建筑结构抗震设计第三章单自由度弹性体系的水平地震作用

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1、第三章地震作用和结构抗震验算一、课程内容二、重点、难点和基本要求2021/7/181结构抗震设计第三章课程内容§3-1概述§3-2单自由度弹性体系的地震反应§3-3单自由度弹性体系的水平地震作用——地震反应谱法§3-4多自由度弹性体系的地震反应§3-5多自由度弹性体系的水平地震作用——振型分解反应谱法§3-6底部剪力法和时程分析法§3-7水平地震作用下的扭转效应§3-8结构的竖向地震作用§3-9结构自振周期的近似计算§3-10地震作用计算的一般规定§3-11结构抗震验算2021/7/182结构抗震设计第三章重点、难点和基本要求重点和难点：1、重要术语、概念、

2、定义2、单（多）自由度体系地震反应和地震作用计算3、底部剪力法4、结构抗震验算基本要求：掌握结构抗震验算基本方法2021/7/183结构抗震设计§3-3单自由度弹性体系的水平地震作用----地震反应谱法一、水平地震作用的计算公式二、建筑的重力荷载代表值三、抗震设计反应谱2021/7/184结构抗震设计一、水平地震作用的计算公式地面水平运动时，作用于单自由度体系质点上的惯性力F（t）为若考虑到cx(t)<

3、惯性力引起的，故可将惯性力理解为一种能反映地震影响的等效荷载。若考虑到，并取，则得水平地震作用，即在结构抗震设计中，只需求出水平地震作用的最大绝对值，即质点质量m与最大绝对加速度的乘积。2021/7/185结构抗震设计计算水平地震作用最大值的基本公式设F为水平地震作用最大值，则得或，这里，令：，代入上式，并以FEK代替F，则得计算水平地震作用的基本公式：式中：FEK--水平地震作用标准值；Sa--质点加速度最大值；----地震动峰值加速度；β----动力系数；k----地震系数；α----地震影响系数；G----建筑的重力荷载代表值。求作用在质点上的水平地震

4、作用FEK，关键在于求出地震系数k和动力系数β，或者是地震影响系数α。2021/7/186结构抗震设计二、建筑的重力荷载代表值地震动时能作质量产生地震作用(惯性力)的各种竖向荷载，称为重力荷载。抗震设计时，在地震作用标准值的计算中和结构构件地震作用效应的基本组合中，建筑物重力荷载的取值称为重力荷载代表值。《抗震规范》规定，建筑物的重力荷载代表值应取结构和构配件自重(恒载)标准值和各可变荷载(活荷载)组合值之和。各可变荷载的组合值系数按规范取值。由于地震发生时，可变荷载往往达不到其标准值而采用组合值(即组合值系数乘以可变荷载标准值)，故建筑物的重力荷载代表值是

5、地震发生时根据遇合概率确定的“有效重力”。由于重力荷载代表值是按荷载标准值确定的，所以按式计算得到的地震作用也是标准值。2021/7/187结构抗震设计组合值系数可变荷载种类组合值系数雪荷载0.5屋面积灰荷载0.5屋面活荷载不考虑按实际情况考虑的楼面活荷载1.0按等效均布活荷载考虑的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其它民用建筑0.5吊车悬吊物重力硬钩吊车0.3软钩吊车不考虑2021/7/188结构抗震设计三、抗震设计反应谱1、地震系数k地震系数是地震动峰值加速度（地面运动的最大绝对加速度）与重力加速度的比值，也就是以重力加速度为单位的地震动峰值加速度。显然，地

6、面加速度愈大，地震的影响就愈强烈，即地震烈度愈大。所以，地震系数与地震烈度有关，都是地震强烈程度的参数。例如，地震时在某处地震加速度记录的最大值，就是这次地震在该处的k值(以重力加速度g为单位)。2021/7/189结构抗震设计设防烈度与地震系数的对应关系地面运动加速度愈大．地震烈度愈高，故地震系数与地震烈度之间有一定的对应关系：从表中可以看出，地震系数反映某地区基本烈度的大小，当基本烈度确定后，地震系数为常数。但必须注意，地震烈度的大小还取决于地震持续时间和地震波的频谱特性。统计分析表明，烈度每增加一度，k值大致增加一倍。设防烈度6789地震系数0.050

7、.10(0.15)0.20(0.30)0.402021/7/1810结构抗震设计地震动峰值加速度和设计基本地震加速度与地震系数抗震设防烈度和设计基本地震加速度的对应关系表中设计基本地震加速度的取值与《中国地震动参数区划图》所规定的地震动峰值加速度相当。设防烈度与地震系数的对应关系地震系数地震动峰值加速度地震系数是地震动峰值加速度（地面运动的最大绝对加速度）与重力加速度的比值，也就是以重力加速度为单位的地震动峰值加速度。抗震设防烈度6789设计基本地震加速度0.05g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40g设防烈度6789地震系数0.050.10(0

8、.15)0.20(0.30)0.402021/7/1