第三章结构抗震计算2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,3.3,多自由度弹性体系的水平地震作用计算,3.3.1,振型分解反应谱法,i,i+,1,m,1,m,2,m,i,m,n,例：试用振型分解反应谱法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。,抗震设防烈度为,8,度，,类场地，设计地震分组为第二组。,解：,（,1,）求体系的自振周期和振型,（,2,）计算各振型的地震影响系数,查表得,地震特征周期分组的特征周期值（,s,）,0.90,0.65,0.45,0.35,第三组,0.75,0.55,0.40,0.30,第二组,0.65,0.45,0.35,0.25,第一组,场地类别,地震影响系数最大值（阻尼比为,0.05,）,1.40,0.90(1.20),0.50(0.72),0.28,罕遇地震,0.32,0.16(0.24),0.08(0.12),0.04,多遇地震,9,8,7,6,地震影响,烈度,括号数字分别对应于设计基本加速度,0.15g,和,0.30g,地区的地震影响系数,第一振型,第二振型,第三振型,（,3,）计算各振型的振型参与系数,第一振型,第二振型,第三振型,（,4,）计算各振型各楼层的水平地震作用,第一振型,第一振型,第二振型,第二振型,第三振型,第三振型,（,5,）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）,第一振型,第二振型,第三振型,（,6,）计算地震作用效应（层间剪力）,组合后各层地震剪力,3.3.2,计算水平地震作用的底部剪力法,一、底部剪力的计算,第,j,振型,j,振型的底部剪力为,G,结,构的总重力荷载代表值,组合后的结构底部剪力,高振型影响系数,(,规范取,0.85),G,eq,结构等效总重力荷载代表值，,0.85G,二、各质点的水平地震作用标准值的计算,H,1,G,1,G,k,H,k,地震作用下各楼层水平地震层间剪力为,三、顶部附加地震作用的计算,当结构层数较多时，按上式计算出的水平地震作用比振型分解反应谱法小。,为了修正，在顶部附加一个集中力 。,H,1,G,1,G,k,H,k,-,结构总水平地震作用标准值；,-,相应于结构基本周期的水平地震影响系数；多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大值；,-,结构等效总重力荷载,；,-i,质点水平地震作用,；,-i,质点重力荷载代表值,；,-i,质点的计算高度；,-,顶部附加地震作用系数，多层内框架,砖房,0.2,多层刚混、钢结构房屋按下,表,其它可不考虑。,顶部附加地震作用系数,四、底部剪力法适用范围,底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内框架和底部框架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构等低于,40m,以剪切变形为主的规则房屋。,以,“,剪切变形,”,为主：,在结构侧移曲线中，楼盖出平面转动产生的侧移所占的比例较小。,“,规则房屋,”,：,1.,相邻层质量的变化不宜过大。,2.,避免采用层高特别高或特别矮的楼层，相邻层和连续三层的刚度变化平缓。,3.,出屋面小建筑的尺寸不宜过大（宽度,b,大于高度,h,且出屋面高度与总高度之比满足,h/H,1/5,），局部缩进的尺寸也不宜大（缩进后的宽度,B,1,与总宽度,B,之比满足,）；,b,h,H,B,4.,楼层内抗侧力构件的布置和质量的分布要基本对称；,5.,抗侧力构件在平面内呈正交（夹角大于,75,度）分布，以便在两个主轴方向分别进行抗震分析；,6.,平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在长度方向的尺寸,l,大于宽度方向的尺寸,b,，,且宽度,b,与总宽度,B,之比满足,b/B100,8,度,、,类场地,80,9,度,60,采用二阶段设计法：,第一阶段：对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算,以及多遇地震作用下的弹性变形验算。,第二阶段：对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。,三、结构抗震验算内容,1.,多遇地震下结构允许弹性变形验算,除砌体结构、厂房外的框架结构、填充墙框架结构、框架,-,剪力墙结构等需验算允许弹性变形。,对于按底部剪力法分析结构地震作用时，其弹性位移计算公式为,-,第,i,层的层间位移；,-,第,i,层的侧移刚度；,-,第,i,层的水平地震剪力标准值。,楼层内最大弹性层间位移应符合下式,-,多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；,-,计算楼层层高；,-,弹性层间位移角限值，按下表采用。