抗震验算
简述地基基础抗震验算的原则
简述地基基础抗震验算的原则1. 引言嘿，朋友们！今天咱们聊聊一个挺重要的话题，尤其是在我们这个地震频发的地方，那就是地基基础的抗震验算。
你可能会想，“这和我有什么关系？”其实，咱们的生活、房子，甚至心里那份安全感，都是和这个息息相关的。
毕竟，谁都不想在地震来临时，像过山车一样被晃来晃去，对吧？那么，抗震验算到底是个啥呢？简单来说，就是通过一些原则，确保我们的建筑能抵挡得住自然的“摇摆”，保护我们的人身安全。
接下来，我们就来聊聊这些原则吧。
2. 基础知识2.1 了解地震力首先，得先搞明白地震力是个什么玩意儿。
想象一下，如果我们在玩摇摇椅，突然有人给你推了一把，那种感觉可真让人心慌。
地震也是如此，它会产生一股力量，让建筑物像纸片一样被摇晃。
为了防止这种情况，我们就需要计算出这些地震力的大小。
这可不是瞎算的，得有一些科学依据，像是土壤的特性、建筑的高度、材料的强度等等，都是考量的对象。
2.2 地基的重要性接下来，我们再来说说地基的重要性。
地基就像是建筑的“根”，如果根不稳，树怎么能长得高、长得壮呢？抗震验算的一个原则就是要确保地基能承受地震带来的冲击。
比如，地基的深度、宽度和材料，都是需要认真考虑的。
要是地基设计得不靠谱，那房子一摇晃，可能就会出现“东倒西歪”的尴尬局面。
3. 抗震验算的具体原则3.1 合理设计说到具体原则，合理设计绝对是头号玩家。
设计时必须充分考虑建筑物的功能和使用情况，避免出现“高大上”的设计，却不符合实际使用需求的情况。
比如，假如你设计了一栋超高的玻璃大楼，结果在地震时就像一片飘落的叶子，岂不是哭笑不得？所以，得确保设计符合当地的抗震标准，像量体裁衣一样，合身又舒心。
3.2 材料选择其次，材料选择也是不可忽视的关键点。
想象一下，你在建房时用的是纸做的墙，遇上大风大浪，别说抗震了，连风都能把它撕成碎片。
因此，抗震验算中，要选用那些韧性好、强度高的材料。
钢筋混凝土、优质砖块都是不错的选择。
地基和基础的抗震验算
1、砌体房屋；
2、地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的一般单层厂房、 单层空矿房屋和不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房 屋及与其基础荷载相当的多层框架厂房；
3、本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。(6度时，建 造于Ⅳ类场地土上较高的高层建筑与高耸结构以外的建筑)
二、天然地基抗震承载力验算
各类建筑场地的覆盖层厚度（m）
§3-2 地基和基础的抗震设计 地基在地震作用下的稳定性对基础结构乃至上部结构的内力
分布是比较敏感的。因此，确保地震时地基基础始终能够承受上 部结构传来的竖向地震作用，水平地震作用以及倾覆力矩，而不 发生过大的沉陷或不均匀沉陷是地基基础抗震设计的一个基本要 求。
根据震害规律，地基和基础的抗震设计是通过选择合理的基 础体系、地基土的抗震承载力验算、地基基础抗震措施来保证其 抗震能力。 一、可不进行地基基础抗震验算的范围
地基和基础的抗震验算
第三章 地基与基础的抗震设计
§3-1 建筑场地
地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础 传递给上部结构的；同时，场地与地基在地震时又支撑 着上部结构，因此具有双重作用。任何一个建筑物，都 坐落和嵌固在建设场地的岩土地基上。研究工程在地震 作用的震害形态、破坏机理，以及抗震设计等问题，都 离不开对场地土和地基的研究，而研究场地和地基在地 震作用下的反应及其对上部结构的影响，正是场地抗震 评价的重要任务。通过对地震地质、工程地质、地形地 貌以及岩土工程环境等场地条件的分析，研究场地条件 对基础和上部结构震害的影响，从而合理地选择有利建 筑场地以及地基或结构抗震措施，避免和减轻地震对建 筑物或工程设施的破坏。
P≤faE
式中：
Pmax≤1.2faE
P—基础底面平均压力(KPa)
地震作用与结构抗震验算
第一节地震作用
• 2.按作用大小分 • 地震作用按其作用大小可分为:多遇地震作用、基本地震作用和预
估的罕遇地震作用。下节主要介绍多遇地震作用的计算方法。
• 四、水平地震作用与风荷载的区别
• 水平地震作用与风荷载都是以水平作用为主的形式作用在建筑物上 的，但是它们作用的表现形式和作用时间的长短是有很大区别的。因 此，在结构设计中要求结构的工作状态是不同的。
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第二节地震作用的计算
• 一、动力计算简图
• 实际结构在地震作用下颠簸摇晃的现象十分复杂。在计算地震作用 时，为了将实际问题的主要矛盾突显出来，然后运用理论公式进行计 算设计，需将复杂的建筑结构简化为动力计算简图。
• 例如:对于图4-1(a)所示的实际结构一水塔，在确定其动力计算简图 时，常常将水箱及其支架的一部分质量集中在顶部，以质点m来表示; 而支承水箱的支架则简化为无质量而有弹性的杆件，其高度等于水箱 的重心高，其动力计算简图如图4-1(b)所示。这种动力计算体系称为 单质点弹性体系。
• ３)整根桩应一次连续压到设计标高,当必须中途 停压时,桩端应停留在软弱土层中,且停压的间隔 时间不宜超过２４h;
