新抗震规范——地震作用和结构抗震验算
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”。
GB50011 2010(2016版)建筑抗震设计规范课件
一、总则及术语
4、抗震设防烈度seismic precautionary intensity 按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。一般情况， 取50 年内超越概率10% 的地震烈度。
5、设计基本地震加速度 50 年设计基准期超越概率10% 的地震加速度的设计取值。
6、建筑抗震概念设计seismic concept design of buildings 根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑 和结构总体布置并确定细部构造的过程。
二、基本规定
6、混凝土结构的混凝土强度等级，抗震墙不宜超过C60 ，其他构件， 9 度时不宜超过C60 ，8 度时不宜超过C70 。
7、在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向 受力钢筋时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满 足最小配筋率要求。（3.9.4）—强条
8、抗震设防烈度为7 、8 、9 度时，高度分别超过160m 、120m 、 80m 的大型公共建筑，应按规定设置建筑结构的地震反应观测系统，建 筑设计应留有观测仪器和线路的位置。
四、多层和高层钢筋混凝土房屋
四、多层和高层钢筋混凝土房屋
四、多层和高层钢筋混凝土房屋
四、多层和高层钢筋混凝土房屋
四、多层和高层钢筋混凝土房屋
抗震等级 箍筋最大间距{采用较小值，mm)
箍筋最小直径(mm)
一
6d , 100
10
二
8d , 100
8
三
8d , 150 （柱根100）
8
四
8d, 150 （柱根100）
注：甲类：三级特等医院的住院部、医技楼、门诊部； 乙类：大中城市的三级医院住院部、医技楼、门诊部等； 丙类：住宅、宿舍和公寓。
第三章2 工程结构地震反应分析与抗震验算.ppt
h 1 ---直线下降段的斜率调整系数；按下式确定
h1 = 0.02 + (0.05 - z ) / 8 当h1 < 0时，取h1 = 0
h2 - -阻尼调整系数，h2 < 0.55时，取h2 = 0.55
h2
=1+
0.05 - z 0.06 +1.7z
Tg : 特征周期，见表3.2
max：水平地震系数的最大值 α max = kβ max ,β max= 2.25
结构在地震持续过程中经受的最大地震作用为
F
=
F (t ) max
= m &x&(t) + &x&g (t) max
= mSa
= mg Sa
&x&g (t) max = Gk = G
&x&g (t) max
g
G ---集中于质点处的重力荷载代表值；
g ---重力加速度
= Sa
&x&g (t) max
地震特征周期分组的特征周期值（s）
场地类别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
第一组 0.25
0.35
0.45 0.65
查表确定 Tg Tg = 0.3
第二组 0.30
0.40
第三组 0.35
0.45
0.55 0.75 0.65 0.90
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 ic = EIc / h = 2.6104 kN m ,阻尼比为0.05。试求该结构多 遇地震时的水平地震作用。
第三章 地震作用和结构抗震验算答案
降段起始点对应的周期值。 设计基本地震加速度：50 年设计基准期超越概率 10%的地震加速度的设计取值。
三、简答题
1、底部剪力法的适用范围及基本原理是什么？ 答：底部剪力法的适用范围是针对高度不超过 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。
底部剪力法的基本原理：动力分析表明，对于符合上述条件的结构，在水平地震作用下所产生的 振动在建筑下部表现出以第一振型为主的特征，而有时在建筑物顶部高振型的影响不能忽略。因此， 各质点的水平地震作用 Fi 沿高度分布可近似认为服从直线规律， 但在建筑顶部高振型影响不能忽略时， 水平地震作用应予以修正加大，即在顶部附加一个地震ΔFn。
3 六层砖混住宅楼，建造于基本烈度为 8 度区，地震基本最大加速度 0.3g，场地为Ⅱ类， 设计地震分组为第一组，根据各层楼板、墙的尺寸等得到恒荷和各楼面活荷乘以组合值系 数 ， 得 到 的 各 层 的 重 力 荷 载 代 表 值 为 G1=5399.7kN, G2=G3=G4=G5=5085kN, G6=3856.9kN。试用底部剪力法计算各层地震剪力标准值。 解：(注：由于多层砌体房屋中纵向或横向承重墙体的数量较多，房屋的侧移刚度很大，因而其纵向和
