第三章-結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算課件

第3章結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算13.1結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則

本章主要內(nèi)容3.2設(shè)計(jì)地震動(dòng)

3.3水平地震作用計(jì)算

3.4豎向地震作用計(jì)算

3.5結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算

2學(xué)習(xí)目標(biāo)

掌握結(jié)構(gòu)抗震的計(jì)算原則，能夠正確選取設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平和豎直方向的地震作用計(jì)算，計(jì)算結(jié)果并能正確對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震驗(yàn)算。

重點(diǎn)：底部剪力法的計(jì)算與應(yīng)用3抗震設(shè)防分類：依據(jù)：根據(jù)建筑遭受地震破壞后可能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失，社會(huì)影響及其在抗震救災(zāi)中的作用，分為四類。甲類：重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建筑。乙類：地震時(shí)使用不能中斷或盡快恢復(fù)的建筑。丙類：一般建筑。丁類：次要的建筑。如水塔、煙囪、倉(cāng)庫(kù)等3.1.1建筑物重要性分類與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于不同用途建筑物的抗震設(shè)防，應(yīng)根據(jù)其破壞后果加以區(qū)別對(duì)待§3.1結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則4甲類建筑地震作用：高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度要求，按地震安全性評(píng)價(jià)結(jié)果確定抗震措施：抗震設(shè)防烈度為6～8度時(shí)，抗震措施應(yīng)

提高一度，9度時(shí)，抗震設(shè)防應(yīng)比9度更高乙類建筑地震作用：符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求；抗震措施：抗震設(shè)防烈度為6～8度時(shí)，抗震措施應(yīng)

提高一度，9度時(shí)，抗震設(shè)防應(yīng)比9度更高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：5抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：丙類建筑：地震作用和抗震措施均按應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求丁類建筑：地震作用：按設(shè)防烈度進(jìn)行抗震計(jì)算抗震措施：可適當(dāng)降低要求（設(shè)防烈度為6度時(shí)不再降低）

抗規(guī)3.1.2在設(shè)防烈度為6度時(shí)，除規(guī)范有具體規(guī)定外，對(duì)乙、丙、丁類建筑可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。6關(guān)于場(chǎng)地對(duì)抗震構(gòu)造措施的影響I類場(chǎng)地甲乙類建筑可按原地區(qū)設(shè)防考慮丙類建筑可降低一度，但6度時(shí)仍按本地區(qū)設(shè)防烈度采取抗震構(gòu)造措施III、IV類場(chǎng)地設(shè)計(jì)基本加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)，宜分別按設(shè)防烈度8度（0.20g）和9度（0.40g）的要求采取抗震構(gòu)造措施。7例題1A、B兩棟多層建筑：A為乙類建筑，位于6度區(qū)，III類場(chǎng)地；B為丙類建筑，位于8度區(qū)，IV類場(chǎng)地，關(guān)于其抗震設(shè)計(jì)，下列說(shuō)法正確的是：（）A、A棟不必作抗震計(jì)算，按6度采取抗震措施，B棟按8度計(jì)算，按9度采取抗震措施；B、A棟按6度作抗震計(jì)算，按7度采取抗震措施，B棟按8度計(jì)算，按8度采取抗震措施；C、A棟不必作抗震計(jì)算，按6度采取抗震措施，B棟按9度計(jì)算，按9度采取抗震措施；D、A棟不必作抗震計(jì)算，按7度采取抗震措施，B棟按8度計(jì)算，按8度采取抗震措施；D若B位于8度（0.30g）地區(qū)，結(jié)果會(huì)有何不同？8匯總表：93.1.2三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)基本目的：在一定的經(jīng)濟(jì)條件下，最大限度地降低和減輕建筑物的地震破壞，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

基本準(zhǔn)則：抗震設(shè)計(jì)規(guī)范趨向于以“小震不壞、中震可修、大震不倒”作為建筑抗震設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則。10我國(guó)地震烈度的概率分布基本上符合于極值III型分布其概率密度函數(shù)的基本形式為：

