建筑結構抗震原理水平地震作用的底部剪力法

工程抗震原理

PrinciplesofSeismicEngineering土木工程專業(yè)本科專業(yè)課

主要內容第一章工程抗震基礎知識第二章場地與地基基礎抗震原理第三章建筑結構抗震原理第六章橋梁結構抗震原理第七章工程結構減震控制原理第三章建筑結構抗震原理§1概述§2單自由度體系地震反應分析§3單自由度體系水平地震作用§4多自由度體系地震反應分析§5地震分析振型分解反應譜法§6水平地震作用的底部剪力法§7考慮扭轉的水平地震作用§8結構豎向地震作用§9建筑結構抗震驗算§10結構自振周期和頻率的實用計算方法§11工程結構地震反應的時程分析方法§12地基與結構動力相互作用效應第三章建筑結構抗震原理§1概述§2單自由度體系地震反應分析§3單自由度體系水平地震作用§4多自由度體系地震反應分析§5地震分析振型分解反應譜法§6水平地震作用的底部剪力法§7考慮扭轉的水平地震作用§8結構豎向地震作用§9建筑結構抗震驗算§10結構自振周期和頻率的實用計算方法§11工程結構地震反應的時程分析方法§12地基與結構動力相互作用效應§6水平地震作用的底部剪力法6.1《建筑抗震設計規(guī)范》中的底部剪力法1.建筑結構的底部剪力近似于單質點體系的建筑結構，或滿足下述條件的建筑，可采用底部剪力法計算其水平地震作用效應：(1)質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構；(2)高度不超過40m；(3)水平地震作用下結構變形以剪切變形為主；(4)地震作用下結構的扭轉效應可忽略不計?！?水平地震作用的底部剪力法滿足上述條件的建筑結構在水平地震作用下的反應通常以第一振型為主，且第一振型接近為直線?！?水平地震作用的底部剪力法按振型分解反應譜法，j振型i質點的最大水平地震作用為：j振型結構底部的總水平剪力為：

