地震反應(yīng)和地震作用計算3、底部剪力法4、結(jié)構(gòu)抗震驗算基本要求：掌握結(jié)構(gòu)抗震驗算基本方法2023/9/233結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計§3-5

多自由度彈性體系的水平地震作用----振型分解反應(yīng)譜法振型分解反應(yīng)譜法是在振型分解法的基礎(chǔ)上，結(jié)合運用單自由度體系反應(yīng)譜理論得出的一種計算方法。一、基本方法簡介二、簡化計算步驟1、振型的最大地震作用2．振型組合和地震作用效應(yīng)組合2023/10/24結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、基本方法簡介多自由度彈性體系在地震時的水平地震作用就是質(zhì)點所受的慣性力，故質(zhì)點i上的地震作用為：式中

mi——質(zhì)點i的質(zhì)量；

——地面運動加速度；——質(zhì)點i的相對加速度。根據(jù)振型分解法，這樣，其中 為與j振型相應(yīng)振子的絕對加速度。為作用在第j振型質(zhì)點i上的水平地震作用。根據(jù)上式可以作出隨時間變化的曲線，以求出供設(shè)計

用的最大地震作用。但計算太繁，一般采用簡化方法。2023/10/25結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、簡化計算步驟利用單自由度體系的設(shè)計反應(yīng)譜，按先求出對應(yīng)于每一振型各質(zhì)點的最大水平地震作用(同時達(dá)到最大值)及相應(yīng)的地震作用效應(yīng)，然后對這些效應(yīng)進(jìn)行振型組合，以求得結(jié)構(gòu)的最大地震作用效應(yīng)。具體步驟如下：1、振型的最大地震作用由，作用在第j

振型第i質(zhì)點上的地震作用絕對最大值Fji為：令

，則(

i=1,2,…,n；j=1,2,…,n)為為對應(yīng)于j

振型i

質(zhì)點水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算公式2023/10/26結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計j振型i質(zhì)點水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算公式(

i=1,2,…,n；j=1,2,…,n)為對應(yīng)于j振型i質(zhì)點水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算公式。式中：Fji—j

振型i質(zhì)點的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；rj—j

振型的振型參與系數(shù)；Xji—j

振型i質(zhì)點的振型位移幅值；Gi—集中于i質(zhì)點的重力荷載代表值；αj—相應(yīng)于j

振型自振周期Tj

的地震影響系數(shù)。是第j

振型對應(yīng)的振子(單質(zhì)點體系)的最大絕對加速度與重力加速度之比，故

α

j

是相應(yīng)第

j

振型的地震影響系數(shù)，而這時的自振周期為與第j

振型相對應(yīng)的

振子的周期Tj，即為第j

振型的自振周期。2023/10/27結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2．振型組合由式 可求得某一振型各質(zhì)點的最大水平地震作用Fji(i=，1，2，…，n)，再按照一般結(jié)構(gòu)力學(xué)方法可求得結(jié)構(gòu)對應(yīng)于該振型的最大地震作用效應(yīng)Sj

(Fji

→

Sj

)

。根據(jù)結(jié)構(gòu)在任一時刻所受的地震作用為該時刻各振型地震作用之和。但是，各振型的地震作用(從而相應(yīng)的地震作用效應(yīng))不會同時達(dá)到最大值。如何組合各振型的最大地震作用效應(yīng)，合理地確定結(jié)構(gòu)總的地震作用效應(yīng)？2023/10/28結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計地震作用效應(yīng)組合根據(jù)隨機(jī)振動理論，如假定地震時地面運動為平穩(wěn)隨機(jī)過程，則對于各平動振型產(chǎn)生的地震作用效應(yīng)可近似地采用“平方和開方”法確定，即式中S——結(jié)構(gòu)水平地震作用效應(yīng)，Sj——j振型水平地震作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)(彎矩、剪力、軸力和變形等)m——參與組合的振型的個數(shù)，可只取前2～3個振型(因為高階振型隨著其自振頻率ωj的增加，Sj在S中的貢獻(xiàn)迅速減少)，當(dāng)基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型個數(shù)可適當(dāng)增加。必須注意，不能先將各振型的地震作用F

ji

采用“平方和開方”法進(jìn)行組合，求出總的地震作用，再求地震作用效應(yīng)。因為高階振型中的地震作用有正有負(fù)，經(jīng)平方后，全為正值，這樣將夸大結(jié)構(gòu)所受的地震作用效應(yīng)。2023/10/29結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計§3-6