式中，I——地震烈度；

k——形狀參數(shù)，取決于一個(gè)地區(qū)的地震背景的復(fù)雜性；

——地震烈度上限值，取=12; ——烈度概率密度曲線上峰值所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度。圖3-1地震烈度概率密度函數(shù)曲線小震：發(fā)生機(jī)會(huì)較多的地震對(duì)應(yīng)峰值烈度定義為小震烈度，又稱多遇地震烈度中震：全國(guó)地震區(qū)劃圖所規(guī)定的各地的基本烈度，可取為中震對(duì)應(yīng)的烈度大震：是罕遇的地震,對(duì)應(yīng)烈度又可稱為罕遇地震烈度

三種烈度含義：11我國(guó)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）提出三個(gè)水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求：第一水準(zhǔn)：當(dāng)遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，建筑物一般不受損壞或不需修理仍可繼續(xù)使用；第二水準(zhǔn)：當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，建筑物可能損壞，但經(jīng)一般修理即可恢復(fù)正常使用；第三水準(zhǔn)：當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)，建筑物不致倒塌或發(fā)生危及生命安全的嚴(yán)重破壞。我國(guó)主要城鎮(zhèn)中心地區(qū)的抗震設(shè)防烈度設(shè)計(jì)地震加速度值城鎮(zhèn)的設(shè)計(jì)地震分組——反映震源遠(yuǎn)近的影響我國(guó)采取6度起設(shè)防的方針，地震設(shè)防區(qū)面積約占國(guó)土面積的60﹪規(guī)范規(guī)定了：123.1.3抗震設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)化的兩階段設(shè)計(jì)方法：＊第一階段設(shè)計(jì)：按多遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的組合驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和結(jié)構(gòu)的彈性變形＊第二階段設(shè)計(jì)：按罕遇地震烈度對(duì)應(yīng)的地震作用效應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形目前一般認(rèn)為，良好的抗震構(gòu)造措施有助于實(shí)現(xiàn)第二水準(zhǔn)——保證了第一水準(zhǔn)的強(qiáng)度要求和變形要求

——保證結(jié)構(gòu)滿足第三水準(zhǔn)的抗震設(shè)防要求133.1.4抗震計(jì)算的一般規(guī)定建筑抗震設(shè)計(jì)包括三個(gè)層次的內(nèi)容與要求：

概念設(shè)計(jì)——在總體上把握抗震設(shè)計(jì)的基本原則抗震計(jì)算——為建筑抗震設(shè)計(jì)提供定量手段構(gòu)造措施——在保證結(jié)構(gòu)整體性、加強(qiáng)局部薄弱環(huán)節(jié)等意義上保證抗震計(jì)算結(jié)果的有效性建筑抗震設(shè)計(jì)在總體上要求把握的基本原則:

注意場(chǎng)地選擇，把握建筑體型，利用結(jié)構(gòu)延性，設(shè)置多道防線，重視非結(jié)構(gòu)因素14一、注意場(chǎng)地選擇地震區(qū)宜選擇有利地段，避開(kāi)不利地段，不在危險(xiǎn)地段進(jìn)行工程建設(shè)地段類別地質(zhì)、地形、地貌有利地段穩(wěn)定基巖、堅(jiān)硬土或開(kāi)闊平坦密實(shí)均勻的中硬土等不利地段軟弱土、液化土，條狀突出的山嘴，高聳孤立的山丘，非巖質(zhì)的陡坡，河岸和邊坡邊緣，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻的土層（如故河道、疏散的斷層破碎帶、暗埋的塘浜溝谷及半填半挖地基）等危險(xiǎn)地段地震時(shí)可能發(fā)生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及發(fā)震斷裂帶上可能發(fā)生地表位錯(cuò)的部位當(dāng)確實(shí)需要在不利地段或危險(xiǎn)地段建筑工程時(shí)應(yīng)遵循建筑抗震設(shè)計(jì)的有關(guān)要求進(jìn)行詳細(xì)的場(chǎng)地評(píng)價(jià)，并采取必要的抗震措施表3-1場(chǎng)地類別及地形地貌15二、把握建筑體型抗規(guī)3.4.1建筑設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。抗規(guī)3.4.2建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱，并應(yīng)具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自上而下逐漸減小，避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變。16建筑物平、立面布置的基本原則：結(jié)構(gòu)對(duì)稱——有利于減輕結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)形狀規(guī)則——在地震時(shí)應(yīng)力集中現(xiàn)象較少，有利于抗震質(zhì)量與剛度變化均勻——平面內(nèi)使結(jié)構(gòu)剛度中心與質(zhì)量中心相一致，避免扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

