1、2022-11-17生产计划部工程抗震课程总结课件二、地震波二、地震波地震波地震波：地下岩体断裂，错动产生振动，并以波的形式从震源向外传播，地下岩体断裂，错动产生振动，并以波的形式从震源向外传播，形成地震波形成地震波 地震波的组成：地震波的组成：体波体波：在地球内部在地球内部 传播的波传播的波 面波面波：沿地球表面沿地球表面 传播的波传播的波 纵波纵波(压缩波压缩波)横波横波(剪切波剪切波)乐夫波乐夫波瑞雷波瑞雷波面波周期长，振幅大；比体波衰减慢，能传到很远的地方面波周期长，振幅大；比体波衰减慢，能传到很远的地方瑞雷波乐夫波压缩波剪切波横波周期较长，振幅较大横波周期较长，振幅较大地震波的传播速
2、度：地震波的传播速度：纵波横波面波纵波横波面波横波、面波横波、面波地面震动猛烈地面震动猛烈破坏作用大破坏作用大地震波在传播过程中能量衰减地震波在传播过程中能量衰减地面振动减弱地面振动减弱 破坏作用逐渐减轻破坏作用逐渐减轻 三、地震动 地震动地震动：由地震波传播所引发的地面振动，其中，在震中区附近的地震动由地震波传播所引发的地面振动，其中，在震中区附近的地震动 称为近场地震动称为近场地震动 。地面上任一点的振动过程实际上包括各种类型地震波的综合作用地面上任一点的振动过程实际上包括各种类型地震波的综合作用 最大振幅最大振幅 地震动的强度特性地震动的强度特性 定量反映定量反映频频 谱谱 地震动的周期
3、分布特征地震动的周期分布特征 揭揭 示示持持 时时 地震动循环作用程度的强弱地震动循环作用程度的强弱 地震动的三要素地震动的三要素：地震动的峰值地震动的峰值（最大振幅）、（最大振幅）、频谱频谱、持续时间持续时间考考 察察二、地震烈度 地震烈度地震烈度：是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响是指某一区域的地表和各类建筑物遭受某一次地震影响 的平均强弱程度的平均强弱程度 一般来说，距离震中近，烈度就高；距离震中越远，烈度也越低一般来说，距离震中近，烈度就高；距离震中越远，烈度也越低 等烈度线等烈度线：具有相同烈度的各个地点的外包线：具有相同烈度的各个地点的外包线等烈度线的度数随震中距的增
4、大而递减等烈度线的度数随震中距的增大而递减，但有时会出现烈度异常但有时会出现烈度异常 震中烈度震中烈度：震中区的烈度称为震中烈度：震中区的烈度称为震中烈度 依据震级粗略地估算震中烈度的方法依据震级粗略地估算震中烈度的方法 I地震烈度表：为评定地震烈度而建立起来的标地震烈度表：为评定地震烈度而建立起来的标准准213MI 1556年1月23日大地震等震线图为震中烈度，三、基本烈度与地震区划 基本烈度基本烈度：指一个地区在：指一个地区在一定时期一定时期（我国取（我国取5050年）内在年）内在一般一般 场地条件场地条件下按下按一定的概率一定的概率（我国取（我国取10%10%）可能遭遇）可能遭遇 到的到
5、的最大最大地震烈度地震烈度 一个地区进行抗震设防的依据一个地区进行抗震设防的依据 地震区划：地震区划：依据依据地质构造资料地质构造资料 历史地震规律历史地震规律 强震观测资料强震观测资料 地震危险性分析地震危险性分析 计算给出每一地区在未来一定计算给出每一地区在未来一定时限内关于某一烈度（或地震时限内关于某一烈度（或地震动加速度值）的超越概率动加速度值）的超越概率 将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域将国土划分为不同基本烈度所覆盖的区域 返回目录返回目录地震区划已经可以给出地震动参数的区划结果地震区划已经可以给出地震动参数的区划结果二、地震的破坏作用地震的破坏作用主要表现为三种形式地震的破坏作
6、用主要表现为三种形式：图图 台湾地震时地表出现台湾地震时地表出现长达长达1公里的地表裂缝公里的地表裂缝图图 20022002年年2 2月月3 3日上午日上午约约9 9时时1111分，土耳其中分，土耳其中部部阿菲翁省，阿菲翁省，发生发生里氏里氏6.06.0级级地震，大量房屋地震，大量房屋倒塌。倒塌。图图 19951995年年1 1月月1717日，清晨日，清晨5 5点点4646分，在神户分，在神户东南的兵库县淡路岛，发生东南的兵库县淡路岛，发生7.27.2级地震。由级地震。由于煤气管道破裂，使煤气泄露，引起熊熊大于煤气管道破裂，使煤气泄露，引起熊熊大火，约有火，约有200200多处多处地表破坏地表