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第一节地震作用
• 1.作用形式 • 风荷载是直接作用于建筑物表面上的压(吸)力，只和建筑物的体形、
高度、环境(地面粗糙度、地貌、周围的楼群)、受风面积大小等有关; 而地震作用都是由质量受振动而引发的惯性力，地震作用是通过场地、 地基、基础作用于结构上部的。 • 2.作用时间 • 风荷载的作用时间长，发生的机遇也多，因而要求结构在风荷载作 用下不能出现较大的变形，结构处于弹性工作状态;相反，发生地震 的机遇少，持续时间也短，但作用剧烈，故要求做到“小震不坏，中 震可修，大震不倒”。
抗震结构设计(抗震验算)
ue (i) Ve (i) / Ki
ue (i) ---第i层的层间位移；
Ki ---第i层的侧移刚度； Ve (i) ---第i层的水平地震剪力标准值。
多遇地震作用下，楼层内最大弹性层间位移应符合下式（5.5.1条）
ue [e ]h ue ---多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；
三、结构在罕遇地震作用下薄弱层（部位）弹塑性变 形的简化计算(5.5.3条、5.5.4条)
规范规定（5.5.3条）的弹塑性变形计算方法： 1）不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架和
框排架结构，以及单层钢筋混凝土柱厂房，可采用5.5.4 条规定的简化计算方法；
2）第1）条以外的其它结构，可采用静力弹塑性分析 方法或弹塑性时程分析法等。
Ve ---按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力。
V y 的计算：
Vy
Vcyj
j
j
M
上 cj
M
下 cj
hj
Mc上j 、Mc下j ---分别为楼层屈服时柱j上、下端弯矩； h j ---为楼层柱j的净高。
M
c上j 、M
下 cj
的计算：
M
c上j 、M
下 cj
的计算：
1）强梁弱柱型节点：柱端屈服
2、重力、重力荷载代表值、等效重力荷载 3、结构的基本周期计算有那些方法？ 4、抗震设计时，
1）引起结构产生扭转的原因主要有哪些？ 2）规则结构如何考虑扭转效应的影响？ 3）需要进行扭转计算的结构： j振型时第i层质心处的水平地震作用标准值计算公式Fxji(Fyji、Ftji)； 考虑单向水平地震作用时，结构的地震作用效应（扭转效应）Sx(Sy)的计算方 法；
单层工业厂房抗震验算
十三抗震验算抗震计算的一般原则：（1）、《建筑抗震设计规范》规定：对于7度I、II类场地，柱高不超过10m且结构单元两端均有山墙的单跨及等高多跨厂房（锯齿形厂房除外），当按此规范的规定采取抗震构造措施时，可不进行横向及纵向的截面抗震验算。
本厂房所在地为7度II类场地，不过柱高超过10m，故应进行抗震验算。
（2）、厂房抗震计算时，采用单质点模型计算地震作用。
有吊车的厂房，当按平面框（排）架进行抗震计算时，对设置一层吊车的厂房，在每跨取两台吊车。
（3）、轻质墙板或与柱柔性连接的预制钢筋混凝土墙板，应计入墙体的全部自重，但不应计入刚度。
与柱贴砌且与柱拉结的砌体围护墙，应计入全部自重，在平行于墙体方向计算时可计入等效刚度，其等效刚度系数可根据柱列侧移的大小取0.2～0.6（详见后）。
（4）、一般单层厂房需要进行水平地震作用下的横向和纵向抗侧力构件的抗震强度验算。
沿厂房横向的主要抗侧力构件是由柱、屋架（屋面梁）组成的排架和刚性横墙；沿厂房纵向的主要抗侧力构件是由柱、柱间支撑、吊车梁、连系梁组成的柱列和刚性纵墙。
（5）、在8度和9度地震区，对跨度大于24m的屋架，尚需考虑竖向地震作用。
8度III、IV类场地和9度时，对高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架应进行弹塑性变形验算。
本工程为7度II类场地，故不需要进行弹塑性变形验算，只需进行横向抗震验算。
13.1 横向抗震验算13.1.1 柱顶横向水平地震作用的计算取一个柱距的单榀平面排架为计算单元，质量集中在柱顶标高处的单质点系，用原结构体系的最大动能和质量集中到柱顶质点的折算体系的最大动能相等的原则求的等效重力荷载代表值。
单层排架厂房墙、柱、吊车梁等质量集中于屋架下弦处时的质量集中系数汇见下表：集中到柱顶的各部分结构重力等效集中系数周期内力位于柱顶以上部位的结构及屋面重力荷载（屋盖、雪、檐墙等）1.0 1.0单跨厂房柱 0.25 0.5 与柱等高的纵墙0.25 0.5 吊车梁 0.5 0.75 吊车桥架0 0.5计算自振周期时的质量集中：吊车梁纵墙柱雪载屋盖G G G G G 5.025.025.0)5.0(0.1G ++++= 计算地震作用时的质量集中：吊车桥架吊车梁纵墙柱雪载屋盖G G G G G G 5.075.05.05.0)5.0(0.1G +++++=注：上面各式中，G 屋盖等均为重力荷载代表值（屋盖的重力荷载代表值包括作用于屋盖处的活荷载和檐墙的重力荷载代表值）。
抗震验算
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2020/4/19
3.8 竖向地震作用的计算
目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震作用的结构 或构件有：
1. 8度和9度的长悬臂结构； 2.8度和9度的大跨度结构； 3.9度高层建筑；
