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chapt-7(地震作用)09结构抗震设计DesignofEarthquakeResistantStructure郭子雄华侨大学土木工程学院第7章地震作用计算(Chapter7)CalculationofDesignedEarthquakeAction第7章地震作用计算和结构抗震验算EarthquakeAtion&SeismicCalculationDesign7.1地震作用计算一般规定7.2结构地震作用计算7.3 结构周期的近似计算YESYES确定结构方案初选结构构件尺寸及材料计算小震下的地震作用和风荷载计算周期及振型计算各层竖向荷载、集中重...

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结构抗震设计DesignofEarthquakeResistantStructure郭子雄华侨大学土木工程学院第7章地震作用计算(Chapter7)CalculationofDesignedEarthquakeAction第7章地震作用计算和结构抗震验算EarthquakeAtion&SeismicCalculationDesign7.1地震作用计算一般 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 7.2结构地震作用计算7.3 结构周期的近似计算YESYES确定结构 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 初选结构构件尺寸及材料计算小震下的地震作用和风荷载计算周期及振型计算各层竖向荷载、集中重量及侧移刚度分别进行结构在各种荷载作用下的内力分析小震下层间弹性变形满足?修改结构参数是否进行弹塑性变形验算延性抗震构造措施结束结构构件内力组合截面强度验算或特殊延性措施、强度调整YESNOYES大震下弹塑性变形满足?计算罕遇地震下的地震作用NONO结构抗震“两阶段”设计方法流程图7.1.1地震作用计算方向的考虑原则一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。(Fig.7.1)Fig7.1正交体系Fig.7.2斜交体系(中环广场)7.1地震作用计算的一般规定有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于150时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。(Fig.7.2)质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响(边榀放大的办法,1.3,1.15,1.05)。Fig.7.3结构扭转示意8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计算竖向地震作用。常见的长悬臂结构7.1.2地震作用分析方法选用原则底部剪力法振型分解反应谱法时程分析法7.1.2地震作用分析方法选用原则底部剪力法振型分解反应谱法时程分析法底部剪力法:高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构。简化,可以用来计算水平和高层建筑竖向地震作用底部剪力法:高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构。振型分解反应谱法:适用于所有建筑结构。沿两个主轴方向分别计算,也可考虑双向和扭转振型分解反应谱法:适用于所有建筑结构。沿两个主轴方向分别计算,也可考虑双向和扭转。时程分析法:特别不规则的建筑、甲类建筑和表7.1所列高度范围的高层建筑多遇地震下的补充计算取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。表7.1采用时程分析法补充计算的高度范围>609度>808度Ⅲ,Ⅳ场地>1008度Ⅰ,Ⅱ场地和7度建筑高度范围烈度、场地类别7.1.3地震作用分析方法选用原则底部剪力法简化,可以用来计算水平和高层建筑竖向地震作用振型分解反应谱法沿两个主轴方向分别计算,也可考虑双向和扭转时程分析法较复杂,复杂或不规则结构的补充计算时程分析法补充甲类、超高层建筑考虑竖向地震作用考虑扭转或双向地震作用振型分解反应谱法底部剪力法高耸、大跨、长悬臂明显不对称结构一般结构低于40m规则结构与各类结构相适用的地震作用 计算方法 煤矿单位产值综合能耗的计算方法营养成分理论值计算方法电缆末端电压降计算方法初中24点计算方法与技巧答案24点计算方法与技巧下载 7.2地震作用计算方法(一)振型分解反应谱法(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)(一)求各振型的最大地震作用Fji对于j振型i质点:aj——对应于j振型自振周期Tj的地震影响系数,按设计反应谱确定gj——j振型的振型参与系数Xji——j振型i质点的振型位移。