建筑结构抗震总复习第五章-地震作用和结构抗震设计要点

6度时的建筑（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，可以不进行截面抗震验算，但应符 合有关的抗震措施要求；
6度时建造于IV类场地上较高的高层建筑（高于40米的钢筋混 凝土框架，高于60米的其他钢筋混凝土民用房屋和类似的工业 厂房，以及高层钢结构房屋），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。
FEk——结构总水平地震作用标准值； a1 ——相应于结构基本自振周期的水平地震影响
系数值，多层砌体房屋、底部框架和多层
内框架砖房，宜取水平地震影响系数最大
Hale Waihona Puke 值；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 的计算高度；
改变了地基运动的频谱组成，使接近结构自振频率的分量获 得加强； 改变了地基振动加速度峰值，使其小于邻近自由场地的加速 度幅值； 由于地基的柔性，使结构的基本周期延长； 由于地基的柔性，有相当一部分振动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，使得结构振动衰减，地 基愈柔，衰减愈大；
第五章 地震作用和结构抗震设计要点
第五章 地震作用和结构抗震设计要点
1. 建筑的分类与抗震设防 1.1 建筑抗震设防类别：
（1） 特殊设防类：指使用上有特殊设施，涉及国家公共 安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特 别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。简称甲类。 （2）重点设防类：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢 复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡 等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。简称乙类。 （3）标准设防类：指大量的除1、2、4款以外按标准要求 进行设防的建筑。简称丙类。 （4）适度设防类：指使用上人员稀少且震损不致产生次生 灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。简称丁类。
（3）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其 抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。 同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要 求确定其地震作用。
（4）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措 施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。一般情况下，仍应按本地区抗震 设防烈度确定其地震作用。
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 ji j j X jiGi (i 1,2, , n, j 1, 2, , m )
n
n
j X jiGi
X
G2
ji i
i 1
i 1
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；
第五章 地震作用和结构抗震设计要点
2.1 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。
第五章 地震作用和结构抗震设计要点
《抗震规范》对上述三种方法的使用范围作了如下规定：
第五章 地震作用和结构抗震设计要点
2.2.4 突出屋面小房间的地震作用
带有突出屋面小房间的房屋结构，由于小房间（包括电梯机 房、水箱间、女儿墙、烟囱等）的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。因此，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。
结构的地震作用将减少； 结构的位移和由P-Δ效应引起的附加内力将增加。
硬质地基对柔性结构影响极小，对刚性结构有一定的影 响；软土地基对刚性结构影响显著，而对柔性结构则有一定 的影响。
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2.3 竖向地震作用的计算
高层建筑和高耸结构的竖向地震应力和重力荷载应力的 比值沿建筑物高度向上逐渐增大。结构上部可能产生拉应力。 《抗震规范》规定: 8度和9度时的大跨度结构，长悬臂结构，9度时的高层建
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1.2 抗震设防标准：
（1）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用， 达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生 危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
（2）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震 措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基 基础的抗震措施，应符合有关规定。同时，应按本地区抗震设防烈度确定 其地震作用。
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2.2.3 考虑扭转影响的计算方法
在地震作用下结构除发生平移振动外，还会发生或多 或少的扭转振动。这主要有两方面原因，一是地面运动存 在转动分量，或地震时地面各点的运动存在相位差；另一 个原因是结构本身存在偏心，即结构的刚度中心和质量中 心不重合。震害调查分析表明，扭转作用会加重结构破坏， 有时还会成为结构破坏的主要原因。目前对地面运动转动 分量引起的扭转效应难以定量分析，这里主要讨论结构由 于偏心引起的地震扭转效应。
m
n
不含地震作用： Sd Gj SG j k Q1 SL1 Q1k S Qi Li ci Qik
j1
i2
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γG ——重力荷载分项系数，一般情况取 1.2。当重力荷载效应 对构件承载力有利时,可取1.0；
γw ——风荷载分项系数，取1.4； SGE——重力荷载代表值的效应，当有吊车时尚应包括悬吊物
第五章 地震作用和结构抗震设计要点
3.1 截面强度抗震验算
结构构件的地震作用效应和其它荷载效应组合，可按 下式计算：
含地震作用：S GSGE SEh Ehk SEv Evk w wSwk
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；
γEh ,γEv——分别为水平和竖向地震作用分项系数，按表10 采用；
j ——j 振型的参与系数。
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水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向 力和变形)，应按 下式确定：
SEk
S
2 j
式中 SEk——水平地震作用标准值的效应； Sj——j振型水平地震作用标准值的效应，可只取 前2～3个振型，当基本自振周期大于1.5s或
房屋高宽比大于5时，振型个数适当增加。
重力荷载标准值产生的效应； SEhk——水平地震作用标准值的效应，尚应按有关规定乘以相应
的增大系数或调整系数； SEvk——竖向地震作用标准值的效应，尚应按有关规定乘以相应
的增大系数或调整系数； Swk——风荷载标准值的效应； ψw——风荷载组合系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的
高层建筑可采用0.2。
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，甲类建筑和一些高层建筑，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。
Gj
Hj Hi
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2)：
FEk
图2 结构水平地震作用
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FEk 1Geq
Fi
Gi H i
n
F (1 n )
GjH j
j 1
(i 1, 2,，n)
Fn n FEk
式中
考虑到工程实践中带有突出屋面小房间的房屋结构数量极大， 为了简化计算，《抗震规范》规定，对于这类结构，仍可采用底 部剪力法计算其水平地震作用，在计算时，将突出屋面的小房间 也作为一个质点，并将计算所得的该质点的水平地震作用乘以增 大系数3予以调整，此增大部分不往下传递，但与该突出部分相 连的构件在设计时应考虑这种增大影响。
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表10. 地震作用分项系数
地震作用
γEh
仅考虑水平地震作用
1.3
仅考虑竖向地震作用
0.0
同时考虑水平与竖向地震作用 1.3
γEv 0.0 1.3 0.5
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结构构件截面抗震验算应按下式进行： S R
RE
式中γRE——承载力抗震调整系数，除另有规定外，可按表11 采用，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可取1.0；
R——结构构件承载力设计值，按现行有关规范规定计 算。
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表11. 承载力抗震调整系数γRE
材料
结构构件
受力状态 γRE
柱，梁
0.75
钢
支撑
γRE>1 or 0.80
节点板件，连接螺栓 γRE<1?
筑，应考虑竖向地震作用； 烟囱和类似的高耸结构，以及高层建筑其竖向地震作用的
标准值可按反应谱法计算； 平板网架和大跨度结构等则采用静力法。
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3. 结构抗震验算
《抗震规范》二阶段设计法的第一阶段设计应按多遇地震 作用效应和其它荷载效应的基本组合，验算构件截面抗震承载 力以及在多遇地震作用下验算结构的弹性变形；第二阶段设计 按罕遇地震作用验算结构的弹塑性变形。验算时应符合下列规 定：