5、8 度地震区，下列哪种结构不要考虑竖向地震作用[AC] A.高层结构 B.长悬臂结构 C.烟囱 D.大跨度结构
6、多遇地震作用下层间弹性验算的主要目的是[ C ] A.防止结构倒塌； C.防止非结构部分发生过重的破坏； B.防止结构发生破坏； D.防止使人们发生惊慌。
二、名词解释
地震反应谱：单自由度弹性体系在给定的地震作用下某个最大反应量（如 S a S v S d ）与结构体系自振 周期的关系曲线。 地震系数：地震地面运动最大加速度与重力加速度的比值。 地震影响系数：单质点弹性体系的最大绝对加速度反应与重力加速度的比值，地震系数和动力系数的 乘积。 地震作用：由地震动引起的结构动态作用，包括水平地震作用和竖向地震作用。 重力荷载代表值：取计算范围内的结构和构件的永久荷载标准值和各可变荷载组合值之和。 设计特征周期：抗震设计用的地震影响系数曲线中，反映地震震级、震中距和场地类别等因素的下
地震作用和抗震验算新规定
第七讲地震作用和抗震验算新规定王亚勇赖明吕西林李英民杨溥郭子雄（一）新的设计反应谱的主要特点1、89规范的设计反应谱的主要特点89规范的设计反应谱、即地震影响系数曲线，是根据大量实际地震加速度纪录的反应谱进行统计分析并结合工程经验和经济实力的综合结果。
抗震设计反应谱通常用三个参数：最大地震影响系数αmax 、特征周期 T g 和长周期段反应谱曲线的衰减指数γ来描述。
而且不同阻尼比条件下的反应谱曲线也是不同的，89规范提供了考虑近、远震和不同场地条件下阻尼比为5 % 的标准设计反应谱，其最长周期为 3秒。
应该说，89规范的设计反应谱基本适应了我国八、九十年代工程建设抗震设防的要求，除房屋建筑外，各类工程设施及构筑物均参照它提出类似的设计反应谱。
2、加速度设计反应谱用于抗震设计的局限性（1）强震地面运动长周期成分的存在地震学研究和强震观测证明，强震情况下，地面运动确定存在长周期分量，其周期可以长达10秒甚至100秒，地震震级从5级到8级，其谱值在10秒周期处最大相差不超过50倍，在100秒周期处，不超过250倍。
在震级M5时，周期在3秒以内，信噪比已经大到可以满足工程使用要求了。
同时还证明，谱曲线至少存在二个拐角周期。
如图1和表1所示。
图1 不同震级下强震地面运动福里叶振幅谱注：噪声指在强震加速度记录数据处理过程中引入的长周期误差研究表明，地震动长周期分量与震源规模、震源距有关，由此可以推出与震级、烈度的关系，从而建立起具有工程实用意义的关系来。
见公式(1)PSV =f1(M,R,T)=f2(L,W,R,T) (1)=f3(I,R,T)式中：PSV为拟速度反应谱，M为震级，R为震源距，L为断层长度，W为断层宽度，I 为烈度，T是反应谱周期。
（2）现有强震加速度记录中长周期成份的损失由于强震仪频率响应范围的限制无法记录到超过10秒以上的地面运动成分，在超过5秒以上的成分中也存在失真，而且在对加速度记录进行误差修正时将数字化过程零线修正所产生的噪声滤出的同时也将地面运动长周期分量滤去了。
地震作用与建筑结构抗震设计
要求。一般情况6~8度时，提高1度进行抗震设防， 9度时应比9度设防更高的要求。
3. 丙类建筑：地震作用和抗震措施均应符合本地区
抗震设防烈度要求。
4. 丁类建筑：一般情况下（具体规定除外），地震
作用应符合本地区抗震设防烈度要求，抗震措施可 适当降低，但6度抗震时不降低。 5. 抗震设防烈度为6度时，除特殊要求外，一般情况 下对乙类、丙类和丁类建筑可不进行地震作用计算。
▪ 平面规则的建筑结构，中国《抗震规范》规定当规则结构 不考虑扭转藕联计算时，应采用增大边榀结构地震内力的 简化方法考虑由于施工、使用等原因所产生的偶然偏心引 起的地震扭转效应及地震地面运动转动分量的影响。
▪ 平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用效应可乘以 增大系数。一般情况下，短边可按1.15采用，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. 突出屋面小房间的地震作用
1)反应特点
▪ 质量和刚度突然变小，地震时产生鞭端效应而使 其地震反应急剧增大；震害也表明，突出屋面的 小房间在地震中破坏较为严重。
▪ 严格地说，对带有突出屋面小房间的房屋结构， 底部剪力法已不再适用，应采用振型分解反应谱 法计算其水平地震作用。
2)实际情况简化处理
3) 时程分析法适用情况：特别不规则的建筑，甲类 建筑和P97表5.2所列的高层建筑。
4. 采用时程分析法进行计算应注意以下问题：
▪ 满足地震动三要素：频谱特性、有效峰值和持续时 间均要符合规定，频谱特性可根据地震影响系数曲线、 所处的场地类别和设计地震分组确定。
▪ 输入加速度时程曲线的持续时间，不论实际的地震 记录还是人工模拟的波形，一般为结构周期的5~10倍。
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）