式中，α1—相應于結構基本周期的水平地震影響系數；GE—結構總的重力荷載代表值

，

其中Gi為質點i的重力荷載代表值?！?水平攏地震嘆作用簽的底掌部剪鄭力法按SR吳SS法的電振型槳組合橡原則基，結近構底部嫂的總耗水平項地震斧作用標準添值為餐：式中，q—高拆振型密影響暗系數仁，即§6水平蛾地震晨作用稱的底林部剪喜力法研究表明宰，當碌結構牛體系穩(wěn)各質救點質蘭量相滴等、苗并在貍高度坡方向堪均勻及分布違時，q=1奔.5號(n+1穿)/慶(2n+1眠)，n為質差點數導。如翼為單殺質點陡體系瞞，q=1；如蠟為無希限多敵質點靈體系鎮(zhèn)，q=0債.7臟5。為簡翅化計想算，翠當n>1時取q=0蘇.8想5。因傭此，上式結究構底治部的總水壩平地木震作墊用標盯準值可簡化為：式中，Geq—結不構等庭效總篇重力問荷載黎代表薄值，談單質子點體便系應瓶取總屬重力調荷載迫代表貝值，泥多質馳點體刺系可嗚取總花重力虧荷載栗代表友值的85啦%；GEk—建里筑結隙構的猜總水右平地求震作她用標每準值蚊?！?水平駝地震拾作用通的底北部剪排力法2.各質腐點的將水平菌地震盆作用按照朱結構素的地朗震反淺應以額第一肚振型史為主跨的假盲定，各質今點的肚水平昆地震超作用可近需似地水取為僻對應郵于第缺一振胳型各獵質點粒的地賊震作蔑用，衫即再根獸據第記一振唉型近旗似為媽直線慶（倒弊三角齒形）稼，取式中，η—比棋例系絹數；Hi—質氣點i的計六算高土度。由此位可得焦：§6水平朗地震越作用考的底護部剪確力法因此批，將上搖式代姓入可得：式中，Fi—質闊點i的水默平地拍震作大用標格準值肉；i—所唱求水潑平地肉震作拖用的趕質點懶序號貪?！?水平纖地震辣作用罰的底待部剪榆力法3.房屋督建筑址頂部株附加逝地震挽作用按上式計顛算得丸到的攔各質奴點的杯水平逢地震澇作用孤可較姑好地反映電剛度粥較大喉的結鍬構，如務砌體透結構甘的地冬震作困用。當結啦構的擾基本異周期謎較長韻，場需地特班征周雪期Tg較小塌時，齒由于渾高振狗型的午影響誤，按上式計援算出轉的結論構頂仆部地驕震作峽用偏責小。因此揀，《蓋建筑雪抗震綿設計醋規(guī)范暮》規(guī)充定，狼當建掉筑結布構的醫(yī)基本壺自振安周期T1>1扶.4Tg時，最在頂壟部附緊加水積平地晶震作選用，方?。骸?水平擋地震呆作用遙的底突部剪肌力法式中，ΔFn—頂說部附訂加水欲平地故震作肉用；δn—頂拐部附園加地餃震作饒用系修數，扮多層啊鋼筋擔混凝亮土和鋼結構解房屋垮可按下表采旦用，賤多層攜內框豬架磚勸房可碎采用0.臉2，其截它房艇屋可傾不考象慮。注：T1為結浩構基疊本自傅振周來期。Tg（s）T1>1.4TgT1≤1.4Tg≤0.350.08T1+0.07不考慮=0.35－0.550.08T1+0.01>0.550.08T1-0.02§6水平貓地震袋作用搶的底兵部剪戶力法而將惱余下贊的水爽平地夾震作鼻用按下式分器配給性各質苦點：此時挨，結療構頂念部的杏水平診地震以作用為按上式計置算的Fn和ΔFn之和婦，如圖對所示艷。Fn+ΔFnFEk底部姐剪力炭法應質用舉殼例[例1]試用鳳底部符剪力變法計世算圖顯示框己架多狀遇地躺震時鄰的層害間剪狂力。相已知耽結構獵的基黑本周障期T1=0赤.4木67迷s艘,抗震望設防貌烈度歷為8度,Ⅱ類場料地,設計恩地震愛分組游為第偉二組近。解：（1）計噴算結葡構等趴效總冰重力傾荷載其代表盾值（2）計斃算水錘平地就震影光響系詳數查表聰得10.5m7.0m3.5m1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數最大值（阻尼比為0.05）§6水平舍地震張作用平的底加部剪百力法解：（1）計您算結遺構等濟效總喂重力養(yǎng)荷載聚代表舅值例1：試耗用底儲部剪講力法矩計算礙圖示右框架堂多遇美地震自時的元層間往剪力耀。已跑知結隆構的許基本導周期T1蕉=0絕.4銅67糖s軌,抗震飼設防門烈度點為8度,Ⅱ類場命地,設計均地震命分組聽為第鞠二組予。（2）計譯算水橋平地太震影龜響系鵲數地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別（3）計霜算結咱構總眾的水棕平地墻震作柄用標朱準值10.5m7.0m3.5m§6水平據地震蠢作用翠的底示部剪懇力法例1：試億用底敞部剪情力法含計算烏圖示瓦框架部多遇扣地震懲時的窯層間遵剪力尼。已削知結散構的勻基本秤周期T1魔=0括.4舉67金s毅,抗震泥設防賣烈度銅為8度,Ⅱ類場捕地,設計特地震撒分組外為第圣二組燃。解：（1）計序算結紅構等御效總今重力煮荷載缺代表叛值（2）計卷算水碰平地扶震影瘡響系蛋數（3）計蛙算結漿構總郊的水搭平地灘震作大用標勒準值（4）頂貌部附遭加水強平地養(yǎng)震作就用頂部附加地震作用系數（5）計枯算各立層的筍水平饒地震統(tǒng)作用陽標準稿值§6水平巧地震熊作用渴的底涂部剪酒力法10.5m7.0m3.5m§6水平轟地震害作用駝的底你部剪忙力法（5）計哭算各拌層的感水平裳地震乖作用紗標準覆值例1：試慶用底虎部剪王力法觀計算悲圖示桃框架猜多遇喂地震否時的冬層間弦剪力甚。已脊知結慈構的場基本勤周期T1垮=0情.4冤67繩s館,抗震五設防道烈度罪為8度,Ⅱ類場潑地,設計慣地震竊分組渴為第冤二組臘。解：（1）計稻算結選構等遲效總箏重力忘荷載碎代表齊值（2）計雞算水冷平地球震影更響系賀數（3）計穩(wěn)算結鞠構總親的水斧平地司震作俗用標劉準值（4）頂呆部附廳加水幫平地貿震作會用10.5m7.0m3.5m（6）計掘算各朵層的運層間漿剪力§6水平畏地震謙作用甜的底怕部剪個力法（5）計井算各味層的搞水平稿地震習作用梅標準凱值例1：試毯用底哨部剪傭力法腫計算突圖示虎框架填多遇躺地震你時的花層間鞭剪力隔。已持知結現構的從基本逗周期T1恒=0鹽.4享67澇s匹,抗震狠設防江烈度理為8度,Ⅱ類場個地,設計激地震架分組帆為第非二組胡。解：（1）計炮算結惜構等領效總深重力偽荷載恩代表您值（2）計喪算水干平地倆震影行響系尊數（3）計迫算結昆構總孫的水凝平地用震作馳用標決準值（4）頂狗部附距加水肝平地痕震作偵用振型分解反應譜法結果10.5m7.0m3.5m[例2]六層課磚混胡住宅盜樓，她建造樣于基品本烈?guī)Ф葹?度區(qū)僻，場慈地為Ⅱ類，雷設計挖地震騙分組水為第喜一組匪，根喊據各襯層樓搞板、場墻的銀尺寸睛等得濱到恒費荷和帆各樓糧面活寶荷乘紋以組傘合值拍系數麗，得掘到的代各層怨的重邪力荷闊載代圓表值袖為G1=5仍39斜9.故7k輛N,據G2=G3=G4=G5=5敵08峰5k蜂N,挽G6=3診85黎6.像9k業(yè)N。試畫用底演部剪駝力法抹計算膊各層梳地震糖剪力主標準仇值。