7、破坏建筑物的破建筑物的破坏坏次生灾害次生灾害1.41.4工程抗震设防工程抗震设防一、抗震设防的目的和要求基本目的基本目的：在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻：在一定的经济条件下，最大限度地限制和减轻 建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。建筑物的地震破坏，保障人民生命财产的安全。基本准则基本准则：抗震设计规范趋向于以：抗震设计规范趋向于以“小震不坏、中震可修、小震不坏、中震可修、大震不倒大震不倒”作为建筑抗震设计的基本准则。作为建筑抗震设计的基本准则。我国建筑抗震设计规范（GB50011-2001）提出三个水准的抗震设防要求：第一水准：当遭受低于本地区设防烈度的第一水准：当遭受低于本
8、地区设防烈度的多遇地震多遇地震 影响时，影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用；第二水准：当遭受相当于本地区第二水准：当遭受相当于本地区 设防烈度的地震设防烈度的地震 影响时，影响时，建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用；建筑物可能损坏，但经一般修理即可恢复正常使用；第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的第三水准：当遭受高于本地区设防烈度的 罕遇地震罕遇地震 影响时，影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度我国主要城镇中心地区的抗震设防烈度 设计地
9、震加速度值设计地震加速度值城镇的设计地震分组城镇的设计地震分组反映震源远近的影响反映震源远近的影响 我国采取我国采取6 6度起设防的方针，地震设防区面积约占国土面积的度起设防的方针，地震设防区面积约占国土面积的6060规范规定了：规范规定了：二、抗震设计方法简化的两阶段设计方法简化的两阶段设计方法：第一阶段设计：第一阶段设计：按多遇地震烈度按多遇地震烈度 对应的地震作用效应对应的地震作用效应 和其它荷载效应的组合验算结构构件的和其它荷载效应的组合验算结构构件的 承载能力和结构的弹性变形承载能力和结构的弹性变形第二阶段设计：按罕遇地震烈度第二阶段设计：按罕遇地震烈度 对应的地震作用效应验算结构对
10、应的地震作用效应验算结构 的弹塑性变形的弹塑性变形目前一般认为，良好的抗震构造措施有助于实现第二水准目前一般认为，良好的抗震构造措施有助于实现第二水准保证了第一水准的强度要求和变形要求保证了第一水准的强度要求和变形要求 保证结构满足第三水准的抗震设防要求保证结构满足第三水准的抗震设防要求三、建筑物重要性分类与设防标准 对于不同用途建筑物的抗震设防，应根据其破坏后果加以区别对待对于不同用途建筑物的抗震设防，应根据其破坏后果加以区别对待甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类建筑：重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑乙
11、类建筑：地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑丙类建筑：一般建筑，包括除甲、乙、丁类建筑以外的一般工业丙类建筑：一般建筑，包括除甲、乙、丁类建筑以外的一般工业 与民用建筑与民用建筑丁类建筑：次要建筑，包括一般的仓库，人员较少的辅助建筑物等丁类建筑：次要建筑，包括一般的仓库，人员较少的辅助建筑物等破坏会导致严重的后果破坏会导致严重的后果，其确定须经国家规定的批准权限批准，其确定须经国家规定的批准权限批准我国我国建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范将建筑物按其用途的重要性为四类：将建筑物按其用途的重要性为四类：1.5 1.5 抗震设计的总体要求抗震设计的总体要求建筑抗震设计包括三个层次的内容与要求：
