底部剪力法建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震課程92課件講解

第三章地震作用與結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算底部剪力法《建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震》課程CONTENTS目錄01基本思路02相關(guān)因素的確定03總結(jié)基本思路01按振型分解法計(jì)算多質(zhì)點(diǎn)房屋結(jié)構(gòu)的水平地震作用時(shí)，需要計(jì)算結(jié)構(gòu)的各階頻率和振型，運(yùn)算過程相當(dāng)繁瑣。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，《抗震規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)滿足下列條件時(shí)，可采用近似計(jì)算法——底部剪力法。底部剪力法2(a)房屋的總高度不超過40M；(b)房屋結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度給高度分布比較均勻；(c)房屋結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)的變形以剪切變形為主；(d)房屋結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可忽略不計(jì)。

滿足上述條件的結(jié)構(gòu)，在水平地震作用下振動(dòng)時(shí)，其位移反應(yīng)通常以基本振型為主，且基本振型近似于直線。將多質(zhì)點(diǎn)體系折算或等效單質(zhì)點(diǎn)體系折算的原則是兩體系的水平地震作用相等(即底部剪力相等)基本思路

底部剪力法是先計(jì)算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用，即作用于結(jié)構(gòu)底部的剪力FEK，然后將總水平地震作用按一定的規(guī)律分配給各質(zhì)點(diǎn)，最后按靜力法計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。GeqGiGeqFekFekGiFi2底部剪力法1、結(jié)構(gòu)總的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值FEK的計(jì)算(即結(jié)構(gòu)底部剪力的計(jì)算)2

式中:

——相應(yīng)于多質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)基本周期T1的水平地震影響系數(shù)；

——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值kN。

單質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值；

多質(zhì)點(diǎn)可取總重力荷載代表值的85%，

即

多自由度體系等效為單自由度體系，并求得該體系的總體地震作用GiGeqT1T1FEk底部剪力法22、各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算

結(jié)構(gòu)各層的地震作用與該層的重力荷載代表值（質(zhì)量）及該層水平變形有關(guān)。由于結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的位移反應(yīng)以基本振型為主，故各質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計(jì)算：

式中:

——集中于質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值（kN）

——質(zhì)點(diǎn)的計(jì)算高度。質(zhì)點(diǎn)的計(jì)算高度由基礎(chǔ)頂面算至質(zhì)點(diǎn)集中的位置。

底部剪力法23、樓層水平地震剪力的計(jì)算式中:

——第層的樓層地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）

——質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值（kN）

底部剪力法

2《抗震規(guī)范》規(guī)定，抗震驗(yàn)算時(shí)，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下列要求：

底部剪力法2底部剪力法類別6度7度8度9度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本自振周期小于3.5s的結(jié)構(gòu)0.0080.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本自振周期大于5.0s的結(jié)構(gòu)0.0060.012（0.018）0.024（0.036）0.048注:1.基本自振周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值。

2.括號(hào)內(nèi)數(shù)字分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)。

相關(guān)因素的確定022

相關(guān)因素的確定1、水平地震影響系數(shù)的確定

建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)地震烈度、場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。底部剪力法21、水平地震影響系數(shù)的確定

水平地震影響系數(shù)最大值注：括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)基本加速度0.15g和0.30g地區(qū)的地震影響系數(shù)。地震影響烈度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0.280.50（0.72）0.90（1.20）1.40底部剪力法抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜----地震影響系數(shù)；----地震影響系數(shù)最大值；----結(jié)構(gòu)自振周期；

----特征周期；----直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)；----阻尼調(diào)整系數(shù)；----衰減指數(shù)2底部剪力法1直線上升段：2水平段：3曲線下降段：4直線下降段：or除有專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比取0.0521234

