第3章_結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算02課件

1、工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)主講教師：尹紅宇主講教師：尹紅宇1892188134618921881346土木學(xué)院土木學(xué)院3.1 3.1 結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算原則3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)3.3 3.3 水平地震作用計(jì)算水平地震作用計(jì)算3.4 3.4 豎向地震作用計(jì)算豎向地震作用計(jì)算3.5 3.5 結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算第第3 3章章 結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算v地震動(dòng)特性方面地震動(dòng)特性方面 抗震設(shè)防烈度 設(shè)計(jì)近遠(yuǎn)震 場地類別v結(jié)構(gòu)特性方面結(jié)構(gòu)特性方面 結(jié)構(gòu)自振周期 建筑質(zhì)量（重力荷載） 結(jié)構(gòu)阻尼比（材料）3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響3.2 3.2

2、設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響地震影響：地震影響：地震反應(yīng)譜地震反應(yīng)譜地震作用計(jì)算依據(jù)地震作用計(jì)算依據(jù) 抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防烈度地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)環(huán)境場地條件場地條件地震反應(yīng)譜的地震反應(yīng)譜的幅值幅值特性特性（震源分布、震級(jí)、震源分布、震級(jí)、震中距離、傳播途徑震中距離、傳播途徑）周 期 （）加 速 度 （）地震反應(yīng)譜的地震反應(yīng)譜的頻譜頻譜特性特性第一組第一組 近震中距近震中距第二、三組第二、三組 較遠(yuǎn)震中距較遠(yuǎn)震中距:0 0,1 1 3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響 抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防烈度 設(shè)計(jì)特征周期設(shè)計(jì)特征周期（表（表3-113-11）設(shè)計(jì)地震分組設(shè)計(jì)地震分組場地類別場

3、地類別設(shè)計(jì)地震分組設(shè)計(jì)地震分組場地類別場地類別第一組第一組0.250.350.450.65第二組第二組0.300.400.550.75第三組第三組0.350.450.650.90設(shè)計(jì)特征周期設(shè)計(jì)特征周期Tg(s)地震烈度地震烈度、抗震設(shè)防烈度、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別、抗震設(shè)防烈度、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別地震烈度抗震設(shè)防烈度抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)定義某地區(qū)遭受一次地震影響的強(qiáng)弱程度在一定時(shí)期內(nèi)，一個(gè)地區(qū)可能遭遇到的最大地震烈度對(duì)毎一個(gè)具體建設(shè)工程項(xiàng)目，抗震設(shè)防時(shí)所采用的烈度確定依據(jù)地震發(fā)生后按中國地震烈度表來確定該地區(qū)的烈度根據(jù)中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖確定的地震基本烈度應(yīng)按建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)確定用途用于評(píng)定一次

4、地震對(duì)該地區(qū)的破壞（影響）程度用于評(píng)定該地區(qū)的地震危險(xiǎn)性作為該建設(shè)工程項(xiàng)目的抗震設(shè)防依據(jù)與場地的關(guān)系次地震的烈度是針對(duì)該區(qū)域的所有場地的綜合影響僅針對(duì)該區(qū)域的一般場地僅針對(duì)該建設(shè)工程項(xiàng)目的場地與建筑的關(guān)系無關(guān)無關(guān)同一地點(diǎn)不同的建設(shè)工程項(xiàng)目可有不同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響抗震設(shè)防烈度6789設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.05g0.10g（0.15g）0.20g（0.30g）0.40g抗震設(shè)防烈度和設(shè)計(jì)基本地抗震設(shè)防烈度和設(shè)計(jì)基本地震加速度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系震加速度值的對(duì)應(yīng)關(guān)系江蘇主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)江蘇主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)地震分組基本

5、地震加速度和設(shè)計(jì)地震分組注：注：g g為重力加速度為重力加速度3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響場地類別劃分依據(jù)場地類別劃分依據(jù)：由土層等效剪切波速：由土層等效剪切波速vsese（各類土剪切波速表（各類土剪切波速表3-83-8）和建筑場地覆蓋層厚度和建筑場地覆蓋層厚度土的等效剪切波速土的等效剪切波速(m/s)場地類別場地類別01Vse8000800Vse5000500Vse25015050Vse15080各類建筑場地的覆蓋層厚度（各類建筑場地的覆蓋層厚度（m m）3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響01(/)niseisidvttdv土層等效剪切波速土層等效剪

