風(fēng)荷載及地震作用

1、風(fēng)荷載及地震作用第1頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四主要學(xué)習(xí)內(nèi)容3-1 風(fēng)荷載及計算3-2 地震作用及計算3-3 設(shè)計要求及荷載效應(yīng)組合第2頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)荷載（水平荷載之一） 高、大、細(xì)、長等柔性工程結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計荷載 空氣流動形成的風(fēng)遇到建筑物時，就在建筑物表面產(chǎn)生壓力或吸力，這種風(fēng)力作用叫風(fēng)荷載。風(fēng)的大小與（1）近地風(fēng)的性質(zhì)、風(fēng)速、風(fēng)向有關(guān)（2）建筑物所在地的地藐及周圍環(huán)境（3）建筑本身的高度、形狀以及表面狀況有關(guān)第3頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)的破壞力“森拉克”肆虐浙閩 防波堤被沖垮百米20

2、03 七月 28 12:43 由于16號“森拉克”臺風(fēng)的襲擊，投資1.2億元、總長達(dá)1837米的玉環(huán)縣坎門漁港防波堤遭受嚴(yán)重的損壞。漁港西堤被巨浪沖垮2個缺口，造成防波堤砌面下滑，總長達(dá)100多米。險情發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣M織公安、邊防、民兵應(yīng)急分隊和群眾及時進(jìn)行搶修，力爭將損失降低到最低限度。 第4頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)的破壞力第5頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)的破壞力第6頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)的破壞力第7頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)的破壞力廣州大道南一棟五層廠房近1

3、000平方米的2塊鐵皮被卷起后砸中附近五金廠，100多名工人僥幸逃過大難 第8頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)荷載的特點(diǎn) 風(fēng)力作用與建筑物外形有直接關(guān)系，圓形與正方形受到的風(fēng)力較合理 風(fēng)力受到建筑物周圍環(huán)境影響較大，處于高層建筑群中的高層建筑，有時會出現(xiàn)受力更為不利的情況 風(fēng)力作用具有靜力、動力兩重性質(zhì)。 風(fēng)力在建筑物表面的分布很不均勻，在角區(qū)和建筑物內(nèi)收的局部區(qū)域，會產(chǎn)生較大的風(fēng)力。 與地震作用相比，風(fēng)力作用持續(xù)時間較長，其作用更接近于靜力，但建筑物的使用期限出現(xiàn)較大風(fēng)力的次數(shù)較多。 由于有較長期的氣象觀測，大風(fēng)的重現(xiàn)期很短，所以風(fēng)力大小的估計比地震作用大小的估計較

4、為可靠。而且抗風(fēng)設(shè)計具有較大的可靠性。第9頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四3-1 風(fēng)荷載1、高層建筑風(fēng)荷載的特點(diǎn)風(fēng)荷載與建筑物的外形（高度、平面和體形）直接有關(guān)，也與周圍環(huán)境（街區(qū)、周圍建筑群）有很大關(guān)系。高層建筑外表面各部分的風(fēng)壓很不均勻。迎風(fēng)面壓力背風(fēng)面吸力浮力因此，高層建筑中一般不設(shè)外伸構(gòu)件。第10頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四要考慮風(fēng)的動力作用風(fēng)振 層數(shù)少的建筑物，剛度大、自振周期短、風(fēng)荷載產(chǎn)生的振動也小，設(shè)計中只需考慮風(fēng)壓的影響，而不考慮風(fēng)振；高層建筑，剛度小、自振周期長、風(fēng)的動力作用明顯。在工程設(shè)計中是通過風(fēng)振系數(shù) 來考慮風(fēng)的動力作

5、用的。第11頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四平均風(fēng)壓與波動風(fēng)壓圖第12頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四振型系數(shù)脈動增大系數(shù)，按下表采用：風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按下表采用：脈動影響系數(shù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002)中規(guī)定： 當(dāng)建筑物高度30m、高寬比1.5時，考慮風(fēng)振系數(shù)：按照不同的地面粗糙度A類地形、 B類地形、 C類地形和D類地形取值。見高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002)中的規(guī)定。第13頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四結(jié)構(gòu)基本自振周期框架結(jié)構(gòu)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻和筒中筒結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)層數(shù)基本風(fēng)壓，