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)疑问解答
6s，并提供不同阻尼比的调整方法；4） 保留楼层最小剪 力系数强制性要求；5） 保留建筑规则性定性和定量化 的定义；6） 保留钢筋混凝土结构抗震等级划分和相应 的计算与构造要求；7） 保留砌体结构设置圈梁和构造 柱以提高结构延性和整体性的要求；8） 保留隔震和消 能减震设计内容；9） 保留非结构抗震设计内容。 4 新规范对抗震设计采用的地震动参数有哪些重大 变更？
其中，设计地震分组上升的省会城市和直辖市有： 天津、石家庄、福 州、郑 州、银 川、乌 鲁 木 齐 由 设 计 一 组 升为设计二组；济南、昆明、兰州、西宁、拉萨、台北由设 计二组升为设计三组；成都由设计一组升为设计三组。 设计地震分组的上升表明对应的场地特征周期 Tg 有 所加大，地震作用相应增大。
图 6 由于碰撞导致建筑连续倒塌的震害
倾斜的建筑，使右侧成排建筑不倒，而左侧建筑由于失
去支撑而发生连续倒塌。图 7 为 L 形平面的东方汽轮
机厂框架结构办公楼，在拐角处不设防震缝，地震时没
有发生碰撞破坏。新规范对防震缝的设置作了修改，
第 3. 4. 5 条规定，体形复杂、平立面不规则的建筑，应
按原建设部建标［2006］77 号文件通知，2001 规范 修订的指导原则是：依据我国国情，适当调整提高抗震 设防标准。 3 新规范在哪些方面延续了 89 规范和 2001 规范的 基本原则？
新规范在以下几方面延续了 89 规范和 2001 规范 的基本原则：1） 继续遵守“三水准设防和两阶段抗震 验算”的抗震设计基本原则，以“小震不坏，中震可修， 大震不倒”的 三 水 准 设 防 目 标，进 行“小 震 作 用 ”下 的 结构强度和 弹 性 变 形 验 算 和“大 震 作 用 ”下 的 弹 塑 性 变形验算；2） 保留 7 度 0. 15g 和 8 度 0. 30g 的设计地 震分区及相应的抗震设计要求；3） 保留设计反应谱 （ 地震影 响 系 数 曲 线） 的 骨 架 曲 线 形 状，周 期 延 长 到
抗震规范
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，应允许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。
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。
4 8、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。
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。
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，可采用底部剪力法等简化方法。
2除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。
3特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震特征周期分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用。
弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65％，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80％。
2注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
4计算罕遇地震下结构的变形，应按本章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。
注：建筑结构的隔震和消能减震设计，应采用本规范12章规定计算方法。
地震作用和结构抗震验算
地震作用和结构抗震验算地震是地球表面或内部地壳发生震动的现象，它是由于地壳运动中的应力积累和释放所引起的。
地震作用对结构物有着严重的破坏力，因此建筑结构的抗震设计和验算非常重要。
本文将介绍地震的作用机理以及结构抗震验算的方法。
地震作用机理：地震作用是由地壳运动引起的震动传递到建筑物上造成的。
地震的震源是地壳运动过程中的断层破裂，震中是地震能量释放的地点，位于震中周围的区域被称为震源区。
地震波是地壳运动所引起的能量在地球中传播时所激发的波动。
地震波包含三种类型：纵波、横波和表面波。
纵波是一种相对较快的波动，其振动方向与传播方向一致。
横波是振动方向垂直于传播方向的波动。
表面波是短周期的波动，其主要分为Rayleigh波和Love波。
Rayleigh波是一种振动旋转的表面波，而Love波是横向振动的表面波。
地震波在地下传播到地表后，将引起建筑结构的震动。