12、概念设计概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则在总体上把握抗震设计的基本原则 抗震计算抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段为建筑抗震设计提供定量手段 构造措施构造措施在保证结构整体性、加强局部薄弱环节在保证结构整体性、加强局部薄弱环节 等意义上保证抗震计算结果的有效性等意义上保证抗震计算结果的有效性 建筑抗震设计在总体上要求把握的基本原则:注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性，注意场地选择，把握建筑体型，利用结构延性，设置多道防线，重视非结构因素设置多道防线，重视非结构因素一、注意场地选择地震区地震区 宜选择有利地段，避开不利地段，不在危险地段进行工程建设宜选择有利地段，避开不利地段，不在危
13、险地段进行工程建设 地段类别地段类别地质、地形、地貌地质、地形、地貌有利地段有利地段稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土稳定基岩、坚硬土或开阔平坦密实均匀的中硬土等等不利地段不利地段软弱土、液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的软弱土、液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘，平面山丘，非岩质的陡坡，河岸和边坡边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏散的断层破碎带、暗埋的塘浜（如故河道、疏散的断层破碎带、暗埋的塘浜沟谷及半填半挖地基）等沟谷及半填半挖地基）等危险地段危险地段地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、
14、地裂、泥石地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时当确实需要在不利地段或危险地段建筑工程时应遵循建筑抗震设计的有关要求进行详细的场地评价，并采取必要的抗震措施应遵循建筑抗震设计的有关要求进行详细的场地评价，并采取必要的抗震措施二、把握建筑体型建筑物平、立面布置的基本原则建筑物平、立面布置的基本原则：结构对称结构对称 有利于减轻结构的地震扭转效应有利于减轻结构的地震扭转效应 形状规则形状规则 在地震时应力集中现象较少，有利于抗震在地震时应力集中现象较少，有利于抗震质量与刚度变
15、化均匀质量与刚度变化均匀 平面内使结构刚度中心与质量中平面内使结构刚度中心与质量中 心相一致，避免扭转效应心相一致，避免扭转效应 高度方向均匀变化，避免薄弱层，高度方向均匀变化，避免薄弱层，减小变形集中、鞭梢效应减小变形集中、鞭梢效应对称对称、规则规则、质量与刚度变化均匀质量与刚度变化均匀2.1 2.1 场地划分与场地区划场地划分与场地区划场地场地：建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范建筑物所在地，其范围大体相当于厂区、居民点和自然村的范围围地震类型、结构类型、地震类型、结构类型、下卧层的构成、覆盖层厚度下卧层的构成、覆盖层厚度2.1.1 2.1.1 场地及其地震效应场地及其
16、地震效应 房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大房屋倒塌率随土层厚度的增加而加大；比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地比较而言，软弱场地上的建筑物震害一般重于坚硬场地3 5层14层10 14层5 9层maxmax零应力区土层厚度(m)结构破坏百分率(%)定义定义影响建筑物震害的因素影响建筑物震害的因素:19671967年委内瑞拉加拉加斯地震年委内瑞拉加拉加斯地震定义地震波通过覆盖地震波通过覆盖土层传向地表土层传向地表与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大与土层固有周期相一致的一些频率波群将被放大 多层土的地震效应主要取决于三个基本因素多层土的地震效应主要取决于三个基本因素 地震动的卓