6、切波速v vseseV Vsese土層等效剪切波速；土層等效剪切波速； d d0 0計(jì)算深度計(jì)算深度(m),(m),取取復(fù)復(fù)覆蓋層厚度和覆蓋層厚度和20m20m兩者的較小值兩者的較小值; ; t t 剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間；剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間； d di i 計(jì)算深度范圍內(nèi)第計(jì)算深度范圍內(nèi)第i i土層的厚度土層的厚度; ;V Vsi si 計(jì)算深度范圍內(nèi)第計(jì)算深度范圍內(nèi)第i i土層的剪切波速土層的剪切波速; ; n n計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。例題例題2 2，3 33.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

7、工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)-結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算 對(duì)于對(duì)于10層和高度層和高度30米以下的丙類建筑及丁類建筑，當(dāng)無米以下的丙類建筑及丁類建筑，當(dāng)無實(shí)測剪切波速時(shí)，也可以根據(jù)巖土性狀按下表劃分土的類型，實(shí)測剪切波速時(shí)，也可以根據(jù)巖土性狀按下表劃分土的類型，并利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)在該表所示的波速范圍內(nèi)估計(jì)各土層的剪切并利用當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)在該表所示的波速范圍內(nèi)估計(jì)各土層的剪切波速。波速。3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)地震影響地震影響11例：已知某建筑場地的鉆孔土層資例：已知某建筑場地的鉆孔土層資料如表所示，試確定該建筑場地的料如表所示，試確定該建筑場地的類別。類別。解：解： （1 1）確定地面下）確定地面下20m

8、20m表層土的場表層土的場地土類型地土類型tdvse/0m/s3577.146130/5 .10170/5 . 92010nisiivdd500sev250500sev140250sevsev140m5m5m35080m3等效剪切波速等效剪切波速（m/sm/s）場場 地地 類類 型型（2 2）確定覆蓋層厚度）確定覆蓋層厚度md630（3 3）確定建筑場地類別）確定建筑場地類別屬于中軟土屬于中軟土屬于屬于類場地類場地補(bǔ)充作業(yè)：補(bǔ)充作業(yè)： 1 1、地質(zhì)資料如下：、地質(zhì)資料如下：試確定該場地土類別。試確定該場地土類別。2 2、場地地層情況如下：、場地地層情況如下：試確定該場地土類別。試確定該場地土類

9、別。GGkkgmmSFa計(jì)算水平地震作用的基本公式計(jì)算水平地震作用的基本公式: :地震系數(shù)動(dòng)力系數(shù)水平地震影響系數(shù)3.2 3.2 設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜設(shè)計(jì)反應(yīng)譜)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 1 1、結(jié)構(gòu)自振周期、結(jié)構(gòu)自振周期T(2)(2)多質(zhì)點(diǎn)體系多質(zhì)點(diǎn)體系-近似計(jì)算近似計(jì)算(1)(1)單自由度體系單自由度體系 2mTk設(shè)計(jì)地震設(shè)計(jì)地震分組分組場地類別場地類別0 1 IV 第一組第一組0.20 0.250.350.450.65第二組第二組0.25 0.300.400.550.75第三組第三組0.30

10、 0.350.450.650.902 2、特征周期、特征周期 gT)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT )(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 地 震影 響烈 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）1.40maxmaxk（阻尼比（阻尼比0.050.05）括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)基本加速度括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)基本加速度0.15g0.15g和和0.30g0.3

11、0g地區(qū)的地震影響系數(shù)。地區(qū)的地震影響系數(shù)。)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 4 4、對(duì)應(yīng)于阻尼比等于、對(duì)應(yīng)于阻尼比等于0.050.05和不等于和不等于0.050.05，抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的形狀參數(shù)（的形狀參數(shù)（ 、 、 ）不同）不同. .127 . 106. 005. 01255 . 005. 09 . 0805. 002. 01單自由度體系受到最大地震作用單自由度體系受到最大地震作用F= F= G G。例題。例題3-23-2求解水平地震作用步驟：求解水平地震作用步驟：（1 1）求結(jié)構(gòu)體系的自振周期

12、；）求結(jié)構(gòu)體系的自振周期；（2 2）多遇地震時(shí)的水平地震作用；（）多遇地震時(shí)的水平地震作用；（Tg=0.4sTg=0.4s） 根據(jù)曲線根據(jù)曲線-T-T曲線和表曲線和表3-12 3-12 maxmax，查得，查得， F=F=G G（3 3）罕遇地震時(shí)的水平地震作用；（）罕遇地震時(shí)的水平地震作用；（Tg=0.45sTg=0.45s） 根據(jù)曲線根據(jù)曲線-T-T曲線和表曲線和表3-12 3-12 maxmax ，查得，查得， F=F=G G注意：注意： 多遇與罕遇地震影響系數(shù)多遇與罕遇地震影響系數(shù) maxmax不一樣。不一樣。2mTk例題：某框架剪力墻結(jié)構(gòu)房屋，丙類建筑，場地為例題：某框架剪力墻結(jié)構(gòu)房

