建筑结构 第十五章 建筑抗震设计基本知识二

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,*,第十五章 地震作用和结构的抗震验算,第一节 地震基本知识,第二节 抗震设计的基本要求,第三节,地震作用的计算,第四节 结构的自振周期,第五节 结构的抗震验算,第五编 建筑抗震设计基本知识,第一节,地,地震基,本,本知识,一、,地震的类,型,型,二、,常用术语,一、,地震的类,型,型,地震是由,于,于地壳构,造,造运动(,岩,岩层构造,状,状态的变,动,动)或其,它,它原因而,引,引起的地,面,面振动的,现,现象。,地震按其,成,成因可分,为,为：火山,地,地震，陷,落,落地震和,构,构造地震,。,。,1.火,山,山地震由于,火,火山爆发,而,而引起的,地,地震；,2.陷落地震由于,地,地表或地,下,下岩层突,然,然大规模,陷,陷落和崩,塌,塌而造成,的,的地震；,3.构,造,造地震由于,地,地壳运动,，,，推挤地,壳,壳岩层使,其,其薄弱部,位,位发生断,裂,裂错动而,引,引起的地,震,震。,前二种地,震,震的影响,范,范围和破,坏,坏程度相,对,对较小，,而,而后一种,地,地震的破,坏,坏力大,二、,常用术语,1.地,震,震震级：,震级是表,示,示地震本,身,身大小（,释,释放能量,多,多少）的,尺,尺度。目,前,前，国际,上,上比较通,用,用的是里氏震级，其原始,定,定义为1935年,由,由里克特(,Richter),给出，即,地,地震震级,M,为,M=logA,震级与震,源,源释放能,量,量的大小,有,有关，震,级,级每差一,级,级，地震,释,释放的能,量,量将差32倍。,微震,小于2级,的,的地震；,有感地震,2 4级地震,，,，人能感,觉,觉到;,破坏性地,震,震 5级以上,地,地震，能,引,引起不同,程,程度的破,坏,坏；,强烈地震,7级以上,的,的地震。,2.地,震,震烈度,地震烈度,是,是指某一,地,地区的地,面,面和各类,建,建筑物遭,受,受到一次,地,地震影响,的,的强弱程,度,度。对,于,于一次地,震,震，表示,地,地震大小,的,的震级只有,一,一个；,随距离震,中,中的远近,不,不同，烈,度,度就有差,异,异。,评定地震,烈,烈度的标,准,准就称为地震烈度,表,表。绝大多数,国,国家包括,我,我国都采,用,用分成12度的地,震,震烈度表,。,。,3.基,本,本烈度,作为一个,地,地区抗震,设,设防依据,的,的地震烈,度,度，它是,指,指该地区,今,今后一定,时,时期内，,在,在一般场,地,地土条件,下,下，可能,遭,遭受的最,大,大地震烈,度,度，也就,是,是由国家,地,地震局制,定,定的全国,地,地震烈度,区,区划图规,定,定的烈度,。,。,4.设防,烈,烈度：,建筑物抗,震,震设防时,采,采用的烈,度,度。,地震对建,筑,筑物的影,响,响,第二节,抗,抗震设,计,计的基本,要,要求,一、,建筑抗震,设,设防分类,和,和设防标,准,准,二、,抗震设防,的,的目标,三、,抗震概念,设,设计,一、,建筑抗震,设,设防分类,和,和设防标,准,准,1.抗,震,震设防类,别,别,根据建筑,的,的使用功,能,能的重要,性,性，分为,甲,甲类、乙,类,类、丙类,、,、丁类四,个,个抗震设,防,防类别。,2.抗,震,震设防标,准,准,甲类建筑,乙类建筑,丙类建筑,丁类建筑,二、,抗震设防,的,的目标,抗震设防,的,的目标,三水准要,求,求：,所谓的三,水,水准抗震,目,目标，可,简,简单的概,括,括为：,1）小震,不,不坏,2）中震,可,可修,3）大震,不,不倒,三、抗震,概,概念设计,概念设计 指,一,一些在计,算,算中或在,规,规范中难,以,以作出具,体,体规定的,问,问题，必,须,须由工程,师,师运用“,概,概念”进,行,行分析，,作,作出判断,，,，以便采,取,取相应的,措,措施。