《地震作用讲义》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,建筑抗震设计规范GB 50011-2001,第七讲 地震作用和抗震验算新规定,结构抗震分析的改进,王亚勇,中国建筑科学研究院工程抗震研究所,（北京 北三环东路30号 100013）,电话：010-84282354, 84272233-2448,7.1,长周期和不同阻尼比的设计反应谱,设计反应谱的范围由,3s延伸到6s，,分,上升段、平台段、曲线下降段和直线下降段,四个区段。一般结构阻尼比为,0.05，,在,5Tg,以内与89规范相同，从,5Tg,起改为,直线下降段，斜率为0.02，,保持了规范的延续性（图5.1.5)。,用于 GB50011-2001和 GBJ11-89,规范的反应谱,GB50011-2001所用的设计反应谱,对于阻尼比不等于0.05的结构，设计反应谱在阻尼比= 0.05的基础上调整：,上升段,的起始点为 0.45,max,不变,平台段,的数值乘以,2,=,1.0(0.05-)(0.06+1.7),曲线下降段,的指数，由0.9 改为, =,0.9(0.05-)(0.5+5),直线下降段,的斜率，由0.02 改为,1,=,0.02(0.05-)8,7.2 建筑结构的地震作用（5.1.1条强制性）,(1) 在建筑结构,两个主轴方向,分别计算地震作用和进行抗震验算。,(2) 有,斜交,抗侧力构件的结构，当角度15度时，应分别计算各斜交方向的水平地震作用。,(3),扭转影响,：平面,不规则,时，应考虑单向水平地震作用；,特别不规则,时，应考虑双向水平地震作用；,平面规则,时，可不进行扭转耦联计算，但应考虑偶然偏心而增大地震作用效应。,(4),竖向地震作用,：8、9度时，大跨和长悬臂及 9 度时的高层建筑 (9度时, L18m 的屋架,l,1.5m 的悬臂阳台及走廊；8度时, L24m的屋架，,l ,2.0m 的悬臂阳台及走廊)。,7.3地震影响系数和设计特征周期（5.1.4条强制性）,地震影响系数,的确定：按烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期（水平地震影响系数最大值，表5.1.4-1)；周期大于 6s 的结构应专门研究；及已编制抗震设防区划的处理。,设计特征周期,的确定：按场地类别、设计地震分组（表5.1.4-2), 计算 8、9度罕遇地震作用时，特征周期值增加 0.05s。,表5.1.4-1水平地震影响系数最大值,注：括号中的数值用于设计基本加速度为0.15g和0.30g的地区,地震影响,6 度,7 度,8 度,9 度,多遇地震,0.04,0.08 (0.12),0.16 (0.24),0.32,罕遇地震,-,0.50 (0.72),0.90 (1.20),1.40,表5.1.4-2 设计特征周期值(s),设计地震分组,场 地 类 别,I,II,III,IV,第一组,0.25,0.35,0.45,0.65,第二组,0.30,0.40,0.55,0.75,第三组,0.35,0.45,0.65,0.90,7.4 抗震计算方法（5.1.2条）,底部剪力法：,高度40米、以剪切变形为主且竖向规则，以及近似单质点体系的结构；,振型分解反应谱法,（平面或空间、耦联或非耦联模型）：一般结构；,时程分析法：,特别不规则结构、甲类建筑、超高层建筑等；,弹塑性分析法,（简化或时程法）：罕遇地震下的变形验算。