底部剪力法和時程分析法一、底部剪力法1、底部剪力法示意圖2、結(jié)構(gòu)底部剪力的計算（

FEk

）3、各質(zhì)點水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計算（Fi

）4、頂部附加地震作用的計算（

△Fn）二、時程分析法2023/10/210結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、底部剪力法按振型分解反應(yīng)譜法計算房屋結(jié)構(gòu)的水平地震作用時，運算過程較繁。為了簡化計算，《抗震規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)滿足下列條件時，可采用近似計算法----底部剪力法：(1)房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻；

(2)房屋的總高度不超過40m；(3)房屋結(jié)構(gòu)在地震作用時的變形以剪切變形為主(房屋高寬比小于4時)；(4)房屋結(jié)構(gòu)在地震作用時的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可忽略不計。滿足上述條件的結(jié)構(gòu)，在水平地震作用下振動時，其位移反應(yīng)通常以基本振型為主，且基本振型近似于直線。2023/10/211結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1、底部剪力法示意圖底部剪力法是先計算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用，也就是作用于結(jié)構(gòu)底部的剪力，然后將總水平地震作用按一定的規(guī)律分配給各質(zhì)點。關(guān)鍵是求出FEK、Fi、△Fn2023/10/212結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、結(jié)構(gòu)底部剪力的計算（FEk

）1、結(jié)構(gòu)底部剪力的計算根據(jù)靜力平衡條件，相應(yīng)于j振型的結(jié)構(gòu)底部剪力應(yīng)等于j振型下結(jié)構(gòu)的總水平地震作用，即應(yīng)等于j振型各質(zhì)點水平地震作用Fji之和。故由式可得j振型下結(jié)構(gòu)底部剪力標(biāo)準(zhǔn)值：式中——結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值，Gi

----為i質(zhì)點重力荷載代表值；α1---相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本周期的水平地震影響系數(shù)。（結(jié)構(gòu)底部剪力是一種地震作用效應(yīng)）2023/10/213結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計根據(jù)“平方和開方”的振型組合原則，結(jié)構(gòu)底部總剪力的標(biāo)準(zhǔn)值FEk(也就是結(jié)構(gòu)總水平地震作用)應(yīng)為或：式中，F(xiàn)Ek----結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，即結(jié)構(gòu)底部剪力標(biāo)準(zhǔn)值；----相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本周期的水平地震影響系數(shù)，----結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值ξ----為高振型影響系數(shù)，也稱等效重力荷載系數(shù)，

即把多質(zhì)點體系視為等效的單質(zhì)點體系時的轉(zhuǎn)換系數(shù)。對單質(zhì)點體系，ξ＝1；如為無窮多質(zhì)點體系，ξ＝0.75；對單質(zhì)點體系，即ξ＝0.852023/10/214結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3、各質(zhì)點水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的計算（Fi

）由于結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的位移反應(yīng)以基本振型為主，故各質(zhì)點的水平地震作用Fi近似取等于Fi1(對應(yīng)于基本振型的各質(zhì)點水平地震作用)，則由得到：Fi=F1i=α1γ1X1iGi而且，基本振型近似為直線，故質(zhì)點的水平相對位移幅值X1i，與質(zhì)點的計算高度Hi成正比，即X1i=ηHi，其中η為比例常數(shù)。于是上式可寫為：Fi=F1i=α1γ1ηHi

Gi則結(jié)構(gòu)總水平地震作用可表示為：而質(zhì)點i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值Gi、Gj——分別為集中于質(zhì)點i、j的重力荷載代表值；

Hi、Hj——分別為質(zhì)點i、j的計算高度。2023/10/215結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計4、頂部附加地震作用的計算（

△Fn

）1）、頂部附加地震作用系數(shù)δn當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期較長，特征周期Tg較小時，由于高階振型的影響增大，且主要影響在結(jié)構(gòu)上部，按質(zhì)點i的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算式計算時，結(jié)構(gòu)頂部的地震剪力偏小，故須按頂部附加地震作用系數(shù)δn進(jìn)行調(diào)整。頂部附加地震作用系數(shù)δn2023/10/216結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計Tg(s)T1>1.4TgT1

≤1.4Tg≤

0.350.08T1+0.070<

0.3～0.550.08T1+0.010>

0.550.08

T1—0.0202）、T1>1.4Tg

時各質(zhì)點水平地震作用《抗震規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期T1>1．4Tg時，將結(jié)構(gòu)總地震作用的一部分作為集中力△Fn作用于結(jié)構(gòu)頂部，頂部附加的水平地震作用可取為：△Fn=δnFEk