由于多層砌體房屋中縱向或橫向承重墻體的數量較多，房屋的側移剛度很大，因而其縱向和橫向基本周期較短，一般均不超過0.25s。所以規(guī)范規(guī)定，對于多層砌體房屋，確定水平地震作用時采用。并且不考慮頂部附加水平地震作用。G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6§6水平幫地震疾作用趕的底牌部剪恥力法[例2]基本賤烈度素為8度，掀場地由為Ⅱ類，穴設計嘉地震頓分組答為第鎮(zhèn)一組想，G1=5翻39崇9.假7k遭N,巖G2=G3=G4=G5=5備08君5k舊N,再G6=3瓦85鵝6.粒9k咸N。計角算各參層地伴震剪窯力標耕準值藏。解：結構嗚總水設平地行震作夸用標純準值1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數最大值（阻尼比為0.05）§6水平冰地震租作用算的底鈴部剪舒力法G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6各層炎水平肅地震蓮剪力銹標準怒值各層現水平腎地震概作用層Gi(kN)Hi(m)GiHi(kN.m)Fi(kN)Vi(kN)63856.917.4555085.014.7545085.012.0535085.09.3525085.06.6515399.72.95Σ

67暑32溜0.桌921放32矮8.陷8233坦81以5.暴2547滔54綁4.前7561套27皇4.埋2575究00嗚3.刪7530陡62鳥69希.7賤288美4.斑598羨5.庸780摧5.嶼362狼4.暮844盞4.貞428俱0.隆440傭25尺.188朱4.諸518壞70譽.226羽75魚.533剪00捕.337壟44加.740可25搭.129時59咐6.倦6§6水平長地震僵作用捎的底窄部剪怨力法[例2]基本什烈度床為8度，坐場地艇為Ⅱ類，交設計僻地震受分組原為第店一組奇，G1=5嗓39例9.賣7k拆N,拖G2=G3=G4=G5=5館08張5k毯N,燃G6=3耀85童6.菜9k樸N。計零算各綠層地牛震剪山力標民準值櫻。解：結構伴總水數平地天震作媽用標停準值G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6[例3]四層要鋼筋鉆混凝績土框倚架結鼠構，雁建造喪于基碎本烈間度為8度區(qū)康，場沃地為Ⅱ類，名設計茶地震材分組稅為第杯一組憐，層方高和光層重滑力代問表值女如圖敘所示厭。結浩構的夫基本節(jié)周期犯為0.喝56創(chuàng)s,試用結底部獎剪力關法計買算各誰層地糧震剪贈力標劉準值醋。解：結構花總水利平地點震作研用標移準值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.361.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數最大值（阻尼比為0.05）地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別§6水平鞋地震毒作用狼的底衰部剪醫(yī)力法§6水平禁地震賞作用顯的底扭部剪盆力法[例3]四層援鋼筋擋混凝消土框割架結橡構，腰建造心于基喜本烈猜度為8度區(qū)葛，場駱地為Ⅱ類，每設計翅地震上分組息為第課一組筑，層花高和脆層重存力代咽表值脹如圖始所示治。結意構的歸基本呼周期職為0.局56列s,試用濕底部議剪力婚法計致算各暫層地扔震剪以力標仗準值板。解：結構憤總水樹平地萍震作搭用標索準值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.36頂部濁附加手水平鴨地震肌作用頂部附加地震作用系數§6水平培地震末作用準的底鉛部剪數力法4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73