地震作用主要包括地震波引起的惯性作用、地震波引起的弹性变形作用和地震波引起的地基反力作用。
惯性作用是由于地震波的振动引起结构物惯性力的作用，迫使结构产生振动。
弹性变形作用是指结构物在地震波的激励下产生的临时弹性变形。
地基反力作用是指在地震波的力作用下，地基上产生的反向力。
结构抗震验算的方法：结构抗震验算是指通过对结构物在地震作用下的力学行为进行计算和分析，来确定结构抗震性能的一种方法。
常见的结构抗震验算方法包括动力弹塑性时程分析、静力弹塑性分析和模态超静定校验分析。
动力弹塑性时程分析是目前最为常用的抗震验算方法之一、它通过建立结构动力方程，利用数值求解方法得到结构在地震波作用下的时程反应。
这个方法可以考虑结构的非线性性质，如塑性材料的非线性、接触的失效等。
静力弹塑性分析是一种较为简化的抗震验算方法。
它是通过假设地震作用时结构处于静力平衡状态，根据结构的强度和刚度性能进行计算。
这个方法适用于一些简单的结构和小震级地震的验算。
模态超静定校验分析是一种结构验算方法，它通过分析结构的模态形式来确定结构的抗震性能。
新旧抗震规范差异共15页文档
1、将“基本振型地震作用下”改为“在规定的水平力作用下”
5.2.5
抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：Veki＞λ∑Gi
表5.2.5增加了6°时楼层最小地震剪力系数值
5.3.2
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，宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积；竖向地震作用系数可按表5.3.2采用。
5.3.2
跨度、长度小于本规范5.1.2条第5款规定且规则的平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架、屋盖横梁及托架的竖向地震作用标准值，宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积；竖向地震作用系数可按表5.3.2采用。
5.4.1
结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合计算。。。
表5.4.1地震作用分项系数中同时计算水平与竖向地震作用区分了水平地震为主和竖向地震为主，其分项系数不同，1.3（0.5）、0.5（1.3）
5.4.2
结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式：S≤R/γRE
5.4.2
结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式：S≤R/γRE
5.2.2.2
采用振型分解反应谱法时，不进行扭转耦联计算的结构，水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形)，当相邻振型的周期比小于0.85时，可按下式确定：SEK=(∑S2j)1/2
当周期比大于0.85时，应采用CQC法，即考虑扭转耦联计算。
5.2.5
抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：Veki＞λ∑Gi
建筑抗震课件(第三章 地震作用和结构抗震验算)
筑 震作用(即结构地震惯性力)是间接作用，而不称为荷载，但 为了应用方便，将地震作用等效为某种形式的荷载作用，
抗 这就是等效地震荷载。
震
3.1 概述
第 3.1.2 质点体系及其自由度
三
实际结构在地震作用下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出来，
三 质点自振周期变化的曲线为地震反应谱。 由于地震的随机性，即使在同一地点、同一烈度，每次地震的地面加速
章 度记录也很不一致，因此需要根据大量的强震记录计算出对应于每一条 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。
建 筑 抗 震 各种因素对反应谱的影响
章 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。
单质点弹性体系
建 筑 多质点弹性体系 抗 震
3.1 概述
第 单质点弹性体系 三 章
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
建
筑
抗
震
水塔
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
3.1 概述
建 去的微量，故：
筑
m[x(t) xg (t)] kx(t)
抗
震
3.3单质点弹性体系的水平地震作用计算
第
这样，在地震作用下，质点在任一时刻的相对位移
三 将与该时刻的瞬时惯性力成正比。因此，可认为这一相