17、越周期地震动的卓越周期：在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期在振幅谱中幅值最大的频率分量所对应的周期 另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉另一些频率波群将被衰减甚至被完全过滤掉 因此，地表地震动的因此，地表地震动的 卓越周期卓越周期 与与 场地的场地的固有周期固有周期 接近时接近时 建筑物的振动会加大，相应地，震害也会加重建筑物的振动会加大，相应地，震害也会加重覆盖土层厚度覆盖土层厚度土层剪切波速土层剪切波速岩土阻抗比岩土阻抗比影响地震动的频谱特性影响地震动的频谱特性 影响共振放大效应影响共振放大效应2.1.3 2.1.3 场地的类别场地的类别 1580 315 350 0 500sev
18、250500sev140250sevsev140m5m5m35080m3等效剪切波速等效剪切波速（m/s）场场 地地 类类 型型各类场地土的覆盖层厚度表：各类场地土的覆盖层厚度表：土层等效剪切波速土层等效剪切波速场地覆盖层厚度场地覆盖层厚度场地类别确定根据：场地类别确定根据：土层等效剪切波速土层等效剪切波速seV nisiioseVddV1)/(/式中式中 计算深度，取覆盖层厚度和计算深度，取覆盖层厚度和20m20m两者的较小值；两者的较小值；计算深度范围内土层的分层数；计算深度范围内土层的分层数；第第i i层土的剪切波速；层土的剪切波速；第第i i层土的厚度。层土的厚度。0dnsiVid剪切
19、波速随深度剪切波速随深度递增的一般情况递增的一般情况 适用于：适用于：当计算深度以下当计算深度以下有明显的软弱土夹层时有明显的软弱土夹层时应适当提高场地类别应适当提高场地类别计算计算：1d2d4d3d0d2sv3sv4sv1sv2.2 2.2 地基抗震验算地基抗震验算地基地基：建筑物基础下面受力层范围内的土层。建筑物基础下面受力层范围内的土层。松软土地基和不均匀地基：松软土地基和不均匀地基：2.2.1 2.2.1 地基抗震设计原则地基抗震设计原则 处理方法：处理方法：定义定义饱和的淤泥和淤泥质土饱和的淤泥和淤泥质土冲填土和杂填土冲填土和杂填土不均匀地基土不均匀地基土不能不加处理地直接不能不加处
20、理地直接用作建筑物的天然地基用作建筑物的天然地基在地震区在地震区地基处理措施：置换、加密、强夯等地基处理措施：置换、加密、强夯等消除土的动力不稳定性消除土的动力不稳定性 桩基等深基础桩基等深基础 避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响避开可能失效的地基对上部建筑的不利影响 上部结构的处理措施上部结构的处理措施2.2.2 地基土抗震承载力地基土抗震承载力天然地基抗震验算时，地基土的抗震承载力按下式计算天然地基抗震验算时，地基土的抗震承载力按下式计算：aEaaffx=aEfsaf调整后的地基土抗震承载力；调整后的地基土抗震承载力；地基土抗震调整系数，按下表采用；地基土抗震调整系数，按下表采用；深宽
21、修正后的地基土静承载力特征值，按现行深宽修正后的地基土静承载力特征值，按现行建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范采用采用岩土名称和性状岩土名称和性状 岩石，密实的碎石土，密实的砾，粗、中砂，岩石，密实的碎石土，密实的砾，粗、中砂，300kpa300kpa的粘性的粘性土和粉土土和粉土 1.51.5中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密的细、粉砂，的细、粉砂，150kpa 300kpa150kpa 300kpa的粘性土和粉土，坚硬黄土的粘性土和粉土，坚硬黄土 1.31.3稍密的细、粉砂，稍密的细、粉砂，100kpa 15
