建筑結(jié)構(gòu)抗震重點知識2

建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計知識整理第1章緒論地震分為誘發(fā)地震和天然地震〔構(gòu)造地震、火山地震〕。震源、震中、震中距、等震線〔等烈度線〕地震動：由地震波傳播引起的地面振動。地震動的峰值、頻譜和持續(xù)時間成為地震動三要素。地震波分為體波〔P、S〕、面波〔R、L〕，P最快，S次之，面波最慢?？v波引起上下顛簸運動，橫波引起地面水平運動；瑞雷波是形成地面晃動的主要原因。地震波的傳播速度以縱波最快，橫波次之，面波最慢。地震震級、地震烈度、根本烈度、多遇地震烈度、罕遇地震烈度M=1+2/3*I0地震的破壞作用：=1\*GB3①地表破壞〔地裂縫、地面下沉、噴水冒砂、滑坡〕=2\*GB3②建筑物的破壞建筑物的動力破壞主要表現(xiàn)為主體結(jié)構(gòu)強度缺乏所形成的破壞和結(jié)構(gòu)喪失整體性。=3\*GB3③次生災害水壩、燃氣管道、供電線路破壞、有毒物質(zhì)容器破壞造成水災、火災、空氣污染抗震設(shè)防三個水準見教材P9“小震不壞，中震可修、大震不倒〞——根本準那么采用兩階段設(shè)計方法實現(xiàn)三個水準的抗震設(shè)防要求：第—階段設(shè)計：按多遇地震烈度對應(yīng)的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的組合驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和結(jié)構(gòu)的彈性變形。第二階段設(shè)計：按罕遇地震烈度對應(yīng)的地震作用效應(yīng)驗算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形。甲類、乙類、丙類、丁類四類建筑抗震設(shè)防見教材P10概念設(shè)計根本原那么：=1\*GB3①注意場地選擇。地震區(qū)的建筑宜選擇有利地段，避開不利地段，不在危險地段建設(shè)=2\*GB3②把握建筑體型。結(jié)構(gòu)對稱、形狀規(guī)那么、質(zhì)量與剛度變化均勻。平面不規(guī)那么的類型：扭轉(zhuǎn)不規(guī)那么，凹凸不規(guī)那么，樓板局部不連續(xù)；豎向不規(guī)那么的類型：側(cè)向剛度不規(guī)那么，豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，樓層承載力突變=3\*GB3③利用結(jié)構(gòu)延性。=4\*GB3④設(shè)置多道防線。=5\*GB3⑤重視非結(jié)構(gòu)因素。特別注意結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間要有可靠地連接或錨固。第2章場地與地基多層土的地震效應(yīng)主要取決于三個根本因素：覆蓋層厚度、土層剪切波速、巖土阻抗比。覆蓋層厚度：地下基巖或剪切波速大于500m/s的堅硬土層至地外表的距離。場地類別根據(jù)覆蓋層厚度和等效剪切波速分為ⅠⅡⅢⅣ共四類。地基土的液化：見教材P20液化地基的抗震措施：避開、挖除置換、加固〔加密、圍封、樁基、蓋重〕。第3章結(jié)構(gòu)地震反響分析與抗震計算由地震動引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形、位移及結(jié)構(gòu)運動速度與加速度等統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)地震反響。單自由度體系的運動方程：……〔3-5〕—阻尼系數(shù)，—體系剛度。地面運動作用下，結(jié)構(gòu)發(fā)生振動，產(chǎn)生相對地面的位移、速度和加速度。阻尼比：為臨界阻尼比，簡稱阻尼比。固有頻率、固有周期有阻尼和無阻尼單自由度體系自由振動的重要區(qū)別在于，有阻尼體系自振的振幅將不斷衰減，直至消失。當結(jié)構(gòu)體系自振頻率與簡諧地面運動頻率相近時結(jié)構(gòu)發(fā)生強烈振動反響的現(xiàn)象稱為共振。