章 对位移是在惯性力的作用下引起的，虽然惯性力并不是
真实作用于质点上的力，但惯性力对结构体系的作用和
地震作用和抗震验算规范
地震作用和抗震验算规范地震是地球内部能量释放的结果，是一种强烈的地质灾害。
地震可以给建筑物、基础设施等人类活动和生活场所带来严重破坏。
因此，为了确保建筑物在地震中的安全性，抗震设计和抗震验算是非常重要的工作。
地震作用是指地震波在建筑物中的作用力。
地震波包含有地表波、体波、面波等多种波形。
地震波会传播到建筑物的结构体系中，引起结构的震动，产生作用力。
地震作用的主要表现有结构内力、结构位移和结构变形等。
抗震验算规范是根据地震灾害的发展规律和建筑物的结构特点，制定出来的一系列规定和规范，用于指导工程设计师进行抗震设计和验算工作。
抗震验算规范包括世界各国的规范和地区的规范，其中，我国的《建筑抗震设计规范》被广泛应用于建筑工程中。
抗震验算是指根据抗震设计规范，对建筑物的结构进行计算和验证。
抗震验算的目标是验证结构在地震作用下的安全性，确定结构的受力状态。
抗震验算主要包括以下几个方面：1.地震响应分析：通过数值分析方法，计算地震波在建筑物结构中的传播和作用过程，获得结构的地震响应。
2.结构受力分析：根据地震响应，确定结构内力和应力。
结构受力分析的目标是确定结构的受力状态，确认结构的受力安全性。
3.结构抗震性能评估：通过对结构受力分析结果的评估，判断结构的抗震性能是否满足设计要求。
根据评估结果，确定结构需要采取的增强措施。
4.结构设计优化：根据抗震验算结果，结合结构的实际情况，对结构进行修正和优化，提高结构的抗震性能。
抗震验算规范的实施，可以有效提高建筑物的抗震能力和抗震安全性，降低地震灾害对建筑物造成的破坏。
因此，在建筑工程中，抗震验算是非常重要的工作，需要工程设计师严格按照规范要求进行，确保结构的安全可靠。
同时，还需要不断研究和改进抗震设计方法，提高抗震验算的精度和可靠性，从而更好地保护人民生命财产安全。
地震作用与结构抗震验算
地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算？这个话题听起来有点沉重，是不是？你是不是一听就想：“哎呀，这又是啥复杂的东西？是不是要我们做啥高深的计算？”放心，我不是要给你讲一堆难懂的公式和公式背后的晦涩原理。
咱们今天聊聊这个事儿，尽量让它简单、轻松，还能让你一听就懂。
毕竟，谁不想在地震来临时，既能保命，又能保住家里那点心爱的家具和“千金难买”的遥控器呢，对吧？首先嘛，地震这一东西，大家都知道，来的时候毫无征兆。
你说它不来吧，又好像就随时可能给你来个“地动山摇”。
你说它来了吧，就真是让人哭笑不得。
房子摇一摇、墙皮掉一掉，心脏就跟着一阵阵跳。
你看，大家都希望地震来得时候，房子能稳稳地、不动摇，咱才有安全感。
而这其中的关键，就是“抗震设计”，就好比你穿上防震服一样，给建筑戴上一层保护膜。
说到抗震设计，咱们就得聊聊它的一个核心问题——结构抗震验算。
这个名字听着挺复杂，但其实它就是让建筑在地震中不至于像纸糊的一样塌了。
验算的过程其实就是在模拟地震的情况下，看看你的房子能不能顶得住摇晃。
这个“摇晃”可不是轻轻的晃几下，地震可是有劲儿的，它能让你的房子像玩具一样乱抖。
所以下面的验算可得仔细了，不能马虎。
你可以想象，房子就像是一台复杂的机器，每一根梁、每一根柱子、每一块墙都好比机器的零部件。
每个零件都有自己的承重能力和抗震能力。
你想象一下，如果其中某个零部件不行，地震一来，整个机器就“嘎嘎嘎”地坏掉了。
所以，验算就是要检查每个部分的强度、灵活性，确保它们能在摇晃中保持稳定，保证整个建筑不出事儿。
不过，地震不是“随便”就能设计出来的。
设计师得根据地震的强度、建筑的高度、地基的好坏这些因素来算。
你如果住在一个地震带，比如说咱们常说的四川、云南那些地方，设计师可能就得给你的房子加点“装备”，比如说用更强的材料，或者增加一些特殊的支撑结构。
这个就是为了让你在地震来临时，房子能承受住震动，不至于崩塌。
地震的力量可不是闹着玩的。
地震作用和结构抗震验算
坚硬场地
岩石
周期（s)
反应谱的主要影响因素： 结构的阻尼比和场地条件。
地震反应谱的作用：
（1）反映地震引起的地面运动特性 （2）地震反应谱是现阶段计算地震作用的基础，通过反应谱把随时程变化的地震作 用转化为最大的等效侧向力。
xg (t) (ms 2)
F＝mSa m
t (s)
Elcentro 1940 （N-S） 地震记录
3、地震影响系数α
当基本烈度确定，地震系数k为常数，α仅随β变化。 建筑结构的地震影响系数α应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周 期以及阻尼比确定。
4、标准反应谱
由于地震的随机性，即使在同一地点、同一烈度，每次地震的地面加速度记录也 很不一致；
因此需要根据大量的强震记录计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。
