结构地震作用计算及位移验算

中硬土
中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、
中砂， f ak> 200 的粘性土和粉土
500 ≥ vse > 250
中软土
稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂， f ak≤ 200 的粘性土和粉土， f ak> 130 的填土 250 ≥ vse > 140
软弱土
淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘 性土和粉土， f ak≤ 130 的填土
ic
ib
( ) ( ) i =
i t,l
b
+
i b,l
b
2ic
( ) ( ) i =
i t,l
b
+
i t,r
b
+
i b,l
b
+
i b,r
b
2ic
二、结构自振周期计算 1．近似方法——能量法 2．等效重力下的位移计算
n
∑ （1） 层剪力：Vi = G j j =i
刚度 修正系数 α = 0.5 + i
4．周期修正
理论周期修正系数
钢筋混凝土结构
框架结构
0.6~0.7
框架——剪力墙结构
0.7~0.8
剪力墙结构
1.0
三、结构地震力计算
1．场地土分类、地震分组及场地土特征周期 （1）场地分类 建筑场地分类
土的类型
描述
钢结构 剪切波速（ m / s ）
坚硬土或岩石 稳定岩石，密实的碎石土
vse > 500
mm4
mm4
1.5
2.0
柱抗侧刚度计算
柱线 本层左梁 本层右梁 下层左梁 下层右梁 梁柱刚 柱抗侧 小
刚度 线刚度 线刚度 线刚度 线刚度 度比 刚度 计
2．同层柱统计分类 （1） 不同截面尺寸柱分开统计
Z1
Z2
Z2
Z2
Z3
Z4
Z4
Z4
Z2 Z2 Z1 Z4 Z4 Z5
Z6
Z7
Z7
Z8
Z8 Z8 Z9
η1
=
0.02
+
0.05 − ς 8
η2
= 1 + 0.05 − ς 0.06 + 1.7ς
≥ 0.55
结构抗震设计阻尼比取值
结构类型
阻尼比 ς
钢筋混凝土结构
钢结构
不超过 12 层的钢结构 超过 12 层的钢结构
0.05 0.035 0.02
钢－混凝土组合结构
ς = 0.05 − 0.02 1 −η η = 0.0491λ2 − 0.4396λ + 1.0959
0.0
> 0.55
0.08T1 − 0.02
四、结构地震位移验算 1．地震弹性位移计算
n
∑ （1） 地震层剪力：VEi = Fj j =i
∑ （2） 层刚度： Ds,i = Dc, j
（3）
地震层位移：δ i
=
VEi Ds,i
2．地震位移限值
（1） 验算条件：δi ≤ [θe ]h
（2） 允许层间位移转角
5Tg
6.0
设计反应谱曲线参数
参数取值
T (s)
ς = 0.05
曲线 1 方程 曲线 2 方程
α
=
⎜⎜⎝⎛
Tg T
⎟⎟⎠⎞γ η2α max
[ ( )] α = η2 0.2γ −η1 T − 5Tg α max
曲线下降段衰减指数
γ = 0.9 + 0.05 − ς 0.5 + 5ς
直线下降段下降斜率调整系数 阻尼调整系数
2+i
α= i 2+i
柱D值 D = 12α ic
h2
∑ （2） 层刚度： Ds,i = Dc, j
（3）
层间位移：δ i
=
Vi Ds,i
i
∑ （4） 层总位移： Δi = δ j j =1
3．理论周期
（1） 计算公式：T1 = 2π
n
∑ GiΔi
i =1 n
∑ g Gi Δi i =1
（2） 单位：重力(N)、弹性模量(N/mm2)、长度（mm）、时间（sec）、重力 加速度（mm/sec2）单位要一致。
Gi H i Gi H i
FEk
（2） 考虑鞭梢效应
∑ 各层地震力： Fi =
( ) Gi H i
Gi H i
FEk
1−δn
顶层附加： ΔFn = δ n FEK 顶层附加地震作用系数
Tg (s)
T1 > 1.4Tg
T1 ≤ 1.4Tg
≤ 0.35
0.08T1 + 0.07
0.35 ~ 0.55
0.08T1 + 0.01
柱
柱自重
柱1
柱2
柱面做法
楼梯
楼梯自重 楼梯面层
