页数：33页文件大小：103.5 KB来源： 建筑抗震设计ppt课件
本课件系统梳理地震作用计算与抗震验算的规范要求：先讲特殊、重点、标准、适度四类设防分类及其设防标准，再介绍振型分解反应谱法、底部剪力法与时程分析法三种计算方法及适用范围，随后展开水平地震作用的各项规定与竖向地震作用，最后给出截面强度抗震验算和弹性、弹塑性变形验算的完整做法。
第五章 地震作用和结构抗震设计要点
1. 建筑抗震设防类别
1.2 抗震设防标准
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：
三种计算方法的使用范围
注：正确选择输入的地震加速度时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间均要符合规定。
2.2.1 底部剪力法
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）：
说明：本页为结构水平地震作用计算简图，图中标注 FEk、Fi、ΔFn、Gi、Hi 等符号，以原课件图片为准。
底部剪力法计算公式
FEk = α1Geq
Fi = (GiHi / Σ GjHj) · FEk(1 − δn) （i = 1, 2, …, n）
ΔFn = δnFEk
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
底部剪力法参数说明
2.2.2 振型分解反应谱法
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。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：
Fji = αjγjXjiGi （i = 1, 2, …, n；j = 1, 2, …, m）
γj = Σ XjiGi / Σ Xji²Gi
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
水平地震作用效应
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 = √(Σ Sj²)
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
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：
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。
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。
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。考虑到工程实践中这类结构数量极大，为简化计算，《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。
2.2.5 楼层最小地震剪力的规定
由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于 3.5s 的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动作用中地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响。
出于结构安全的考虑，增加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求，规定了不同烈度下的剪力系数，不考虑阻尼比的不同，结构水平地震作用效应应据此进行相应调整。
2.2.6 楼层地震剪力的分配
结构任一楼层的水平地震剪力求得后，可按下列原则分配给该层的抗侧力构件：
2.2.7 地基与结构相互作用的考虑
地基与结构的相互作用：地震时，结构受到地基传来的地震波影响产生地震作用，在进行结构地震反应分析时，上部结构的地震作用通过基础反馈给地基时，地基将产生局部变形，从而引起结构的移动和摆动。
地基与结构相互作用的结果
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。
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：
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：
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 = γGSGE + γEhSEhk + γEvSEvk + ψwγwSwk
不含地震作用：S = Σ γGjSGjk + γQ1γL1SQ1k + Σ γQiγLiφciSQik
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
效应组合参数说明
表 10 地震作用分项系数
| 地震作用 | γEv | γEh |
|---|---|---|
| 仅考虑水平地震作用 | 0.0 | 1.3 |
| 仅考虑竖向地震作用 | 1.3 | 0.0 |
| 同时考虑水平与竖向地震作用 | 0.5 | 1.3 |
结构构件截面抗震验算
结构构件截面抗震验算应按下式进行：S ≤ R / γRE
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
表 11 承载力抗震调整系数 γRE
| 结构构件材料 | 结构构件 | 受力状态 | γRE |
|---|---|---|---|
| 钢 | 柱，梁 | — | 0.75 |
| 钢 | 支撑 | — | 0.80 |
| 钢 | 节点板件，连接螺栓 | — | 0.85 |
| 钢 | 连接焊缝 | — | 0.90 |
| 砌体 | 两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 | 受剪 | 0.9 |
| 砌体 | 其它抗震墙 | 受剪 | 1.0 |
| 混凝土 | 梁 | 受弯 | 0.75 |
| 混凝土 | 轴压比小于 0.15 的柱 | 偏压 | 0.75 |
| 混凝土 | 轴压比不小于 0.15 的柱 | 偏压 | 0.80 |
| 混凝土 | 抗震墙 | 偏压 | 0.85 |
| 混凝土 | 各类构件 | 受剪、偏拉 | 0.85 |
说明：源文件本页文本提取不全、部分数值与构件名称错位，上表已按《建筑抗震设计规范》承载力抗震调整系数标准值补全，如与课件原表有差异以原课件图片为准。
3.2 抗震变形验算——3.2.1 多遇地震作用下结构的弹性变形验算
在多遇地震作用下，主体结构一般处于弹性阶段，但如果弹性变形过大，也将导致非结构构件，如围护墙、隔墙及某些装修等出现过重的破坏。
根据各国规范的规定、震害经验和实验研究结果及工程实例分析，采用层间位移角作为衡量结构变形能力从而判断结构是否满足建筑功能要求的指标是合理的。因此，中国《抗震规范》规定，各类结构在其楼层内最大弹性层间位移应符合下列要求：
弹性层间位移验算式
Δue ≤ [θe]·h
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
3.2.2 罕遇地震作用下结构弹塑性变形验算
验算方法
结构在强震作用下的弹塑性变形的估计方法有三种：
结构薄弱层位置的判断
按简化方法计算时，需确定结构薄弱层（部位）的位置。所谓结构薄弱层，是指在强烈地震作用下，结构首先发生屈服并产生较大弹塑性变形的部位。
对于多层和高层房屋，《抗震规范》是用楼层屈服强度系数大小及其沿房屋高度分布情况来判断结构薄弱层位置的。楼层屈服强度系数按下式计算：
ξy(i) = Vy(i) / Ve(i)
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
结构薄弱层（部位）的位置确定
楼层屈服强度沿高度分布均匀的判别
楼层屈服强度沿高度分布均匀的结构是指薄弱层（部位）的屈服强度系数不小于相邻层（部位）该系数平均值的 0.8，即：
否则认为分布不均匀。
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
弹塑性层间位移计算
Δup = ηpΔue
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
弹塑性层间位移限值
结构薄弱层（部位）弹塑性层间位移应符合下式要求：Δup ≤ [θp]·h
说明：本页公式符号由源文件文本提取整理，公式写法以原课件图片为准。
本章结束！
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