(2)多质点体系----近似计算
2、特征周期 Tg
设 计 特 征 周 期 Tg 值
设计地
场地类别
震分组 Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
IV
第一组 0.25 0.35 0.45 0.65
第二组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.90
抗震设计中，设计特征周期Tg的取值根据“设计地震分组”确定。
其实在结构抗震设计中，我们更多地关心结构在地震持续过程中经受的最大地震 作用以及质点振动响应的最大值。
最大位 移反应
x(t) 1
t 0
xg
(
)e
(t
)sin(t
)d
质点相对于地面的速度为
质点相对于地面的最大速度反应为
地震作用和结构抗震设计要点3
地基与结构相互作用的考虑
《抗震规范》规定 1)结构抗震计算，一般情况下，可不考虑地基与结构相
互作用的影响； 2)8度和9度时建造在Ⅲ，Ⅳ类场地土上，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。
mg(
xg max )( g
Sa ) xg max
Gk
G
为地震影响系数， 质点所受水平地震力与该质点重力之比。
我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010） 将地震影响系数曲线分为4个部分，覆盖的房屋 自振周期从0至6S。
加速度影响曲线，无量刚化，弹性反应谱
GB 50011-2010, Fig. 5.1.5
FXji j tj X jiGi FYji j tjYjiGi Ftji j tj ri2 jiGi
单向地震作用下
SEk
mm
jk S j Sk
j 1 k 1
双向地震作用下
SEk SEk
S
2 x
(0.85S y )2
S
2 y
(0.85S x )2
时程反应法
适用情况：
特别不规则的建筑，甲类建筑和表中所列的高层建筑
2max
When：Tg Ti 5Tg
（ Tg T
） 2 m ax
加速度影响曲线
When : 5Tg Ti 6.0s [2 0.2 1 (T 5T g)]max
Geq 结构等效总重量
For SDOM,
For MDOM,
Geq =G1
第五章-地震作用和结构抗震设计要点
Geq——结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代 表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%； Fi ——质点 i 的水平地震作用标准值 Gi ,Gj ——分别为集中于质点i 、j 的重力荷载代表值； Hi ,Hj ——分别为质点 i 、j
η
的计算高度；
ζ
δn——顶 部 附 加 地震作用 系数 ，多层 钢筋混凝土 和钢结 构房屋可按表6采用，多层内框架砖房可采用0.2，其 他房屋可采用0.0； ∆Fn ——顶部附加水平地震作用。
i =1 i =1 n n 2
式中 Fji——j 振型 i 质点的水平地震作用标准值； aj——相应于 j 振型自振周期的地震影响系数； Xji——j 振型 i 质点的水平相对位移； γj ——j 振型的参与系数。 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向 力和变形)，应按 下式确定：
S Ek = ∑ S j
有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15 度时， 应分别考虑各侧力构件方向的水平地震作用； 质量和刚度明显不对称的结构，应考虑双向水平地震 作用下的扭转影 响。其他情况，可以采用调整 地震作 用效应的方法计入扭转影响； 8度和9度的大跨度结构、长悬臂结构及9度时的高层建 筑，应考虑竖向地震作用。
1.1.2 地震作用计算方法
现行《抗震规范》的抗震设计计算采用以下三种方法： 适用于多自由度体系的振型分解反应谱法； 将多自由度体系看作等效单自由度体系的底部剪力法； 直接输入地震波求解运动方程及结构地震反应的时程分 析法 。
《抗震规范》对上述三种方法的使用范围作了如下规定： 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，可采用底部剪力法等简化方法 ； 除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法； 特别不规则的建筑，甲类建筑和表1所列的高层建 筑，应采用时程分析法进行多遇地震作用下的补充计 算，并取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解 反应谱法计算结果的较大值。