高度方向均勻變化，避免薄弱層，減小變形集中、鞭梢效應(yīng)平面上宜對(duì)稱、規(guī)則、豎向上質(zhì)量與剛度變化均勻17不規(guī)則類型定義扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最大彈性水平位移（或?qū)娱g位移）大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的1.2倍凹凸不規(guī)則結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)的一側(cè)尺寸大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續(xù)樓板的尺寸和平面剛度急劇變化。例如：有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%，或開(kāi)洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯(cuò)層。表3-2平面不規(guī)則的類型

18扭轉(zhuǎn)不規(guī)則19正確答案C例題220凹凸不規(guī)則212223樓板局部不連續(xù)24不規(guī)則類型定義側(cè)向剛度不規(guī)則該層的側(cè)向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進(jìn)的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%。豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞樓層承載力突變抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%表3-3豎向不規(guī)則的類型

25側(cè)向剛度不規(guī)則26豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)27樓層承載力突變28例題329例題33031＊體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)物：可以設(shè)置抗震縫，將結(jié)構(gòu)物分成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元，不宜設(shè)置抗震縫的體型復(fù)雜的建筑，則應(yīng)進(jìn)行較精細(xì)的結(jié)構(gòu)抗震分析＊高層建筑：要注意使設(shè)縫后形成的結(jié)構(gòu)單元的自振周期避開(kāi)場(chǎng)地土的卓越周期32例題4333435正確答案125正確答案128例題5536三、重力荷載代表值進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，所考慮的重力荷載，稱為重力荷載代表值

結(jié)構(gòu)重力荷載

恒載（自重）活載（可變荷載）

重力荷載代表值

結(jié)構(gòu)恒載標(biāo)準(zhǔn)值

有關(guān)活載（可變荷載）標(biāo)準(zhǔn)值有關(guān)活載組合值系數(shù)（見(jiàn)下表）地震發(fā)生時(shí)，活載不一定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值的水平，一般小于標(biāo)準(zhǔn)值因此計(jì)算重力荷載代表值時(shí)可對(duì)活載折減活載的變異性較大，我國(guó)荷載規(guī)范規(guī)定的活載標(biāo)準(zhǔn)值是按50年最大活載的平均值加0.5～1.5倍的均方差確定37可變荷載種類組合值系數(shù)雪荷載0.5屋頂積灰荷載0.5屋面活荷載不計(jì)入按實(shí)際情況考慮的樓面活荷載1.0按等效均布荷載考慮的樓面活荷載藏書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)0.8其他民用建筑0.5吊車(chē)懸吊物重力硬鉤吊車(chē)0.3軟鉤吊車(chē)不計(jì)入表3-4可變荷載組合值系數(shù)

38例題639403.2設(shè)計(jì)地震動(dòng)3.2.1基本術(shù)語(yǔ)抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)地震作用設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)基本加速度設(shè)計(jì)特征周期場(chǎng)地413.2.2地震影響和抗震設(shè)防烈度

2001年版的《中國(guó)地震動(dòng)參考區(qū)劃圖》，是確定我國(guó)城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)地震分組的依據(jù)，具有法律效應(yīng)?？拐鹪O(shè)防烈度6度7度8度9度抗震設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.05g0.1g（0.15g）0.2g（0.3g）0.4g中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖表3-5抗震設(shè)防烈度和設(shè)計(jì)基本地震加速度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系

