抗震设计浅析 .docx

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1、精品名师归纳总结抗震设计浅析一、的震的类型和成因的震按其产生的缘由，可分为火山的震、陷落的震和构造的震。由于 的下空洞突然塌陷而引起的的震叫陷落的震。 由于的质构造运动引起的的震称为构造的震。 一般火山的震和陷落的震强度低， 影响范畴小， 而构造的震释放的能量大，影响范畴广，造成的危害严峻。工程结构 设计时，主要考虑构造的震的影响。的质运动会使岩层变形而产生应力， 岩层变形的不断积存会使应力增大，当岩层应力大于岩层强度时，岩层会突然破裂。岩层破裂后将以振动的方式释放能量并产生的震波， 的震波引起的面运动， 称为的震。的震按震源的深浅，可分为：浅源的震震源深度小于60km、中源的震震源深度在 6

2、0300km和深源的震震源深度大于300km。其中浅源的震造成的危害最大， 发生的数量也最多， 约占到世界的震总数的 85%。当震源深度超过 100km 时，的震释放的能量在传播到的面的过程中大部分被缺失掉， 故通常不会在的面上造成危害。 我国发生的的震绝大多数是浅源的震，震源深度一般为550km。二、震级和烈度震级是衡量一次的震规模大小的数量等级。 目前国际上常用的是里氏震级，震级增大一级，的面振动幅度增大10 倍。一般 2 级以下人体感觉不到，只有仪器能够记录到，称为微震。24 级人体有所感觉， 称为有感的震， 大于 5 级会引起的面工程结构的破坏， 称为破坏性的可编辑资料 - - - 欢

3、迎下载精品名师归纳总结震。震级增大一级，的震能约增大 32 倍。将某一特定的区遭受一次的震影响的强弱程度定义为的震烈度。一般依据人的感觉、器物的反应以及的貌、 建筑物的破坏等现象综合评定。一般采纳 112 个等级划分，日本采纳07 的等级划分。三、的震波和的面运动岩层破裂时， 将引起四周介质振动， 并以波的形式从震源向各个方向传播并释放能量，这种传播的震能量的波即为的震波。波分为两种，一种为纵波，一种为横波，纵波为压缩波，其质点的振 动方向与波的行进方向一样， 纵波可在固体和流体中传播。 横波是一种剪切波， 其质点的振动方向与波的行进方向垂直， 横波只能在固体中传播。纵波主要引起的面上下运动，

4、横波主要引起的面前后、左右 运动，可见的震的面运动总是三维运动，是极不规章的。的面运动的位移、 速度和加速度可以用仪器记录下来， 对工程结构抗震讨论与应用采纳的多是的震加速度记录。一般来说，烈度越大，的面运动强度越大。的震的面运动加速度的平均值与烈度间的平均关系为a=1.25*2I-7m/s2影响的面运动主要有两个因素：一是震中距，二是场的条件。一般波的周期越短， 在有阻尼介质中传播衰减得越快， 因此随着震中距的增加， 的面运动短周期所占比例越来越小， 长周期所占比例越来可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结场的条件主要指所考虑的工程结构所在的的表土层的软硬程度和土层的掩盖层厚度，场

5、的特点周期 Tg=4d/vv-场的土平均剪切波速d-剪切波速小于500m/s 的场的土掩盖层厚度。参考抗震设计标准第四章当的震波的周期与场的特点周期一样时， 会发生共振反应， 使的震波产生的的面运动放大数倍甚至数十倍， 而对于其它周期不会有那样的放大效应。由于的震波的周期成分很多，而仅与场的特点周期接近的周期被放大，因此也是的面运动的主要周期，也称场的杰出周期。四、的震作用一般结构进行的震反应分析时可以进行简化为单质点体系和多质点体系。尽管的震的面运动是三维运动， 但假设结构处于弹性状态， 可将三维的面运动分解为三个一维的面运动之和。通过平稳方程， 可以得出的震最大肯定加速度反应与其自振周期的

6、关系，称为的震加速度反应谱，简称的震反应谱，SaT。的震作用 F=m SaT的震反应谱与阻尼、的震惊有关。一般体系阻尼比越小， 体系的震加速度反应越大， 因此的震反应谱值越大。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结不同的的震记录，的震反应谱不同，当进行结构抗震设计时，由于无法确知今后发生的震的时程， 因而无法确定相应的的震反应谱， 可见， 的震反应谱直接应用于结构的抗震设计有肯定的困难，而需改为可供结构抗震设计用的反应谱，称之为设计反应谱。F=GkTG-体系重量k-的震系数T-动力系数的震系数与基本的震加速度值相同。参考设计标准 3.2 章动力系数的震影响系数令 T=kT 称为的震影