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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。
5、关于多点输入考虑地震行波效应和局部场地效应，对各独立基础或支承结构输入不同的设计反应谱或加速度时程进行计算，估计可能造成的扭转效应。
多点输入的简化计算方法参见本规范第5.1.2条第5款规定。
6、关于多向多点输入同时考虑多向和多点输入进行计算。
7、关于行波效应研究证明，地震传播过程的行波效应、相干效应和局部场地效应对于大跨空间结构的地震效应有不同程度的影响，其中，以行波效应和场地效应的影响较为显著，一般情况下，可不考虑相干效应。
对于周边支承空间结构，行波效应影响表现在对大跨屋盖系统和下部支承结构；对于两线边支承空间结构，行波效应通过支座影响到上部结构。
行波效应将使不同点支承结构或支座处的加速度峰值不同，相位也不同，从而使不同点的设计反应谱或加速度时程不同，计算分析应考虑这些差异。
由于地震动是一种随机过程，多点输入时，应考虑最不利的组合情况。
行波效应与潜在震源、传播路径、场地的地震地质特性有关，当需要进行多点输入计算分析时，应对此作专门研究。
8、关于局部场地效应当独立基础或支承结构下卧土层剖面地质条件相差较大时，应允许采用一维或二维模型计算求得基础底部的土层地震反应谱或加速度时程、或按土层等效剪切波速对基岩地震反应谱或加速度时程进行修正后，作为多点输入的地震反应谱或加速度时程。
当下卧土层剖面地质条件比较均匀时，可不考虑局部场地效应，不需要对地震反应谱或加速度时程进行修正。
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，可采用底部剪力法等简化方法。
2除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。
3特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震特征周期分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用。
弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65％，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80％。
【说明】为了抗震性能设计需要，在表5.1.2-2中增加了对应于设防地震（中震）的加速度最大峰值。
4计算罕遇地震下结构的变形，应按本章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。
注：建筑结构的隔震和消能减震设计，应采用本规范12章规定计算方法。
5按多点输入计算地震作用时，应考虑地震行波效应和局部场地效应。
7度和I、II类场地时，应允许采用简化方法，根据结构跨度、长度不同，支承结构和基础抗震验算时，乘以附加地震作用系数1.15～1.30；上部结构抗震验算时，乘以附加地震作用系数1.30～1.50。
III、IV类场地和8、9度时，应采用时程分析方法进行抗震验算。
【说明】对于7度I、II类场地上的大跨空间结构，多点输入下的地震效应不太明显，可以采用简化计算方法，乘于附加地震作用系数，跨度越大、场地条件越差，附加地震作用系数越大；对于7度III、IV场地和8、9度区，多点输入下的地震效应比较明显，应考虑行波和局部场地效应对输入加速度时程进行修正，采用结构时程分析方法进行多点输入下的抗震验算。
6地下建筑结构应采用本规范14章规定的计算方法。
5.1.3计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。
各可变荷载的组合值系数，应按表5.1.3采用。
【说明】本条未修改，同2001版5.1.3条。
5.1.4建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。
其水平地震影响系数最大值应按表5.1.4-1采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5.1.4-2采用，计算罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。
注: 周期大于6.0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究。
表5.1.4-1 水平地震影响系数最大值（m/s2）【说明】表5.1.4-1增加设防地震及6度区罕遇地震的水平地震影响系数最大值，注明单位。
与第4章场地类别相适应，表5.1.4-2增加I0类场地的特征周期。
5.1.5建筑结构地震影响系数曲线(图5.1.5)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求：1除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按1.0采用，形状参数应符合下列规定：1)直线上升段，周期小于0.1s的区段。
