工程结构抗震.ppt

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工程结构抗震
第3章地震作用与结构抗震验算
概述
确定地震作用的重要性
在地震作用效应和其他荷载效应的基本组合超出结构构件的承载力,或在地震作用下结构的侧移超过允许值,建筑物就遭到破坏,甚至倒塌。
地震作用与一般静荷载的区别
地震作用不仅取决于地震烈度大小和近震、远震的情况,而且与建筑物的动力特性(如结构自振周期、阻尼等)有密切关系,比一般静荷载复杂得多。
计算地震作用的方法
反应谱理论可以解决单质点体系的地震反应计算问题;
振型分解反应谱法可以计算多质点体系的地震反应;
时程分析法可以计算高层建筑和特别不规则建筑的地震反应。
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工程结构抗震
单质点弹性体系的地震作用一一反应谱法
地震影响系数
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:
其中:G —建筑的重力荷载代表值;
—水平地震作用影响系数。
《抗震规范》是以地震影响系数作为抗震设计依据的。其数值应根据烈度、场地类别、设计地震分组以及结构自振周期和阻尼比确定。
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工程结构抗震
单质点弹性体系的地震作用一一反应谱法
地震影响系数的确定
(一)当建筑结构阻尼比时,地震影响系数说明如下:
1、周期T=0: ;
2、周期T≤: 为线性上升段,T=, ;
3、 ≤T ≤Tg区段:取为水平段,即;
4、Tg ≤ T ≤5Tg区段:下降段曲线呈双曲线变化:
5、5Tg ≤ T ≤6s区段:下降段曲线呈直线变化:
6、周期大于6s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究;
7、计算8、9度罕遇地震作用时,。
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工程结构抗震
单质点弹性体系的地震作用一一反应谱法
地震影响系数的确定
单质点体系自振周期:
其中, —作用在质点上单位水平集中力在自由端产生的侧移。
设计地震分组
场地分类
I0
I1
II
III
IV
第一组





第二组





第三组





特征周期Tg值
设防烈度I
6
7
8
9
多遇地震

()
()

罕遇地震

()
()

水平地震影响系数最大值
注:。
注:为了避免处于不同场地分界附近的特征周期突变,《抗震规范》规定,当有可靠剪切波速和覆盖层厚度时,可采用插入法确定附近(15%范围)的特征周期值。
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工程结构抗震
单质点弹性体系的地震作用一一反应谱法
地震影响系数的确定
(二),地震影响系数说明如下:
1、曲线下降段的衰减指数: ;
2、直线下降段的下降斜率调整系数:
3、阻尼调整系数:
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工程结构抗震
单质点弹性体系的地震作用一一反应谱法
例3-1:单层钢筋混凝土框架计算简图如图a所示。集中于屋盖处的重力荷载代表值G=1200kN(图b)。梁的抗弯刚度EI=∞,柱的截面尺寸b×h=350mm×350mm,采用C20的混凝土,结构的阻尼比ζ=,II类场地,设防烈度为7度,,建筑所在地区的设计地震分组为第二组。试确定在多遇地震作用下框架的水平地震作用标准值,并绘出地震内力图。
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工程结构抗震
单质点弹性体系的地震作用一一反应谱法
解:(1)求水平地震作用标准值
C20的混凝土弹性模量E=,柱的惯性矩
计算框架自振周期(图乘法)
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工程结构抗震
单质点弹性体系的地震作用一一反应谱法
解:查表,当抗震设防烈度为7度,,多遇地震时,αmax=;当II类场地,设计地震分组为第二组,Tg=。
因为Tg=<T=<5Tg=5×=2s,则地震影响系数
水平地震作用标准值
(2)求地震内力标准值,并绘出内力图
求得水平地震作用标准值FEk=,就可以把它加到框架横梁标高处,按静载计算框架地震内力V和M。
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工程结构抗震
多质点弹性体系的地震反应
动力方程的建立
对于单自由度体系,根据牛顿第二定律,质点运动方程为
对于多自由度体系,质点mi (i=1,2,…,n)的位移表达式为
多层框架转化为多质点弹性体系
多质点体系的自由振动
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