地震反響譜的特點：=1\*GB3①阻尼比對反響譜影響很大=2\*GB3②對加速度反響譜，結(jié)構(gòu)周期小于某個值時，幅值急劇增加，大于某值時，快速下降=3\*GB3③對速度反響譜，結(jié)構(gòu)周期小于某值，幅值隨周期增大，隨后趨于常數(shù)=4\*GB3④對位移反響譜，幅值隨周期增大而增大影響地震反響譜的因素有兩個：一是體系阻尼比，二是地震動。一般體系阻尼比越小，體系地震加速度反響越大，因此地震反響譜值越大。為使動力系數(shù)能用于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，采取以下措施：取確定的阻尼比。因大多數(shù)實際建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比在0.05左右。按場地、震中距將地震動記錄分類。計算每一類地震動記錄動力系數(shù)的平均值。設(shè)計地震分組：作用是表達震級、震中距的影響。多自由度有阻尼體系運動方程：^…〔3-60〕多自由度體系的動力特征值方程……〔3-69〕把反映體系自由振動形狀的向量稱為振型，而把稱為規(guī)那么化的振型或也簡稱為振型。振型的特點:表示對應(yīng)頻率下的振動形狀，各質(zhì)點振型值不代表絕對位移值，而是反響各質(zhì)點振幅之間相比照值關(guān)系，同一振型下，各質(zhì)點的幅值比值不變，可按相同放大或縮小保持形狀不變。振型關(guān)于質(zhì)量矩陣和剛度矩陣正交。振型分解法：原來n自由度體系的n維聯(lián)立運動微分方程，被分解為n個獨立的關(guān)于正那么坐標的單自由度體系運動微分方程，各單自由度體系的自振頻率為原多自由度體系的各階頻率，相應(yīng)為原體系各階阻尼比，而為原體系i階振型參與系數(shù)。多自由度體系的地震反響可通過分解為各階振型地震反響求解，故成為振型分解法。底部剪力：當建筑物高度不超過40m結(jié)構(gòu)的地震反響可用第一振型反響表征；結(jié)構(gòu)的第一振型為線性倒三角形，如圖3-17所示。即任意質(zhì)點的第一振型位移與其高度成正比，。當建筑物有局部突出屋面的小建筑〔如屋頂間、女兒墻、煙囪〕等時，由于該局部結(jié)構(gòu)的重量和剛度突然變小，將產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)，即局部突出小建筑的地震反響有加劇的現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)根本周期的近似計算：能量法近似將作用于各個質(zhì)點的重力荷載Gi當做水平力所產(chǎn)生的質(zhì)點水平位移ui作為第一振型位移等效質(zhì)量法等效質(zhì)量法的思想是用一個等效單質(zhì)點體系來代替原來的多質(zhì)點體系，如圖3-21所示。等效原那么為：等效單質(zhì)點體系的自振頻率與原多質(zhì)點體系的根本自振頻率相等；等效單質(zhì)點體系自由振動的最大動能與原多質(zhì)點體系的根本自由振動的最大動能相等。頂點位移法頂點位移法的根本思想是，將懸臂結(jié)構(gòu)的根本周期用將結(jié)構(gòu)重力荷載作為水平荷載所產(chǎn)生的頂點位移uT來表示。我國抗震標準規(guī)定：設(shè)防烈度為8度和9度區(qū)的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)，長懸臂結(jié)構(gòu)，煙囪及類似高聳結(jié)構(gòu)和設(shè)防烈度為9度區(qū)的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。偏心的原因？？將結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在反復荷載作用下的力與非彈性變形間的關(guān)系曲線定義為滯回曲線。從滯回曲線可看出：表示某結(jié)構(gòu)、剛度退化、強度衰減；飽滿那么吸收能量大，抗震利。描述結(jié)構(gòu)或構(gòu)件滯回關(guān)系的數(shù)學模型稱為滯回模型.