6、按荷載規(guī)范中“全國基本風(fēng)壓分布圖”采用。地面粗糙度為B類地區(qū)脈動增大系數(shù)注：對地面粗糙度為A類、C類和D類地區(qū)應(yīng)按當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓分別乘以1.38、0.62和0.32后代入第14頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001)中規(guī)定把地面粗糙度分為A、B、C三類：A類指近海海面、海島、海岸及沙漠地區(qū)；B類是田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的中小城鎮(zhèn)及大城市的郊區(qū)；C類指由密集建筑群的大城市市區(qū)；D類指由密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)；第15頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四離地面或海平面高度（m)地面粗糙度類別AB

7、CD51.171.000.740.62151.521.140.740.62502.031.671.250.843003.122.972.752.45風(fēng)壓高度變化系數(shù)第16頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)速隨高度的變化第17頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四2、風(fēng)荷載第18頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四由空曠平坦地面，離地10m統(tǒng)計的重現(xiàn)期為50年(或100年）的10分鐘平均最大風(fēng)速計算所得。可查荷載規(guī)范，但不得小于0.3KN/m2第19頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四第20頁，共99頁，2022年

8、，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四第21頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四 風(fēng)荷載作用面積 ：垂直于風(fēng)向的最大投影面積1. 基本計算公式2. 計算參數(shù) 基本風(fēng)壓值 體型系數(shù) 高度變化系數(shù) 風(fēng)載作用面積 風(fēng)振系數(shù)第22頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四總風(fēng)荷載和局部風(fēng)荷載 總風(fēng)荷載 對整體房屋的作用 ：垂直于建筑物表面 各表面承受風(fēng)力的合力 ： 可采用矢量和計算 并簡化為沿房屋高度變化的分布荷載 即 作用在承力面上的 倒梯形或倒三角形荷載 均布荷載第23頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四風(fēng)載作用下 房屋的水平力示意圖第24頁，共99

9、頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四+0.8-0.7-0.7-0.5+0.8+0.4+0.4-0.7-0.7-0.5-0.5-0.5+0.8-0.500-0.5-0.5第25頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四局部風(fēng)荷載 局部增大體型系數(shù) 檐口 、雨蓬 、遮陽板等水平構(gòu)件， 局部上浮 玻璃幕墻 另行標(biāo)準(zhǔn) 平面形狀不規(guī)則 立面開洞或連體建筑 風(fēng)洞試驗 周圍地形和環(huán)境較復(fù)雜第26頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例已知剪力墻結(jié)構(gòu)如圖所示，38層，123.5m高，位于城市郊區(qū)類場地，基本風(fēng)壓，已知結(jié)構(gòu)基本自振周期1.9s。(墻厚300mm)求：在橫

10、向風(fēng)荷載作用下一層底的剪力及傾覆力矩 第27頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四 為簡化計算，將建筑物分為5段，每段頂標(biāo)高取在樓層處，每段中點(diǎn)距地面的距離作為計算風(fēng)壓高度，地面粗糙度，位于城市郊區(qū)為B類， 高度(m)12.2536.961.786.5111.21.061.501.792.002.16(4)求風(fēng)振系數(shù)高度高寬比解：1、求風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(1)基本風(fēng)壓值(2)風(fēng)荷載體形系數(shù)(3)風(fēng)壓高度變化系數(shù)第28頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四111.2m86.5m61.7m36.9m12.25m24.5m24.8m24.8m24.8m24.6m123.

11、5m脈動影響系數(shù)：脈動增大系數(shù)：各高度處風(fēng)振系數(shù)：第29頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四(5)各段風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值(6)求各段風(fēng)載集中標(biāo)準(zhǔn)值各分段間風(fēng)載集中標(biāo)準(zhǔn)值：（B受風(fēng)寬度）第30頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四(7)基底剪力：基底彎矩：第31頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四3-2 地震作用1、地震作用 抗震設(shè)計時，結(jié)構(gòu)所承受的“地震力”實際上是由于地震地面運(yùn)動引起的動態(tài)作用，包括地震加速度、速度和動位移的作用，屬于間接作用，稱為“地震作用”。不可稱為“荷載”。第32頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四

12、地震作用計算時用到地震反應(yīng)譜曲線由255條地震加速度紀(jì)錄經(jīng)計算整理得到。地震影響系數(shù)曲線2、地震影響系數(shù)第33頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四結(jié)構(gòu)自振周期場地特征周期地震影響系數(shù)最大值直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)(一般情況取0.2)阻尼調(diào)整系數(shù)(一般情況取1.0)衰減指數(shù)(一般情況取0.9)第34頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四抗震設(shè)防烈度和設(shè)計基本地震加速度值的對應(yīng)關(guān)系抗震設(shè)防烈度6設(shè)計基本地震加速度值0.05g0.10(0.15)g0.20(0.30)g0.40g第35頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四水平影響系數(shù)最大值