；再將余下的部分(1一δn)FEk按質(zhì)點進(jìn)行分配。在考慮頂部附加水平地震作用影響，調(diào)整后，各質(zhì)點水平地震作用可表示為1、頂點的水平地震作用為：2、其余各質(zhì)點的水平地震作用為：2023/10/217結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3）、鞭端效應(yīng)震害表明，局部突出屋面的小建筑如電梯機(jī)房、水箱間、女兒墻、煙囪等，它們的震害比下面主體結(jié)構(gòu)嚴(yán)重。這是由于出屋面的這些建筑的質(zhì)量和剛度突然變小，地震反應(yīng)隨之急劇增大的緣故。這種現(xiàn)象在地震工程中稱為“鞭端效應(yīng)”。這類小建筑地震反應(yīng)強(qiáng)烈的程度取決于其與下面主體建筑物的質(zhì)量比與剛度比，以及場地條件。為了簡化計算，《抗震規(guī)范》提出，當(dāng)房屋屋面有局部突出的小屋時，可將小屋上半部分的質(zhì)量集中于其頂面，成為一個質(zhì)點，用底部剪力法計算結(jié)構(gòu)各質(zhì)點的水平地震作用。但當(dāng)計算這小屋的地震作用效應(yīng)時，宜乘以增大系數(shù)3，但增大部分不應(yīng)往下傳遞（計算以下各層地震剪力時不考慮）。當(dāng)房屋頂部有突出屋面的小屋時，上述附加的集中水平地震作用△Fn應(yīng)置于主體房屋的頂層而不應(yīng)置于小屋的頂部，主體房屋頂層處質(zhì)點的地震作用按調(diào)整后(考慮δn影響)的頂點計算。小屋頂部處質(zhì)點的地震作用按調(diào)整后的一般質(zhì)點計算后，再乘以增大系數(shù)3

。2023/10/218結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、時程分析法1、簡介反應(yīng)譜法，是將地震對結(jié)構(gòu)的作用用等效荷載來表示，并利用靜力學(xué)分析的方法分析結(jié)構(gòu)的地震作用及其效應(yīng)。

優(yōu)點：計算簡便，缺點：不能反映地震作用下的反應(yīng)過程，尤其是在強(qiáng)烈地震作用下結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性狀態(tài)時，基于彈性分析的反應(yīng)譜法就不能得到真正的地震反應(yīng)。時程分析法：直接對結(jié)構(gòu)的運動微分方程進(jìn)行積分，當(dāng)確定了地震時的地面運動加速度曲線 時，可以求得地震過程中每一時刻的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。時程分析法可以跟蹤結(jié)構(gòu)在地震時的整個反應(yīng)過程，并能適用于結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析。2023/10/219結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、時程分析法的基本思路方法的基本思路：將地震作用的整個過程劃分為很多個小的微時段，對每一時段中結(jié)構(gòu)的特性(如結(jié)構(gòu)是處于彈性、彈塑性或塑性階段)可以通過前面時段的結(jié)果來確定，并對結(jié)構(gòu)在這一時段中的反應(yīng)規(guī)律作數(shù)值上的假設(shè)，從而使計算簡化，并求出該時段末時的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，作為下一時段結(jié)構(gòu)反應(yīng)計算的基礎(chǔ)。較常用的時程分析法有：線性加速度法、威爾遜(Wilson)法和紐馬克(Newmark)法。2023/10/220結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3、時程分析法（線性加速度法）簡介

首先將整個地震時程劃分為一系列的微小時段，每一時段的長度稱為步長，記為。在線性加速度法中，假設(shè)質(zhì)點的加速度在任一時段內(nèi)的變化為線性關(guān)系，如左圖所示。設(shè)巳求了第i+1時段以前的各時段始末端時刻(

也同時為第i+1時段的始端)質(zhì)點的位移、速度和加速度。在 時刻質(zhì)點的位移、速度和加速度分別記為

。2023/10/221結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計因為在第i+1時段內(nèi)加速度是線性變化的，這一時段內(nèi)任一時刻 的加速度 可寫成：將上式對 積分，得：令 則得到：和由單自由度體系的運動微分方程得：上述三式給出了 時刻地震反應(yīng)（）和 時刻的地震反應(yīng)（ ）之間的關(guān)系。當(dāng)已知時，上述三式也可看作是求解的方程組。2023/10/222結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計4、多自由度體系的時程分析對于多自由度體系的時程分析，其原理與單自由度體系基本相同。根據(jù)要求計算的結(jié)果和采用運動微分方程形式的不同，對多自由度體系進(jìn)行時程分析可采用以下兩種方法。、振型分解時程分析法：當(dāng)只需計算前幾個振型的地震反應(yīng)的影響時，采用此法比較經(jīng)濟(jì)。這種方法先將運動微分方程組按振型分解成n個單自由度振子的運動微分方程，并按上述的時程分析方法來解。最后對各振型的地震作用效應(yīng)進(jìn)行組合，得到體系的地震作用效應(yīng)。、直接對運動微分方程組進(jìn)行逐步積分求解，主要用于求解非線性體系的地震作用效應(yīng)。由于時程分析法的計算工作量很大，因此必須采用計算機(jī)來進(jìn)行數(shù)值計算。2023/10/223結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計§3-7