,表5.1.2-1 采用时程分析法的房屋高度范围,烈度、场地类别,房屋高度范围（m）,8度、类场地和7度,100,8度、类场地,80,9度,60,表5.1.2-2 时程分析法所用地震加速度最大值 ( cm/s,2,),地震影响,6度,7度,8度,9度,多遇地震,18,35,（55）,70,（110）,140,罕遇地震,_,220 （310）,400,（510）,620,7.5 结构抗震验算规定（5.1.6条强制性）,6 度区的建筑（除IV类场地上高层建筑）、木结构和生土房屋，可不进行抗震验算，但要求采取,抗震措施,；,除上条规定以外的建筑结构，应进行多遇地震下的,截面抗震验算,；,采用隔震设计的建筑结构，按 12 章进行抗震验算。,7,.6 建筑结构地震作用取值的控制,本次修订，在,特征周期、楼层最小水平地震剪力、扭转效应（偶然偏心、单向,和,双向水平地震）,等三个方面来控制建筑结构地震作用：,（1）设计特征周期,、类场地的,设计特征周期,将比 89规范,增大0.05s,，总体上提高了中等高度房屋和单层厂房的地震作用，使量大面广的一般结构的抗震安全性有一定的提高，符合当前提高结构安全性的呼声要求（表5.1.4-2）；计算8、9 度罕遇地震时，,设计特征周期,应,增加 0.05s,。,（2）最小水平地震剪力 ( 5.2.5条强制性),结构底部总剪力和楼层水平地震剪力的控制(式 5.2.5)：对于长周期结构，按加速度反应谱计算的地震作用明显偏小。这是由于长周期结构对于加速度的反应较为迟钝，强地面运动速度和位移对结构的作用更为强烈。而加速度反应谱不可能反映这种作用，计算结果可能是不安全的。为此，不仅要控制结构,底部总地震剪力，,还要控制每个,楼层的水平地震剪力。,（表 5.2.5 强制性）,(a) 当结构,基本周期小于3.5s,或,扭转效应明显时，楼层剪力系数应不小于0.2max,（基本与89规范相同）：7、8、9度时，分别为 0.016 (0.024)、0.032 (0.048) 和 0.064；,(b) 当结构,基本周期大于5.0s,时,，,7、8、9 度下的,楼层剪力系数,分别不小于 0.012（0.018）、0.024 (0.032) 和 0.040；,(c) 当结构,基本周期界于3.5s至5.0s,时，插值。,(3)水平地震作用的扭转效应( 5.2.3条）,震害经验和强震记录的分析证明，实际地震地面运动是同时具有平动、上下和扭转分量的。,平面规则,的结构可不考虑扭转耦联，但仍要考虑,偶然偏心,；,平面不规则,结构考虑扭转耦联时，取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度，根据不规则程度计算,单向,或,双向,水平地震作用下的,扭转效应,。,(a) 偶然偏心,对于,对称,且抗侧力构件,正交,的结构，可化为按,两个主轴方向分别考虑地震作用而不用考虑扭转耦联，,但需要考虑,结构偶然偏心,和,地震动的扭转分量，,将,边榀结构,的,地震内力增大1.05 1.30倍,(一般情况下，短边取1.15,长边取1.05,扭转刚度较小时取1.30 )。,“扭转刚度较小”,的确定：核心筒-外稀柱框架等， 第一振型以扭转为主,(,r/u0.5), 或,T, 0.7T,x1,、 T, 0.7T,y1,(“,高规”规定,A 级高度的建筑不应 0.9，B 级高度的建筑不应 0.85,),;,对较高的高层建筑，要求,T, 1.4T,x2,、T,1.4T,y2,。