第三章结构抗震计算2.ppt

《第三章结构抗震计算2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章结构抗震计算2.ppt（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、3.3 3.3 多自由度弹性体系的水平地震作用计算多自由度弹性体系的水平地震作用计算 3.3.1 3.3.1 振型分解反应谱法振型分解反应谱法ii+1m1m2mimn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。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。抗震设防烈度为抗震设防烈度为8 8度，度，类场地，设计地震分组为第二组。类场地，设计地震分组为第二组。解：解：（1 1）求体系的自振周期和振型）求体系的自振周期和振型（2 2）计算各振型的地震影响系数）计算各振型的地震影响系数查表得查表得地震特征周期分组的特征周期值（地震特征周期分组的特征周期值（s s）0.90 0

2、.65 0.450.35第三组第三组0.75 0.55 0.400.30第二组第二组0.65 0.45 0.35 0.25第一组第一组 场地类别场地类别地震影响系数最大值（阻尼比为地震影响系数最大值（阻尼比为0.050.05）1.400.90(1.20)0.50(0.72)0.28罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震 9 8 7 6地震影响地震影响烈度烈度 括号数字分别对应于设计基本加速度括号数字分别对应于设计基本加速度0.15g0.15g和和0.30g0.30g地区的地震影响系数地区的地震影响系数第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三

3、振型（3 3）计算各振型的振型参与系数）计算各振型的振型参与系数第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型（4 4）计算各振型各楼层的水平地震作用）计算各振型各楼层的水平地震作用第一振型第一振型第一振型第一振型第二振型第二振型第二振型第二振型第三振型第三振型第三振型第三振型（5 5）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）第一振型第一振型第二振型第二振型第三振型第三振型（6 6）计算地震作用效应（层间剪力）计算地震作用效应（层间剪力）组合后各层地震剪力组合后各层地震剪力3.3.2 3.3.2 计算水平地震作用的底部剪力法计算水平地震作用的底部剪力法一、底部

4、剪力的计算一、底部剪力的计算第第j j振型振型j j振型的底部剪力为振型的底部剪力为G G结结构的总重力荷载代表值构的总重力荷载代表值组合后的结构底部剪力组合后的结构底部剪力高振型影响系数高振型影响系数(规范取规范取0.85)0.85)Geq结构等效总重力荷载代表值，结构等效总重力荷载代表值，0.85G0.85G二、各质点的水平地震作用标准值的计算二、各质点的水平地震作用标准值的计算H1G1GkHk地震作用下各楼层水平地震层间剪力为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当结构层数较多时，按上式计算出的水平

5、地震作用比振型分解反应谱法小。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为了修正，在顶部附加一个集中力 。H1G1GkHk-结构总水平地震作用标准值；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，宜取水平地震影和多层内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大值；响系数最大值；-结构等效总重力荷载结构等效总重力荷载；-i-i质点水平地震作用质点水平地震作用；-i-i质点重力荷载代表值质点重力荷载代表值；-i-i质点的计算高度；质点的计算高度；-顶部附加地震作用系数，多层

6、内框架顶部附加地震作用系数，多层内框架 砖房砖房0.2,0.2,多层刚混、钢结构房屋按下多层刚混、钢结构房屋按下 表表,其它可不考虑。其它可不考虑。顶部附加地震作用系数顶部附加地震作用系数四、底部剪力法适用范围四、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厂房及多层框架结构等低于40m40m以剪切变形为主的规则以剪切变形为主的规则房屋。房屋。以以“剪切变形剪切变形”为主：为主：在结构侧移曲线中，楼盖出平面转动产

7、生的侧移所在结构侧移曲线中，楼盖出平面转动产生的侧移所占的比例较小。占的比例较小。“规则房屋规则房屋”：1.1.相邻层质量的变化不宜过大。相邻层质量的变化不宜过大。2.2.避免采用层高特别高或特别矮的楼层，相邻层和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。连续三层的刚度变化平缓。3.3.出屋面小建筑的尺寸不宜过大（宽度出屋面小建筑的尺寸不宜过大（宽度b大于高度大于高度h且出屋面高度与总高度之比满足且出屋面高度与总高度之比满足h/H1/51/5），局部缩进），局部缩进的尺寸也不宜大（缩进后的宽度的尺寸也不宜大（缩进后的宽度B B1 1与总宽度与总宽度B B之比满足之比满足

8、 ）；）；bhHB 4.4.楼层内抗侧力构件的布置和楼层内抗侧力构件的布置和质量的分布要基本对称；质量的分布要基本对称；5.5.抗侧力构件在平面内呈正交抗侧力构件在平面内呈正交（夹角大于（夹角大于7575度）分布，以便在两度）分布，以便在两个主轴方向分别进行抗震分析；个主轴方向分别进行抗震分析；6.6.平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在长度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方向的尺寸l大于宽度方向的尺寸大于宽度方向的尺寸b，且宽度且宽度b与总宽度与总宽度B之比满足之比满足b/B100 8度度、类场地类场地 80 9度度 60采用二阶段设计法：采用二阶段设计法：第一阶段：对

9、绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力第一阶段：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验算,以及多遇地震作用下的弹性变形验算。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。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、结构抗震验算内容三、结构抗震验算内容1.1.多遇地震下结构允许弹性变形验算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。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

10、震作用时，其弹性位移计算公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式为-第第i i层的层间位移；层的层间位移；-第第i i层的侧移刚度；层的侧移刚度；-第第i i层的水平地震剪力标准值。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；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；计算楼层层高；-弹性层间位移角限值，按下表采用。弹性层间位移角限值，按下表采用。1/300多、高层钢结构多、高层钢结构1/1000钢筋混凝土框支层钢筋混凝土框支层1/1000钢筋混凝土抗震墙、