Gj——i质点的重力荷载代表值。(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)表7.3可变荷载的组合值系数k其它民用建筑软钩吊车1.0按实际情况计算的楼面活荷载不计入(0.0)屋面活荷载0.8藏书库、档案库按等效均步荷载计算的楼面活荷载0.5屋面积灰荷载0.5雪荷载不计入0.3组合值系数硬钩吊车吊车悬挂物重力0.5可变荷载种类建筑重力荷载代表值的取值(每个楼层的集中重量)计算地震作用时,建筑重力荷载代表值应取结构和构配件自重 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值和参与振动的可变荷载组合值之和。包括振型层间剪力、构件内力、层间位移等具体计算项目应根据工程目的或题目要求确定Fji(二)求结构在各振型最大地震作用Fji下的效应Sj(三)振型地震作用效应Sj的组合根据振型分解法,结构在任一时刻所受的地震作用为该时刻各振型地震作用之和。但必须注意到各振型的地震作用一般不会同时达到最大值。根据随机振动理论分析,如假定地震时地面运动为平稳随机过程,且相邻频率相差较大,则对于各平动振型产生的地震作用效应可近似地采用下列“平方和开方(SRSS)”法确定。式中Si——j振型水平地震作用的效应,包括内力及变形。必须注意,按SRSS方式(平方和开方)进行效应组合振型分解反应谱法计算过程确定参与组合振型的数目,并计算所感兴趣的振型和相应频率:频率最低的几个振型往往控制着最大地震反应。一般2~3个;T1>1.5sH/B>5,取5个;超高层、烟囱等适当增加数目;求各参与组合振型的最大地震作用Fji及地震作用效应Sji(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)例题(一)某二层钢筋混凝土框架结构(地震作用计算简图如下),建造于设防烈度为8度(设计基本加速度0.2g)、设计地震分组为第一组的Ⅰ类场地上。已知该结构集中于每个楼层的质量分别为m1=60×103kg、m2=50×103kg;各层层间侧移刚度分别为k1=5×104kN/m,k2=3.0×104kN/m。试用振型分解反应谱法计算该结构在多遇地震下的层间地震剪力。例题图计算简图G2G1k1k240004000解题步骤:求结构的主振型和频率:频率方程法,其它方法计算振型地震作用求振型层间地震剪力求层间地震剪力例题(一)解(一)求结构的主振型和频率:频率和周期:k11=k1+k2=8×104kN/m;k12=k21=-k2=-3×104kN/m;k22=k2=3×104kN/mk1=5×104kN/m,k2=3×104kN/m,m1=60×103kgm1=60×103kg例题图计算简图G2G1k1k240004000第一振型第二振型例题一(二)求振型地震作用及效应第一振型V11V12X12X11F12F11(二)求振型地震作用及效应第二振型因0.1 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 规定,当T1>1.4Tg时,须考虑结构顶部附加地震作用。Fi——质点i的水平地震作用标准值Gi,Gj——分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值Hi,Hj——分别为质点i、j的计算高度dn——顶部附加地震作用系数,多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表7.2采用,多层内框架砖房可采用0.2,其他房屋可采用0.0;表7.2顶部附加地震作用系数dn0.08T1-0.020.08T1+0.010.08T1+0.07T1>1.4Tg>0.55<0.35~0.550.0≤0.35T1≤1.4TgTg(s)鞭端效应Gn+1Fn+13×Vn+1注意:顶部考虑鞭端效应的内力放大部分只作为本屋面小建筑的强度验算,不应往下面楼层传递。对于同时考虑鞭端效应和顶部附加地震作用的建筑,顶部附加地震作用应作用在主体屋面部位。当建筑物有突出屋面的小建筑时,由于该部分的重量和刚度突然变小,将产生鞭端效应,使其地震反应特别强烈。这种动力效应的程度取决于突出物与主体的质量比与刚度比等因素。为简化,在利用底部剪力法计算地震作用时,仍可把这类屋面小建筑当作一个质点计算其地震作用。计算该突出部位的地震作用效应时再乘以增大系数3。楼层最小地震剪力控制VEki基本周期介于3.5s~5之间的结构,线性插入取值。规范的反应谱方法无法考虑地面运动速度和位移可能对长周期结构的破坏影响。在抗震验算时,结构任一楼层水平地震剪力应满足:类别0.0400.0649度0.012(0.018)0.016(0.024)7度0.024(0.032)T1>5s的结构0.032(0.048)扭转效应明显或T1<3.5s的结构8度楼层最小地震剪力系数为保证长周期结构的安全性,现行规范提出控制楼层最小地震剪力的要求。