活载
标准活载 特殊活载
合计
Gi＝1.0×自重＋0.5×活载
∑ 结构等效自重： Geq = 0.85 Gi
小计
一、结构抗侧刚度计算 1．同层梁统计分类
（1） 不同截面尺寸梁分开统计
L1
L1
L1
L1
L1 L1 L1
L2
L2
L2
L2
L2 L2 L2
L3
L3
L3
弹性层间位移转角限值 结构类型
钢筋混凝土框架 钢筋混凝土框架——抗震墙、板柱——抗震墙、框架——核心筒
钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 钢筋混凝土框支层 多、高层钢结构
[θe ]
1/550 1/800 1/1000 1/1000 1/300
Z10
Z11
Z12
Z13
Z13 Z13 Z14
Z15
Z16
Z15
Z17
Z18
Z17
（2）不同混凝土强度等级柱分开统计 （3）与不同梁连接的柱分开统计
柱分类及刚度计算
边柱
边框架 中框架
柱 1：角柱、单边梁 柱 5：角柱、单边梁＋单中梁
柱 3：边柱、单中梁
中柱 柱 2：边柱、双边梁 柱 4：中柱、双中梁
结构地震作用计算及位移验算
结构等效自重计算 结构抗侧刚度计算
结构自振周期计算
结构地震力计算
结构地震位移验算
一、等效自重计算
结构自重计算
分类
构件
分项
部位 单位重量 量
板自重
办公室
楼面做法 实验室 厕所
楼板
走廊
办公室
顶棚做法 实验室 厕所
走廊
自重
梁
梁自重
梁1
梁2
梁侧抹灰
外墙
墙自重
内墙
墙
隔断
墙身做法
外墙 内墙
（2） 水平地震影响系数最大值 水平地震影响系数最大值
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
3．总地震荷载计算
FEk = αGeq
4．地震力分配 （1） 不考虑鞭梢效应
∑ 各层地震力： Fi =
L3
L3 L3 L3
L4
L4
L4
L5
L5
L5
（2） 不同楼板连接方式分开统计
L1
L2
L2
L2
L2 L2 L1
L3
L4
L4
L4
L4 L4 L3
L5
L6
L6
L6
L6 L6 L5
L7
L8
L7
L8
L9
L8
（3） 不同混凝土强度等级分开统计
位置属性 截面尺寸 梁长度
混凝土强度等 级
梁刚度计算
弹性模量
截面理论 惯性矩
0.25
第二组
0.30
第三组
0.35
<3
3~15
15~80
特征周期值（s）
场地类别
Ⅱ
Ⅲ
0.35
0.45
0.40
0.55
0.45
0.65
>80
Ⅳ 0.65 0.75 0.90
2．设计反应谱曲线参数 （1） 设计反应谱曲线
α
η2αmax
曲线 1
0.45αmax
曲线 2
0
0.1
设计参数 一般阻尼系数
Tg
vse ≥ 140
（2）场地土分类
建筑场地土分类
土的特性
不同场地类别的覆盖层厚度
分类
剪切波速
I
II
III
IV
坚硬土或岩石
vse > 500
0
中硬土
500 ≥ vse > 250
<5
≥5
中软土
250 ≥ vse > 140
<3
3~50
>50
软弱土
vse ≥ 140
（3）场地土特征周期
设计地震分组 Ⅰ
第一组
Z1
Z3
Z3
Z3
Z3 Z3 Z1
Z2
Z4
Z4
Z4
Z4 Z4 Z2
Z2
Z4
Z4
Z4
Z4 Z4 Z2
Z2
Z4
Z5
Z3
Z3 Z3 Z1
Z2
Z4
Z2
Z1
Z3
Z1
（4）柱抗侧刚度计算 底层柱： 上层柱：
所在层
柱位 置
柱线 刚度
柱抗侧刚度 D 值 梁柱刚度比
底层柱
边柱 中柱
上层柱
边柱 中柱
i = ib ic
i = ibl + ibr
刚度修正 截面计算惯性
系数
矩
截面计算 刚度
线刚度
梁编号
L×
中梁
L×
边梁
所在 柱位
层置
底层 边柱 中柱
合计
上层
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
边柱 中柱
合计
柱编 号
b×h mm
数 截面 量 尺寸
l
C
mm
N/mm2
混凝土弹 截面惯 性模量 性矩
Ec
I = 1 bh3 12
kb
I
=
kb
× 1 bh3 12
Ec Ib
ib
=
Ec Ib l
N/mm2