11、筒中筒钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/800钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱抗震墙、板柱-抗震墙、框架抗震墙、框架-核心筒核心筒1/550钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架 结构类型结构类型2.2.多遇地震下结构强度验算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：下列情况可不进行结构强度验算：（1 1）6 6度时的建筑（度时的建筑（类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）；类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）；（2 2）7 7度时度时、类场地、柱高不超过类场地、柱高不超过10m10m且两端有山墙的单跨及且两端有山墙的单跨及多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过多跨等高的钢筋混凝土厂

12、房，或柱顶标高不超过4.5m4.5m，两端均有山，两端均有山墙的单跨及多跨等高的砖柱厂房。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，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；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；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；承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用；材料材料 结构构件结构构件受力状态受力状态 钢钢柱、梁柱、梁支撑支撑节点板件、连接螺栓节点板件、连接螺栓连接焊缝连接焊缝0

13、.750.800.850.90 砌体砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 其他抗震墙其他抗震墙受剪受剪受剪受剪0.91.0混凝土混凝土 梁梁梁轴压比小于梁轴压比小于0.15柱柱梁轴压比不小于梁轴压比不小于0.15柱柱 抗震墙抗震墙各类构件各类构件受弯受弯偏压偏压偏压偏压偏压偏压受剪、偏拉受剪、偏拉0.750.750.800.850.85承载力抗震调整系数承载力抗震调整系数-重力荷载分项系数，一般取重力荷载分项系数，一般取1.21.2，当重力荷载效应对构件承载能力，当重力荷载效应对构件承载能力 有利时，不应大于有利时，不应大于1.01.0；-分别为水平、竖向分别为水平、竖

14、向 地震作用分项系数，地震作用分项系数，按右表采用；按右表采用；0.51.3同时计算水平与竖向地震作同时计算水平与竖向地震作用用1.30.0仅计算竖向地震作用仅计算竖向地震作用0.01.3仅计算水平地震作用仅计算水平地震作用地震作用地震作用-风荷载分项系数，应采用风荷载分项系数，应采用1.41.4；-重力荷载代表值的效应；重力荷载代表值的效应；-水平、竖向地震作用的标准值效应水平、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；风荷载标准值的效应；-风荷载组合系数风荷载组合系数;一般结构可不考虑一般结构可不考虑,风荷载起控制作用

15、的高层建筑应采用风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2;0.2;3.3.罕遇地震下结构弹塑性变形验算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)(a)下列结构下列结构应应进行弹塑性变形验算进行弹塑性变形验算1 1）8 8度度、类场地和类场地和9 9度时度时,高大的单层钢筋混凝土柱高大的单层钢筋混凝土柱 厂房的横向排架厂房的横向排架;2 2）7-97-9度时楼层屈服强度系数小于度时楼层屈服强度系数小于0.50.5的钢筋混凝土框的钢筋混凝土框 架结构；架结构；3 3）高度大于）高度大于150m150m的

16、钢结构；的钢结构；4 4）甲类建筑和）甲类建筑和9 9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢 结构；结构；5 5）采用隔震和消能减震设计的结构。）采用隔震和消能减震设计的结构。(b)(b)下列结构下列结构宜宜进行弹塑性变形验算进行弹塑性变形验算1 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；）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 2）7 7度度、类场地和类场地和8 8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3 3）板柱）板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；抗震墙结构和底部框架砖房；4 4）高

17、度不大于）高度不大于150m150m的其它高层钢结构。的其它高层钢结构。不规则类型不规则类型 定义定义侧向刚度不规则侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻三，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的水平；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的向尺寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不竖向抗侧力构件不连续连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递换构件（梁、桁架等向下传递楼层承载力突变楼层承

18、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%竖向不规则的类型竖向不规则的类型薄弱楼层弹塑性层间位移的验算：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；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。薄弱层楼层高度或单层厂房上柱高度。1/50多、高层钢结构多、高层钢结构1/120钢筋混凝土抗震墙、筒中筒钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/100钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱抗震墙、板柱-抗震墙、框架抗震墙、框架-核心筒核心筒1/100底部框架砖房中的框架底部框架砖房中的框架-抗震墙抗震墙1/

19、50钢筋混凝土框架钢筋混凝土框架1/30单层混凝土柱排架单层混凝土柱排架结构类型结构类型课堂测验题目课堂测验题目(20130426)(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代表值G1=1500kNG1=1500kN，G2=1000kNG2=1000kN，柱截面尺寸，柱截面尺寸350mmX350mm350mmX350mm，采用，采用C20C20砼，梁刚度砼，梁刚度EIEI无穷大，抗震设防烈度为无穷大，抗震设防烈度为7 7度（度（0.1g0.1g），场地类），场地类别为别为IIIIII类，设计地震分组为第

20、类，设计地震分组为第2 2组，结构阻尼比为组，结构阻尼比为0.050.05，请用振，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。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。G23.6mG14.0mEIEIEIEI提示：提示：EI EI=3.189107 N.m2 m2=G2/g=102041kg 某场地的钻孔资料和剪切波速测试结果见表，按照某场地的钻孔资料和剪切波速测试结果见表，按照建筑抗震建筑抗震设计规范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？速为多少？波速测试结果波速测试结果土层序号土层序号土层名称土层名称层底深度层底深度(m)剪切波速剪切波速(m/s)粉质黏土粉质黏土2.5160粉细砂粉细砂7.0200-1残积土残积土10.5260-2孤石孤石12.0700-3残积土残积土15.0420强风化基岩强风化基岩20.0550中风化基岩中风化基岩