423.2.3設(shè)計(jì)地震分組設(shè)計(jì)地震分組是新規(guī)范新提出的概念，用以代替舊規(guī)范設(shè)計(jì)近震、設(shè)計(jì)遠(yuǎn)震的概念。在宏觀烈度大體相同條件下，處于大震級(jí)遠(yuǎn)離震中的高聳建筑物的震害比中小級(jí)震級(jí)近震中距的情況嚴(yán)重的多。設(shè)計(jì)地震分三組，對(duì)于Ⅱ類場(chǎng)地，第一、二、三組的設(shè)計(jì)特征周期分別為：0.35s、0.40s、0.45s.6度近震6度遠(yuǎn)震7度近震7度遠(yuǎn)震433.2.4場(chǎng)地土的影響場(chǎng)地：建筑物所在地，其范圍大體相當(dāng)于廠區(qū)、居民點(diǎn)和自然村的范圍地震類型、結(jié)構(gòu)類型、下臥層的構(gòu)成、覆蓋層厚度影響建筑物震害的因素:1967年委內(nèi)瑞拉加拉加斯地震441．場(chǎng)地影響的總體規(guī)律軟弱地基上:柔性結(jié)構(gòu)容易遭到破壞，剛性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)較好；堅(jiān)硬地基上:柔性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)較好，剛性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)較復(fù)雜。深厚覆蓋土層上建筑物的震害較重，而淺薄覆蓋土層上建筑物的震害則相對(duì)要輕些。

原因一：

類共振現(xiàn)象

地震動(dòng)的卓越周期：在振幅譜中幅值最大的頻率分量所對(duì)應(yīng)的周期

地震波通過(guò)覆蓋土層傳向地表與土層固有周期相一致的一些頻率波群將被放大

另一些頻率波群將被衰減甚至被完全過(guò)濾掉

因此，地表地震動(dòng)的卓越周期與場(chǎng)地的固有周期接近時(shí)

建筑物的振動(dòng)會(huì)加大，相應(yīng)地，震害也會(huì)加重45原因二：地震波進(jìn)入表土層可能被放大一般而言，深厚覆蓋土層地基上建筑物的震害比較嚴(yán)重。多層土的地震效應(yīng)主要取決于三個(gè)基本因素覆蓋土層厚度土層剪切波速巖土阻抗比影響地震動(dòng)的頻譜特性——

影響共振放大效應(yīng)堅(jiān)硬場(chǎng)地土地震動(dòng)以短周期為主，軟弱場(chǎng)地土以長(zhǎng)周期為主46場(chǎng)地土層的固有周期的簡(jiǎn)化計(jì)算公式為單一土層時(shí)多層土?xí)r---覆蓋層厚度---土的剪切波速---土層總數(shù)----i層厚度----i層剪切波速2.場(chǎng)地土層的固有周期表3-9特征周期（單位：s）47＊原意：從地表面至地下基巖面的距離

＊工程上的判定：

當(dāng)下部土層的剪切波速達(dá)到上部土層剪切波速的2.5倍，且下部土層中沒(méi)有剪切波速小于400m/s的巖土層時(shí)，該下部土層就可以近似看作基巖

＊我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：地下基巖或剪切波速大于500m/s的堅(jiān)硬土層至地表面的距離，稱為“覆蓋層厚度”3.場(chǎng)地土覆蓋層厚度48土層等效剪切波速

式中

——計(jì)算深度，取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值；

——計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)；

——第i層土的剪切波速；

——第i層土的厚度。計(jì)算：4.場(chǎng)地土剪切波速a、剪切波速大于500m/s的孤石、透鏡體，應(yīng)視同周?chē)翆?；b、土層中的火山巖硬夾層，應(yīng)視為剛體，其厚度應(yīng)從覆蓋層中扣除。49不方便測(cè)定土的剪切波速時(shí)50抗震規(guī)范場(chǎng)地類別劃分