13、屋，丙類建筑，場地為I1 1類，設(shè)類，設(shè)防烈度為防烈度為7 7度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度為度為0.15g0.15g。基本自振周期為?；咀哉裰芷跒?.3s1.3s。多遇地震作用時(shí)，求其。多遇地震作用時(shí)，求其水平地震影響系數(shù)水平地震影響系數(shù)？解解: : 查表查表3-12,3-12,maxmax=0.12=0.12 查表查表3-113-11，T Tg g=0.25s=0.25s T=1.3s5Tg=5 T=1.3s5Tg=50.25=1.25s0.25=1.25s設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)地震動(dòng)設(shè)計(jì)特征周期設(shè)計(jì)特征周期解：解：（1 1）求結(jié)構(gòu)體系的自

14、振周期求結(jié)構(gòu)體系的自振周期kN/m249601248021222hikct 4 .71s/m8 . 9/kN700/2gGms336. 024960/4 .712/2kmT例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設(shè)防烈度為蓋處。已知設(shè)防烈度為8 8度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，類類場地；屋蓋處的重力荷載代表值場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kNG=700kN，框架柱線剛，框架柱線剛度度 , ,阻尼比為阻尼比為0.050.05。試求該結(jié)構(gòu)多。試求該結(jié)構(gòu)多遇地震時(shí)的水平地震作用。遇地震時(shí)的水平地震作用。 mk

15、N106 . 2/4hEIicch=5mh=5m地震特征周期分組的特征周期值（地震特征周期分組的特征周期值（s s）0.900.90 0.650.65 0.450.450.350.35第三組第三組0.750.75 0.550.55 0.400.400.300.30第二組第二組0.650.65 0.450.45 0.350.35 0.250.25第一組第一組 場地類別場地類別查表確定查表確定gT3 . 0gT（2 2）查表得地震特征周期查表得地震特征周期解：解：（1 1）求結(jié)構(gòu)體系的自振周期求結(jié)構(gòu)體系的自振周期kN/m249601248021222hikct 4 .71s/m8 . 9/kN70

16、0/2gGms336. 024960/4 .712/2kmT（3 3）求水平地震影響系數(shù)）求水平地震影響系數(shù)查表確定max16. 0max地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.050.05）1.401.400.90(1.20)0.90(1.20)0.50(0.72)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.320.16(0.24)0.16(0.24)0.08(0.12)0.08(0.12)0.040.04多遇地震多遇地震 9 9 8 8 7 7 6 6地震影響地震影響烈度烈度例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集

17、中于屋蓋處。已知設(shè)防烈度為蓋處。已知設(shè)防烈度為8 8度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，類類場地；屋蓋處的重力荷載代表值場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kNG=700kN，框架柱線剛，框架柱線剛度度 , ,阻尼比為阻尼比為0.050.05。試求該結(jié)構(gòu)多。試求該結(jié)構(gòu)多遇地震時(shí)的水平地震作用。遇地震時(shí)的水平地震作用。 mkN106 . 2/4hEIicch=5mh=5m查表確定查表確定gT3 . 0gT（2 2）查表得地震特征周期查表得地震特征周期例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設(shè)防烈度為蓋處。已知設(shè)防烈度

18、為8 8度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，類類場地；屋蓋處的重力荷載代表值場地；屋蓋處的重力荷載代表值G=700kNG=700kN，框架柱線剛，框架柱線剛度度 , ,阻尼比為阻尼比為0.050.05。試求該結(jié)構(gòu)多。試求該結(jié)構(gòu)多遇地震時(shí)的水平地震作用。遇地震時(shí)的水平地震作用。 mkN106 . 2/4hEIicch=5mh=5m解：解：（1 1）求結(jié)構(gòu)體系的自振周期）求結(jié)構(gòu)體系的自振周期s336.0T（3 3）求水平地震影響系數(shù)）求水平地震影響系數(shù)16. 0maxggTTT5max2)(TTg)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT 9 . 055 . 005. 09 . 017 . 106. 005. 012144. 016. 0)336. 0/3 . 0(9 . 0查表確定查表確定gT3 . 0gT（2 2）查表得地震特征周期查表得地震特征周期解：例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋例：單層單跨框架。屋蓋剛度為無窮大，質(zhì)量集中于屋蓋處。已知設(shè)防烈度為蓋處。已知設(shè)防烈度為8 8度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，度，設(shè)計(jì)地震分組為二組，類類場地；屋蓋處的重力荷