建筑抗震设计-第3章-地震作用与结构抗震验算ppt课件.ppt

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1、天津城建大学TIANJINCHENGJIANUNIVERSITY建筑抗震设计主讲人：王庆鹏目录多层砌体房屋5场地、地基与基础2地震作用与结构抗震验算3框架、抗震墙与框架-抗震墙4底部框架-抗震墙、多层内框架砖砌房屋6抗震设计原则17单层钢筋混凝土柱厂房地震作用与结构抗震验算33.1概述地震作用是由于地面运动引起结构的动态间接作用。地震作用与一般静载的区别地震作用与一般静载不同，它不仅取决于地震烈度大小和近震、远震的情况，而且与建筑结构的动力特性有密切关系。而一般静荷载与结构的动力特性无关，可以独立的确定。因此，确定地震作用比确定一般静荷载复杂得多。地震作用与结构抗震验算3加速度反应谱就是

2、单质点弹性体系在一定的地面运动作用下，最大反应加速度(一般用相对值)与体系自振周期的变化曲线。地震作用与结构抗震验算33.2单质点弹性体系某些简单的建筑结构，例如等高单层厂房，因其质量绝大部分集中于屋盖，故在进行地震反应分析时，可将该结构中参与振动的所有质量按动能等效的原理全部折算至屋盖，而将柱视作一无重量的弹性直杆，这样就形成了一个单质点弹性体系。又如水塔，因其质量绝大部分集中于塔顶储水柜处，故亦可按单质点体系来分析其振动。地震作用与结构抗震验算3单自由度弹性体系的运动方程如设地震时地面水平运动的位移为xg(t)，质点相对地面的水平位移为x(t)，它们皆为时间t的函数，则质点的绝对位移

3、为xg(t)+x(t)，而绝对加速度为：地震作用与结构抗震验算3为一常系数二阶非齐次线性微分方程，其通解由两部分组成，一为齐次解，一为特解。前者代表体系的自由振动，后者代表体系在地震作用下的强迫振动。表示结构的阻尼系数c与临界阻尼系数cr的比值，故ζ称为临界阻尼比，简称阻尼比。地震作用与结构抗震验算33.3单自由度弹性体系的水平地震作用----地震反应谱法计算水平地震作用的基本公式：式中：FEK--水平地震作用标准值；Sa--质点加速度最大值；----地震动峰值加速度；β----动力系数；k----地震系数；α----地震影响系数；G----建筑的重力荷载代表值。意义：求得地震作用后，即

4、可按静力分析方法计算结构的最大地震位移反应。地震作用与结构抗震验算3地震动时能作质量产生地震作用(惯性力)的各种竖向荷载，称为重力荷载。抗震设计时，在地震作用标准值的计算中和结构构件地震作用效应的基本组合中，建筑物重力荷载的取值称为重力荷载代表值。《抗震规范》规定，建筑物的重力荷载代表值应取结构和构配件自重(恒载)标准值和各可变荷载(活荷载)组合值之和。各可变荷载的组合值系数按规范取值。地震作用与结构抗震验算3组合值系数可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面积灰荷载0.5屋面活荷载不考虑按实际情况考虑的楼面活荷载1.0按等效均布活荷载考虑的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其它民用建筑0.5

5、吊车悬吊物重力硬钩吊车0.3软钩吊车不考虑地震作用与结构抗震验算3地震系数是地震动峰值加速度（地面运动的最大绝对加速度）与重力加速度的比值，也就是以重力加速度为单位的地震动峰值加速度。显然，地面加速度愈大，地震的影响就愈强烈，即地震烈度愈大。所以，地震系数与地震烈度有关，都是地震强烈程度的参数。例如，地震时在某处地震加速度记录的最大值，就是这次地震在该处的k值(以重力加速度g为单位)。意义：通过地震系数可将地震动振幅对地震反应谱的影响分离出来。地震作用与结构抗震验算3动力系数动力系数是单质点弹性体系在地震作用下最大反应加速度与地面最大加速度之比，也就是质点最大反应加速度比地面最大加速度放

6、大的倍数。而对于给定的地震是个定值，所以β~T曲线实质上是一种加速度反应谱曲线。地震作用与结构抗震验算3当进行结构抗震设计时，由于无法确知今后发生地震的地震动时程，因而无法确定相应的地震反应谱。为了解决地震反应谱直接用于结构抗震设计的困难，需专门研究可供结构抗震设计用的反应谱，即设计反应谱。由于地震的随机性，即使是同一地点、同一烈度，每次地震的地面加速度记录也很不一致，因此需要根据大量强震记录算出对应于每一条强震记录的反应谱曲线，然后统计求出最有代表性的平均曲线作为设计依据，这种曲线称为标准反应谱曲线。地震作用与结构抗震验算3地震影响系数：表示单自由度弹性体系在地震时以重力加速度g为单位

7、的最大反应加速度。地震影响系数也是作用在质点上的地震作用与结构重力荷载代表值之比（）。抗震规范就是以地震影响系数α作为抗震设计依据的，其数值应根据烈度、场地类别、设计地震分组以及结构自振周期和阻尼比确定。地震作用与结构抗震验算3地震影响系数曲线（抗震设计反应谱）----地震影响系数；----地震影响系数最大值；----结构自振周期；----特征周期；----直线下降段的下降斜率调整系数；----阻尼调整系数；----衰减指数地震作用