,结构破坏,机,机理的概,念,念；,力学概念,；,；,由震害、,试,试验现象,等,等总结提,供,供的各种,宏,宏观的和,具,具体的经,验,验等。,概念及经,验,验要贯穿,在,在方案确,定,定及结构,布,布置过程,中,中，,应体现在,计,计算简图,或,或计算结,果,果的处理,中,中，,对某些薄,弱,弱部位的,配,配筋构造,起,起作用。,概念设计,带,带有一定,的,的经验性,。,。但它和,抗,抗震计算,、,、构造设,计,计等是不,可,可分割、,互,互为补充,的,的抗震设,计,计的重要,组,组成部分,。,。,1.场,地,地、地基,和,和基础选,择,择,场地土的,分,分类,场地的选,择,择,地基和基,础,础选择,2.结,构,构的平面,和,和立面布,置,置,3.结,构,构体系的,选,选择,4.抗震结构,构,构件及其,连,连接,5.非结构构,件,件,6.材料选择,和,和施工,第三节,地,地震作,用,用的计算,一、,重力荷载,代,代表值,二、,单质点弹,性,性体系的,地,地震作用,三、,多质点弹,性,性体系的,地,地震作用,一、,重力荷载,代,代表值,一般把各,层,层质量集,中,中在楼层,处,处，,n,个楼层即,形,形成,n,个质点。每一,楼,楼面标高位置,的,的重量（称重,力,力荷载代表值,）,）由以下几部,分,分组成：,恒荷载（本层,楼,楼面结构及上,、,、下各半层墙,、,、柱）的全部,；,；,雪荷载的50,；,一般楼面活荷,载,载的50，,藏,藏书库、档案,库,库活荷载的80。,简化后的计算,简,简图如图，图,中,中,G,i,为第,i,层质点的重力,荷,荷载代表值。,1.单质点体,系,系,等高单层厂房,、,、水塔等。,该结构中参与,振,振动的所有质,量,量全部折算至,顶,顶部；,墙、柱视作一,无,无重的弹性杆,，,，这样就形成,了,了一个单质点,体,体系；,该体系只作单,向,向振动时，就,成,成为一个单自,由,由度体系。,二、,单质点弹性体,系,系的地震作用,2.单质点弹,性,性体系的地震,作,作用,式中：,m、G,为单质点体系,的,的质量及重量,；,；,g,重力加速度；,为地面运动最,大,大加速度；,称为地震系数,，,，表示地面运,动,动的相对强度,；,；,称为动力系数,，,，表示质点加,速,速度与地面加,速,速,度相比的放大,系,系数；,为地震影响系,数,数，,=k,。,3.计反应谱,曲,曲线,地震影响系数,；,；,max,地震影响系数,最,最大值；,T,结构自振周期,；,；,T,g,特征周期；,曲线下降段衰,减,减指数；,1,直线下降段下,降,降斜率调整系,数,数；,2,阻尼调整系数,4.单质点体,系,系的地震作用,计,计算方法,计算结构自振,周,周期,由场地类别、,设,设计地震分组,查,查表,得场地,特,特征周期,T,g;,由设防烈度查,表,表得水平地震,影,影响系数最大,值,值,max,；,确定,、,1,、,2,；,由,T、T,g,、,max,按图计算水平,地,地震影响系数,；,作用在单质点,上,上的水平地震,作,作用为,F,EK,=,g=,mg。,三、,多质点弹性体,系,系的地震作用,1.多质点体,系,系的振型和自,振,振周期,2.多质点体,系,系的地震作用,的,的计算方法,应按不同情况,分,分别采用相应,的,的地震作用计,算,算方法：,高度不超过40,m，,以剪切变形为,主,主，刚度与质,量,量,沿高度分布比,较,较均匀的建筑,物,物，可采用底,部,部剪力法。,高度超过40,m,的高层建筑物,一,一般可采用振,型,型分解反,应谱方法。,刚度与质量分,布,布特别不均匀,的,的建筑物、甲,类,类建筑物,等，宜采用时,程,程分析法进行,补,补充计算。,基本思想,：,：按结构底部总,剪,剪力相等的原,则,则，把多质点,体,体系简化为单,质,质点体系，只,用,用基本自振周,期,期确定总底部,剪,剪力，然后按,照,照一定规律将,地,地震力（总底,部,部剪力）沿高,度,度沿高度分配,给,给各质点。