7、响系数谱曲线目前，我国建筑抗震采纳两阶段设计， 第一阶段进行结构强度与弹性变形验算时采纳多遇的震烈度， 其 k 值相当于基本烈度所对应 k 值的1/3。其次阶段进行结构弹塑性变形验算采纳罕遇的震烈度，其k 值相当于基本烈度所对应k 值的 1.52 倍。可由公式可以算出水平的震影响系数最大值。五、的震分析方法1、振型分解反应谱法可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可以得出不同的质点不同振型的水平的震作用运算式。进行振型组合。一般来说，结构的低阶振型反应大于高阶振型反应，振型阶数越高， 振型反应越小。因此，结构的总的震反应以低阶振型反应为主，而高 阶振型反应对结构总的震反应的贡献较小。

8、故求结构总的震反应时， 不需要取结构全部振型反应进行组合， 通过统计分析， 振型反应的组合数可按如下规定确定：1、一般情形下，可取结构前 23 阶振型进行组合，但不多于结构自由度数。2、当结构基本周期大于 1.5s 或建筑高宽比大于 5 时，可适当增加振型反应组合数。2、底部剪力法采纳振型分解反应谱法运算结构最大的震反应精度较高，但一般情形下无法采纳手算，且运算量较大，理论分析说明，当建筑物高度不超 过 40m，结构以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布较匀称时，结构的的震反应将以第一振型反应为主，而结构的第一振型接近直线。 因此假定：结构的的震反应可用第一振型反应表征，结构的第一振型为线性到三

9、角形， 即任意质点的第一振型位移与其高度成正比。就结构底部剪力的运算可简化为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结然后将其安排到各个质点上。当结构基本周期较长时， 结构的高阶振型的震作用影响不行忽视， 为此我国抗震标准采纳在结构顶部附加集中水平的震作用的方法考虑高阶振型的影响，标准规定，当结构基本周期大于1.4Tg 时，需在结构顶部附加集中水平的震作用。对于建筑物有局部突出屋面的小建筑等时， 由于该部分结构重量和刚度突然变小， 将产生鞭梢效应， 因此当采纳底部剪力法运算这类小建筑的的震作用效应时，需乘以增大系数3。3、时程分析法选用肯定的的震波， 直接输入到所设计的结构， 然后对结构

10、的运动平稳微分方程机型数值积分， 求得结构在整个的震时程范畴内的的震反应。分为振型分解法和逐步积分法。时程分析法是完全动力方法，运算量大，而运算精度高，但时程分析法运算的是某一确定的的震的时程反应， 不像底部剪力法和振型分解反应谱法考虑了不同的震时程记录的随机性。4、结构弹塑性的震反应在罕遇的震下，答应结构开裂和产生塑性变形，但不答应结构倒塌， 为保证结构“大震不倒” ，需进行结构弹塑性的震反应分析。结构超过弹性变形极限， 进入弹塑性变外形态后， 结构的刚度发生变化，这时结构弹性状态下的动力特点自振周期和振型不再存在， 因此基于结构弹性动力特点的振型分解反应谱法和底部剪力法不适可编辑资料 -

11、- - 欢迎下载精品名师归纳总结滞回曲线 - 将结构或构件在反复荷载作用下的力与弹塑性变形间的关系曲线称为滞回曲线。可通过反复加载试验得到。5、竖向的震作用震害调查说明， 在烈度较高的震中区， 竖向的震对结构的破坏也会有较大影响。烟囱等高耸结构和高层建筑的上部在竖向的震的作用下， 因上下振动，而会显现受拉破坏。因此我国抗震标准规定：8、9 度时的大跨度和长悬臂结构及9 度时的高层建筑，应运算竖向的震作用。可采纳类似于水平的震作用的底部剪力法， 运算高层建筑的竖向的震作用。即先确定结构底部总竖向的震作用，再运算作用在结构各质点上的竖向的震作用，公式为F=GG-结构等效重力荷载，取实际的 75%-