,1/300,多、高层钢结构,1/1000,钢筋混凝土框支层,1/1000,钢筋混凝土抗震墙、筒中筒,1/800,钢筋混凝土框架,-,抗震墙、板柱,-,抗震墙、框架,-,核心筒,1/550,钢筋混凝土框架,结构类型,2.,多遇地震下结构强度验算,下列情况可不进行结构强度验算：,（,1,）,6,度时的建筑（,类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）；,（,2,）,7,度时,、,类场地、柱高不超过,10m,且两端有山墙的单跨及多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过,4.5m,，两端均有山墙的单跨及多跨等高的砖柱厂房。,除上述情况的所有结构都要进行结构构件承载力的抗震验算，验算公式为,-,包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值；,-,结构构件承载力设计值；,-,承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用；,材料,结构构件,受力状态,钢,柱、梁,支撑,节点板件、连接螺栓,连接焊缝,0.75,0.80,0.85,0.90,砌体,两端均有构造柱、芯柱的抗震墙,其他抗震墙,受剪,受剪,0.9,1.0,混凝土,梁,梁轴压比小于,0.15,柱,梁轴压比不小于,0.15,柱,抗震墙,各类构件,受弯,偏压,偏压,偏压,受剪、偏拉,0.75,0.75,0.80,0.85,0.85,承载力抗震调整系数,-,重力荷载分项系数，一般取,1.2,，当重力荷载效应对构件承载能力,有利时，不应大于,1.0,；,-,分别为水平、竖向,地震作用分项系数，,按右表采用；,0.5,1.3,同时计算水平与竖向地震作用,1.3,0.0,仅计算竖向地震作用,0.0,1.3,仅计算水平地震作用,地震作用,-,风荷载分项系数，应采用,1.4,；,-,重力荷载代表值的效应；,-,水平、竖向地震作用的标准值效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数,;,-,风荷载标准值的效应；,-,风荷载组合系数,;,一般结构可不考虑,风荷载起控制作用的高层建筑应采用,0.2;,3.,罕遇地震下结构弹塑性变形验算,需要进行结构罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算的范围,(a),下列结构,应,进行弹塑性变形验算,1,）,8,度,、,类场地和,9,度时,高大的单层钢筋混凝土柱,厂房的横向排架,;,2,）,7-9,度时楼层屈服强度系数小于,0.5,的钢筋混凝土框,架结构；,3,）高度大于,150m,的钢结构；,4,）甲类建筑和,9,度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢,结构；,5,）采用隔震和消能减震设计的结构。,(b),下列结构,宜,进行弹塑性变形验算,1,）下表所列高度范围且属于下表所列不规则类型的高层建筑结构；,2,）,7,度,、,类场地和,8,度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；,3,）板柱,-,抗震墙结构和底部框架砖房；,4,）高度不大于,150m,的其它高层钢结构。,不规则类型,定义,侧向刚度不规则,该层的侧向刚度小于相邻上一层的,70%,，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的,80%,；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的,25%,竖向抗侧力构件不连续,竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递,楼层承载力突变,抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的,80%,竖向不规则的类型,薄弱楼层弹塑性层间位移的验算：,-,弹塑性层间位移角限值，按下表采用；,-,薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。,1/50,多、高层钢结构,1/120,钢筋混凝土抗震墙、筒中筒,1/100,钢筋混凝土框架,-,抗震墙、板柱,-,抗震墙、框架,-,核心筒,1/100,底部框架砖房中的框架,-,抗震墙,1/50,钢筋混凝土框架,1/30,单层混凝土柱排架,结构类型,课堂测验题目,(20130426),某两层钢筋混凝土框架如图，集中于楼盖和屋盖处的重力荷载代表值,G1=1500kN,，,G2=1000kN,，柱截面尺寸,350mmX350mm,，采用,C20,砼，梁刚度,EI,无穷大，抗震设防烈度为,7,度（,0.1g,），场地类别为,III,类，设计地震分组为第,2,组，结构阻尼比为,0.05,，请用振型分解反应谱法计算多遇地震作用下框架的最大层间剪力。,G,2,3.6m,G,1,4.0m,EI,EI,EI,EI,提示：,EI,=,3.18910,7,N.m,2,m,2,=G,2,/g=102041kg,某场地的钻孔资料和剪切波速测试结果见表，按照,建筑抗震设计规范,确定的场地覆盖层厚度和计算得出的土层等效剪切波速为多少？,波速测试结果,土层序号,土层名称,层底深度,(m),剪切波速,(m/s),粉质黏土,2.5,160,粉细砂,7.0,200,-1,残积土,10.5,260,-2,孤石,12.0,700,-3,残积土,15.0,420,强风化基岩,20.0,550,中风化基岩,