烟 筒 有 专 门 的 规 范
n
VEKi G j j 1
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3.8 竖向地震作用的计算
地震作用一般简化为三个方向：两个水平方向和竖向。
竖向 地震 作用 下的 破坏
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3.8 竖向地震作用的计算
震害调查表明
在烈度较高的震中区，竖向地震对结构的破坏也会有较大影响。 烟囱等高耸结构和高层建筑的上部在竖向地震的作用下，因上下 振动，而会出现受拉破坏
按右表采用（单位：s）；
烈度
场地类别
Ⅲ
Ⅳ
8 0.08 0.20
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9 0.10
0.25
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3.7 地基与结构的相互作用
2.高宽比不小于3的结构,底部的地震剪力按1款规定折减, 顶部不折减,中间各层按线性插入值折减. 3.折减后各楼层的水平地震剪力应符合第5.2.5条的规定。
F EVk
按各构件承受的重力 荷载代表值的比例分 配，并宜乘以1.5的增
大系数
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3.8 竖向地震作用的计算
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3.8 竖向地震作用的计算
条件：今有一办公大楼，地上10层，高40m，钢筋混凝土框架 结构位于9度抗震设防区，设计基本地震加速度值为0.40g，设 计地震分组为第一组，建筑场地属II类。剖面见图所示。该楼 屋顶为上人屋面。已知每层楼面的永久荷载标准值共13000kN， 每层楼面的活荷载标准值共2100kN；屋面的永久荷载标准值共 14050kN，屋面的活荷载标准值共2100kN。经动力分析，考虑 了填充墙的刚度后的结构基本自振周期T1=1.0s。该楼的结构 布置，侧向刚度及质量等均对称，规则，均匀，属规则结构， 要求： 求该楼底层中柱A的竖向地震轴向力标准值。
新抗震规范——地震作用和结构抗震验算
5 地震作用和结构抗震验算5.1 一般规定5.1.1各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定：1一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
2有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
3质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其它情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
48、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用5平面投影尺度很大的空间结构，应视结构形式和支承条件，分别按单点一致、多点、多向或多向多点输入计算地震作用。
注：8、9度时采用隔震设计的建筑结构，应按有关规定计算竖向地震作用。
【说明】本次修订，拟明确大跨空间结构地震作用的计算要求。
1、平面投影尺度很大的空间结构指，跨度大于120m、或长度大于300m、或悬臂大于40m的结构。
2、关于结构形式和支承条件（1）周边支承空间结构，如：网架、单、双层网壳、索穹顶、弦支穹顶屋盖和下部圈梁-框架结构，当下部支承结构为一个整体、且与上部空间结构侧向刚度比大于等于2时，应允许采用三向（水平两向加竖向）单点一致输入计算地震作用；当下部支承结构由结构缝分开、且每个独立的支承结构单元与上部空间结构侧向刚度比小于2时，应采用三向多点输入计算地震作用；（2）两线边支承空间结构，如：拱，拱桁架；门式刚架，门式桁架；圆柱面网壳等结构，当支承于独立基础时，应采用三向多点输入计算地震作用。
（3）长悬臂空间结构，应视其支承结构特点，采用多向单点一致输入、或多向多点输入计算地震作用。
3、关于单点一致输入仅对基础底部输入一致的加速度反应谱或加速度时程进行结构计算。
4、关于多向输入沿空间结构基础底部，三向同时输入，其地震动参数（加速度峰值或反应谱峰值）比例取：水平主向：水平次向：竖向= 1.00：0.85：0.65。
地震作用的计算和抗震验算
17.7.2
单质点体系的地震作用
今以任一微分脉冲作用进行讨论，设它 在t=τ－dτ时开始作用，作用时间为 x dτ，则冲量大小为 g (t )d 动量增量为 mx( ) 从动量定理，得
g (t )d x
由通解式可求得当τ－dτ时，作用 一个 g (t )d 微分脉冲的位移反应为 x ( ) x ( t ) g dx( ) e sin ' (t )d 地震作用下的质点位移分析 ' 将所有微分脉冲作用后产生的自由振动叠加，得总位移反应
质点相对于地面的最大加速度反应为
10
17.7.2
单质点体系的地震作用
地震反应谱：主要反映地面运动的特性 最大相对位移 最大相对速度 最大加速度 最大反应之间的关系 在阻尼比、地面运动确定后，最大反应只是结构周期的函数。 单自由度体系在给定的地震作用下某个最大反应与体系自振周 期的关系曲线称为该反应的地震反应谱。
