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抗震结构设计(抗震验算)

对于按底部剪力法分析结构地震作用时,其弹性位移计算公式为
ue (i) Ve (i) / Ki
ue (i) ---第i层的层间位移;
Ki ---第i层的侧移刚度; Ve (i) ---第i层的水平地震剪力标准值。
多遇地震作用下,楼层内最大弹性层间位移应符合下式(5.5.1条)
ue [e ]h ue ---多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移;
三、结构在罕遇地震作用下薄弱层(部位)弹塑性变 形的简化计算(5.5.3条、5.5.4条)
规范规定(5.5.3条)的弹塑性变形计算方法: 1)不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架和
框排架结构,以及单层钢筋混凝土柱厂房,可采用5.5.4 条规定的简化计算方法;
2)第1)条以外的其它结构,可采用静力弹塑性分析 方法或弹塑性时程分析法等。
Ve ---按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力。
V y 的计算:
Vy
Vcyj
j
j
M
上 cj
M
下 cj
hj
Mc上j 、Mc下j ---分别为楼层屈服时柱j上、下端弯矩; h j ---为楼层柱j的净高。
M
c上j 、M
下 cj
的计算:
M
c上j 、M
下 cj
的计算:
1)强梁弱柱型节点:柱端屈服
2、重力、重力荷载代表值、等效重力荷载 3、结构的基本周期计算有那些方法? 4、抗震设计时,
1)引起结构产生扭转的原因主要有哪些? 2)规则结构如何考虑扭转效应的影响? 3)需要进行扭转计算的结构: j振型时第i层质心处的水平地震作用标准值计算公式Fxji(Fyji、Ftji); 考虑单向水平地震作用时,结构的地震作用效应(扭转效应)Sx(Sy)的计算方 法;
f yk Asab (h0 as/ )
上、下柱的柱端弯矩为:
M c1
ic1 ic1 ic 2
M byk
3、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,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
4、8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构,9度时的高层建筑,应考虑竖 向地震作用。
二、结构抗震计算方法的确定(5.1.2条)
1、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, 宜采用底部剪力法等简化方法。
偏压
0.75
混凝土 梁轴压比不小于0.15柱
偏压
0.80
抗震墙
偏压
0.85
各类构件
受剪、偏拉 0.85
当仅计算竖向地震作用时,各类结构构件承载力抗震调整系数应采用1.0 (4.4.3条)
S R / RE
强制性条文:5.4.1条
S G SGE EhSEhk EvSEvk W W SWk
对于排架柱 y M y / M e
M-y--按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力; M-e--按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩。
对于多层和高层建筑结构
y Vy / Ve
y ---楼层屈服强度系数; V y ---按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力;

3、时程分析法:包括弹性时程分析法和非弹性时程分析方法: 1)什么是滞回曲线?滞回模型的常见类型有哪些?;2)地震
波如何选取?;3)线性加速度法及基本概念;4)弹性时程分析 法的计算结果的合理性如何控制?
4、进行地震作用下的非线性分析时,除非线性时程分析方法外, 我国规范对部分结构采用了简化的计算分析方法:
• “在统计意义上相符”指的是:平均影响系数曲线与振型分解反 应谱法所用的地震影响系数曲线相比,在各个周期点上相差不大 于20%。
• 输入的地震加速度时程曲线的持续时间,不论是实际的强震记录 还是人工模拟波,一般为结构基本周期的5-10倍。
• 当采用三维空间模型等需要双向或三向地震波输入时,其加速度 最大值通常按:“1(水平1):0.85(水平2):0.65(竖向)” 的比例调整。
三、结构抗震验算内容
采用二阶段设计法:
第一阶段:对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载 力验算,以及多遇地震作用下的弹性变形验算。
第二阶段:对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。
结构截面的抗震验算,应符合下列规定(5.1.6条,强条): (1)6度时的建筑(不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外), 以及生土房屋和木结构房屋等,应符合有关的抗震措施要求,但应允许不进 行截面抗震验算; (2)6度时的不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外,7度和7 度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用 下的截面抗震验算。 注意:采用隔震设计的建筑结构,其抗震验算应符合相关规定。
1 ---系数,混凝土强度等级不超过C50时,取1.0,C80时为0.94,
其间按线性内插值法确定;
Asac ---实际受拉钢筋面积;上角a表示“实际的” NG ---重力荷载代表值所产生的柱轴压力;
M
c上j 、M
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
下 cj
的计算:
2)强柱弱梁型节点:梁端屈服
梁端屈服弯矩为:
钢筋混凝土结构
Ma byk
§3.13 结构抗震验算
一、结构抗震计算原则 各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则(强条:5.1.1)
1、一般情况下,应至少在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用, 各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
2、有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗 侧力构件方向的水平地震作用。
烈度、场地类别
房屋高度范围(m)
8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度
>100
8度Ⅲ、Ⅳ类场地
>80
9度
>60
• 采用弹性时程分析法时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不 应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所 得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的 80%。
• 采用时程分析法时,应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际 强震记录(不应少于总数的2/3)和人工模拟的加速度时程曲线, 其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影 响系数曲线在统计意义上相符。
RE ---承载力抗震调整系数,除另有规定外,按下表采用;
S R / RE
表:承载力抗震调整系数(5.4.2表)
材料
结构构件
受力状态
柱、梁、支撑、节点板件、螺栓、 强度