22、0kpa 100kpa 30 3030 3030 25框架框架四四三三三三二二二二一一一一剧场、体育馆等大跨度公剧场、体育馆等大跨度公共建筑共建筑三三二二一一一一框架框架-抗震抗震墙墙高度高度(m)6060 6060 6060 50框架框架四四三三三三二二二二一一一一抗震墙抗震墙三三二二一一一一抗震墙抗震墙高度高度(m)8080 8080 8080 60抗震墙抗震墙四四三三三三二二二二一一一一部分框支抗部分框支抗震墙结构震墙结构抗震墙抗震墙三三二二二二一一不宜采用不宜采用不应采不应采用用框支层框架框支层框架二二二二一一一一筒体筒体框架框架-核心筒核心筒框架框架三三二二一一一一核心筒核心筒二二二
23、二一一一一筒中筒筒中筒外筒外筒三三二二一一一一内筒内筒三三二二一一一一板柱板柱-抗震抗震墙墙板柱的柱板柱的柱三三二二一一不应采不应采用用抗震墙抗震墙二二二二二二5.2.45.2.4抗震等级抗震等级(根据烈度、结构类型和房屋高度划分根据烈度、结构类型和房屋高度划分)丙类建筑抗震等级按上表划分，其他设防类别的建筑，则应按前丙类建筑抗震等级按上表划分，其他设防类别的建筑，则应按前述抗震设防分类和设防标准的规定调整后按上表划分抗震等级述抗震设防分类和设防标准的规定调整后按上表划分抗震等级 用计算机进行框架结构的静力计算（把框架上的地震作用作用计算机进行框架结构的静力计算（把框架上的地震作用作为静力荷载
24、）或动力计算（时程分析法），可直接得到各杆的为静力荷载）或动力计算（时程分析法），可直接得到各杆的内力。内力。在初步设计时，或计算层数较少且较为规则的框架在水在初步设计时，或计算层数较少且较为规则的框架在水平地震作用下的内力时，可采用下述近似计算方法：反弯点平地震作用下的内力时，可采用下述近似计算方法：反弯点法和法和D值法，后者较为常用。值法，后者较为常用。2.2.内力计算内力计算求得柱抗侧刚度求得柱抗侧刚度D值后，可按与反弯点法相类似的推导，得出值后，可按与反弯点法相类似的推导，得出第第j层第层第k柱的剪力：柱的剪力：jm1 kjkjkjkVDDV（5-11）已知柱的剪力后，要求出柱的弯矩，
25、还需要知道柱的反弯点位置。已知柱的剪力后，要求出柱的弯矩，还需要知道柱的反弯点位置。分析时假定同层各横梁的反弯点均在各横梁跨度的中央，分析时假定同层各横梁的反弯点均在各横梁跨度的中央，而该点又无竖向位移。而该点又无竖向位移。柱的反弯点位置取决于其上下端弯矩的比值。影响柱反弯点柱的反弯点位置取决于其上下端弯矩的比值。影响柱反弯点位置的因素有：位置的因素有：侧向外荷载的形式、梁柱线刚度比、结构总层侧向外荷载的形式、梁柱线刚度比、结构总层数及该柱所在的层次、柱上下横梁线刚度比、上层层高的变化、数及该柱所在的层次、柱上下横梁线刚度比、上层层高的变化、下层层高的变化等。下层层高的变化等。5.3.3 5.
26、3.3 截面设计和构造截面设计和构造 框架结构的各种内力算出后，要用荷载组合和内力组合框架结构的各种内力算出后，要用荷载组合和内力组合的方法得出各控制截面的最不利设计内力。然后据此进行的方法得出各控制截面的最不利设计内力。然后据此进行截面的配筋设计和构造设计。截面的配筋设计和构造设计。通过内力组合得出的设计内力，还需进行调整通过内力组合得出的设计内力，还需进行调整以保证梁以保证梁端的破坏先于柱端的破坏（端的破坏先于柱端的破坏（强柱弱梁强柱弱梁的原则）、弯曲破坏的原则）、弯曲破坏先于剪切破坏（先于剪切破坏（强剪弱弯强剪弱弯的原则）、构件的破坏先于节点的原则）、构件的破坏先于节点的破坏（的破坏（强
27、节点弱构件强节点弱构件的原则）。下面先介绍前两个原则的原则）。下面先介绍前两个原则的保证措施。后一原则将在第的保证措施。后一原则将在第5.3.4节中介绍。节中介绍。1.地震作用效应的调整地震作用效应的调整（1）根据）根据“强柱弱梁强柱弱梁”原则的调整原则的调整 根据根据“强柱弱梁强柱弱梁”原则进行调整的思路是：原则进行调整的思路是：对同一对同一节点节点，使其在地震作用组合下，使其在地震作用组合下，柱端的弯矩设计值略大于梁端的弯矩设计值或抗弯能力。柱端的弯矩设计值略大于梁端的弯矩设计值或抗弯能力。一、二、三级框架的梁柱节点处，除框支层最上层的柱上端、框架顶层和柱轴压比一、二、三级框架的梁柱节点处
