豎向地震作用

1、土木工程專業(yè)本科專業(yè)課土木工程專業(yè)本科專業(yè)課 第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理第一章 工程抗震基礎知識第二章 場地與地基基礎抗震原理第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理第六章 橋梁結構抗震原理第七章 工程結構減震控制原理第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理1 概述2 單自由度體系地震反應分析3 單自由度體系水平地震作用4 多自由度體系地震反應分析5 地震分析振型分解反應譜法6 水平地震作用的底部剪力法7 考慮扭轉的水平地震作用8 結構豎向地震作用9 建筑結構抗震驗算10 結構自振周期和頻率的實用計算方法11 工程結構地震反應的時程分析方法12 地基與結構動力相

2、互作用效應第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理1 概述2 單自由度體系地震反應分析3 單自由度體系水平地震作用4 多自由度體系地震反應分析5 地震分析振型分解反應譜法6 水平地震作用的底部剪力法7 考慮扭轉的水平地震作用8 8 結構結構豎向地震作用豎向地震作用9 建筑結構抗震驗算10 結構自振周期和頻率的實用計算方法11 工程結構地震反應的時程分析方法12 地基與結構動力相互作用效應第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理8.1 8.1 引言引言v震害表明，區(qū)的豎向地震地面運動相當可觀，豎向地震作用相當明顯，如煙囪、電視塔等高聳結構和高層建筑。v在豎向地震作用下傷的結構構件是的

3、和。v我國地震經(jīng)驗表明，烈度9度和9度以上時，跨度大于18m的屋架、1.5m以上的懸挑陽臺和走廊等震害嚴重甚至倒塌；烈度8度時，跨度大于26m的屋架、2.0m以上的懸挑陽臺和走廊等震害嚴重。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v建筑抗震設計規(guī)范規(guī)定：抗震設防烈度8度和9度時的大跨度結構、長懸臂結構、煙囪和類似的高聳結構，9度時的高層建筑，豎向地震作用。v各國抗震規(guī)范對豎向地震作用的計算方法大致有：(1)：取結構或構件重力的一定百分數(shù)作為豎向地震作用；(2)按計算豎向地震作用；(3)規(guī)定結構或構件所受到的豎向地震作用為。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理8.2 8.2 高聳

4、結構及高層建筑的豎向地震作用高聳結構及高層建筑的豎向地震作用v高聳結構及高層建筑的豎向地震反應的分析方法與水平地震反應的分析方法沒有原則上的不同，凡是適宜于水平地震反應分析的方法，也均可用于豎向地震反應的分析。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理1. 1. 結構的豎向振動周期和豎向設計反應譜結構的豎向振動周期和豎向設計反應譜v采用反應譜理論計算豎向地震作用時，需要確定豎向振動的振型和豎向設計反應譜。v豎向振動的振型計算相當于求解懸臂桿件的縱向振動問題。v計算結果表明，高聳結構和高層建筑的豎向振動周期較短，其基本周期在范圍內，。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v為了獲得豎

5、向設計反應譜，在編制建筑抗震設計規(guī)范時，曾對257組豎向和水平向強地震加速度記錄，按場地類別分類，分別統(tǒng)計給出（動力系數(shù)譜），發(fā)現(xiàn)。v另外，根據(jù)統(tǒng)計分析，的，一般在的范圍內，但也不排除豎向最大地面加速度值比水平向最大地面加速度值大的個別情況。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v因此，為了簡化計算，建筑抗震設計規(guī)范取豎向地震影響系數(shù)，即：v核電廠抗震設計規(guī)范GB50267-97中，分別規(guī)定了水平地震作用和豎向地震作用的標準反應譜，兩個標準反應譜的最主要差別體現(xiàn)在最大值的周期范圍不同。maxmax65. 0v第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v歐洲抗震設計規(guī)范EuroCod

6、e-8中，采用的豎向地震反應譜的形狀與水平向地震反應譜的形狀有所不同，相差一個與周期有關的因子，周期小于0.15s時為0.7，周期大于0.5s時為0.5，周期介于0.150.5s之間時采用前兩者的內插值。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v公路橋梁抗震設計細則建議豎向設計加速度反應譜由水平向設計加速度反應譜乘以下列公式給出的因子：v基巖場地：v土層場地： 式中，R豎向與水平向設計加速度反應譜的比值； T設計加速度反應譜的周期。 65. 0RsTsTsTsTR3 . 050. 03 . 01 . 0) 1 . 0(5 . 20 . 11 . 00 . 1第三章第三章 建筑建筑結構結構

7、抗震原理抗震原理2 2、豎向地震作用的計算方法、豎向地震作用的計算方法v采用時程分析法和振型分析法對煙囪、電視塔等高聳結構和框架、剪力墻等高層建筑進行豎向地震作用計算，結果表明，。v第一振型的豎向地震反應在總的豎向地震反應中起主要作用，僅取第一振型計算的豎向地震作用，與取前5階振型、按平方和開平方(SRSS)法進行組合得到的豎向地震作用很接近。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理上大下小，如轉90表示，則第一振型呈，如圖所示。v因此，取第一振型豎向地震影響系數(shù)v1=vmax ，根據(jù)底部剪力法，結構總豎向地震作用和各質點的豎向地震作用可按下列公式計算：eqvEvkGFmaxEvknjj

8、jiiviFHGHGF第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理式中，vmax豎向地震影響系數(shù)最大值，建筑抗震設計規(guī)范規(guī)定取水平向地震影響系數(shù)最大值的65%； FEvk 結構總豎向地震作用標準值； Fvi 質點i的豎向地震作用標準值； Geq 結構荷載，可取其重力荷載代表值的，即:ieqGG75. 0第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v樓層的豎向地震作用效應可按各構件承受的重力荷載代表值的比例分配，豎向地震作用及其的豎向地震作用可按下式計算：式中，Nvi 第i層的豎向地震作用標準值；Nvij 第i層第j個豎向構件的豎向地震作用標準值Gij 第i層第j個豎向構件所承受重力荷載代表

9、值 第i層豎向構件所承受的總重力荷載代表值。nikvkviFNvijijijvijNGGNjijG第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v根據(jù)臺灣集集地震經(jīng)驗，建筑抗震設計規(guī)范規(guī)定，在。8.3 8.3 大跨度結構的豎向地震作用大跨度結構的豎向地震作用v平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的鋼屋架和鋼筋混凝土屋架通常需要考慮豎向地震作用。第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理v建筑抗震設計規(guī)范規(guī)定：平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m屋架的豎向地震作用標準值 ，宜取其重力荷載代表值Gi和豎向地震作用系數(shù) v的乘積，即：v式中，v豎向地震作用系數(shù)，按下表采用ivEvkGF結構類型烈度場地類別、平板型網(wǎng)架鋼屋架8可不計算(0.10)0.08(0.12)0.10(0.15)90.150.150.20鋼筋混凝土屋架80.10(0.15)0.13(0.19)0.13(0.19)90.200.250.25第三章第三章 建筑建筑結構結構抗震原理抗震原理8.4 8.4 長懸臂結構和其它大跨度結構