按照表層土的剪切波速和場(chǎng)地覆蓋層厚度兩個(gè)因素，將建筑場(chǎng)地分為Ⅰ～Ⅳ四種類別，見(jiàn)表3-6所示：表3-6各類建筑場(chǎng)地覆蓋層厚度的關(guān)系等效剪切波速場(chǎng)地類別（m/s）Ⅰ0Ⅰ1ⅡIIIⅣ>8000800≥Vse>5000500≥Vse>250<5≥5250≥Vse>140<33～50>50Vse≤140<33～1515～80>805.確定場(chǎng)地類別51例題752533.2.5設(shè)計(jì)反應(yīng)譜結(jié)構(gòu)在地震持續(xù)過(guò)程中經(jīng)受的最大地震作用為---集中于質(zhì)點(diǎn)處的重力荷載代表值；---重力加速度---動(dòng)力系數(shù)---地震系數(shù)---水平地震影響系數(shù)54(1)地震系數(shù)---地面運(yùn)動(dòng)最大加速度與重力加速度的比值A(chǔ)、反映了地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱程度B、一般而言，地面加速度越大，地面烈度越高——

據(jù)統(tǒng)計(jì)：烈度每增加一度，K值大致增加一倍表3-7地震系數(shù)與基本烈度的關(guān)系55(2)動(dòng)力系數(shù)---單自由度體系在地震作用下最大反應(yīng)加速度與地面運(yùn)動(dòng)加速度的比值A(chǔ)、反映了由于動(dòng)力效應(yīng)，質(zhì)點(diǎn)最大絕對(duì)加速度比地面最大加速度的放大倍數(shù)B、對(duì)每一個(gè)給定的地面運(yùn)動(dòng)加速度記錄和結(jié)構(gòu)阻尼比，動(dòng)力系數(shù)是結(jié)構(gòu)自振周期的函數(shù)β－T曲線（β譜曲線）實(shí)質(zhì)就是加速度反應(yīng)譜曲線C、我國(guó)抗規(guī)中將動(dòng)力系數(shù)譜的最大值取為2.25，所以水平地震影響系數(shù)最大值，表3-12給出了水平地震影響系數(shù)最大值經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)取綜合平均并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)判斷給予平滑化得到“標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜”56已知水平地震影響系數(shù)，所以水平地震影響系數(shù)最大值：（3）水平地震影響系數(shù)最大值的確定表3-10水平地震影響系數(shù)的最大值地震影響6度7度8度9度多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震0.280.50（0.72）0.90（1.20）1.4057注意事項(xiàng)：1）表3-7中對(duì)應(yīng)于基本烈度，相當(dāng)于第二個(gè)水準(zhǔn)。2）多遇地震：結(jié)構(gòu)處于彈性范圍內(nèi)。相當(dāng)于地震作用值乘以0.35,即上表中的要乘以0.35。583）罕遇地震：結(jié)構(gòu)處于彈塑性變形相當(dāng)于地震作用值乘以4-6倍,即上表中的要乘以4-6.59α是單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在地震時(shí)的最大絕對(duì)加速度和重力加速度的比值《規(guī)范》把α與T的關(guān)系作為設(shè)計(jì)反應(yīng)譜。

α譜的實(shí)質(zhì)亦為加速度反應(yīng)譜（4）水平地震影響系數(shù)的含義60譜曲線由四部分組成0＜T＜0.1區(qū)段，α為向上傾斜的直線0.1＜T＜Tg區(qū)段，α為水平線Tg＜T＜5Tg區(qū)段，α為下降的曲線5Tg＜T＜6s區(qū)段，α為下降直線61---地震影響系數(shù)；---地震影響系數(shù)最大值；表3-8水平地震影響系數(shù)的最大值62---特征周期；---結(jié)構(gòu)周期；表3-9特征周期（單位：s）633.2.6設(shè)計(jì)用反應(yīng)譜---曲線下降段的衰減指數(shù)；---直線下降段的斜率調(diào)整系數(shù)；---阻尼調(diào)整系數(shù)，小于

0.55時(shí)，應(yīng)取0.55。64例題865例題966例題106768§3.3

水平地震作用計(jì)算一、各類結(jié)構(gòu)的地震作用考慮原則1、一般情況下，應(yīng)至少在建筑結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別計(jì)算水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)，如該構(gòu)件帶有翼緣，尚應(yīng)包括翼緣作用；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°時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)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)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響；其他情況，應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響；4、8°和9°時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、9°時(shí)的高層建筑，應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。69例題11答案C70二、抗震計(jì)算的方法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1條外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反映譜法；3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表3-3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。71三、平動(dòng)的振型分解反應(yīng)譜法1.j振型i質(zhì)點(diǎn)上的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：

