产生扭转地震反应的原因99

平板型网架 8 钢屋架 9
数，按表采用； 钢筋混凝土 8
Gi ---重力荷载代表值。 屋架 9
场地类别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ、Ⅳ
可不计算（0.10) 0.08(0.12) 0.10(0.15)
0.15 0.10(0.15)
0.15
0.20
0.13(0.19) 0.13(0.19)
0.20
0.25
0.25
对于长悬臂和其它大跨度结构的竖向地震作用标准值， (1) 8度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%和 20% (2)设计基本地震加速度为0.30g时，可取该结构构件重力荷载代 表值的15%。
竖向地震作用的影响是显著的：
根据地震计算分析，对于高层建筑、高耸及大跨结构影 响显著。结构竖向地震内力NE/与重力荷载产生的内力NG的比 值沿高度自下向上逐渐增大，烈度为8度时为50%至90%，9度 时可达或超过1；335m高的电视塔上部，8度时为138%；高层 建筑上部，8度时为50%至110%。
二、考虑扭转地震效应的方法
1、规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用 方向的两个边榀，其地震作用效应宜乘以增大系数。 一般情况下，短边可按1.15、长边可按1.05采用；当 扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。
2、采用扭转耦联的振型分解反应谱法。
三、考虑扭转的振型分解反应谱法
1、考虑扭转地震效应时水平地震作用标准值的计算公 式: Fxji j tj x jiGi
仅考虑x方向地震时
n
n
tj
x jiGi /
(
x
2 ji
y
2 ji
2 ji
ri
2
)Gi
i 1
i 1
n
n
仅考虑y方向地震时 tj
y jiGi /
(
x
2 ji
y
2 ji
2 ji
ri
2
)Gi
i 1
i 1
与x方向斜交地震时
tj xj cos yj sin
地震作用方向与 x轴方向夹角
S
、
j
S
k---分别为j、k振型地震作用产生的作用效应；
可取前9~ 15个振型。
j、k---分别为j、k振型的阻尼比；
jk ---为j振型与k振型的耦联系数；
T ---为k振型与j振型的自振周期比；
考虑双向水平地震作用下扭转的地震作用效应
SEK
S
2 x
(0.85S y
)2
SEK
S
2 y
(0.85Sx
场地类别
Ⅲ
Ⅳ
剪力按1款规定折减,顶部不折减,中间 8 0.08 0.20
各层按线性插入值折减.
9
0.10
0.25
3.折减后各楼层的水平地震剪力应符合楼层最低剪力的规 定。
§3.11 结构竖向地震作用
竖向地震运动是可观的：
根据观测资料的统计分 析，在震中距小于200km范 围内，同一地震的竖向地面 加速度峰值与水平地面加速 度峰值之比av/ah平均值约为 1/2，甚至有时可达1.6。
1.高宽比小于3的结构，各楼层水平地震剪力的折减系数， 可按下式计算：
( T1 )0.9
T1 T
---计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数；
T1 ---按刚性地基假定确定的结构基本自振周期；
T ---计入地基与结构动力相互作用的附加周期
按右表采用（单位：s）；
2.高宽比不小于3的结构,底部的地震 烈度
Fyji j tj y ji Gi
Ftji j tj ri2 jiGi
x ji、y ji ---分别为j振型i层的x、y方 向的水平相对位移；
ji ---为j振型i层的相对扭转角；
j ---j振型周期Tj对应的地震 Fxji 影响系数；
y Ftji
质心
x
ri Ji / Mi ---i层转动半径；
§3.7 建筑结构的扭转地震效应
一、产生扭转地震反应的原因 两方面：建筑自身的原因和地震地面运动的原因。
1.建筑结构的偏心
m
产生偏心的原因：
a.建筑物的柱体与墙体等抗 侧力构件布置不对称。
b.建筑物的平面不对称。
ug (t)
刚心
质心
c.建筑物的立面不对称。
d.建筑物的平面、立面均不对称。
e.建筑物各层质心与刚心重合， 但上下层不在同一垂直线上。
G1
V max, H max ---竖向、水平地震影响系数最大值。FEVK
FVi
Gi Hi
n
FEVK
GjH j
j 1
---质点i的竖向地震作用标准值。
规范要求：9度时，高层建筑楼层的竖向地震作用效 应应乘以1.5的增大系数。
三、平板型网架屋盖与大于24m屋架的竖向地震作用计算
采用静力法
i Fi e / Fi s
Fy ji
j振型i层质心处地震作用
考虑扭转地震效应时水平地震作用标准值
的计算公式:
y 质心
Fxji j tj x ji Gi Fyji j tj y ji Gi
Fx ji
Ftji x
Ftji j tj ri2 jiGi
Fy ji
j振型i层质心处地震作用
tj ---考虑扭转的j振型参与系数；
时程分析法概念
时程分析法是对结构的运动微分方程直接进行逐步积 分求解的一种动力分析方法。由时程分析可得到各质点随 时间变化的位移、速度和加速度动力反应，并进而可计算 出构件内力的时程变化关系。由于此法是对运动方程直接 求解，又称直接动力分析法。
直接动力分析包括确定性动力分析与非确定性动力分 析两大类，即确定性动力分析中的时程分析法与非确定性 分析的随机振动分析法，这里主要介绍时程分析法。
Fie ---第i杆件的竖向地震内力； Fis ---第i杆件的重力内力。 反应谱法计算结果表明
1.比值虽不相同,但相差不大,故可取最大值作为设计依据；
2.比值与烈度和场地类别有关；
3.比值与跨度有关，但在常用的范围内，变化不很大；为
了简化，略去其影响；
结构类型
FVi Gi
烈 度
---竖向地震作用系
一、竖向地震反应谱 竖向地震反应谱与水平地震反应谱的比较: 形状相差不大 加速度峰值约为水平的1/2至2/3。 可利用水平地震反应谱进行分析。
Ⅰ类场地竖向地震 平均反应谱与水平
地震平均反应谱
分析结果表明： 高耸结构和高层建筑竖向第一振型的地震内力与竖向
前5个振型按平方和开方组合的地震内力相比较，误差仅 在5%--15%。
此外，竖向第一振型的数值大致呈倒三角形式，基本
周期小于场地特征周期。 因此，高耸结构和高层建筑竖向地震作用可按与底部
剪力法类似的方法计算。
二、高耸结构和高层建筑竖向地震作用的计算公式
FEVK G V m ax eq
Gn
Geq 0.75 Gi
Gi
FVi
V max 0.65 H max
FEVK ---结构总竖向地震作用标准值；
《抗震规范》规定，重要的工程结构，例如：大跨桥 梁，特别不规则建筑、甲类建筑，高度超出规定范围的高 层建筑应采用时程分析法进行补充计算。
结构弹塑性时程分析方法的步骤
（1）按照建筑场址的场地条件、设防烈度、震中 距远近等因素，选取若干条具有不同特性的典型强 震加速度时程曲线，作为设计用的地震动输入；
（2）根据结构体系的力学特性、地震反应内容要 求以及计算机存储量，建立合理的结构振动模型；
（3）根据结构材料特性、构件类型和受力状态， 选择恰当的构件恢复力模型，并确定相应线段的刚 度数值；
（4）建立结构在地震作用下的振动微分方程：
（5）采用逐步积分法求解振动方程．求得结构地 震反应的全过程。
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