滯回模型:〔a〕雙線性模型〔b〕退化三線性模型〔c〕剪切滑移模型樓層屈服強度系數(shù)定義為第4章多層砌體結(jié)構(gòu)抗震多層砌體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計包括：結(jié)構(gòu)選型與布置；抗震計算；構(gòu)造措施；震害特點及現(xiàn)象、規(guī)律P94-95多層砌體結(jié)構(gòu)選型與布置：結(jié)構(gòu)布置、房屋的總高度與層數(shù)、房屋的高寬比、抗震橫墻的間距、房屋的局部尺寸。多層砌體結(jié)構(gòu)的抗震驗算，一般包括三個根本步驟：確立計算簡圖；分配地震剪力；對不利墻段進行抗震驗算。剛性樓蓋把樓蓋在其平面內(nèi)視為絕對剛性的連續(xù)梁，而將各橫墻看作是該梁的彈性支座，各支座反力即為各抗震墻所承受的地震剪力。當結(jié)構(gòu)和荷載都對稱時，各橫墻的水平位移相等。柔性樓蓋可認為樓蓋如同一多跨簡支梁，橫墻為各跨簡支梁的彈性支座。結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施主要表現(xiàn)在以下四個方面：1.加強結(jié)構(gòu)的連接2.設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱3.合理布置圈梁4.重視樓梯的設(shè)計第5章鋼混結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)布置不合理而產(chǎn)生的震害有：1.扭轉(zhuǎn)破壞2.薄弱層破壞3.應(yīng)力集中4.防震縫處碰撞框架結(jié)構(gòu)：整體破壞形式：延性破壞和脆性破壞或梁鉸機制〔強柱弱梁型〕和柱鉸機制〔強梁弱柱型〕。局部破壞形式：(1)構(gòu)件塑性鉸處的破壞(2)構(gòu)件的剪切破壞(3)節(jié)點的破壞(4)短柱破壞(5)填充墻的破壞〔6〕柱的軸壓比過大時使柱處于小偏心受壓狀態(tài)，引起柱的脆性破壞?！?〕鋼筋的搭接不合理，造成搭接處破壞?？拐饓Y(jié)構(gòu)：墻的底部發(fā)生破壞、墻體發(fā)生剪切破壞、抗震墻墻肢之間的連梁產(chǎn)生剪切破壞。結(jié)構(gòu)布置：平面布置、豎向布置、防震縫的設(shè)置?？蚣芙Y(jié)構(gòu)、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和框架-筒體結(jié)構(gòu)等。D值法：在一般情況下，柱的抗側(cè)剛度還與梁的線剛度有關(guān)；柱的反彎點高度也與梁柱線剛度比、上下層梁的線剛度比、上下層的層高變化等因素有關(guān)。在反彎點法的根底上，考慮上述因素，對柱的抗側(cè)剛度和反彎點高度進行修正，就得到D值法。α是考慮柱上下端節(jié)點彈性約束的修正系數(shù)。柱的反彎點位置取決于其上下端彎矩的比值。影響柱反彎點位置的因素有：側(cè)向外荷載的形式、梁柱線剛度比、結(jié)構(gòu)總層數(shù)及該柱所在的層次、柱上下橫梁線剛度比、上層層高的變化、下層層高的變化等。保證梁端的破壞先于柱端的破壞〔強柱弱梁的原那么〕：對同一節(jié)點，使其在地震作用組合下，柱端的彎矩設(shè)計值略大于梁端的彎矩設(shè)計值或抗彎能力。彎曲破壞先于剪切破壞〔強剪弱彎的原那么〕構(gòu)件的破壞先于節(jié)點的破壞〔強節(jié)點弱構(gòu)件的原那么〕柱的軸力越大，其延性越差。故引入軸壓比的概念。軸壓比n定義為：當n較小時，為大偏心受壓構(gòu)件，呈延性破壞。當n較大時，為小偏心受壓構(gòu)件，呈脆性破壞?？蚣芄?jié)點的破壞形態(tài)：節(jié)點區(qū)的破壞形式為由主拉應(yīng)力引起的剪切破壞。影響框架節(jié)點承載力和延性的因素：1)梁板對節(jié)點區(qū)的約束作用2)軸壓力對節(jié)點區(qū)混凝土抗剪強度和節(jié)點延性的影響3)剪壓比和配箍率對節(jié)點區(qū)混凝土抗剪強度的影響4)梁縱筋滑移對結(jié)構(gòu)延性的影響見教材P143洞口系數(shù)抗震墻的特性還與連梁剛度與墻肢剛度之比及墻肢的慣矩與總慣矩之比有關(guān)。