水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)《抗震規(guī)范》規(guī)定，結(jié)構(gòu)考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響時，可采用下列方法：1

．規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦連計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15采用，長邊可按1.05采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時，按不小于1.13采用。2．按扭轉(zhuǎn)藕連振型分解法計算時，各樓層可取兩個正交的水平位移和一個轉(zhuǎn)角共三個自由度，并應(yīng)按公式計算地震作用和作用效應(yīng)。3

．確有依據(jù)時，尚可采用簡化計算方法確定地震作用效應(yīng)。2023/10/224結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、第j振型第i層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值第j振型第i層水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，按下列公式確定：分別表示第j振型第i層的x方向、y方向和轉(zhuǎn)角t方向的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。2023/10/225結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、考慮單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)考慮單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，可按下列公式確定：2023/10/226結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計三、考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，可按下列公式的較大值確定2023/10/227結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計§3-8

結(jié)構(gòu)的豎向地震作用各國現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范對豎向地震作用都有所反映。我國《抗震規(guī)范》規(guī)定，8度和9度時的大跨結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和類似高聳結(jié)構(gòu)，9度時的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。對于豎向地震作用的計算，我國《抗震規(guī)范》根據(jù)建筑類別不同，分別采用豎向反應(yīng)譜法和靜力法：1、9度時的高層建筑，其豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值可按反應(yīng)譜法計算。2、對平板型網(wǎng)架屋蓋、跨度大于24m屋架、長懸臂結(jié)構(gòu)及其他大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，可按靜力法計算。2023/10/228結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、豎向反應(yīng)譜法1、豎向反應(yīng)譜由統(tǒng)計分析結(jié)果表明，各類場地的豎向反應(yīng)譜βv與水平反應(yīng)譜βH相差不大。因此，在豎向地震作用計算中，可近似采用水平反應(yīng)譜。另據(jù)統(tǒng)計，地面豎向最大加

速度與地面水平最大加速度比值為1／2～2／3。對震中距較小地區(qū)宜采用較大數(shù)值。所以，豎向地震系數(shù)

與水平地震系數(shù)之比取kV／kH=2／3。因此，豎向地震影響系數(shù)其kV、kH分別為豎向和水平地震系數(shù)；βV、βH分別為豎向和水平動力系數(shù)；αV、αH分別為豎向、水平地震影響系數(shù)。豎向地震影響系數(shù)，可取水平地震影響系數(shù)的0.65。2023/10/229結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、豎向地震作用計算研究表明，高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)取第一振型豎向地震作用作為結(jié)構(gòu)的豎向地震作用時誤差不大，而第一振型接近于直線，于是，質(zhì)點i

上的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值可寫成結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值或Gi——第i質(zhì)點重力荷載代表值；

Hi——第i質(zhì)點的高度2023/10/230結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、靜力法《抗震規(guī)范》規(guī)定，對平板型網(wǎng)架屋蓋、跨度大于

24m屋架、長懸臂結(jié)構(gòu)及其他大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，可靜力法計算：式中：λ——豎向地震作用系數(shù)（取值見教材表3-10）Gi——結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值。2023/10/231結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計§3-9

結(jié)構(gòu)自振周期的近似計算按振型分解法計算多質(zhì)點體系的地震作用時，需要確定體系的基頻和高頻以及相應(yīng)的主振型。從理論上講，它們可通過解頻率方程………得到。但是，當(dāng)體系的質(zhì)點數(shù)多于三個時，手算就感到困難。因此，在工程計算中，常常采用近似法。一、瑞利（Rayleigh）法二、折算質(zhì)量法三、頂點位移法四、矩陣迭代法2023/10/232結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、瑞利（Rayleigh）法這個方法是根據(jù)多質(zhì)點彈性體系在自由振動過程中，總能量保持不變即能量守恒原理導(dǎo)出的，是一種只能用于求解多質(zhì)點彈性體系基本頻率或基本周期的近似方法。基本頻率的近似計算公式結(jié)構(gòu)的基本周期為Gi——質(zhì)點i的重力荷載(kN)，Gi