h=5m
地震影响系数最大值（阻尼比为0.05） （2）求水平地震影响系数
地震影响 烈度
6 0.04 ----7 0.08(0.12) 0.50(0.72) 8 0.16(0.24) 0.90(1.20) 9 0.32 1.40
查表确定
多遇地震 罕遇地震
22
17.7.2
单质点体系的地震作用
例：单层单跨框架。屋盖刚度为无穷大，质量集中于屋 盖处。已知设防烈度为8度，设计地震分组为二组，Ⅰ类 场地；屋盖处的重力荷载代表值G=700kN，框架柱线刚 度 ,阻尼比为0.05。试求该结构多 遇地震时的水平地震作用。 解： （1）求结构体系的自振周期 （2）求水平地震影响系数 查表确定
地震特征周期分组的特征周期值（s）
2-2地基抗震验算
2.2.1 地基抗震设计原则
二、一般土地基
根据我国多次强烈地震中建筑遭受破坏资料的分 析，下述在天然地基上的各类建筑极少是因为地 基失效而引起结构破坏的，故可不进行地基及基 础的抗震承载力验算： １、砌体房屋、多层内框架砖房、底部框架砖房； 2、地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的 下列建筑 ：
2.2.2 地基土抗震承载力
我国和世界上大多数国家都是采取在地基土静承载 力的基础上乘一个调整系数的办法来确定地基土抗 震承载力设计值。
《抗震规范》规定，地基土抗震承载力按下式计算：
fsE fs s―― 地基土抗震承载力调整系数，应按表2—4采用； fs――地基土静承载力设计值，应按现行国家标准《建筑地 基基础设计规范ＧＢJ7－８９》。
2.2.1 地基抗震设计原则
一、 对松软土地基及不均匀地基的处理
在地震区，对饱和的淤泥和淤泥质土、杂填土、 不均匀地基，不能不加处理地直接用作建筑物 的天然地基。这些地基土在地震作用下，会全 部或部分丧失承载力，或者产生不均匀沉降， 造成建筑物的破坏或影响其正常使用。 对这种地基应采用地基处理措施（例如：换土 垫层法、重锤夯实法、强夯法、深层挤密法、 砂井顶压法等）或者采用桩基。
2.2.3 地基抗震验算
地基和基础的抗震验算，一般采用的是所谓的 “拟静力法”，即假定地震作用如同静力作用， 然后在此条件下验算地基和基础的承载力和稳定 性。验算天然地基地震作用下的竖向承载力时， 作用于建筑物上的各类荷载与地震作用(一般只 考虑水平地震作用)组合后，在基础底面所产生 的压力可认为呈直线分布，其平均压力Ｐ和边缘 最大压力Ｐmax应符合下列要求：
2.2.1 地基抗震设计原则
1）一般单层厂房和单层空旷房屋 2）不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架 房屋 3）基础荷载与2）相当的多层框架厂房。 所谓软弱粘性土层主要是指7度、8度和9度时，地 基土静承载力标准值分别小于80、100和120kPa 的土层。 3、《抗震规范》中规定可不进行上部结构抗震验 算的建筑。
天然地基和基础的抗震验算
p≤faE
(4-4)
pmax≤1.2faE
(4-5)
式中： p ——地震作用效应组合的基础底面平均压力；
pmax ——地震作用效应组合的基础边缘最大压力； faE ——调整后的地基抗震承载力。
fa ——深度、宽度修正后的地基承载力特征值。
4.2 天然地基和基础的抗震验算
4.2.2 天然地基的抗震验算
表4-7 地基抗震承载力调整系数a
岩土名称和性状
a
岩石，密实的碎石土, 密实的砾、粗、中砂，fak≥300的粘性土和粉 1.5 土
中密、稍密的碎石土，中密和稍密的砾、粗、中砂，密实和中密 1.3 的细、粉砂，150≤fak<300的黏性土和粉土，坚硬黄土
4.2 天然地基和基础的抗震验算
我国《抗震规范》规定，下列建筑物可不进行天 然地基及基础的抗震承载力验算：
1.《抗震规范》规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。 2. 地基主要受力范围内不存在软弱黏性土层的下列建筑：
1）一般单层厂房和单层空旷房屋； 2）砌体房屋； 3）不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和框架 -抗震墙房屋； 4）基础荷载与第3)项相当的多层框架厂房和多层框架抗震墙房屋。
1）考虑地震作用的偶然性、短时性以及工程的经济性， 对于抗震设计的可靠度指标予以降低；
2）由于地震的快速反复作用使土体来不及产生足够的变 形，造成地震作用下土的动力强度比静载时有所提高。
地基抗震承载力 faE 按下式确定：
faE =a fa
(4-3)
式中： faE ——调整后的地基抗震承载力；
a ——地基抗震承载力调整系数，按表4-7采用；
中密、稍密的碎石稍密的细、粉砂，100≤fak<150的黏性土和粉土，1.1 可塑黄土
建筑结构抗震 第3章 地震作用和结构抗震验算 概述
第3章 地震反应分析和抗震验算
二、各类型结构相应的地震作用分析方法
1、不超过40m的规则结构：底部剪力法
2、一般的规则结构：振型分解反应谱法 3、质量和刚度分布明显不对称结构：考虑扭转或 双向地震作用的振型分解反应谱法 4、8、9度时的大跨、长悬臂结构和9度的高层 建筑：考虑竖向地震作用
质点相对于地面的最大速度反应为
S vx (t)ma x0 tx g()e ( t )sin (t)dmax