13、1.400.90(1.20)0.50(0.72)0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.049度8度7度6度多遇地震地震影響罕遇地震特征周期設(shè)計地震分組場地類別第一組0.250.350.450.65第二組0.300.400.550.75第三組0.350.450.650.90注：括號中數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)第36頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四1）水平地震作用計算 3、地震作用的計算方法我國抗震規(guī)范規(guī)定：抗震設(shè)計設(shè)防烈度在6度以上的建筑物必須進(jìn)行；地震作用計算設(shè)防烈度在7、8、9度的建筑物； 6度類場地上的較高建筑物。第3

14、7頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四計算方法反應(yīng)譜底部剪力法 反應(yīng)譜振型分解法 時程分析法作補(bǔ)充計算（1）反應(yīng)譜底部剪力法 對于重量、剛度沿高度分布比較均勻、高度不超過40m，以剪切變形為主的多層和高層建筑結(jié)構(gòu)，采用此法計算水平地震作用。這時各樓層僅取一個自由度。第38頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四結(jié)構(gòu)的總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平地震影響數(shù)值結(jié)構(gòu)等效總重力荷載： 單質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值； 多質(zhì)點(diǎn)取總重力荷載代表值的85%。第39頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四總重力荷載代表值：建筑的總重力荷載代表值

15、應(yīng)按下列規(guī)定采用：1、恒荷載取100%2、雪荷載取50%3、樓面活荷載按實際情況計算時取100%；按等效均布活荷載計算時，藏書庫、檔案室、庫房取80%，一般民用建筑取50%。4、屋面活荷載不考慮結(jié)構(gòu)等效總重力荷載：第40頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例1：某三層框架的結(jié)構(gòu)計算簡圖及恒載圖、活載圖如圖所示。按8度設(shè)防，第一組，類場地土。兩跨梁的總長為12m。均布荷載的單位為 ，集中荷載的單位為要求：計算總重力荷載代表值及等效總重力荷載代表值。5090第41頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四解：1、計算各層重力荷載代表值2、計算總重力荷載代表值 及等

16、效總重力荷載代表值第42頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四各樓層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：頂部附加水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為： 第43頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四頂部附加地震作用系數(shù)頂部附加地震作用系數(shù)結(jié)構(gòu)基本自振周期第44頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四 底部剪力法適用于重量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物有突出屋面的小建筑如屋頂間、女兒墻、煙囪等時，由于該部分的重量和剛度突然變小，將產(chǎn)生鞭稍效應(yīng)，使其地震反應(yīng)特別強(qiáng)烈。為簡化計算，抗震規(guī)范提出，當(dāng)計算這類小建筑的地震作用效應(yīng)時，宜乘以增大系數(shù)3，此增大部分不再向下傳遞

17、。第45頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四 抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任意樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下列要求：第i層對應(yīng)于水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層剪力。剪力系數(shù)，不應(yīng)小于下表規(guī)定的樓層最小剪力系數(shù)，對豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)。第46頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四樓層最小剪力系數(shù)值類別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)0.016(0.024)0.032(0.048)0.064基本周期大于5.0s的結(jié)構(gòu)0.012(0.018)0.024(0.032)0.040注：1、基本周期介于3.5s和5s之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值；

18、2、括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震加速度為0.15g 和0.30g的地區(qū)。第47頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四5層砌體房屋模型1：4模擬地震振動臺試驗第48頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例2：某工程為8層框架結(jié)構(gòu)，梁柱現(xiàn)澆，樓板預(yù)制，設(shè)防烈度為7度，第一組，場地為類場地土，特征周期為 ，水平地震影響系數(shù)最大值為 ，現(xiàn)已計算出結(jié)構(gòu)自振周期為 ，集中在樓蓋和屋蓋的恒載為頂層5400kN，2-7層5000kN，底層6000kN，活載為1-7層1000kN，頂層雪荷載600kN 。要求：按底部剪力法計算各樓層的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值與地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值。第49頁

19、，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四7m7m4m7x3m=21m第50頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四解：1、樓層重力荷載代表值計算地震作用時，重力荷載代表值去全部恒載，50%活載，因而各樓層的重力荷載代表值為:頂層：27層：底層：總重力荷載代表值為：2、總地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值為：由于第51頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四地震影響系數(shù)曲線第52頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四3、計算各樓層的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值由于應(yīng)考慮頂部附加水平作用，所以，頂部附加水平地震作用為：各樓層的地震作用標(biāo)準(zhǔn)值