=mig；ui——在各假設(shè)水平荷載Gi共同作用下，質(zhì)點i處的水平彈性位移(m)。2023/10/233結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計瑞利（Rayleigh）法示意圖Gi——質(zhì)點i的重力荷載(kN)，Gi

=mig；ui——在各假設(shè)水平荷

載Gi共同作用下，質(zhì)點i處的水平彈性位移(m)。2023/10/234結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計三、頂點位移法頂點位移法是最常用的一種求結(jié)構(gòu)體系基本周期的近似方法?；驹恚簩⒔Y(jié)構(gòu)按其質(zhì)量分布情況化成有限個質(zhì)點或無限個質(zhì)點的懸臂直桿，以結(jié)構(gòu)頂點位移來表達(dá)體系的基本周期。考慮一質(zhì)量均勻的懸臂直桿(如左圖)，桿單位長度的質(zhì)量為

，相應(yīng)重力荷載為

。2023/10/235結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1、桿按彎曲振動若桿按彎曲振動，則其基本周期可按下式計算懸臂直桿在均布重力荷載q水平作用下，彎曲變形時的頂點位移為這樣2023/10/236結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、桿按剪切振動若桿按剪切振動，則其基本周期為懸臂直桿在均布重力荷載q水平作用下，剪切變形時的頂點位移為這樣，2023/10/237結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計3、體系按彎剪振動若體系按彎剪振動，而相應(yīng)彎剪變形時的頂點位移為△bＥ，則其基本周期可按下式計算上式亦可用于計算一般多層框架結(jié)構(gòu)的基本周期，只須求得框架在集中于樓(屋)蓋的重力荷載水平作用時的頂點位移即可。上述諸公式中，△的單位為m，Ｔ的單位為s。2023/10/238結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計§3-10

地震作用計算的一般規(guī)定一、各類建筑結(jié)構(gòu)地震作用的規(guī)定二、各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算2023/10/239結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、各類建筑結(jié)構(gòu)地震作用的規(guī)定一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進(jìn)行抗震驗算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15°時，應(yīng)分別考慮各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，宜采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。8度和9度時的大跨度結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)，9度時的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。2023/10/240結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算高度不超過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結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，宜采用底部剪力法等簡化方法。除上述以外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表3

—11

（教材—）所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算，可取多條時程曲線計算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的較大值。2023/10/241結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計§3-11

結(jié)構(gòu)抗震驗算一、二階段設(shè)計法二、截面抗震驗算三、抗震變形驗算2023/10/242結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計一、二階段設(shè)計法如前所述，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗震驗算時，《抗震規(guī)范》采用二階段設(shè)計法，即：第一階段設(shè)計：按多遇地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合驗算構(gòu)件截面抗震承載力，以及多遇地震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈性變形；第二階段設(shè)計：按罕遇地震作用下驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。2023/10/243結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計二、截面抗震驗算1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合，按下式計算：式中

S——結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計值，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設(shè)計值；γG——重力荷載分項系數(shù)；γEh、γEv——分別為水平、豎向地震作用分項系數(shù)；γW——風(fēng)荷載分項系數(shù)；SGE——重力荷載代表值的效應(yīng)，有吊車時，尚應(yīng)包括Ehk懸吊物重力標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；

S ——

水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；

SEvk——豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù)；Swk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；ΨW——風(fēng)荷載組合系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)可不考慮，風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑應(yīng)采用0.2。2023/10/244結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面抗震驗算，采用：式中：γRE——承載力抗震調(diào)整系數(shù)，除另有規(guī)定外，應(yīng)按表3-14（承載力抗震調(diào)整系數(shù)）采用；當(dāng)僅計算豎向地震作用時，各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震承載力調(diào)整系數(shù)均宜采用1.0；R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值。2023/10/245結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計三、抗震變形驗算1、多遇地震作用下結(jié)構(gòu)抗震變形驗算2、結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形驗算2023/10/246結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計1、多遇地震作用下結(jié)構(gòu)抗震變形驗算（1）、計算范圍下表所列各類結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的抗震變形驗算：2023/10/247結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（2）、計算方法樓層內(nèi)最大彈性層間位移應(yīng)符合下式要求：式中：

——

多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；——彈性層間位移角限值；

h——計算樓層層高。對于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，第i層的層間最大彈性位移可表示為：其中，為第i層水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值為第i層所有柱的抗側(cè)移剛度之和2023/10/248結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計2、結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形驗算、計算范圍、計算方法2023/10/249結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計（1）、計算范圍、下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗算：8度Ⅲ、Ⅳ類場地和9度時，高大的單層鋼筋混凝土