第3章 地震反应分析和抗震验算
图3.5 地面运动加速度时程曲线
第3章 地震反应分析和抗震验算
三、水平地震作用的基本公式
作用在质点上的总的惯性力F(t)为：
F (t) m X g (t) (t) c (t)k(t)
I(t)(mxmxg)
S(t)kx
D(t)cx
运动方程 m xcx kx m xg
第3章 地震反应分析和抗震验算
根据达朗伯原理 整理后有
有阻尼单质点体系的受迫震动的微分方程。
第3章 地震反应分析和抗震验算
二、运动方程的解答
1.齐次微分方程的解（自由振动）
m xcx kx m xg x 2x 2xF e(t)/m
第3章 地震反应分析和抗震验算
结构抗震设计
第3章 地震作用和结构抗震验算
第3章 地震反应分析和抗震验算
3.1 概 述
1、抗震计算步骤：
结构地震反应分析 计算结构的地震作用 求出结构的地震作用效应 地震作用效应和其它荷载效应组合 截面设计 地震作用计算和结构抗震验算是建筑抗震设计 的重要环节，是结构满足最低抗震设防安全要 求的关键步骤。
5.5 抗震变形验算
5.5 抗震变形验算5.5.1表5.5.1所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求：式中Δue－多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；计算时除以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形；应计入扭转变形，各作用分项系数均应采用1.0；钢筋混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度；[θe]－弹性层间位移角限值宜按表5.5.1采用；h－计算楼层层高。
5.5.2结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算，应符合下列要求：1 下列结构应进行弹塑性变形验算：1)8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；2)7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构；3)高度大于150m的钢结构；4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；5)采用隔震和消能减震设计的结构。
2 下列结构宜进行弹塑性变形验算：1)表5.1.21所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构：2)7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；4)高度不大于150m的高层钢结构。
注：楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值；对排架柱，指按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力与按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩的比值。
5.5.3结构在罕遇地震作用下薄弱层(部位)弹塑性变形计算，可采用下列方法：1 不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架结构、单层钢筋混凝土柱厂房可采用本节第5.5.4条的简化计算法；2 除1款以外的建筑结构，可采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法等；3 规则结构可采用弯剪层模型或平面杆系模型，属于本规范第3.4节规定的不规则结构应采用空间结构模型。
抗震验算中构件地震作用取值规则
2.地震作用取值有E1地震作用、E2地震作用及能力保护设计三个水平。
3.某一具体构件的某一计算方向（纵向或横向）的某项验算，必定只取上述三种地震作用中的一种进行。不同计算方向采用的地震作用水平可能不同。
a)若选择“按公路2008规范”，则D类桥梁，或6度区的B、C、D类桥梁（细则3.1.3条），判断为“否”。其它情况判断为“是”。
b)若选择“按城市2011规范”，则丁类桥梁，或6度区的乙、丙、丁类桥梁（规范3.3.3条），判断为“否”。其它情况判断为“是”。
然后桥墩系梁（包括柱系梁和基础系梁）按下图流程执行，将桥墩系梁单独列出仅为叙述的方便：
2.1.
扩大基础的各项验算均采用E1作用，这主要是因为规范没有提供合适。以下桥墩和桥台的判断规则均不适用于扩大基础。
2.2.
首先判断“是否进行E2下的计算”， 该项控制可由用户在“抗震计算控制 =》是否进行E2地震下的计算”直接选择“是”或者“否”，若用户选择“自动考虑”，则根据“偶然作用 =》反应谱确定方法”和“抗震设防类别作进一步判断，规则如下：
4.判断的总前提是“计算资料 =》偶然作用 =》地震作用是否考虑”选择“是”，若选择“否”则不进行抗震计算。
（顺便指出：目前的抗震计算书章节结构有些不妥，不应以地震作用水平为章标题，而应以验算构件及验算项目作为章节标题）
2.
本节分为扩大基础、桥台、桥墩分别叙述仅仅是为了叙述方便。另外桩基础及支座的地震作用水平选取随相应墩台不像扩大基础这样单独论述。
桥墩的其它构件按下图流程执行：
2.3.
