底部剪力法建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震課程92課件講解

第三章地震作用與結(jié)構(gòu)抗震驗算底部剪力法《建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震》課程CONTENTS目錄01基本思路02相關(guān)因素的確定03總結(jié)基本思路01按振型分解法計算多質(zhì)點房屋結(jié)構(gòu)的水平地震作用時，需要計算結(jié)構(gòu)的各階頻率和振型，運算過程相當繁瑣。為了簡化計算，《抗震規(guī)范》規(guī)定，當房屋結(jié)構(gòu)滿足下列條件時，可采用近似計算法——底部剪力法。底部剪力法2(a)房屋的總高度不超過40M；(b)房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度給高度分布比較均勻；(c)房屋結(jié)構(gòu)在地震作用時的變形以剪切變形為主；(d)房屋結(jié)構(gòu)在地震作用時的扭轉(zhuǎn)效應可忽略不計。

滿足上述條件的結(jié)構(gòu)，在水平地震作用下振動時，其位移反應通常以基本振型為主，且基本振型近似于直線。將多質(zhì)點體系折算或等效單質(zhì)點體系折算的原則是兩體系的水平地震作用相等(即底部剪力相等)基本思路

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，即作用于結(jié)構(gòu)底部的剪力FEK，然后將總水平地震作用按一定的規(guī)律分配給各質(zhì)點，最后按靜力法計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。GeqGiGeqFekFekGiFi2底部剪力法1、結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標準值FEK的計算(即結(jié)構(gòu)底部剪力的計算)2

式中:

——相應于多質(zhì)點結(jié)構(gòu)基本周期T1的水平地震影響系數(shù)；

——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值kN。

單質(zhì)點應取總重力荷載代表值；

多質(zhì)點可取總重力荷載代表值的85%，

即

多自由度體系等效為單自由度體系，并求得該體系的總體地震作用GiGeqT1T1FEk底部剪力法22、各質(zhì)點的水平地震作用標準值計算

結(jié)構(gòu)各層的地震作用與該層的重力荷載代表值（質(zhì)量）及該層水平變形有關(guān)。由于結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的位移反應以基本振型為主，故各質(zhì)點的水平地震作用標準值應按下式計算：

式中:

——集中于質(zhì)點的重力荷載代表值（kN）

——質(zhì)點的計算高度。質(zhì)點的計算高度由基礎(chǔ)頂面算至質(zhì)點集中的位置。

底部剪力法23、樓層水平地震剪力的計算式中:

——第層的樓層地震剪力標準值（kN）

——質(zhì)點的水平地震作用標準值（kN）

底部剪力法

2《抗震規(guī)范》規(guī)定，抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應符合下列要求：

底部剪力法2底部剪力法類別6度7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應明顯或基本自振周期小于3.5s的結(jié)構(gòu)0.0080.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本自振周期大于5.0s的結(jié)構(gòu)0.0060.012（0.018）0.024（0.036）0.048注:1.基本自振周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值。

2.括號內(nèi)數(shù)字分別用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。

相關(guān)因素的確定022

相關(guān)因素的確定1、水平地震影響系數(shù)的確定

建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應根據(jù)地震烈度、場地類別、設計地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。底部剪力法21、水平地震影響系數(shù)的確定

水平地震影響系數(shù)最大值注：括號內(nèi)的數(shù)字分別對應設計基本加速度0.15g和0.30g地區(qū)的地震影響系數(shù)。地震影響烈度6度7度8度9度多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震0.280.50（0.72）0.90（1.20）1.40底部剪力法抗震設計反應譜----地震影響系數(shù)；----地震影響系數(shù)最大值；----結(jié)構(gòu)自振周期；

----特征周期；----直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)；----阻尼調(diào)整系數(shù)；----衰減指數(shù)2底部剪力法1直線上升段：2水平段：3曲線下降段：4直線下降段：or除有專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比取0.0521234

底部剪力法2影響水平地震作用的因素地震烈度對地震作用的影響當?shù)卣鹆叶扔髸r，地面加速度a地面則愈大，這時結(jié)構(gòu)的反應加速度a反應也隨之增大，地震作用也就愈大。底部剪力法地震烈度對地震作用影響的規(guī)律：地震烈度愈大，地震作用也就愈大。2建筑物剛度若結(jié)構(gòu)的剛度EI=∞，則在地震時，必然有a反應=a地面，F(xiàn)=ma地面，此時質(zhì)點受到的地震作用最大。

物體的振動規(guī)律可知，在結(jié)構(gòu)的剛度與自振周期之間，存在著一種固定的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)的剛度愈大，其自振周期愈短；反之，結(jié)構(gòu)的剛度愈小，其自振周期愈長。底部剪力法影響水平地震作用的因素2建筑物剛度工程上習慣于用結(jié)構(gòu)的自振周期T1來反映剛度對地震作用的影響。

在一般情況下，當結(jié)構(gòu)的質(zhì)量一樣，在遭受相同的地震時，若結(jié)構(gòu)的自振周期愈長，則其承受的地震作用將愈小。底部剪力法影響水平地震作用的因素2結(jié)構(gòu)自振周期對于單質(zhì)點體系，結(jié)構(gòu)的自振周期T就是基本自振周期T1；對于多質(zhì)點體系，依據(jù)的結(jié)構(gòu)自振周期就是基本自振周期T1底部剪力法影響水平地震作用的因素結(jié)構(gòu)的自振周期可根據(jù)理論公式或經(jīng)驗公式確定，如能量法，折算質(zhì)量法，頂點位移法，矩陣迭代法，經(jīng)驗公式法等2

在實測統(tǒng)計基礎(chǔ)上，再忽略房屋寬度和層高的影響等，有下列粗略的公式（1）鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（2）鋼筋混凝土框架-抗震墻或鋼筋混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)N---結(jié)構(gòu)總層數(shù)。（3）鋼筋混凝土抗震墻或筒中筒結(jié)構(gòu)（4）鋼-鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)（5）高層鋼結(jié)構(gòu)底部剪力法影響水平地震作用的因素地震時，雙共振的存在是引起建筑物嚴重破壞的重要原因。2建筑場地對地震作用的影響(Tg)底部剪力法影響水平地震作用的因素雙共振--地震波與地面共振

地面與建筑物共振抗震計算中，為了反映建筑場地對地震作用的這種影響，引入了場地特征周期這個概念。并符號Tg表示。20.900.65

0.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.45

0.35

0.25第一組ⅣⅢ

Ⅱ

Ⅰ場地類別設計地震分組底部剪力法影響水平地震作用的因素特征周期值（s）2、的確定

2--結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值

--重力荷載代表值

相關(guān)因素的確定底部剪力法單質(zhì)點應取總重力荷載代表值；

重力荷載代表值計算結(jié)構(gòu)上的地震作用時，取建筑物的重力荷載代表值GE來反映重量對地震作用的影響。按國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設計統(tǒng)一標準》的規(guī)定，把地震發(fā)生時永久荷載與其它可變荷載的可能組合結(jié)果總稱為“抗震設計的重力荷載代表值GE”

2第i個可變荷載的地震組合值系數(shù)

第i個可變荷載標準值結(jié)構(gòu)、構(gòu)配件永久荷載（自重）標準值底部剪力法各可變荷載的組合值系數(shù)應按下表采用。不計入軟鉤吊車0.3硬鉤吊車0.5其它民用建筑0.8藏書庫、檔案庫1.0按實際情況計算的樓面活荷載不計入屋面活荷載0.5屋面積灰荷載0