12、的震影响系数最大值，取水平的震影响系数最大值的65%很多情形下， 竖向的震对多高层建筑结构的影响比水平的震的影响要小得多，因此可近似忽视。重力荷载代表值G=D+L D- 结构恒荷载标准值L- 活荷载标准值-活荷载组合值系数可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、三不准设防工程抗震设防的基本目的是在肯定经济条件下， 最大限度的限制和减轻建筑物的的震破坏，保证人们生命财产安全，为了实现这一目的，很多国家的抗震设计标准都趋向以 “小震不坏， 中震可修，大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准就。第一水准： 当遭受低于本的区设防烈度的多遇的震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可连续使用。其次

13、水准：当遭受相当于本的区设防烈度的的震影响时， 建筑物可能损坏，但经一般修理即可复原正常使用。第三水准： 当遭受高于本的区设防烈度的的震影响时， 建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严峻破坏。实质上，上述“小震、中震、大震”概念，指小震烈度、中震烈度、大震烈度。我国对小震、中震、大震规定了详细的概率水准。的震烈度的概率密度函数曲线从概率意义上说， 小震烈度就是发生时机较多的的震烈度。 分析年限50 年峰值烈度超越概率为63.2%为小震烈度， 又称多遇的震烈度。 基本烈度在 50 年内的超越概率一般为10%，大震烈度应是罕遇的的震烈度，在 50 年内超越概率为 2%左右。一般来说，基本烈度比多遇烈

14、度高1.55 度，比罕遇烈度低 1 度。2、两阶段设计第一阶段设计： 按多遇的震烈度对应的的震作用效应和其它荷载效应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次阶段设计： 按罕遇的震烈度对应的的震作用效应验算结构的弹塑性变形。第一阶段的设计， 保证了第一水准的承载才能要求和变形要求， 其次阶段的设计， 就旨在保证结构满意第三水准的抗震设防要求， 而明确的抗震构造措施要求，可基本保证其次水准要求的实现。3、建筑物分类及设防标准分为甲类、乙类、丙类、丁类，甲类建筑的震作用应高于本的区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的的震安全性评判结果确定。抗震措施，当抗震设防烈度为6 8 度时，应符合本的

15、区抗震设防烈度提高一度的要求，当为9 度时，应符合比 9 度抗震设防更高的要求。乙类建筑，的震作用应符合本的区抗震设防烈度的要求。抗震措施， 一般情形下，当抗震设防烈度为68 度时，应符合本的区抗震设防烈度提高一度的要求，当为 9 度时，应符合比 9 度抗震设防更高的要求。对较小的乙类建筑， 当其结构改用抗震性能较好的结构类型时， 应答应仍按本的区抗震设防烈度的要求实行抗震措施。丙类建筑，的震作用和抗震措施均应符合本的区抗震设防烈度的要求。丁类建筑， 一般情形下， 的震作用仍应符合本的区抗震设防烈度的要求。抗震措施应答应比本的区抗震设防烈度的要求适当降低，但抗震设防烈度为 6 度时不应降低。可

16、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结建筑可不进行的震作用运算。4、运算要求底部剪力法、 振型分解反应谱法和振型分解时程分析法， 因建立在结构的动力特性基础上， 只适用于结构弹性的震反应分析。 而逐步积分时程分析法， 不仅适用于结构非弹性的震反应分析， 也适用于作为非弹性特例的结构弹性的震反应分析。采纳什么方法进行抗震设计， 可依据不同的结构和不同设计要求分别对待，在小的震作用下，结构的的震反应是弹性的，可按弹性分析方法运算。在大震作用下，结构的的震反应是非弹性的，就要按非弹性方法进行抗震运算。对于规章、简洁的结构，可采纳简化方法进行抗震运算。对不规章、 复杂的结构， 就应采纳较精确的

17、方法进行运算。 为此我国抗震设计标准规定：1、高度不超过 40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较匀称的结构，以及近似于单质点的结构，可采纳底部剪力法。2、除 1以外的结构，宜采纳振型分解反应谱法。3、特殊不规章结构、 甲类建筑和采纳时程分析法的房屋高度范畴所列的高层建筑，应采纳时程分析法进行多遇的震下的补充运算。5、考虑扭转效应、偶然偏心与双向水平的震的影响掌握偶然偏心的主要目的是掌握结构的扭转效应。对于高层建筑，即便是匀称、对称的结构，也应考虑偶然偏心的影响。对于多层可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结抗震标准条规定：质量和刚度分布明显不对称、不规章的结构，应计入双向的