桥台只有E1作用和E2作用两种选择，“是否进行E2下的计算”判断为“是”则采用E2，否则采用E1，判断规则基本同上一节的桥墩，仅存在以下差异：
截面抗震验算
截面抗震验算5.4 截面抗震验算5.4.1 结构构件的地震作用效应和其它荷载效应的基本组合，应按下式计算：式中S——结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值等；g G——重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0；g Eh、g Ev——分别为水平、竖向地震作用分项系数，应按表5.4.1采用；g w——风荷载分项系数，应采用1.4；S GE——重力荷载代表值的效应，可按本规范第5.1.3条采用，但有吊车时，尚应包括悬吊物重力标准值的效应；S Ehk——水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；S Evk——竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；S wk——风荷载标准值的效应；ψw——风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的建筑应采用0.2。
注：本规范一般略去表示水平方向的下标。
5.4.2 结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式：5.4.3 当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均应采用1.0。
5.5 抗震变形验算5.5.1 表5.5.1 所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求：5.5.2 结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算，应符合下列要求：1 下列结构应进行弹塑性变形验算：1) 8度III、IV类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；2) 7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构和框排架结构；3)高度大于150m的结构；4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；5)采用隔震和消能减震设计的结构。
2 下列结构宜进行弹塑性变形验算：1)本规范表5.1.2-1所列高度范围且属于本规范表3.4.3-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构；2)7度III、IV类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；3)板柱-抗震墙结构和底部框架砌体房屋；4)高度不大于150m的其它高层钢结构；5)不规则的地下建筑结构及地下空间综合体。
结构抗震验算
结构抗震验算
结构抗震计算方法的确定
底部剪力法 地震作用计算方法 振型分解反应谱法
时程分析法
结构抗震计算方法的确定
按《建筑抗震设计规范》（GB50011）规定：
5.1.2 各类建筑结构的抗震计算，应采用下列方法：
1 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度 沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体 系的结构，宜采用底部剪力法等简化方法。
结构抗震验算的内容
2 下列结构宜进行弹塑性变形验算：
1) 表5.1.2-1所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向 不规则类型的高层建筑结构；
表5.1.2-1 烈度、场地类别
８度Ⅰ、Ⅱ类场地及７度 ８度Ⅲ、Ⅳ类场地 ９度
房屋高度范围（ｍ） ＞100 ＞80 ＞60
结构抗震验算的内容
2 下列结构宜进行弹塑性变形验算：
结构抗震验算的内容
1 下列结构应进行弹塑性变形验算：
1) 8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋 混凝土柱厂房的横向排架； 2) 7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混 凝土框架结构； 3) 高度大于150m的钢结构； 4) 甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结 构和钢结构； 5) 采用隔震和消能减震设计的结构。
4 计算罕遇地震下结构的变形，应按本章第5.5节规定， 采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法。
结构抗震验算的内容
采用二阶段设计法
第一阶段： 对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结
构和构件承载力验算,以及多遇地震作用下的弹 性变形验算。
第二阶段： 对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性
变形验算。
结构抗震验算的内容
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
抗震变位验算方法
抗震变位验算方法一、抗震变位验算的重要性。
1.1 地震的威胁。
地震就像一个隐藏在地下的恶魔，时不时就会冒出来搞破坏。
它带来的震动能让建筑物摇摇欲坠，这时候建筑物的变位情况就非常关键了。
如果变位过大，那建筑物可能就会出现裂缝、倾斜甚至倒塌，这对人们的生命财产安全那可是巨大的威胁啊。
就好比一个人站在晃动的船上，要是船晃得太厉害，人肯定就站不稳会掉进水里，建筑物也是这个道理。
1.2 保障安全的需要。
我们做抗震变位验算，就是给建筑物穿上一层安全的铠甲。