故再引入整體系數(shù)和慣矩比IA/I?？拐饓砂撮_洞情況、整體系數(shù)和慣矩比分成以下幾類：〔a〕整體墻；〔b〕整體小開口墻；〔c〕聯(lián)肢墻；〔d〕壁式框架等效剛度定義？？柱子問什么不用高強混凝土？不用高強鋼筋？第6章鋼結(jié)構(gòu)抗震多高層鋼結(jié)構(gòu)震害：框架梁柱剛性節(jié)點破壞；地震下剛性連接節(jié)點脆性破壞；支撐屈曲；梁柱局部失穩(wěn)破壞形式：節(jié)點破壞；構(gòu)件破壞；結(jié)構(gòu)倒塌。節(jié)點域：梁柱連接的地方一般都會加水平加勁肋，由水平加勁肋和柱翼緣組成的區(qū)域，即柱的腹板，此處剪力大，肯能導致節(jié)點域屈服，所以要驗算。節(jié)點域的破壞形式：加勁板的屈曲和開裂、加勁板出現(xiàn)裂縫、腹板屈曲和開裂。構(gòu)件破壞：1.支撐壓屈2.梁柱局部失穩(wěn)3.柱水平裂縫或斷裂破壞鋼結(jié)構(gòu)房屋在地震中嚴重破壞或倒塌與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計水平關(guān)系很大。多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)可采用以下結(jié)構(gòu)體系：純框架結(jié)構(gòu)；框架-中心支撐體系；框架—偏心支撐結(jié)構(gòu)體系；框筒結(jié)構(gòu)體系。強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計原那么什么是λn，為什么用λn？是正那么長細比，考慮反復循環(huán)軸力荷載的影響P-Δ效應(yīng)：重力二階效應(yīng)，是在建筑結(jié)構(gòu)分析中豎向荷載的側(cè)移效應(yīng)。第7章單廠抗震單廠震害天窗是薄弱環(huán)節(jié)，它削弱屋蓋的整體剛度。重屋蓋是指采用鋼筋混凝土實腹梁或屋架，上覆鋼筋混凝土槽形板或大型屋面板。輕型屋蓋是指木屋蓋和輕鋼屋架、瓦楞鐵、石棉瓦屋面的屋蓋。怎么支撐？房屋的質(zhì)量一般是分布的。當采用有限自由度模型時，通常需把房屋的質(zhì)量集中到樓蓋或屋蓋處；此時，當自由度數(shù)目較少時，特別是取單質(zhì)點模型時，集中質(zhì)量一般并不是簡單地把質(zhì)量“就近〞向樓蓋〔屋蓋〕處堆，否那么會引起較大的誤差。不同處的質(zhì)量折算入總質(zhì)量時需乘的系數(shù)就是該處質(zhì)量的質(zhì)量集中系數(shù)。集中質(zhì)量一般位于屋架下弦〔柱頂〕處。橫向抗震計算簡圖見教材P218單廠振型分解法:步驟——1〕計算平面排架各振型的自振周期、振型幅值和振型參與系數(shù)；2〕計算各振型的地震作用和地震內(nèi)力；3〕計算最終的地震內(nèi)力鋼筋混凝土廠房考慮：屋蓋、柱、柱間支撐、連接節(jié)點、隔墻和維護墻。第8章隔震、減震、結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu)振動控制、主動控制裝置、智能控制抗震設(shè)計思想演化與開展：剛性結(jié)構(gòu)體系——柔性結(jié)構(gòu)體系——延性結(jié)構(gòu)。延性設(shè)計：通過適當控制結(jié)構(gòu)物的剛度與強度，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在強烈地震時進入非彈性狀態(tài)后仍具有較大的延性，從而可以通過塑性變形消耗地震能量，使結(jié)構(gòu)物至少保證“壞而不倒〞。方向：以隔震、減震、制振技術(shù)為特色的結(jié)構(gòu)控制設(shè)計理論與實踐。隔震，是通過某種隔離裝置將地震動與結(jié)構(gòu)隔開，以到達減小結(jié)構(gòu)振動的目的。隔震方法主要有基底隔震和懸掛隔震等類型。隔震的技術(shù)原理：周期延長和阻尼增加隔震裝置：橡膠支座隔震、滾珠隔震、搖擺式隔震支座減震，是通過采用一定的耗能裝置或附加子結(jié)構(gòu)吸收或消耗地震傳