结构自振周期可根据基于脉动实测的统计公式、近似估算公式或理论公式计算确定。7.4多自由度体系基本周期的近似计算近似估算公式钢筋混凝土框架结构,T1=(0.08~0.10)N钢筋混凝土框架-抗震墙结构或框架-筒体结构,T1=(0.06~0.08)N钢筋混凝土抗震墙结构或筒中筒结构,T1=(0.04~0.05)N高层钢结构,T1=(0.10~1.20)N关于近似理论计算方法很多,常用的一般有能量法等效质量法顶点位移法根据能量守恒定律,当体系处于两个极端状态时,有Emax=Umax体系的势能最大值状态即应变能最大状态,该状态对应于位移幅值状态。基本周期的振型状态。Fig7.8结构近似基本振型能量法(Rayleigh)计算结构的基本周期体系的动能最大值状态即速度最大值状态,令由于体系在重力荷载水平作用下的变形曲线与第一振型较为接近,如果作此假定,即有因Emax=Umax,即Fig7.8结构近似基本振型由于在推导过程中假定体系在重力荷载水平作用下的变形曲线为第一振型曲线,因此该方法的计算结果为近似值,可以通过进一步的迭代求更准确的结果。miwi2Xji注意:Xi单位(m)7.4多自由度体系基本周期的近似计算顶点位移法计算结构(F、F—W)的基本周期uT为结构在重力荷载代表值水平作用下顶点的位移值,单位(m)考虑上述问题,一般对在不考虑填充墙刚度情况下的周期计算值乘于一个小于1的系数aT,称周期调整系数,即对于民用框架结构取aT=0.55~0.75;对于框架-抗震墙结构aT=0.8~0.9。计算周期折减系数计算结构周期时一般在都不考虑填充墙的刚度,使得结构的计算刚度比实际刚度偏小,从而使计算周期比实际周期大。这种计算周期的夸大无疑会使计算地震作用偏小,使得结构偏于不安全。aT的取值根据填充墙数量的多寡和结构体系类型确定。7.4多自由度体系基本周期的实用计算对于民用框架结构取aT=0.55~0.75;对于框架-抗震墙结构aT=0.8~0.9。有门窗洞无洞0.700.550.7~0.60.850.700.3~0.20.750.650.500.8~1.00.60aT0.5~0.4ac有门窗洞无洞0.750.600.7~0.60.900.750.3~0.20.800.700.550.8~1.00.65aT0.5~0.4ac6m左右填充墙数与框架榀数比值aC对应的aT。5m左右填充墙数与框架榀数比值aC对应的aT。例题二某二层钢筋混凝土框架结构(地震作用计算简图如下),建造于设防烈度为7度(设计基本加速度0.15g)、设计地震分组为第一组的Ⅱ类场地上。已知该结构集中于每个楼层的重力荷载代表值分别为G1=650KN、G2=550KN;各层层间侧移刚度分别为k1=5×104kN/m,k2=4.0×104kN/m;楼层层高均为4.0m。试用底部剪力法计算该结构在多遇地震下的层间地震剪力。例题图计算简图G2G1k1k240004000解题步骤:求近似第一振型利用能量法计算基本周期计算结构总水平地震作用求楼层地震作用求层间地震剪力解题计算简图(一)求重力荷载水平作用下的结构位移(近似第一振型)D1=V1/k1=(G1+G2)/k1=(650+550)/50000=0.024(m)D2=V2/k2=G2/k2=550/40000=0.014(m)求质点位移:X1=D1=0.024(m);X2=D1+D2=0.038(m)G2G1k1k2G2G1X2X1F2F1(二)代入能量法公式求基本周期(三)计算结构总水平地震作用(四)求质点地震作用设计反应谱1.00.63作业(一)利用振型分解反应谱法计算上述例题所示结构的层间地震剪力。G3G2G1k1k2k3作业(二)图(二)某三层钢筋混凝土框架结构厂房(地震作用计算简图如下),建造于设防烈度为7度(设计基本加速度0.15g)、设计地震分组为第二组的Ⅱ类场地上。已知该结构集中于每个楼层的重力荷载代表值分别为G1=4500KN、G2=4300KN、G3=3100KN;各层层间侧移刚度分别为k1=3.33×105kN/m,k2=4.23×105kN/m,k3=3.93×105kN/m。试用底部剪力法计算该结构在多遇地震下的层间地震剪力。注:结构基本周期采用能量法(瑞雷法)计算。作业(一)图G2G1k1k240004000中国抗震规范采用的设计反应谱地震影响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-0.50(0.72)0.90(1.20)1.40表4-2水平地震影响系数最大值(amax)表4-3特征周期(s)0.900.650.4550.35第三组0.750.550.40.3第二组0.650.450.350.25第一组ⅣⅢⅡⅠ场地类别设计地震分组注:括号中数值用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区
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