20、為：4、計算各樓層的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值總地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為：第53頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四xg(t)xi(t)a1iajiani2.計算水平地震作用的振型分解反應(yīng)譜法 將質(zhì)量集中在樓層位置，n個樓層為n個質(zhì)點(diǎn)，具有n個振型。 首先分別計算每個振型的水平地震作用及其效應(yīng)（剪力、彎矩、軸力、位移），然后再進(jìn)行內(nèi)力和位移的振型組合。第54頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四-相應(yīng)于j振型自振周期的地震影響系數(shù)；- j振型i質(zhì)點(diǎn)的水平相對位移；- j振型的振型參與系數(shù)；- i質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值。m1m2mi1振型地震作用標(biāo)準(zhǔn)值2振型j振型n振型-體系j振

21、型i質(zhì)點(diǎn)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算公式2.計算水平地震作用的振型分解反應(yīng)譜法與單自由度體系的計算方法相同第55頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四 地震作用效應(yīng)（彎矩、位移等）-j振型地震作用產(chǎn)生的地震效應(yīng)；m -選取振型數(shù)2.計算水平地震作用的振型分解反應(yīng)譜法如剪力、彎矩、軸力、位移 一般只取2-3個振型，當(dāng)基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型個數(shù)可適當(dāng)增加，一般取5-6個振型。第56頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四3.振型分解反應(yīng)譜法計算地震作用效應(yīng)步驟（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與

22、系數(shù)（4）計算各振型各樓層地震作用（5）計算各振型的地震作用效應(yīng)（6）計算地震作用效應(yīng)（層間剪力）第57頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)1.400.90(1.20)0.50(0.72)0.28罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震 9 8 7 6地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）查表得地震特征周期分組的特征周期值（s）0.90 0.65 0.450.3

23、5第三組0.75 0.55 0.400.30第二組0.65 0.45 0.35 0.25第一組 場地類別第58頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)查表得第一振型第二振型第三振型第59頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系

24、數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)第一振型第二振型第三振型第60頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第一振型第61頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影

25、響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第二振型第二振型第62頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第二振型第三振型第三振型第63頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。

26、解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第二振型第三振型（5）計算各振型的地震作用效應(yīng)（層間剪力）第一振型1振型第64頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第二振型第三振型（5）計算各振型的地震作用效應(yīng)（層間剪力）1振型第二振型2振型第65

27、頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算各振型的地震影響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)（4）計算各振型各樓層的水平地震作用第一振型第二振型第三振型（5）計算各振型的地震作用效應(yīng)（層間剪力）1振型2振型第三振型3振型第66頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四例：試用振型分解反應(yīng)譜法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。 抗震設(shè)防烈度為8度，類場地，設(shè)計地震分組為第二組。解：（1）求體系的自振周期和振型（2）計算

28、各振型的地震影響系數(shù)（3）計算各振型的振型參與系數(shù)（4）計算各振型各樓層地震作用第一振型第二振型第三振型（5）計算各振型的地震作用效應(yīng)1振型2振型3振型（6）計算地震作用效應(yīng)（層間剪力）組合后各層地震剪力第67頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四第68頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四第69頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四第70頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四2）豎向地震作用 震害和理論分析表明，在高烈度區(qū)，豎向地震作用對高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)及大跨結(jié)構(gòu)等的影響是顯著的。 在9度區(qū)的高層建筑，結(jié)構(gòu)總豎向地震作

29、用標(biāo)準(zhǔn)值為：第71頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四樓層的豎向地震效應(yīng)為:（再乘以增大系數(shù)1.5)豎向地震影響系數(shù)的最大值，可取水平地震影響系數(shù)最大值的65%；結(jié)構(gòu)等效總重力荷載，可取其總重力荷載代表值的75%。第72頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四4、結(jié)構(gòu)自振周期的計算計算方法：直接從結(jié)構(gòu)自由振動的方程組中求解（精度高、工作量大）；實用近似計算方法(荷載規(guī)范中的附錄E）；對已有建筑進(jìn)行自振周期實測得出的經(jīng)驗統(tǒng)計公式（我國采用脈動或激振動經(jīng)大量統(tǒng)計回歸得到的公式）。第73頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四2）鋼筋混凝土框架-剪