,适用条件,：,：,结构高度小于40,m；,沿高度方向质,量,量及刚度分布,比,比较均匀；,以剪,切,切变,形,形为,主,主（,H/B4）,的高,层,层建,筑,筑。,3.,底,底部,剪,剪力,法,法,计,计算,方,方法,基本,自,自振,周,周期,T,1,、,按反,应,应谱,曲,曲线,（,（,T-,）,确定,1,；（,地震,影,影响,系,系数,最,最大,值,值,max,；,特征,周,周期,T,g,；,曲线,下,下降,段,段衰,减,减指,数,数,；,直线,下,下降,段,段下,降,降斜,率,率调,整,整系,数,数,1,；,阻尼,调,调整,系,系数,2,）,计算,底,底部,剪,剪力,F,EK,：F,EK,=,1,G,eq,（G,eq,=0.85G,E,=0.85,G,i,）,F,EK,分配,给,给各,质,质点,：,：,建筑,为,为,n,层时,，,，各,楼,楼层,处,处地,震,震力,为,为,F,i,。,顶部,附,附加,荷,荷载,F,n,近似,考,考虑,高,高振,型,型影,响,响。,顶,顶层,等,等效,地,地震,力,力为,F,n,+F,n,。,多质,点,点体,系,系的,水,水平,地,地震,作,作用,分,分布,特,特点,：,：,当质,量,量、,刚,刚度,沿,沿高,度,度分,布,布较,均,均匀,（,（,G,i,G,j,）,时，,F,i,与,H,i,成正,比,比。,第四,节,节,结,结,构,构的,自,自振,周,周期,一、,顶,顶点,位,位移,法,法,二、,计,计算,自,自振,周,周期,的,的经,验,验公,式,式,一.,顶,顶点,位,位移,法,法,对于,质,质量,和,和刚,度,度沿,高,高度,分,分布,比,比较,均,均匀,的,的框,架,架结,构,构、,框,框架,一,一剪,力,力墙,结,结构,和,和剪,力,力墙,结,结构,：,：,T,结构,顶,顶点,假,假想,侧,侧移,：,：即把,集,集中,在,在各,层,层楼,面,面处,的,的重,量,量,G,i,视为,作,作用,于,于,i,层楼,面,面的,假,假想,水,水平,荷,荷载,，,，按,弹,弹性,刚,刚度,计,计算,得,得到,的,的结,构,构顶,点,点侧,移,移(,以,以,m,为单,位,位),；,；,0,基本,周,周期,的,的缩,短,短系,数,数：框架,结,结构,取,取,0,=0.6,0.7,；,；,框架,一,一剪,力,力墙,结,结构,取,取,0,=0.7,0.8,；,；,剪力,墙,墙结,构,构取,0,0.9,1.0。,二.,计,计算,自,自振,周,周期,的,的经,验,验公,式,式,高层,钢,钢筋,混,混凝,土,土剪,力,力墙,结,结构,（高,度,度为20,50,m，,剪力,墙,墙间,距,距为36,m,的住,宅,宅、,旅,旅馆,类,类建,筑,筑物,）,）,横墙,间,间距,较,较密,时,时:,T,1,横,=0.054,n；,T,1,纵,=0.04,n,横墙,间,间距,较,较疏,时,时：,T,1,横,=0.06,n；,T,1,纵,=0.05,n,式中,：,：,n,为建,筑,筑物,层,层数,；,；,H,为建,筑,筑物,总,总高,度,度；,B,为建,筑,筑物,总,总宽,度,度。,钢筋,混,混凝,土,土框,架,架、,框,框架,一,一剪,力,力墙,结,结构,：,：,或,T,1,=（0.07-0.09）n,式中,：,：,H、B、n,意义,同,同前,。,。,第五,节,节,结,结构,的,的抗,震,震验,算,算,一、,荷载,效,效应,的,的基,本,本组,合,合,二,、,、,抗,震,震,验,验,算,算,的,的,设,设,计,计,表,表,达,达,式,式,三,、,、,抗,抗,震,震,变,变,形,形,验,验,算,算,一,、,、,荷,荷,载,载,效,效,应,应,的,的,基,基,本,本,组,组,合,合,1.,无,地,地,震,震,作,作,用,用,组,组,合,合,：,：,S=,G,S,GK,+,Q,Q,S,QK,+,W,W,S,Wk,式,中,中:,S,无,地,地,震,震,组,组,合,合,时,时,荷,荷,载,载,效,效,应,应,组,组,合,合,的,的,设,设,计,