(27)--3.5建筑结构抗震设计概念与方法.ppt

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1、3.5结构平扭耦合地震反应与双向水平地震影响研讨1.结构产生扭转地震反应的原因？2.结构扭转效应是否必须考虑？如何考虑？3.如何考虑双向水平地震作用下扭转的地震作用效应？结构平扭耦合地震反应与双向水平地震影响产生扭转地震反应的原因1.建筑结构的偏心两方面：建筑自身的原因和地震地面运动的原因。产生偏心的原因：a.建筑物的柱体与墙体等抗侧力构件布置不对称。b.建筑物的平面不对称。c.建筑物的立面不对称。d.建筑物的平面、立面均不对称。e.建筑物各层质心与刚心重合，但上下层不在同一垂直线上。f.偶然偏心。1地震波在地面上各点的波速、周期和相位不同。建筑结构基底将产生绕竖直轴的转动，结构便会产生扭转振

2、动。2无论结构是否有偏心，地震地面运动产生的结构扭转振动均是存在的。3但二者有区别，无偏心结构的平动与扭转振动不是耦合的，而有偏心结构的平动与扭转振动是耦合的。2.地震地面运动存在扭转分量基本假定：一、平扭耦合体系的运动方程1234楼板在其自身平面内为绝对刚性，在平面外的刚度很小可以忽略不计；各 榀 抗 侧力 结 构 在其 自 身 平面 内 刚 度很 大，在平 面 外 的刚 度 可 以忽略不计；所有构件都不考虑其自身的抗扭作用；将质量（包括柱、墙的质量）都集中于各层楼板处。由结构动力学，可建立结构的运动方程为式中-质量矩阵-位移矩阵计算简图如图所示，坐标原点一般选在各楼层的质心处。每一层楼质量

3、有三个自由度。一、平扭耦合体系的运动方程-阻尼矩阵-刚度矩阵一、平扭耦合体系的运动方程-平行于x轴第s榀框架的刚度矩阵；-平行于y轴第r榀框架的刚度矩阵；一、平扭耦合体系的运动方程二、平扭耦合体系的地震作用分别为j振型i层的x方向、y方向和转角方向的地震作用标准值考虑扭转地震效应时水平地震作用标准值的计算公式:-分别为j振型i层的x、y方向的水平相对位移；-为j振型i层的相对扭转角；-j振型周期Tj对应的地震影响系数；-i层转动半径；二、平扭耦合体系的地震作用j振型i层质心处地震作用-考虑扭转的j振型参与系数；仅考虑x方向地震时仅考虑y方向地震时与x方向斜交地震时地震作用方向与x轴方向夹角考虑

4、扭转地震效应时水平地震作用标准值的计算公式:二、平扭耦合体系的地震作用不计扭转影响时的水平地震作用效应(一般情况下m=3）考虑单向水平地震作用下扭转的地震作用效应SRSS法CQC法三、振型组合考虑单向水平地震作用下扭转的地震作用效应-考虑扭转的地震作用效应-分别为j、k振型地震作用产生的作用效应；可取前915个振型。-分别为j、k振型的阻尼比；-为j振型与k振型的耦联系数；-为k振型与j振型的自振周期比；CQC法三、振型组合考虑双向水平地震作用下扭转的地震作用效应由x向水平地震动产生的某一特定地震作用效应和由y向水平地震动产生的同一地震效应不一定在同一时刻发生可采用平方和开方的方式估计由双向水

5、平地震产生的地震作用效应四、双向水平地震影响取两者中较大值-为仅考虑x(y)向水平地震作用时的地震作用效应。强震观测记录发现：两个方向水平地震加速度的最大值不等;二者之比约为1：0.85四、双向水平地震影响抗震规范第5.1.1条质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。抗震规范第5.1.1条考虑到一般建筑结构角部构件受双向水平地震作用的影响较大，为便于工程设计，抗震计算时可只考虑单向水平地震作用，但将角部构件的水平地震作用效应提高30%，然后与其他荷载组合。四、双向水平地震影响四、四、双向水平地震影响双向水平地震

6、影响抗震规范第5.2.3条1）规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀各构件，其地震作用效应应乘以增大系数。一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，周边各构件宜按不小于1.3采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数。四、四、双向水平地震影响双向水平地震影响抗震规范第5.2.3条2）按扭转耦联振型分解法计算时，各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度，并应按式（3-1823-185）计算结构的地震作用和作用效应。确有依据时，尚可采用简化计算方法确定地震作用效应。结构平扭耦合地震反应与双向水平地震影响一、平扭耦合体系的运动方程二、平扭耦合体系的地震作用三、振型组合四、双向水平地震影响