通过这个验算，我们能够提前知道在地震这种极端情况下，建筑物会怎么变形，从而采取相应的措施来保证它的安全。
这就像医生给病人做检查，提前发现潜在的病症，然后对症下药一样。
这是对住在建筑物里的人负责，也是对整个社会的稳定负责。
二、抗震变位验算的基本方法。
2.1 确定地震力。
首先得搞清楚地震力有多大。
这可不是一件简单的事儿，就像猜谜语一样。
我们要根据建筑物所在的地区、地质条件等因素来确定。
比如说，在地震多发的地区，地震力可能就比较大。
这就好比在风大的地方，房子要承受的风力就大。
我们有专门的规范和计算公式，就像做菜有菜谱一样，按照这个来就能算出大概的地震力。
2.2 分析结构特性。
每个建筑物的结构就像人的骨骼一样，各有特点。
有的是框架结构，有的是砖混结构。
不同的结构在地震中的表现可不一样。
我们得像了解自己的孩子一样去了解建筑物的结构特性。
比如框架结构相对比较灵活，在地震中可能会有不同的变位方式。
我们要分析结构的刚度、质量分布等情况，这就像了解一个人的身体素质一样，是做好抗震变位验算的重要一步。
2.3 计算变位数值。
在确定了地震力和分析了结构特性之后，就可以开始计算变位数值了。
这就像是在解一道复杂的数学题。
我们把之前得到的数据代入到相关的公式里，然后一步一步地计算。
这个过程要非常仔细，不能有一点马虎，就像绣花一样，一针错了可能整个图案就毁了。
通过精确的计算，我们就能得到建筑物在地震作用下的变位数值。
建筑物抗震验算
（2）建筑物抗震验算
1）管道抗震验算
根据《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032－2003）第
5.1.3规定对埋地管道应计算地震时剪切波作用下产生的变位或应变；
承插式接头的埋地圆形管道，在地震作用下应满足下式要求：
[]i n
i a c u k pl ∑=≤∆1EHP ,λγ
k pl ,∆——剪切波行进中引起半个视波长范围内管道沿管轴向的位移量标准值；
EHP γ ——计算埋地管道的水平向地震作用分项系数，可取1.2；
［ua ］i ——管道i 种接头方式的单个接头设计允许位移量；
c λ——半个视波长范围内管道接头协同工作系数，可取0.64计算；
n ——半个视波范围内，管道的接头总数。
经计算由地震剪切波引起的半个视波长范围内管轴方向的位移量为5mm ，小于管道接头的允许位移量，满足地埋管道抗震要求。
2）蓄水池抗震验算
根据《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032－2003）第
6.1.4规定，设防烈度为7度各种结构型式的不设变形缝的单层蓄水池当满足抗震构造要求时，可不进行抗震验算，结构构造和材料满足抗震要求。
3）管道附属构筑物抗震要求
根据《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032－2003）第10.1.4规定，管道上的阀门井、减压井等附属构筑物可不进行抗震验算。
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1.相邻层质量的变化不宜过大。
2.避免采用层高特别高或特别矮的楼层，相邻层和 连续三层的刚度变化平缓。
3.出屋面小建筑的尺寸不宜过大（宽度b大于高度h 且出屋面高度与总高度之比满足h/H<1/5），局部缩进 的尺寸也不宜大（缩进后的宽度B1与总宽度B之比满足 B1 / B 5 / 6 ~ 3 / 4）； 4.楼层内抗侧力构件的布置和 质量的分布要基本对称； 5.抗侧力构件在平面内呈正交 （夹角大于75度）分布，以便在两 个主轴方向分别进行抗震分析； B b h H
振型分解反应谱法
1940年美国皮奥特提出 根据结构震动分析，多质点体系振动可以分解为各个振型的组合，而 每个振型又是一个广义的单自由度体系，利用反应谱可得到每个振型 的水平地震作用，经过内力分析计算每个振型相应的结构内力。 实际上仍属于拟静力法。 目前世界上普遍采用的方法。
考虑单向水平地震作用下的扭转的地震作用效应
层建筑，应计算竖向地震作用。
二、竖向地震作用计算方法 目前，竖向地震作用有以下三种计算方法： （1）静力法——取结构或构件重量的一定百分数作为地震 作用，并考虑上、下两个方向。此法简单、不计算竖向自振周
期和振型 （2）竖向地震反应谱法——按反应谱方法计算竖向地震作
用。此法较合理，然而要计算结构的竖向自振特性，并需要建 立相应的竖向地震反应谱。 （3）水平地震作用折减法——此法认为结构的竖向地震反 应与水平地震反应直接相关，取结构或构件所受的竖向地震作 用为水平作用的一个百分数。由于竖向地面运动与水平地面运 动的频率成份不同，结构竖向振动特性也不同，所以竖向地震 作用与水平地震作用并无直接关系。此法不甚合理。 此外，结构的竖向地震反应谱也可采用时程分析法求解， 但计算量较大。在我国根据竖向地震反应谱和时程分析法的结 果进行统计分析，获得了高耸结构和大跨度结构竖向地震作用 的实用简化分析法—拟静力法。此法为现行规范采用。
Fvi Gi
结构类型
平板型网架 钢屋架 钢筋混凝土 屋架
烈 度
8 9 8 9
场地类别 Ⅰ
可不计算（0.10)
Ⅱ
Ⅲ 、Ⅳ
---竖向地震作用系
数，按表采用；
Gi
0.08(0.12) 0.10(0.15) 0.15 0.25 0.20 0.25 0.13(0.19) 0.13(0.19)
0.15 0.10(0.15) 0.20
目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震作用的结构或构件有：
1.长悬臂结构； 2.大跨度结构； 3.高耸结构和较高的高层建筑； 4.以轴向力为主的结构构件（柱或悬挂结构）； 5.砌体结构； 6.突出于建筑顶部的小构件。
我国抗震设计规范规定前三类结构要考虑向上或向下竖向地震作 用的不利影响。
规范规定：8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高
3时程分析法
4静力弹塑性法
底部剪力法