30、力墻結(jié)構(gòu)1）鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)（高度為25m50m、剪力墻間距為6m左右）：4）鋼結(jié)構(gòu)：3）鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)：建筑層數(shù)第74頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四5、地震作用計算的一般規(guī)定1）各類建筑結(jié)構(gòu)的地震作用，應(yīng)按下列原則考慮：一般情況下，要考慮兩個主軸方向的水平地震作用，并進(jìn)行抗震驗算。有斜交的結(jié)構(gòu)，要分別考慮各個方向的水平地震作用。質(zhì)量和剛度有明顯不均勻、不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響。8度、9度區(qū)的大跨結(jié)構(gòu)、長懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪和高聳結(jié)構(gòu)，9度區(qū)的高層建筑，應(yīng)考慮豎向地震作用。第75頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四2）各類建筑結(jié)構(gòu)的

31、抗震計算應(yīng)采用下列方法：對于重量、剛度沿高度分布比較均勻、高度不超過40m，以剪切變形為主的多層和高層建筑結(jié)構(gòu)，采用底部剪力法簡化計算；除上述以外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法；特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑、7度和8度區(qū)、類場地高度大于80 m的高層建筑、8度區(qū)、類場地和9度區(qū)高度大于60m的高層建筑，宜采用時程分析法進(jìn)行補(bǔ)充驗算。第76頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四3-3 設(shè)計要求及荷載效應(yīng)組合無地震作用組合時：有地震作用組合時：無地震作用組合時構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值不考慮地震作用時構(gòu)件的承載能力設(shè)計值有地震作用組合時構(gòu)件內(nèi)力設(shè)計值考慮地震作用時構(gòu)件的承載能力設(shè)計值承載力

32、抗震調(diào)整系數(shù)1.承載力驗算第77頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四 地震作用屬于可變作用或偶然作用，其可靠指標(biāo)的取值應(yīng)低于靜力作用下的可靠指標(biāo)。因而，從理論上說，抗震設(shè)計中采用的材料強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)高于靜力作用時的材料強(qiáng)度設(shè)計值。但設(shè)計規(guī)范為了使用方便，便于將地震作用效應(yīng)與靜力荷載作用效應(yīng)直接比較，在抗震設(shè)計中仍采用靜力設(shè)計時的材料強(qiáng)度設(shè)計值。但通過引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)來提高其承載力。 抗震承載力調(diào)整系數(shù)材料鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件梁軸壓比小于0.15的柱軸壓比不小于0.15的柱剪力墻各類受剪、偏拉構(gòu)件0.750.750.800.850.85第78頁，共99頁，2022年，5月2

33、0日，5點(diǎn)11分，星期四2、荷載效應(yīng)組合及最不利內(nèi)力1）無地震作用時的荷載效應(yīng)組合 無地震作用組合應(yīng)用于非抗震設(shè)計及6度抗震設(shè)防、但不要求作地震作用計算的結(jié)構(gòu):分別為恒荷載、活荷載和風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計算的荷載效應(yīng)；分別為恒荷載、活荷載和風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的分項系數(shù),年限調(diào)整系數(shù)；分別為活荷載和風(fēng)荷載的組合系數(shù)；第79頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四有兩種荷載工況：（1）恒載+活載由活荷載控制的組合： 1.2x恒載效應(yīng)+1.4x活載效應(yīng)由恒荷載控制的組合： 1.35x恒載效應(yīng)+1.4x0.7x活載效應(yīng)（2）恒載+活載+風(fēng)荷載多層結(jié)構(gòu)： 1.2x恒載效應(yīng)+1.4x活載效應(yīng)+1.4x0

34、.6x風(fēng)載效應(yīng)高層結(jié)構(gòu)： 1.2x恒載效應(yīng)+1.4x活載效應(yīng)+1.4x1.0 x風(fēng)載效應(yīng)第80頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四2）有地震作用時的荷載效應(yīng)組合 所有要求進(jìn)行地震作用計算的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行有地震作用的荷載組合：分別為地震荷載代表值、水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值、豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的荷載效應(yīng)；分別為上述各種荷載作用的分項系數(shù)；荷載的組合系數(shù)，取0.2。第81頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四有地震作用組合的荷載工況：（1）對于所用多層及高層建筑：1.2x重力荷載效應(yīng)+1.3x水平地震作用效應(yīng)（2）對于60m以上高層建筑增加以下一項：1.2x