,(b) 单向水平地震作用,同89规范：,底部剪力法,振型分解反应谱法,地震作用标准值,F,ji,=,j,tj,X,ji,G,i,地震作用效应,非扭转耦联,S,Ek,= S,2,j,扭转耦联,S,Ek,= ,jk,S,j,S,k,单向水平地震作用扭转耦联系数,j,k,=, 8 ,j,k,(1+,T,) ,T,1.5,/,(1-,T,2,),2,+,4 ,j,k,(1+,T,),2,T,( 5.2.3 6 ),(c) 双向水平地震作用,对于,非对称,或抗侧力构件,斜交,的结构，必需考虑,两个主轴方向同时施加地震作用的扭转效应,，两个方向地震作用效应的组合，取一个方向 100、另一正交方向 85的 “平方和方根组合”, 即以下二式的较大值:,S=,( S,x,),2,+( 0.85S,y,),2,或,S =,( S,y,),2,+( 0.85S,x,),2,7.7 关于时程分析法输入 地震波的规定 ( 5.1.2条）,时程分析法应选用不少于二条的实际强震记录和一条人工模拟加速度时程曲线。其平均反应谱应与振型分解法所用的设计反应谱在,统计意义上相符。,所谓,“统计意义上相符”,指的是平均反应谱与设计反应谱的值在每个周期点上相差不大于,20 %。,为了保证时程法分析结果的可靠合理，同时规定,多条,地震波输入计算的,平均结构底部剪力值,不应小于振型分解法计算结果的,80 %,，而且,单条,地震波输入计算的底部剪力值不应小于,65 %,。从而保证所选地震波的合理性。,7.8 关于地基与结构相互作用,对,8、9 度III、IV类,场地、,T,1,= 1.2-5.0 Tg,、基础较好的钢筋混凝土高层建筑结构，考虑地基与结构相互作用对水平地震作用的折减，上部结构,刚度越大，折减越多,（5.2.7 条）；,对,高宽比小于3,的结构，沿高度的折减按,矩形规律,分布；,对,高宽比不小于3,的结构，折减基本按,抛物线规律,分布，底部按式5.2.7折减，顶部不折减，中间各层按线性插值；,折减后的水平地震剪力应符合第条关于,楼层最小水平地震剪力,的规定。,楼层水平地震剪力折减系数,=, T,1,/ (T,1,+T) ,0.9,表 5.2.7 附加周期,T,(s),烈 度,场 地 类 别,III 类,IV 类,8,0.08,0.20,9,0.10,0.25,7.9 截面抗震验算（5.4.1和5.4.2条强制性）,结构构件的地震作用效应和其它荷载效应的基本组合（式 5.4.1) :,直接采用对荷载或地震作用的效应,，不再采用效应系数与荷载（作用）代表值（标准值）的乘积；保留分项系数和风荷载组合系数。公式更简捷，物理意义更明确；,抗震验算表达式（式5.4.2）: 同89规范，保留,承载力抗震调整系数,（表5.4.2）,地震作用效应和其他荷载效应组合及抗震验算,89 规范,S =,G,C,G,G,E,+,Eh,C,Eh,E,hk,+,Ev,C,Ev,E,vk,+,w,w,C,w,w,k,2001规范,S =,G,S,GE,+,Eh,S,Ehk,+,Ev,S,Evk,+,w,w,S,wk,抗震验算,S R /,RE,7.10 结构变形验算的新规定,(1) 弹性层间位移角计算：,弹性层间变形的控制值，不仅是楼层,质心处的位移,，而且是,最大的层间位移,。除了以弯曲变形为主的高层建筑外，小震下的,弹性层间位移限值,是（计算时不再扣除结构整体弯曲变形和扭转变形、各分项系数取1.0、钢筋混凝土构件的截面刚度可采用弹性刚度, 5.5.1 条）：,弹性层间位移角限值,RC 框架 1/550,RC 框-墙,内筒-外框 1/800,RC 抗震墙,筒中筒,RC框支层 1/1000,钢结构 1/300,(2) 弹塑性层间位移角计算：,大震作用下，,不规则结构、超高层结构、隔震和消能减震结构,需进行,弹塑性变形验算。,其中，对排架、框架、隔震消能结构、甲类建筑和高层钢结构的要求为,“应”,，其余为,“宜”,。可采用,简化计算、静力弹塑性,即所谓推覆,(push-over),方法和,动力弹塑性,计算方法（5.5.2和5.5.3 条）。,弹塑性层间位移限值,RC 排架 1/30,RC 框架 1/50,RC 框-墙,内筒-外框,底框砖房 1/100,RC 抗震墙,筒中筒，RC框支层 1/120,钢结构 1/50,