底部剪力法2影響水平地震作用的因素地震烈度對(duì)地震作用的影響當(dāng)?shù)卣鹆叶扔髸r(shí)，地面加速度a地面則愈大，這時(shí)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)加速度a反應(yīng)也隨之增大，地震作用也就愈大。底部剪力法地震烈度對(duì)地震作用影響的規(guī)律：地震烈度愈大，地震作用也就愈大。2建筑物剛度若結(jié)構(gòu)的剛度EI=∞，則在地震時(shí)，必然有a反應(yīng)=a地面，F(xiàn)=ma地面，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)受到的地震作用最大。

物體的振動(dòng)規(guī)律可知，在結(jié)構(gòu)的剛度與自振周期之間，存在著一種固定的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)的剛度愈大，其自振周期愈短；反之，結(jié)構(gòu)的剛度愈小，其自振周期愈長(zhǎng)。底部剪力法影響水平地震作用的因素2建筑物剛度工程上習(xí)慣于用結(jié)構(gòu)的自振周期T1來反映剛度對(duì)地震作用的影響。

在一般情況下，當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量一樣，在遭受相同的地震時(shí)，若結(jié)構(gòu)的自振周期愈長(zhǎng)，則其承受的地震作用將愈小。底部剪力法影響水平地震作用的因素2結(jié)構(gòu)自振周期對(duì)于單質(zhì)點(diǎn)體系，結(jié)構(gòu)的自振周期T就是基本自振周期T1；對(duì)于多質(zhì)點(diǎn)體系，依據(jù)的結(jié)構(gòu)自振周期就是基本自振周期T1底部剪力法影響水平地震作用的因素結(jié)構(gòu)的自振周期可根據(jù)理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式確定，如能量法，折算質(zhì)量法，頂點(diǎn)位移法，矩陣迭代法，經(jīng)驗(yàn)公式法等2

在實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上，再忽略房屋寬度和層高的影響等，有下列粗略的公式（1）鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（2）鋼筋混凝土框架-抗震墻或鋼筋混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)N---結(jié)構(gòu)總層數(shù)。（3）鋼筋混凝土抗震墻或筒中筒結(jié)構(gòu)（4）鋼-鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)（5）高層鋼結(jié)構(gòu)底部剪力法影響水平地震作用的因素地震時(shí)，雙共振的存在是引起建筑物嚴(yán)重破壞的重要原因。2建筑場(chǎng)地對(duì)地震作用的影響(Tg)底部剪力法影響水平地震作用的因素雙共振--地震波與地面共振

地面與建筑物共振抗震計(jì)算中，為了反映建筑場(chǎng)地對(duì)地震作用的這種影響，引入了場(chǎng)地特征周期這個(gè)概念。并符號(hào)Tg表示。20.900.65

0.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.45

0.35

0.25第一組ⅣⅢ

Ⅱ

Ⅰ場(chǎng)地類別設(shè)計(jì)地震分組底部剪力法影響水平地震作用的因素特征周期值（s）2、的確定

2--結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值

--重力荷載代表值

相關(guān)因素的確定底部剪力法單質(zhì)點(diǎn)應(yīng)取總重力荷載代表值；

重力荷載代表值計(jì)算結(jié)構(gòu)上的地震作用時(shí)，取建筑物的重力荷載代表值GE來反映重量對(duì)地震作用的影響。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，把地震發(fā)生時(shí)永久荷載與其它可變荷載的可能組合結(jié)果總稱為“抗震設(shè)計(jì)的重力荷載代表值GE”

2第i個(gè)可變荷載的地震組合值系數(shù)

第i個(gè)可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)構(gòu)、構(gòu)配件永久荷載（自重）標(biāo)準(zhǔn)值底部剪力法各可變荷載的組合值系數(shù)應(yīng)按下表采用。不計(jì)入軟鉤吊車0.3硬鉤吊車0.5其它民用建筑0.8藏書庫、檔案庫1.0按實(shí)際情況計(jì)算的樓面活荷載不計(jì)入屋面活荷載0.5屋面積灰荷載0