2.地震作用效應(yīng)------振型組合

3.層間剪切型結(jié)構(gòu)，j振型地震作用下各樓層水平地震層間剪力：72振型反應(yīng)的組合數(shù)可按如下規(guī)定確定

（1）一般情況下，可取結(jié)構(gòu)前2-3階振型反應(yīng)進(jìn)行組合，但不多于結(jié)構(gòu)自由度數(shù)（2）當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期時(shí)或建筑高寬比大于5時(shí)可適當(dāng)增加振型反應(yīng)組合數(shù)7374例題12112.8kN75四.樓層水平地震剪力的最小值：類別6度7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5s的結(jié)構(gòu)0.0100.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本周期大于5.0s的結(jié)構(gòu)0.0080.012（0.018）0.024（0.032）0.040樓層最小地震剪力系數(shù)值76例題137778五.樓層水平地震剪力的折減：798081六.樓層水平地震剪力的分配：剛性樓蓋建筑：按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配柔性樓蓋建筑：按抗側(cè)力構(gòu)件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配半剛性樓蓋建筑：按剛性、柔性樓蓋分配結(jié)果取均值82例題148384例題158586例題168788899091滿足要求92三層剪切型結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)處于8度區(qū)（地震加速度為0.20g），I類場(chǎng)地第一組，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05。試采用振型分解反應(yīng)譜法，求結(jié)構(gòu)在多遇地震下的最大底部剪力和最大頂點(diǎn)位移。已知[1.0000.6480.301][1.000-0.6010.676][1.000-2.572.47]例題1793解：由得查(特征周期值表)、（水平地震影響系數(shù)最大值表）得：94設(shè)計(jì)地震分組場(chǎng)地類別I0IIIIIIV第一組0.250.350.450.65第二組0.300.400.550.75第三組0.350.450.650.90特征周期值Tg(s)地震影響設(shè)防烈度6789多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震-0.50（0.72）0.90（1.20）1.40水平地震影響系數(shù)最大值返回95則（參見(jiàn)地震影響系數(shù)譜曲線）由得第一振型各質(zhì)點(diǎn)（或各樓面）水平地震作用為96地震影響系數(shù)譜曲線

返回97第二振型各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用為第三振型各質(zhì)點(diǎn)水平地震作用為則由各振型水平地震作用產(chǎn)生的底部剪力為98通過(guò)振型組合求結(jié)構(gòu)的最大底部剪力為若僅取前兩階振型反應(yīng)進(jìn)行組合由各振型水平地震作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移為99通過(guò)振型組合求結(jié)構(gòu)的最大頂點(diǎn)位移若僅取前兩階振型反應(yīng)進(jìn)行組合注意振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)構(gòu)最大地震反應(yīng)易犯錯(cuò)誤：先將各振型地震作用組合成總地震作用，然后用總地震作用計(jì)算結(jié)構(gòu)總地震反應(yīng)正確的計(jì)算次序：先由振型地震作用計(jì)算振型地震反應(yīng)，再由振型地震反應(yīng)組合成總地震反應(yīng)100以本例底部剪力結(jié)果加以說(shuō)明：

若先計(jì)算總地震作用，則各樓層處的總地震作用分別為按上面各樓層總地震作用所計(jì)算的結(jié)構(gòu)底部剪力為與前面正確計(jì)算次序的結(jié)果相比，值偏大

原因:振型各質(zhì)點(diǎn)地震作用有方向性，負(fù)值作用與正值作用方向相反，而按平方和開(kāi)方的方法計(jì)算各質(zhì)點(diǎn)總地震作用，沒(méi)有反映振型各質(zhì)點(diǎn)地震作用方向性的影響。

