建筑结构抗震设计与实例第5章.ppt

建筑结构抗震作业 第五章 思考题 如何考虑不同类型建筑的抗震设防？ 何确定结构的薄弱层？ 5.3 竖向地震作用的计算 震害调查和分析表明，在震中高烈度区，某些建筑物的破坏无法仅仅用水平地震作用解释。近年来国内外学者的实测和计算分析表明，一些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。所以各国现行抗震设计规范对竖向地震的作用都给与考虑。 我国《抗震规范》规定，8度和9度时的大跨度结构，长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。竖向地震作用的计算是根据建筑结构的不同类型采用不同的方法，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，而平板网架和大跨度结构等则采用静力法。 一、高层建筑的竖向地震作用 竖向最大加速度幅值：竖向地震系数与水平地震系数之比取 =2/3。统计表明竖向最大加速度与地面水平最大加速度比值为1/2～2/3。靠近震中区越近，其比值越大。所以，竖向地震影响系数。 竖向地震作用计算方法：计算时可采用水平地震反应谱。《抗震规范》根据收集到的几百条实际地震记录曲线绘制了竖向反应谱，并按场地类别进行分组，分别求出它们的平均反应谱，由统计分析结果表明，各类场地的竖向反应谱与水平反应谱相差不大。 其中， 、 分别为竖向和水平地震系数； 、 分别为竖向和水平动力系数； 、 分别为竖向和水平地震影响系数。 竖向地震作用计算：高层建筑和高耸结构取第一振型的竖向地震作用为结构总的竖向地震作用时其误差是不大的。第一振型接近于直线，于是 ，质点i上的地震作用可写成： 总竖向地震作用 —— 相应于结构基本周期的竖向地震影响系数， 由于竖向基本周期较短， ， 故 。 将代入 —— 第i质点上的地震作用标准值； —— 第i质点重力荷载代表值； —— 比例参数； —— 第一振型参与系数； —— 第一振型质点i的相对竖向位移， （1）结构总竖向地震作用标准值为： 则 令 式中 —— 结构总重力荷载代表值； （2）各质点的竖向地震作用： —— 结构等效重力荷载； —— 等效重力荷载折减系数，《抗震规范》取0.75。 式中 —— 结构总重力荷载代表值 ; —— 第i质点的高度。 4.《抗震规范》规定，9度时高层建筑的竖向地震作用可按上式计算，并应乘以增大系数1.5。 这主要是根据中国台湾921到大地震的经验而提出的要求。对高层建筑楼层的竖向地震作用效应乘以1.5的增大系数后，使结构总竖向地震作用标准值，8、9度时分别略大于重力荷载代表值的10%和20%。 二、网架及大跨度屋架的地震作用 根据对跨度在24～60m的平板钢网架和18m以上的标准屋架以及大跨度结构竖向地震作用振型分解法的分析表明，竖向地震作用的内力和重力荷载作用下内力比值比较稳定。因此，《抗震规范》规定，对平板型网架的屋盖、跨度大于24m的屋架、长悬臂结构及其它大跨度结构的竖向地震作用标准值，可用静力法计算。 式中 —— 竖向地震作用系数，对于平板型网架、钢屋架、钢筋混凝土屋架，可按表5.6采用； —— 构件重力荷载代表值。 9 8 9 8 烈 度 0.13 0.13 0.13 0.10 钢筋 混凝土屋架 0.25 0.25 0.25 0.20 0.20 0.20 0.15 0.15 0.10 0.10 0.08 不考虑 平板型网架、 钢屋架 IV III II I 场地类别 结 构 类 型 表5.6 竖向地震作用系数 三、长悬臂和其他大跨度结构 长悬臂结构和其他大跨度结构的竖向地震作用标准值，8度、9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%和20%；设计基本加速度为0.30g时，可取该结构、构件重力荷载代表值的15%。 5.4 结构抗震验算内容 一、结构抗震验算内容 多遇地震下结构允许弹性变形验算，防止非结构构件破坏。 多遇地震下强度验算，防止结构构件破坏。 罕遇地震下结构的弹塑性变形验算，防止结构倒塌。 二、结构抗震验算 多遇地震下结构允许弹性变形验算 式中 —— 计算楼层层高； —— 多遇地震作用标准值产生的楼层内的最大弹性层间位移。 —— 弹性层间位移角限值，按表5.7采用。 1/300 多、高层钢结构 1/1000 钢筋混凝土框支层 1/1000 钢筋混凝土抗震墙、筒中