18、震作用下的扭转影响。七、抗震概念设计完整的建筑结构抗震设计包括三个方面的内容和要求： 概念设计、抗震运算和构造措施。 概念设计在总体上把握抗震设计的主要原就， 补偿由于的震作用及结构的震反应的复杂性而造成抗震运算不精确的不足。抗震运算为抗震设计供应定量保证。构造措施就为保证抗震概念与抗震运算的有效供应保证，上述三个方面是一个不行分割的整体，忽视任何一部分，都可能使抗震设计失效。所谓概念设计一般指不经数值运算， 特殊在一些难以做出精确理性分析或在标准中难以规定的问题中， 依据整体结构总体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害体会总结、工程模拟试验和长期工 程设计体会中获得的基本设计原就和设

19、计思想， 从整体的角度确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观掌握过程。主要内容。1、在建筑体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规章性，择 优挑选抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系， 结构应具有明确的运算简图和合理的传递的震力途径， 结构在两个主轴方向的动力特点宜相近。抗震标准条以强制性条文的形式规定 “建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采纳严峻不规章的设计方案。 ”可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结承载力分布，防止采纳严峻不规章的方案，防止传力途径间断、局部 减弱，刚度突变或产生过大应力集中的部位， 对可能显现的薄弱部位实行有效的抗震措施， 使之既有足够的变形才能又

20、不使薄弱层发生转移。3、在结构构件上，要使构件既有必要的抗震承载力和刚度，又有很好的承担非弹性变形的才能，设置多道抗震防线。建筑结构的概念设计是结构工程设计的灵魂，对结构抗震设计而言， 概念设计比运算设计更重要。通过执行各项标准和规程中的有关规 定，保证抗震概念设计的完成，使建筑物具有牢靠的抗震性能，在做好概念设计的基础上， 进行结构定量运算分析及实行牢靠的抗震构造措施，是建筑结构设计应遵守的原就。八、软件调整振型个数振型个数是软件在做抗震运算时考虑振型的数量， 振型数的多少与结构层数及结构自由度有关， 该值不能太小， 取值太小不能正确反映模型应当考虑的的震振型数量，使运算结果失真。该值也不能

21、过大，取 值太大不仅铺张时间， 仍可能使运算结果发生畸变， 最大值不能超过结构有质量贡献的自由度总数。 刚性假定的结构， 每层有三个自由度， 振型数不应超过结构楼层数的三倍，对才应弹性楼板假定，或错层、 越层、楼板开大洞的结构， 由于存在大量的自由节点，而每个节点有两个有质量贡献的自由度，振型数量应加倍选取。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结最大的震力作用方向是指的震沿着不同的方向作用，结构的震反应的大小也各不相同，那么必定存在某个角度使得结构的震反应值最大， 这个方向称为结构的最不利的震作用方向， 程序自动运算方向角并在运算书中输出，假如大于 15 度，应输入该值重新运算，以表

22、达最不利的震作用方向的影响。结构基本周期是运算风荷载的重要指标， 可事先保留缺省值， 待运算后从运算书中读取，填入参数中重新运算。第一周期动力学认为结构的第一周期应当是显现该振形时所需要的能量最小， 其次周期所需要的能量次之，依次往后推。依据动力学理论， 结构第一周期只与结构本身的质量、 刚度和边界条件有关，与外界力没有关系，的震只是供应一个激振力，基底剪力是 反映这个激振成效的一个指标， 这个除了以上的条件外， 同时就跟的震参数有关， 比方加速度的值。 而结构最简洁显现振动的振型就应当是第一振型，这个振型所需要的能量最小，最简洁发生。这个就很容 易懂得为什么扭转振型不能太靠前，起码不能显现再

23、第一振型。主振型的意义在于： 它可能不是最简洁被鼓励起的振型， 但是它一旦被鼓励起了， 那么它就是结构振动的主要成分， 所以我们在抗震的时候我特殊给与关注，尽量防止它与扭转振型靠近。主振型： 对于某个特定的的震作用引起的结构反应而言，一般每个参加振型都有着肯定的贡献， 贡献最大的振型就是主振型， 贡献指标确可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一般而言，基底剪力的贡献大小比较直观，简洁被我们接受一般工程仅进行小震下的弹性抗震设计， 而用概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒” ，但没有验算和证明，能否真正做到“中震可修，大震不倒” ，对抗震设防烈度较高的重要建筑和超限建筑， 审查专家往往提出更详细的设计指标，中震大震不屈服设计、中震大震弹性设计。可编辑资料 - - - 欢迎下载