28、，除框支层最上层的柱上端、框架顶层和柱轴压比小于小于0.15者外，柱端弯矩设计值应符合下式要求：者外，柱端弯矩设计值应符合下式要求：ccbMM（5-13）9度和一级框架结构尚应符合度和一级框架结构尚应符合1.2cbuaMM（5-14）Mc为节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和为节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和 Mb为节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和为节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和 Mbua为节点左右梁端截面反时针或顺时针方向为节点左右梁端截面反时针或顺时针方向根据实配钢筋面积（考虑受根据实配钢筋面积（考虑受压
29、筋）和材料强度标准值压筋）和材料强度标准值计算的抗震计算的抗震受弯承载力受弯承载力所所对应的弯矩值之和对应的弯矩值之和 c为强柱系数，一级为为强柱系数，一级为14，二级为，二级为12，三级为，三级为1l(2)根据根据“强剪弱弯强剪弱弯”原则的调整原则的调整 根据根据“强剪弱弯强剪弱弯”原则进行调整的思路是：原则进行调整的思路是：对同一对同一杆件杆件，使其在地震作用组合下，使其在地震作用组合下，剪力设计值略大于按设计弯矩或实际抗弯承载力及梁上荷载反算出的剪力。剪力设计值略大于按设计弯矩或实际抗弯承载力及梁上荷载反算出的剪力。1）框架梁）框架梁设计剪力的调整设计剪力的调整 一、二、三级的框架梁和抗
30、震墙中跨高比大于一、二、三级的框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁，其梁瑞剪力设计值应按下的连梁，其梁瑞剪力设计值应按下式调整：式调整：Vvb（Mbl+Mbr）/ln+VGb 9度时和一级框架结构尚应符合度时和一级框架结构尚应符合V 1l（Mbual+Mbuar)/ln+VGb(5-15)(5-16)柱的截面尺寸宜符合下列要求：柱的截面尺寸宜符合下列要求：（1）截面的宽度和高度均不宜小于）截面的宽度和高度均不宜小于300mm，圆柱直径，圆柱直径不宜小于不宜小于350mm。（2）剪跨比宜大于）剪跨比宜大于2；圆柱截面可按等面积的方形截；圆柱截面可按等面积的方形截面进行计算。面进行计算。（3）截
31、面的边长比不宜大于）截面的边长比不宜大于3。柱的轴力越大，其延性越差。故引入轴压比的概念。柱的轴力越大，其延性越差。故引入轴压比的概念。轴压比轴压比n定义为：定义为：ccAfNn（5-30）当当n较小时，为大偏心受压构件，呈延性破坏较小时，为大偏心受压构件，呈延性破坏 当当n较大时，为小偏心受压构件，呈脆性破坏较大时，为小偏心受压构件，呈脆性破坏 5.3.4 5.3.4 框架节点核心区的设计框架节点核心区的设计 在竖向荷载和地震作用下，框架梁柱节点主在竖向荷载和地震作用下，框架梁柱节点主要承受柱传来的轴向力、弯矩、剪力和梁传来要承受柱传来的轴向力、弯矩、剪力和梁传来的弯矩、剪力，如图的弯矩、剪
32、力，如图5-23所示。所示。图图5-23 节点区的受力节点区的受力 节点区的破坏形式为：由主拉应力引起的剪节点区的破坏形式为：由主拉应力引起的剪切破坏。如果节点未设箍筋或箍筋不足，则由于切破坏。如果节点未设箍筋或箍筋不足，则由于其抗剪能力不足，节点区出现多条交叉斜裂缝，其抗剪能力不足，节点区出现多条交叉斜裂缝，斜裂缝间混凝土被压碎，柱内纵向钢筋压屈。斜裂缝间混凝土被压碎，柱内纵向钢筋压屈。1.框架节点的破坏形态框架节点的破坏形态2.2.影响框架节点承载力和延性的因素影响框架节点承载力和延性的因素(1)梁板对节点区的约束作用梁板对节点区的约束作用(2)轴压力对节点区混凝土抗剪强度和节点延性的影响