35、重力荷載效應(yīng)+1.3x水平地震作用效應(yīng)+1.4x0.2x風(fēng)荷載效應(yīng)（3）9度設(shè)防高層建筑增加以下兩項：1.2x重力荷載效應(yīng)+1.3x水平地震作用效應(yīng)+0.5x豎向地震作用效應(yīng)1.2x重力荷載效應(yīng)+1.3x豎向地震作用效應(yīng)（4）對于9度設(shè)防、且為60m以上高層建筑增加以下一項：1.2x重力荷載效應(yīng)+ 1.3x水平地震作用效應(yīng)+0.5x豎向地震作用效應(yīng)+1.4x0.2x風(fēng)荷載效應(yīng)第82頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四3、高層建筑中豎向活荷載的布置 高層結(jié)構(gòu)中，由于活荷載與恒載相比不大，它產(chǎn)生的內(nèi)力所占比重較小。因此規(guī)范規(guī)定，活荷載不考慮最不利布置，而用滿布活荷載計算內(nèi)力。一

36、般對梁跨中彎矩乘以1.11.2的放大系數(shù)來考慮活荷載的不利影響。第83頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四各國辦公樓層承受活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值中國美國英國法德俄加拿大日本澳大利亞2.02.42.52.02.42.93.0不同建筑物樓層承受活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值體育館看臺公寓住宅房間公寓住宅走廊學(xué)校教室學(xué)校走廊劇院門廳餐廳中國3.52.02.02.02.53.02.5美國4.82.04.82.03.94.84.8第84頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四活荷載按照荷載規(guī)范取值。樓板設(shè)計時：直接取用；梁、墻、柱和基礎(chǔ)設(shè)計時：應(yīng)將其乘以折減系數(shù)，以考慮所給樓面活荷載滿布在樓

37、面上的可能性程度。（梁的承載面積越大，荷載滿布的可能性越?。粯菍訑?shù)越多，荷載滿布的可能性越小。）墻、柱、基礎(chǔ)計算截面以上的層數(shù)12-34-56-89-2020計算截面以上各樓層活荷載總和的折減系數(shù)1（0.9）0.850.70.650.60.55活荷載按樓層數(shù)的折減系數(shù)當(dāng)樓面梁的從屬面積超過25m2時，設(shè)計樓面梁時的折減系數(shù)取0.9第85頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四4、水平荷載的方向簡化為第86頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四1）使用階段層間位移限制（風(fēng)荷載和小震作用下）5、側(cè)移限制1/300多高層鋼結(jié)構(gòu)1/1000鋼筋混凝土框支層1/1000

38、鋼筋混凝土剪力墻、筒中筒1/800鋼筋混凝土框架-剪力墻、板柱-剪力墻、框架-核心筒1/550鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)類型正常使用情況下的的限制值第87頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四2）防止倒塌層間位移限制（大震作用下）1/50多高層鋼結(jié)構(gòu)1/120鋼筋混凝土框支層1/120鋼筋混凝土剪力墻、筒中筒1/100鋼筋混凝土框架-剪力墻、板柱-剪力墻、框架-核心筒1/50鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)類型罕遇地震作用下的彈塑性層間位移的限制值第88頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四6、舒適度要求 在風(fēng)荷載作用下，高度超過150m的高層建筑，應(yīng)滿足人使用的舒適度要求。此時

39、，按照重現(xiàn)期為10年的風(fēng)荷載計算結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)加速度，或由風(fēng)洞試驗確定順風(fēng)向與橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度， 應(yīng)滿足下列要求：住宅、公寓：辦公、旅館：第89頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四7、穩(wěn)定和抗傾覆 由于高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的等效抗側(cè)剛度大小不等，需進(jìn)行P-效應(yīng)的計算。 同時，盡可能減輕建筑物自重，對于減小地震反應(yīng)、降低P-效應(yīng)產(chǎn)生的破壞有重要意義。第90頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四8、抗震結(jié)構(gòu)延性要求和抗震等級1）延性結(jié)構(gòu)的概念延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載能力不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用延性比表示延性，即塑性變形能力的大小。塑性變形和耗散地震能量，大部分抗震結(jié)構(gòu)在中震作用下都進(jìn)入塑性狀態(tài)而耗能。第91頁，共99頁，2022年，5月20日，5點(diǎn)11分，星期四MyMu0 fMMuMyfy fur 增加后期構(gòu)件延性比：結(jié)構(gòu)延性比：Pu0 PPy后期第92頁，共99頁，2022