101底部剪力法適用條件：1、高度不超過(guò)40m2、剪切變形為主3、質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)計(jì)算假定：1、地震作用下的振動(dòng)以基本振型為主2、基本振型近似為一條斜直線基本思路：結(jié)構(gòu)的底部剪力等于其總水平地震作用，根據(jù)其基本周期由反應(yīng)譜得到，而地震作用沿高度的分布則根據(jù)近似的結(jié)構(gòu)側(cè)移假定得到。3.3.2底部剪力法102（1）結(jié)構(gòu)底部剪力j振型i質(zhì)點(diǎn)水平地震作用為：j振型結(jié)構(gòu)底部剪力:G—結(jié)構(gòu)的總重力荷載代表值Gi—質(zhì)點(diǎn)i的重力荷載代表值103結(jié)構(gòu)總的底部剪力－－振型組合q----等效總重力荷載換算系數(shù)或高振型影響系數(shù)

Geq—結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值，0.85G----相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本周期的水平地震影響系數(shù)GeqGi104（2）質(zhì)點(diǎn)的地震作用H1G1GkHk105適用于基本周期:T1≤1.4Tg當(dāng)T1＞1.4Tg時(shí)，需考慮高振型的影響，否則計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)頂部地震作用偏小106（3）頂部附加地震作用頂部附加地震作用系數(shù)頂部附加水平地震作用頂部附加地震作用系數(shù)107結(jié)構(gòu)頂部的水平地震作用為Fn＋△Fn108例題16109110例題17111112113114作業(yè)題115（4）突出屋面地震作用放大震害表明：地震作用下突出建筑物屋面的附屬小建筑物，破壞嚴(yán)重原因：由于小建筑物重量和剛度的突變，高振型的影響，地震反應(yīng)會(huì)加大,

鞭端效應(yīng)處理措施：應(yīng)對(duì)計(jì)算出的突出屋面小建筑物的地震作用效應(yīng)乘以放大系數(shù)3，但此放大作用不往下傳Fn+1×3116例題181171181191201）震害現(xiàn)象表明，高烈度區(qū)的豎向地震地面運(yùn)動(dòng)相當(dāng)可觀，此外，結(jié)構(gòu)豎向地震作用與結(jié)構(gòu)形式也有關(guān)；2）《規(guī)范》規(guī)定：8度和9度時(shí)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和類似的高聳結(jié)構(gòu)，9度時(shí)的高層建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮豎向地震作用。3.4豎向地震作用計(jì)算121

結(jié)構(gòu)豎向地震作用1221）反應(yīng)譜形狀和水平地震相同，地震影響系數(shù)：2）豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：第一振型起主要作用，而且第一振型接近于直線。一般結(jié)構(gòu)豎向振動(dòng)的基本周期在0.1-0.2s的范圍內(nèi)，即處在地震影響系數(shù)最大值的范圍內(nèi)。我國(guó)《規(guī)范》按結(jié)構(gòu)類型規(guī)定了不同的計(jì)算方法一、高層建筑結(jié)構(gòu)與高聳結(jié)構(gòu)的豎向地震作用123結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式：——結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；——質(zhì)點(diǎn)i的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值；——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，取實(shí)際荷載的75%。1243）樓層各構(gòu)件的豎向地震作用效應(yīng)，可按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配。125豎向地震作用的計(jì)算步驟：1）計(jì)算，即豎向地震產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)底部軸向力；3）各樓層的軸向力：2）計(jì)算，實(shí)際是按倒三角形分布；4）將按該層各豎向構(gòu)件（柱、墻等）所承受的重力荷載代表值的比例分配到各豎向構(gòu)件，并乘以增大系數(shù)1.5。126《規(guī)范》規(guī)定：——豎向地震作用系數(shù)二、大跨度結(jié)構(gòu)1271）現(xiàn)行《抗震規(guī)范》采用兩階段設(shè)計(jì)法，第一階段設(shè)計(jì)按多遇地震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合驗(yàn)算構(gòu)件截面的抗震承載力，并在多遇地震作用下驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈性變形；第二階段設(shè)計(jì)驗(yàn)算罕遇地震作用下的彈塑性變形；2）因此，結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算分為截面抗震驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)抗震變形驗(yàn)算兩部分。3.5結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算128一、截面抗震驗(yàn)算1.地震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合——結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力組合的設(shè)計(jì)值；其中：——重力荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2或1.0；——水平、豎向地震作用的分項(xiàng)系數(shù)；——風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)；129——重力荷載代表值的效應(yīng)；——水平、豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，尚應(yīng)按規(guī)定乘以相應(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)荷載組合值系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)為0.0，風(fēng)荷載起控制作用時(shí)為0.21302.截面抗震驗(yàn)算——結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；其中：——承載力抗震調(diào)整系數(shù)，按表3-16；131材料結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)鋼梁、柱支撐節(jié)點(diǎn)板件、連接螺栓連接焊縫0.750.800.850.90砌體兩端均有構(gòu)造柱、芯柱的抗震墻其他抗震墻受剪受剪0.91.0鋼筋混凝土梁軸壓比小于0.15的柱軸壓比不小于0.15的柱抗震墻各類構(gòu)件受彎偏壓偏壓偏壓受剪、偏拉0.750.750.800.850.85僅考慮豎向地震作用時(shí)，各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)均宜采用1.0