焊缝
RE
0.75
柱、支撑
稳定
0.80
砌体
两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 受剪
0.9
其他抗震墙
受剪
1.0

受弯
0.75
梁轴压比小于0.15柱
不规则类型
定义
侧向刚度不规则
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相邻 三个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外,局部收进的 水平向尺寸大于相邻下一层的25%
竖向抗侧力构件不 竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由水平
连续
转换构件(梁、桁架等向下传递
楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%
考虑双向水平地震作用效应时,结构地震作用效应的计算方法,0.85的物理意 义。
5、什么是地基与结构相互作用影响?在我国规范中,如何考虑地基与结构的相互 作用影响的?
6、振型分解反应谱法、底部剪力法的适用条件与适用范围
思考题
1、竖向地震作用及其计算 2、结构抗震计算的原则,结构地震计算的主要主要方法及应用范
结构类型
单层混凝土柱排架 钢筋混凝土框架
底部框架砖房中的框架-抗震墙 钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒
钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 多、高层钢结构
[ p ]
1/30 1/50 1/100 1/100 1/120 1/50
思考题
1、底部剪力法的计算步骤是怎样的? 1)底部总剪力计算 2)高阶振型影响如何考虑? 3)屋顶突出屋面附属建筑鞭梢效应的考虑及计算
符合本规范第5.5节规定的结构,除按规定进行多遇地震作用下的截面抗震 验算外,尚应进行相应的变形验算。(5.1.7条)
1.多遇地震下结构强度验算(抗震截面验算)(5.4.2条) 结构构件的截面抗震验算,应采用下列设计表达式:
S R / RE
S ---包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值; R---结构构件承载力设计值;
G---重力荷载分项系数,一般取1.2,当重力荷载效应对构件承载能力 有利时,不应大于1.0;
Eh、 Ev---分别为水平、竖向 地震作用
地震作用分项系数, 仅计算水平地震作用
按右表采用;
W
仅计算竖向地震作用
---风荷载分项系数,应采用1.4; 同时计算水平与竖向地震作用
Eh
Ev
1.3 0.0
h ---计算楼层层高; [ e ]---弹性层间位移角限值,按下表采用。
结构类型 钢筋混凝土框架 钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒 钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 钢筋混凝土框支层 多、高层钢结构
[ e ]
1/550 1/800 1/1000 1/1000 1/250
3.罕遇地震下结构弹塑性变形验算(5.5.2条)
0.0 1.3
1.3 0.5
S
G
---重力荷载代表值的效应;
E
S Ehk、S Evk---水平、竖向地震作用的标准值效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;
SW
---风荷载标准值的效应;
k
W ---风荷载组合系数;一般结构可不考虑,风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2;
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