33、轴压力对节点区混凝土抗剪强度和节点延性的影响(3)剪压比和配箍率对节点区混凝土抗剪强度的影响剪压比和配箍率对节点区混凝土抗剪强度的影响(4)梁纵筋滑移对结构延性的影响梁纵筋滑移对结构延性的影响多高层钢结构抗震设计在总体概念上需把握的主要原则：多高层钢结构抗震设计在总体概念上需把握的主要原则：保证结构的完整性保证结构的完整性，提高结构延性提高结构延性，设置多道结构防线设置多道结构防线 一、优先采用延性好的结构方案一、优先采用延性好的结构方案刚接框架、偏心支撑框架、框筒结构：延性较好刚接框架、偏心支撑框架、框筒结构：延性较好在地震区应在地震区应优先优先采用采用铰接框架铰接框架：施工方便：施工方便在
34、地震区也可采用在地震区也可采用在具体选择结构形式时应注意：在具体选择结构形式时应注意：多层多层钢结构钢结构可采用全刚接可采用全刚接框架及框架及部分刚接部分刚接框架框架 不允许采用全铰接不允许采用全铰接框架及全铰接框架加支撑的结构形式。框架及全铰接框架加支撑的结构形式。当采用部分刚架框架时，结构外围周边框架应采用刚接框架当采用部分刚架框架时，结构外围周边框架应采用刚接框架 中心支撑框架：刚度大、承载力高中心支撑框架：刚度大、承载力高2.2.高层高层钢结构应采用钢结构应采用全刚接全刚接框架框架当结构刚度不够时，可采用中心支撑框架、钢框架混凝土芯筒或钢当结构刚度不够时，可采用中心支撑框架、钢框架混凝
35、土芯筒或钢框筒结构形式；但在高烈度区（框筒结构形式；但在高烈度区（8 8度和度和9 9度区），宜采用偏心支撑框架度区），宜采用偏心支撑框架和钢框筒结构和钢框筒结构 二、多道结构防线要求二、多道结构防线要求 钢框架支撑结构钢框架支撑结构 钢支撑钢支撑部分的刚度大部分的刚度大 刚度大部分可能承担整体结构绝大部分地震作用力刚度大部分可能承担整体结构绝大部分地震作用力 钢框架混凝土芯筒钢框架混凝土芯筒（剪力墙）结构（剪力墙）结构 混凝土芯筒（剪力墙）混凝土芯筒（剪力墙）部分的刚度大部分的刚度大 三、强节点弱构件要求三、强节点弱构件要求 要求结构所有要求结构所有节点节点的极限承载力大于的极限承载力大于构
36、件构件在相应节点的极限承载力在相应节点的极限承载力 保证节点不先于构件破坏，防止构件不能充分发挥作用保证节点不先于构件破坏，防止构件不能充分发挥作用 对于多高层钢结构的所有节点连接：对于多高层钢结构的所有节点连接：应按地震组合内力进行弹性设计验算应按地震组合内力进行弹性设计验算且应进行且应进行“强节点弱构件强节点弱构件”原则下的极限承载力验算原则下的极限承载力验算6.4 6.4 多高层钢结构的抗震计算要求多高层钢结构的抗震计算要求一、计算模型一、计算模型 确定多高层钢结构抗震计算模型时，应注意：确定多高层钢结构抗震计算模型时，应注意：进行多高层钢结构地震作用下的进行多高层钢结构地震作用下的内力
37、与位移内力与位移分析时，一般可假定楼板分析时，一般可假定楼板 在自身平面内为绝对刚性。在自身平面内为绝对刚性。对整体性较差、开孔面积大、有较长的外伸段的楼板，宜采用楼板对整体性较差、开孔面积大、有较长的外伸段的楼板，宜采用楼板平面内的实际刚度进行计算平面内的实际刚度进行计算2.2.进行多高层钢结构进行多高层钢结构多遇地震多遇地震作用下的作用下的反应反应分析时，可考虑分析时，可考虑 现浇混凝土楼板与钢梁的共同作用。现浇混凝土楼板与钢梁的共同作用。在设计中应保证楼板与钢梁间有可靠的连接措施，在设计中应保证楼板与钢梁间有可靠的连接措施，此时楼板可作为梁翼缘的一部分计算梁的弹性截面特性此时楼板可作为梁
38、翼缘的一部分计算梁的弹性截面特性 进行多高层钢结构进行多高层钢结构罕遇地震反应罕遇地震反应分析时，考虑到此时分析时，考虑到此时楼板与梁的连接可能遭到破坏，则不应考虑楼板与梁的共楼板与梁的连接可能遭到破坏，则不应考虑楼板与梁的共同工作同工作3.3.多高层钢结构的抗震计算可采用：多高层钢结构的抗震计算可采用：平面抗侧力结构的空间协同计算模型平面抗侧力结构的空间协同计算模型结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不计扭转效应结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不计扭转效应可采用可采用平面结构计算模型平面结构计算模型结构平面或立面不规则、体型复杂，无法划分平面抗侧力单元结构平面或立面不规则、体型复