1根据反应谱理论得出地震加速度反应谱(Sa=Xg+Xa) 2利用反应谱确定结构最大加速度 3用最大加速度乘以结构的总质量，得到结构承受的总水平地震作 用，也就是底部剪力 4然后按照楼高及重量分配到各楼层处。
四、底部剪力法适用范围 底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内 框架和底部框架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业 厂房及多层框架结构等低于 40m 以剪切变形为主的规则 房屋。 以“剪切变形”为主： 在结构侧移曲线中，楼盖出平面转动产生的侧移所 占的比例较小。 “规则房屋”：
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；
（2）平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架——采用静力法 规范规定：平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架的竖向地震 作用标准值宜取其重力代表值和竖向地震作用系 数的乘积；
jk ---j振型与k振型的耦联系数；
T ---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
S Ek S x2 (0.85S y ) 2 S Ek S (0.85S x )
2 y 2
取两者中较大值
S x ( S y ) ---为仅考虑x(y)向水平地震作用时的地震作用效应。
m ax m ax
max
mSa
g
Gk G
G ---集中于质点处的重力荷载代表值；
g ---重力加速度
Sa g (t ) x
k
g (t ) x g
max
---地震系数
---动力系数
max
k ---水平地震影响系数
F G k
Sa g (t ) x
Ai
—
i 层楼盖水平面积。
绕任意竖轴
的转动惯量为
J io mi ( x 2 y 2 )dxdy
绕质心
Ci
Ai
的转动惯量为
J i mi ( x xi ) 2 ( y y i ) 2 dxdy
ri Ji Mi
—
i
—
层转动半径 层绕质心的转动惯量；
式中：
J i —第 i
单自由度弹性体系的水平地震作用 一、单自由度体系的水平地震作用 对于单自由度体系，把惯性力看作反映地震对结构体 系影响的等效力，用它对结构进行抗震验算。 结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为
(t )的 g (t ) F F (t ) max m x x
Sa mg g (t ) x g (t ) x
基本烈度 6 7 8 9
k
k
0.05
0.10
0.20
0.40
max max
，当地震给定后，
是
的函数， k
2.25k
max 与基本烈度的关系
基本烈度
max
6 0.11
7 0.23
8 0.45
9 0.90
2地震作用计算方法
由于地震作用的复杂和发生强度不确定，结构体形等差异。地震作用 的计算方法不同，分为简单法和精细法 主要有： 1底部剪力法 2振型分解反应谱法
在进行平动扭转耦联的计算中，需要求出各楼层的转动惯量。对于任 意形状的楼盖，取任意坐标轴，质心 C i 的座标可用下式求得：
xi
m xdxdy
i AI
m dxdy
i Ai
yi
m ydxdy
i AI
m dxdy
i Ai
式中： mi —
i 层任意点处单位面积质量；
O
Ai
a
反应谱曲线的形状与建筑场地类别、震级、地震波、 震中距等因素有关。GBJ11-89规范和新规范都 取 max 2.25 。
k
g x
max
g
反映基本烈度的大小，基本烈度愈高k 愈大。
k 值与结构性能无关，当设防烈度给定，k 是个常数。 基本烈度每增加一度， k 值增加一倍。
地震系数 k 与基本烈度的关系
6.平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在长度 方向的尺寸l大于宽度方向的尺寸b，且宽度b与总宽度B 之比满足b/B<1/5-1/4）；
l b B l b B l l b B
对于不满足规则要求的建筑结 构，则不宜将底部剪力法作为设计 依据。否则，要采取相应的调整， 使计算结果合理化。
l b B
地震反应谱
1、竖向地震反应谱
我国学者对竖向地震 反应谱（共 257 条） 进行研究，结果表明：
（ 1 ）标准化的竖向谱 与水平谱具有相同的规 律性，场地类别对谱的 形状有很大影响，也是 决定谱形状的重要参数，
Ⅰ类场地竖向地震 平均反应谱与水平 地震平均反应谱
两种谱曲线的变化趋势 和形状十分接近。
（2）竖向谱的峰值
k
g (t ) x g
max
max
2 1 T g (t ) x
max
t
0
g ( )e x
2 ( t ) T
2 sin (t )d T
max
， 0 1
T 的函数， 由上式可知，当地震一定时， 仅是 、 反映结构本身动力效应，也可以绘出 T 曲线，称动力 系数反应谱曲线或谱曲线，形状与 曲线完全一致。 s T
注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为 ---重力荷载代表值。
0.15g和0.30g的地区。
（3）长悬臂和其它大跨度结构——静力法 长悬臂和其它大跨度结构的竖向地震作用标准值， 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% ， 设计基本地震加速度为0.3g时，可取该结构、构件重力荷载代 表值的15%。
Mi
i
第层的质量。
结构ห้องสมุดไป่ตู้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。
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%。
抗震验算时如何考虑三维运动影响？何 时考虑竖向地震作用？
土木3班:翁伟海
1地震面运动是三维运动
结构在地震状态下处于弹性状态下： 对结构的影响分解为三个一维地面 运动。
即可分为水平和竖向地震反应
静力理论阶段---------静力法