结构抗震设计课件.ppt

1、3-1概述S Summarizeummarize：一、地震作用的定义the definition for earthquake actions：地震时地面上原来静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动，在振动过程中作用在结构上的惯性力即地震作用，地震作用是反映地震影响的等效荷载。二地震作用的特性the characteristic for earthquake actions：地震作用取决于地震烈度大小、结构的动力特征（结构自振周期，阻尼）有密切关系。而一般荷载与结构的动力特性无关，可以独立确定。三、基本计算理论essential calculation theory:1一般结构采用反应谱理论计

2、算。2高层建筑和不规则建筑采用时程分析法.w 3-2 单质点弹性体系水平地震作用计算w calculation of horizontal earthquake actions w a b o u t s i n g l e particle systemw 一.单质点弹性体系地震位移反应运动方程的建立w Set up the displacement reaction movement equations for single particle elasticity system w 单质点弹性体系：结构参加振动的质量集中于一点，用无重量的弹性直杆支承于地面上的结构。w 设地震时水平地面位移

3、 ，质点相对于地面的位移 。则作用在质点 m 上的力有:w tXg tXw 弹性恢复力：使质点从振动位置恢复到w 平衡位置的力 ft=-KX（t）；w 阻尼力：使结构振动衰减的力 fc=-CX(t);w 惯性力：质点的质量与绝对加速度的乘积，w fI=-mXg”(t)+X”(t)w 根据达朗倍尔原理：在物体运动的任一瞬时，作用在物体上的外力和惯性力互相平衡,w mX”(t)+CX(t)+KX（t）=-mXg”(t)式（3-2）动力学中单质点体系在动荷载作用下的强迫振动运动方程为:mX”(t)+CX(t)+KX（t）=F(t)式(3-5)比较可见：地面运动对质点的影响相当于在质点上加一个动荷载，

4、指向与地面运动加速度方向相反。w 单质点弹性体系运动方程:X”(t)+2X(t)+2X（t）=-Xg”(t)式(3-9)二.解运动方程the solution of movement equations：式（39）是一常系数的二阶非齐次微分方程，其通解由两部分组成，一为齐次解，一为特解。前者表示自由振动，后者表示强迫振动。（1）运动方程的齐次解:上式表示有阻尼单质点体系的自由振动为按指数函数衰减的简谐振动。其振动频率：，大多数建筑物阻尼比=0.010.1，从而,说明确定体系自振时，可不考虑阻尼的影响。（2）运动方程的特解:应用杜哈默积分,运动方程(3-4)式的特解：01s i ntttxx g

5、etd 2c o ss i ntxoxoxtexott 21运动方程的通解为00(0)c o ss i ntxxxtextt 01s i n.ttx getd 3-3 3-3 单 质 点 弹 性 体 系 水 平 地 震 作 用 及 其 反 应 谱单 质 点 弹 性 体 系 水 平 地 震 作 用 及 其 反 应 谱calculation of horizontal earthquake actions&reaction chart about single particle system一.基本计算公式essential calculation formulas 单质点弹性体系质点 m 的振动

6、惯性力等于 w 从（32）式中得：w 则：w 在计算地震作用时，由于 100 8度度、类场地类场地 80 9度度 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。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-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:ieeKiViu/)()(the checking computations of resist

7、ing seism3-9 结构抗震验算 楼层内最大弹性层间位移应符合下式huee1/300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、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e2.多遇地震下结构强度验算the checking computations of elasticity distortion for met earthquake evermore（1）6度时的建筑（类场地上较高的

8、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。RERS/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 承载力抗震调整系数承载力抗震调整系数 表表3-16 3-16 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0.750.800.850.90 砌体砌体两端均有构造柱、芯柱的两端均有构造柱、芯柱的抗震墙其他抗震墙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

9、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0.750.750.800.850.85RERERS/WkWWEvkEvEhkEhGEGSSSSSG-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，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于载能力有利时，不应大于1.01.0；EvEh、-分别为水平、分别为水平、竖向地震作用分竖向地震作用分项系数，按右表项系数，按右表采用；采用；0.51.3同时计算水平与竖向地震作用同时计算水平与竖向地震作用1.30

10、.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EhEvW-风荷载分项系数，应采用风荷载分项系数，应采用1.41.4；GES-重力荷载代表值的效应；重力荷载代表值的效应；EvkEhkSS、-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尚应乘以相应的增大系数 或调整系数或调整系数;WkS-风荷载标准值的效应；风荷载标准值的效应；W-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,风荷载起控制作用的高层风荷载起控制作用的高层 建筑应采用建筑应采用0.2;0.2;3.3.罕遇地震下结构弹塑

11、性变形验算罕遇地震下结构弹塑性变形验算the checking computations of elasticity-plastic distortion for met earthquake evermore rarely 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

12、 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、类场地类场地,8,8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构,钢结构；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。烈度、场地类别烈度、场地类别房屋高度范围（房屋高度范围（m）8度度、类场地和类场地和7 7度度 1008度度、场地场地 809度度 60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

13、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，或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的水平向尺寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件竖向抗侧力构件不连续不连续竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等向下传递转换构件（梁、桁架等向下传递楼层承载力突变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采用时程分

14、析法的房屋高度范围采用时程分析法的房屋高度范围薄弱楼层弹塑性层间位移的验算：hupp1/50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1/50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p(C)验算方法 the checking computations methods:the checking computations methods:1 1）

15、简化方法）简化方法不超过不超过1212层且刚度无突变的钢砼框架层且刚度无突变的钢砼框架结构，单层钢砼柱厂房。结构，单层钢砼柱厂房。a a确定薄弱层的位置确定薄弱层的位置-计算楼屈服强度系数以计算楼屈服强度系数以判断结构薄弱层。判断结构薄弱层。yyeVV实配材料计算的楼层受剪承载力罕遇地震作用下楼层弹性地震剪力w 规范规定the code provisions：w 当结构薄弱层（部位）的楼层屈股强度系数不小于相邻层（部位）该系数平均值为0.8，即符合下列条件的认为是均匀的：w 即：标准层。w 顶层 w 底层。w b薄弱层位置可按下列情况确定w）楼层y沿高度分布均匀的结构，可取底层。w）楼层y沿高度分布不均匀的结构，可取该w 系数最小楼层。w）单层工业厂房，可取上柱。w c.验算方法：w 2）时程分析法超过12层建筑和甲类建筑。1110.82yyyiii10.8yynn.huPp.ueupp20.8yyn