39、杂，无法划分平面抗侧力单元的结构以及筒体结构的结构以及筒体结构应采用应采用空间结构计算模型空间结构计算模型4.4.多高层钢结构在地震作用下的内力与位移计算，应考虑多高层钢结构在地震作用下的内力与位移计算，应考虑梁柱梁柱 的弯曲变形和剪切变形，尚应考虑的弯曲变形和剪切变形，尚应考虑柱柱的轴向变形的轴向变形 一般可不考虑一般可不考虑梁梁的轴向变形，但当梁同时作为腰桁架或桁架的弦的轴向变形，但当梁同时作为腰桁架或桁架的弦杆时，则应考虑轴力的影响杆时，则应考虑轴力的影响3 3单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：房屋的质量一般是房屋的质量一般是分布的分布的当采用有限自当采用有限自由度模型时由
40、度模型时需要将质量集中到楼盖或屋盖处需要将质量集中到楼盖或屋盖处不同处的质量折算入总质量时需乘的系不同处的质量折算入总质量时需乘的系数就是该处质量的数就是该处质量的质量集中系数质量集中系数较大的误差较大的误差否则引起否则引起当自由度数目较少时，特别当自由度数目较少时，特别是取单质点模型时，集中质是取单质点模型时，集中质量一般并不是简单地把质量量一般并不是简单地把质量“就近就近”向楼盖（屋盖）处向楼盖（屋盖）处堆堆7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则集中质量一般位于屋架下弦（柱顶）处集中质量一般位于屋架下弦（柱顶）处单层厂房的质量集中系数：单层厂房的质量集中系数：质量集中系数确定原则：质量集
41、中系数确定原则：计算结构的动力特性计算结构的动力特性根据根据“周期等效周期等效”原则原则计算结构的地震作用计算结构的地震作用排架柱排架柱“弯矩相等弯矩相等”原则原则刚性剪力墙刚性剪力墙墙底墙底“剪力相等剪力相等”原则原则7.2.1 7.2.1 设计原则设计原则7.2.2 7.2.2 横向抗震验算横向抗震验算1.1.计算简图计算简图单层厂房单层厂房计算模型计算模型空间结构空间结构模型模型平面排架平面排架模型模型等高排架等高排架不等高排架不等高排架单自由度体系单自由度体系多自由度体系多自由度体系确定厂房纵向的动力特性和地震作用，验算厂房纵向抗侧力构件确定厂房纵向的动力特性和地震作用，验算厂房纵向抗
42、侧力构件如柱如柱间支撑、天窗架纵向支撑等间支撑、天窗架纵向支撑等在纵向水平地震力作用下的承载能力在纵向水平地震力作用下的承载能力。对单层厂房的纵向进行抗震计算对单层厂房的纵向进行抗震计算单层厂房受纵向地震力作用时的震害是较严重的单层厂房受纵向地震力作用时的震害是较严重的必必须须纵向抗震计算的目的在于：纵向抗震计算的目的在于：7.2.37.2.3纵向抗震验算纵向抗震验算 8.28.2隔震原理与方法隔震原理与方法8.2.1 8.2.1 隔震原理隔震原理隔震隔震基底隔震基底隔震悬挂隔震悬挂隔震结构物地面以上部分结构物地面以上部分隔震层隔开隔震层隔开限制地震动向结构物的传递限制地震动向结构物的传递固结
43、于地基中的基础固结于地基中的基础2022-11-17918.28.2隔震原理与方法隔震原理与方法8.2.1 8.2.1 隔震原理隔震原理加速度反应周期T0T1位移反应周期T0T1阻尼增加普通中低层建筑物普通中低层建筑物一般的地震反应谱 8.28.2隔震原理与方法隔震原理与方法基底隔震结构设计应注意基底隔震结构设计应注意:(1).在满足在满足必要必要的的竖向承载力竖向承载力的前提下，隔震装置的的前提下，隔震装置的水平刚度应尽可水平刚度应尽可 能小能小，以使结构周期尽可能，以使结构周期尽可能远离远离地震动的卓越周期范围地震动的卓越周期范围(2).保证隔震结构在保证隔震结构在强风强风作用下作用下不致有太大的位移不致有太大的位移。通常要求在隔震结构系统通常要求在隔震结构系统底部安装风稳定装置底部安装风稳定装置或用或用阻尼器阻尼器与隔与隔 震装置震装置联合联合构成基底隔震系统。构成基底隔震系统。8.2.1 8.2.1 隔震原理隔震原理2022-11-17生产计划部谢谢大家