承載力抗震調(diào)整系數(shù)1321）地震作用分項(xiàng)系數(shù)的確定：二者同時(shí)考慮時(shí)，根據(jù)加速度峰值記錄和反應(yīng)譜分析，二者的組合比為1：0.4，故：3.有關(guān)系數(shù)的確定眾值烈度下的地震作用，應(yīng)視為可變作用而不是偶然作用。這樣，對(duì)于水平地震作用：對(duì)于豎向地震作用：1332）抗震驗(yàn)算中組合值系數(shù)的確定：為了簡(jiǎn)化計(jì)算，公式（3-45）中僅出現(xiàn)風(fēng)荷載的組合值系數(shù)，并按《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的方法，對(duì)一般結(jié)構(gòu)取0.0，對(duì)高層建筑取0.2。1343）地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)135其中為結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)。但公式（3-46）中卻沒(méi)有。這是因?yàn)椋旱卣鹱饔玫奶攸c(diǎn)、抗震設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，以及抗震重要性分類與《標(biāo)準(zhǔn)》中安全等級(jí)的差異，重要性系數(shù)對(duì)抗震設(shè)計(jì)的實(shí)際意義不大，《抗震規(guī)范》對(duì)建筑重要性的處理采用抗震構(gòu)造措施的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。4）關(guān)于重要性系數(shù)有關(guān)規(guī)范的結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面承載力驗(yàn)算公式為136現(xiàn)階段大部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面抗震驗(yàn)算時(shí)，采用了各有關(guān)規(guī)范的承載力設(shè)計(jì)值R，因此抗震設(shè)計(jì)的抗力分項(xiàng)系數(shù)就變相應(yīng)地變?yōu)槌休d力設(shè)計(jì)值的抗震調(diào)整系數(shù)，即：從數(shù)值上看，取值范圍是0.75-1.0；其實(shí)質(zhì)含義是提高構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值R。當(dāng)僅計(jì)算豎向構(gòu)件時(shí)，各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力抗震調(diào)整系數(shù)均宜采用1.0。5）承載力調(diào)整系數(shù)137二、抗震變形驗(yàn)算1.多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的抗震變形驗(yàn)算目的：為避免建筑物的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞；使其最大彈性層間位移小于規(guī)定的限值。包括多遇、罕遇地震作用下的變形驗(yàn)算兩個(gè)部分138步驟：（1）確定地震作用；（2）用線彈性理論求結(jié)構(gòu)的層間位移；（3）驗(yàn)算：式中：——多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的彈性層間位移；——層高；——彈性層間位移角限值，按表3-12采用。139結(jié)構(gòu)類型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)框架1/500框架－抗震墻，板柱－抗震墻，框架－核心筒1/800抗震墻、筒中筒1/1000框支層1/1000多、高層鋼結(jié)構(gòu)1/300表3-12結(jié)構(gòu)彈性層