大工13秋《工程抗震》辅导资料八.doc

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1、工程抗震辅导资料八主题：第三章结构的地震响应与地震作用（第6—7节）学习时间：2013年11月18日－11月24日内容：这周我们将学习第三章中的第6—7节，这部分主要介绍竖向地震作用及结构抗震验算，下面整理出的框架供同学们学习，希望能够帮助大家更好的学习这部分知识。一、学习要求1、熟悉并掌握竖向地震作用的计算；2、了解结构抗震计算原则、计算方法及结构扭转效应计算；3、熟练掌握重力荷载代表值计算及结构抗震验算。二、主要内容（一）竖向地震作用1、计算范围震害调查表明，在烈度较高的震中区，竖向地震作用对结构的破坏也会产生较大的影响

2、。烟囱等高耸结构和高层建筑的上部结构在竖向地震的作用下，因上下震动，而会出现受拉破坏，对于大跨度结构，竖向地震引起的结构上下振动惯性力，相当于增加了结构的上下荷载作用。因此，我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定：设防烈度为8度和9度区域的大跨度屋盖结构、长悬臂结构、烟囱及类似高耸结构和设防烈度为9度区域的高层建筑，应考虑竖向地震作用。2、竖向地震的特点（1）竖向地震反应谱与水平地震反应谱大致相同，因此竖向地震影响系数谱与水平地震影响系数谱形状类似。（2）高耸结构或高层建筑竖向基本周期很短，一般处于地震影响

3、系数最大值的周期范围内。（3）竖向地震动加速度峰值大约为水平地震加速度峰值的1/2～2/3，因而可以近似取竖向地震影响系数最大值为水平地震影响系数最大值的65%。3、9度高层结构竖向地震作用计算可采用类似于水平地震作用的底部剪力法，计算高层结构的竖向地震作用。即先确定结构底部总竖向地震作用，再计算作用在结构各质点上的竖向地震作用，公式为式中：——结构总竖向地震作用标准值；——质点的竖向地震作用标准值；——竖向地震影响系数的最大值，可取水平地震影响系数最大值的65%；——结构等效总重力荷载，可取其重力荷载代表值的75%。计算楼

4、层的竖向地震作用效应时，可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配，并宜乘以1.5的竖向地震动力效应增大系数。4、平板型网架和屋架结构《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定：跨度小于120m或长度小于300m，且规则的平板型网架屋盖和跨度大于24m的屋架、屋盖横梁及托架的水箱地震作用标准值，宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积，即式中：——竖向地震作用标准值；——重力荷载代表值；——竖向地震作用系数，按下表1采用。表1竖向地震作用系数结构类别烈度场地类别ⅠⅡⅢ、Ⅳ平板型网架、钢屋架8不考虑（0.10）0.

5、08（0.12）0.10（0.15）90.150.150.20钢筋混凝土屋架80.10（0.15）0.13（0.19）0.13（0.19）90.200.250.25注：括号中数值用于设计基本地震加速度为的地区。5、长悬臂构件长悬臂构件和不满足4中条件的大跨结构的竖向地震作用标准值，8度和9度，取该结构、构件重力荷载代表值的10%和20%，设计基本地震加速度为时，可取该结构、构件重力荷载代表值的15%。6、竖向振型分解反应谱方法大跨度空间结构的竖向地震作用尚可按竖向振型分解反应谱方法计算。竖向地震影响系数可采用水平地震影响系数

6、的65%。设计特征周期可按设计第一组采用。（二）结构抗震验算1、结构抗震计算原则（1）一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用全部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，宜分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。（3）质量和刚度明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用地震作用效应的方法计入扭转影响。（4）8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，以及9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。2、结构抗震计

7、算方法（1）几种结构抗震计算方法介绍①底部剪力法把地震作用看作时等效静力荷载，计算结构最大地震反应，是一种拟静力法。结构计算量小，但是因为忽略了高阶振型的影响，并且对第一振型也作了简化（假定第一阶振型为直线），因此计算精度稍差。②振型分解反应谱法利用振型分解的原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析，是一种拟动力法。计算量稍大，但计算精度较好。计算误差主要来自于振型组合时关于地震动随机特性的假定。③时程分析法选用一定的地震波，直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动平衡微分方程进行数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震

8、反应。时程分析法有两种，一种是振型分解法，另一种是逐步积分法。时程分析法是一种完全动力法，计算量大，而计算精度高。但是时程分析法计算的是某一确定地震动的时程反应，无法像底部剪力法和振型分解反应谱法那样考虑不同地震动时程记录的随机性。底部剪力法、振型分解反应谱法和振型分解时程分析法，因建立在