2)水平段，自0.1s至特征周期区段，应取最大值(αmax)。
3)曲4)直α—γ—T—2当建筑结构的阻尼比按有关规定不等于0.05时，地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定：1) 曲线下降段的衰减指数应按下式确定：ζζγ63.005.09.0+-+= (5.1.5-1)式中 γ— 曲线下降段的衰减指数；ζ — 阻尼比。
2) 直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定：ζζη32405.002.01+-+= (5.1.5-2)式中η1— 直线下降段的下降斜率调整系数，小于0时取0。
3) 阻尼调整系数应按下式确定：ζζη6.108.005.012+-+= (5.1.5-3)式中η2— 阻尼调整系数，当小于0.55时，应取0.55。
【说明】 本条保持2001规范地震影响系数曲线的计算表达式不变，只对其参数进行调整，达到以下效果：1、 阻尼比为5%的地震影响系数维持不变，对于钢筋混凝土结构的抗震设计，基本维持2001规范的水平。
2、 基本解决了在长周期段，不同阻尼比地震影响系数曲线交叉、大阻尼曲线值高于小阻尼曲线值的不合理现象。
I 、II 、III 类场地的地震影响系数曲线在周期接近6s 时，基本交汇在一点上，符合理论和统计规律。
3、 降低了小阻尼（2～3.5%）的地震影响系数值，最大降低幅度达18%。
略微提高了阻尼比6～10%的地震影响系数值，长周期部分最大增幅约5%。
4、 适当降低了大阻尼（20～30%）的地震影响系数值，在5T g 周期以内，基本不变，长周期部分最大降幅约10%，扩大了消能减震技术的应用范围。
附图5.1.5 调整后不同特征周期T g 的地震影响系数曲线5.1.6 结构的截面抗震验算，应符合下列规定：16度时的建筑(不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外)，以及生土房屋和木结构房屋等，应允许不进行截面抗震验算，但应符合有关的抗震措施要求。
2 6度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外)，应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。
注：采用隔震设计的建筑结构，其抗震验算应符合有关规定。
【说明】 本条对6度设防的建筑，增加了不规则建筑应进行抗震验算的要求。
“较高的高层建筑”的范围同2001版。
5.1.7 符合本章5.5节规定的结构，除按规定进行多遇地震作用下的截面抗震验算外，尚应进行相应的变形验算。
5.2 水平地震作用计算5.2.1 采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值，应按下列公式确定(图5.2.1)：F G Ek eq =α1 (5.2.1-1))1(1n Ek nj jjii i F HG H G F δ-=∑= (i =1,2…n ) (5.2.1-2)∆F F n n Ek =δ (5.2.1-3)式中 F Ek － 结构总水平地震作用标准值； α1－ 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，应按本章图5.1.4确定，多层砌体房屋、底部框架，宜取水平地震影响系数最大值；G eq － 结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85％；F i － 质点i 的水平地震作用标准值；G i ,G j － 分别为集中于质点i 、j 的重力荷载代表值，应按本章5.1.3条确定； H i ,H j － 分别为质点i 、j 的计算高度；δn － 顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表5.2.1采用，其它房屋可采用0.0；△F n － 顶部附加水平地震作用。
图5.2.1 结构水平地震 作用计算简图1【说明】 本条未修改，同2001版5.1.2条。
5.2.2 采用振型分解反应谱法时，不进行扭转耦联计算的结构，应按下列规定计算其地震作用和作用效应：1 结构j 振型i 质点的水平地震作用标准值，应按下列公式确定：F XG ji j j ji i =αγ (i =1,2,…n , j =1,2,…m ) (5.2.2-1)γj jii ni ji i ni XG X G ===∑∑121/ (5.2.2-2)式中 F ji － j 振型i 质点的水平地震作用标准值；αj － 相应于j 振型自振周期的地震影响系数，应按本章图5.1.4条确定； X ji － j 振型i 质点的水平相对位移；j γ－ j 振型的参与系数。