《多質(zhì)點(diǎn)體系》PPT課件.ppt

建筑結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造設(shè)計(jì),任課教師：楊清文 總課時(shí)：48學(xué)時(shí) 考核方式：考試,3.5 結(jié)構(gòu)豎向地震作用,豎向地震運(yùn)動(dòng)是可觀的：,根據(jù)觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，在震中距小于200km范圍內(nèi)，同一地震的豎向地面加速度峰值與水平地面加速度峰值之比av/ah平均值約為1/2，甚至有時(shí)可達(dá)1.6。,豎向地震作用的影響是顯著的：,根據(jù)地震計(jì)算分析，對(duì)于高層建筑、高聳及大跨結(jié)構(gòu)影響顯著。結(jié)構(gòu)豎向地震內(nèi)力NE/與重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力NG的比值沿高度自下向上逐漸增大，烈度為8度時(shí)為50%至90%，9度時(shí)可達(dá)或超過(guò)1；335m高的電視塔上部，8度時(shí)為138%；高層建筑上部，8度時(shí)為50%至110%。,目前，國(guó)外抗震設(shè)計(jì)規(guī)定中要求考慮豎向地震作用的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件有：,1.長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)； 2.大跨度結(jié)構(gòu)； 3.高聳結(jié)構(gòu)和較高的高層建筑； 4.以軸向力為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件（柱或懸掛結(jié)構(gòu)）； 5.砌體結(jié)構(gòu)； 6.突出于建筑頂部的小構(gòu)件。,我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定前三類(lèi)結(jié)構(gòu)要考慮向上或向下豎向地震作用的不利影響。,計(jì)算結(jié)構(gòu)豎向地震作用的方法：,靜力法：取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件重力的某個(gè)百分?jǐn)?shù)作為其豎向地震 作用；,水平地震作用折減法：取結(jié)構(gòu)或構(gòu)件水平地震作用的某個(gè) 百分?jǐn)?shù)其豎向地震作用；,豎向地震反應(yīng)譜法：與水平地震反應(yīng)譜法相同。,規(guī)范采用的是基于豎向地震反應(yīng)譜法的擬靜力法。,時(shí)程反應(yīng)分析：,一、豎向地震反應(yīng)譜,豎向地震反應(yīng)譜與水平地震反應(yīng)譜的比較:,類(lèi)場(chǎng)地豎向地震 平均反應(yīng)譜與水平 地震平均反應(yīng)譜,形狀相差不大,加速度峰值約為水平的1/2至2/3。,可利用水平地震反應(yīng)譜進(jìn)行分析。,分析結(jié)果表明： 高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向第一振型的地震內(nèi)力與豎向前5個(gè)振型按平方和開(kāi)方組合的地震內(nèi)力相比較，誤差僅在5%-15%。,此外，豎向第一振型的數(shù)值大致呈倒三角形式，基本周期小于場(chǎng)地特征周期。,因此，高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用可按與底部剪力法類(lèi)似的方法計(jì)算。,二、高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑豎向地震作用的計(jì)算公式,-結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；,-豎向、水平地震影響系數(shù)最大值。,-質(zhì)點(diǎn)i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值。,規(guī)范要求：9度時(shí)，高層建筑樓層的豎向地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以1.5的增大系數(shù)。,三、平板型網(wǎng)架屋蓋與大于24m屋架的豎向地震作用計(jì)算,-第i桿件的豎向地震內(nèi)力；,-第i桿件的重力內(nèi)力。,反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果表明,1.比值雖不相同,但相差不大,故可取最大值作為設(shè)計(jì)依據(jù)；,2.比值與烈度和場(chǎng)地類(lèi)別有關(guān)；,3.比值與跨度有關(guān)，但在常用的范圍內(nèi)，變化不很大；為了簡(jiǎn)化，略去其影響；,-豎向地震作用系 數(shù)，按表采用；,-重力荷載代表值。,采用靜力法,對(duì)于長(zhǎng)懸臂和其它大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，8度和9度可分別取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的10%和20%，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g時(shí)，可取該結(jié)構(gòu)構(gòu)件重力荷載代表值的15%。,一、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則,3.6 結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算,各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算應(yīng)遵循下列原則：,1、一般情況下，可在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。,2、有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，當(dāng)相交角度大于15度時(shí)，應(yīng)分別考慮各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。,3、質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響其他情況宜采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)影響。,4、8度和9度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)，9度時(shí)的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。,二、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算方法的確定,1、高度不超過(guò)40m，以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度 分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)， 宜采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法。,2、除上述以外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。,3、特別不規(guī)則的建筑、甲類(lèi)建筑和下表所列高度范圍的 高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充 計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線(xiàn)計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分 解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。,采用二階段設(shè)計(jì)法：,第一階段：對(duì)絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力驗(yàn)算,以及多遇地震作用下的彈性變形驗(yàn)算。,第二階段：對(duì)一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性變形驗(yàn)算。,三、結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算內(nèi)容,1.多遇地震下結(jié)構(gòu)允許彈性變形驗(yàn)算,除砌體結(jié)構(gòu)、廠(chǎng)房外的框架結(jié)構(gòu)、填充墻框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)等需驗(yàn)算允許彈性變形。,對(duì)于按底部剪力法分析結(jié)構(gòu)地震作用時(shí)，其彈性位移計(jì)算公式為,-第i層的層間位移；,-第i層的側(cè)移剛度；,-第i層的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值。,樓層內(nèi)最大彈性層間位移應(yīng)符合下式,-多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層內(nèi)最大的彈性層間位移；,-計(jì)算樓層層高；,-彈性層間位移角限值，按下表采用。,2.多遇地震下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算,下列情況可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算：,（1）6度時(shí)的建筑（類(lèi)場(chǎng)地上較高的高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)除外）；,（2）7度時(shí)、類(lèi)場(chǎng)地、柱高不超過(guò)10m且兩端有山墻的單跨及多跨等高的鋼筋混凝土廠(chǎng)房，或柱頂標(biāo)高不超過(guò)4.5m，兩端均有山墻的單跨及多跨等高的磚柱廠(chǎng)房。,除上述情況的所有結(jié)構(gòu)都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的抗震驗(yàn)算，驗(yàn)算公式為,承載力抗震調(diào)整系數(shù),-重力荷載分項(xiàng)系數(shù)，一般取1.2，當(dāng)重力荷載效應(yīng)對(duì)構(gòu)件承載能力 有利時(shí)，不應(yīng)大于1.0；,-分別為水平、豎向 地震作用分項(xiàng)系數(shù)， 按右表采用；,-風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)采用1.4；,-重力荷載代表值的效應(yīng)；,-水平、豎向地震作用的標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng),尚應(yīng)乘以相應(yīng)的增大系數(shù)或調(diào)整系數(shù);,-風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；,-風(fēng)荷載組合系數(shù);一般結(jié)構(gòu)可不考慮,風(fēng)荷載起控制作用的高層建筑應(yīng)采用0.2;,3.罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算,需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算的范圍,(a)下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算,1）8度、類(lèi)場(chǎng)地和9度時(shí),高大的單層鋼筋混凝土柱 廠(chǎng)房的橫向排架; 2）7-9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框 架結(jié)構(gòu)； 3）高度大于150m的鋼結(jié)構(gòu)； 4）甲類(lèi)建筑和9度時(shí)乙類(lèi)建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼 結(jié)構(gòu)； 5）采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。,(b)下列結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算,1）下表所列高度范圍