抗震验算
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对于大跨度结构，竖向 地震引起的结构上下振 动惯性力，相当增加结 构的上下荷载作用。
河南理工大学土木工程学院
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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2020/4/19
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
河南理工大学土木工程学院
2020/4/19
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
河南理工大学土木工程学院
9 0.10
0.25
2020/4/19
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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2020/4/19
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。
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3.7 地基与结构的相互作用
原因：
地基与结构相互作用的结果，使得地基运动和结构动力 特性发生改变，主要表现如下方面： 1.改变了土的频譜组成，使得接近结构自振频率的分量 得到加强，同时也改变了地基振动的加速度幅值，使其 小于临近的自由场地的加速度幅值。 2.由于地基的柔性，使结构的基本周期延长； 3.由于地基的柔性，有相当一部分能量将通过地基土的 滞回作用和波的辐射作用逸散至地基，从而使结构的振 动衰减。
附加 地震作用计算的一般规定
1.结构抗震计算原则
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 作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承 担，如该构件带有翼缘，尚应包括翼缘的作用。
2）有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各 抗侧力构件方向的水平地震作用8。度跨度大于24米，
1.05
1.15
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附加 双向水平地震效应
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
)2
取两者中较大值
Sx (S y ) ---为仅考虑x(y)向水平地震作用时的地震作用效应。
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附加 地震作用计算的一般规定
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附加 地震作用计算的一般规定
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附加 地震作用计算的一般规定
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附加 水平地震作用的计算
楼层地震剪力的分配 ❖ 1 ）现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建
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3.8 竖向地震作用的计算
一、高层建筑
方法：类似于水平地震作用的底部剪力法 FVn
Gn
范围：9度，高层建筑
FEVk V maxGeq
F Vi
Gi
n
V max 0.65max Geq 0.75 Gi
Hi
i 1
FVi
Gi Hi
n
FEVk
Gi Hi
i 1
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3.7 地基与结构的相互作用
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
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3.7 地基与结构的相互作用
1.地基与上部结构相互作用的影响 规范5.2.7规定：
结构抗震计算，一般情况下可不计入地基与结构相互作 用的影响；8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地，采用箱基、 刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑， 当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时， 若计入地基与结构动力相互作用的影响，对刚性地基假 定计算的水平地震剪力可按下列规定折减，其层间变形 可按折减后的楼层剪力计算。
筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。 2 ）木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构 件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。 3 ）普通的预制装配式钢筋混凝土等半刚性楼、屋盖 的建筑，可取上述两种分配结果的平均值。 4 ）计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭 转的影响时，可按本规范各有关规定对上述分配结果 作适当调整。
2米悬挑，9度跨度 扭3转）影质响量；和其刚他度情分况布，明应显允不许对采称大 米用的于调结1整构8米地，，震应悬作计挑用入1效双,5应向的水方平法地考震虑作扭用转下影的 响。
4、8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑 竖向地震作用。
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3.6 结构地震扭转效应
1.考虑扭转地震效应的方法 1、采用扭转耦联的振型分解反应谱法。
河南理工大学土木工程学院来自2020/4/193.6 结构地震扭转效应
2.规则结构的扭转影响
规则结构也有扭转影响，虽然不考虑扭转计算，但 抗震规范作了如下规定。
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，短边为1.15，长边为 1.05。当扭转刚度较小时，不小于1.3。
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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
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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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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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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
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。
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3.7 地基与结构的相互作用
原因：
地基与结构相互作用的结果，使得地基运动和结构动力 特性发生改变，主要表现如下方面： 1.改变了土的频譜组成，使得接近结构自振频率的分量 得到加强，同时也改变了地基振动的加速度幅值，使其 小于临近的自由场地的加速度幅值。 2.由于地基的柔性，使结构的基本周期延长； 3.由于地基的柔性，有相当一部分能量将通过地基土的 滞回作用和波的辐射作用逸散至地基，从而使结构的振 动衰减。
附加 地震作用计算的一般规定
1.结构抗震计算原则
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 作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承 担，如该构件带有翼缘，尚应包括翼缘的作用。
2）有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各 抗侧力构件方向的水平地震作用8。度跨度大于24米，
1.05
1.15
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附加 双向水平地震效应
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
)2
取两者中较大值
Sx (S y ) ---为仅考虑x(y)向水平地震作用时的地震作用效应。
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附加 地震作用计算的一般规定
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附加 地震作用计算的一般规定
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楼层地震剪力的分配 ❖ 1 ）现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建
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3.8 竖向地震作用的计算
一、高层建筑
方法：类似于水平地震作用的底部剪力法 FVn
Gn
范围：9度，高层建筑
FEVk V maxGeq
F Vi
Gi
n
V max 0.65max Geq 0.75 Gi
Hi
i 1
FVi
Gi Hi
n
FEVk
Gi Hi
i 1
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3.7 地基与结构的相互作用
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
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3.7 地基与结构的相互作用
1.地基与上部结构相互作用的影响 规范5.2.7规定：
结构抗震计算，一般情况下可不计入地基与结构相互作 用的影响；8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地，采用箱基、 刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑， 当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时， 若计入地基与结构动力相互作用的影响，对刚性地基假 定计算的水平地震剪力可按下列规定折减，其层间变形 可按折减后的楼层剪力计算。
筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。 2 ）木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构 件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。 3 ）普通的预制装配式钢筋混凝土等半刚性楼、屋盖 的建筑，可取上述两种分配结果的平均值。 4 ）计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭 转的影响时，可按本规范各有关规定对上述分配结果 作适当调整。
2米悬挑，9度跨度 扭3转）影质响量；和其刚他度情分况布，明应显允不许对采称大 米用的于调结1整构8米地，，震应悬作计挑用入1效双,5应向的水方平法地考震虑作扭用转下影的 响。
4、8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑 竖向地震作用。
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3.6 结构地震扭转效应
1.考虑扭转地震效应的方法 1、采用扭转耦联的振型分解反应谱法。
河南理工大学土木工程学院来自2020/4/193.6 结构地震扭转效应
2.规则结构的扭转影响
规则结构也有扭转影响，虽然不考虑扭转计算，但 抗震规范作了如下规定。
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，短边为1.15，长边为 1.05。当扭转刚度较小时，不小于1.3。