《高层建筑结构荷载》ppt课件

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1、第3章高层建筑结构荷载3.1恒荷载及楼面活荷载（竖向荷载）3.2风荷载（水平荷载）3.3地震作用（水平荷载）3.3地震作用一、基本概念地震是由于地壳构造运动(岩层构造状态的变动)或其它原因而引起的地面振动的现象。1．地震的类型地震按其成因可分为：火山地震，陷落地震和构造地震。火山地震——由于火山爆发而引起的地震；陷落地震——由于地表或地下岩层突然大规模陷落和崩塌而造成的地震；构造地震——由于地壳运动，推挤地壳岩层使其薄弱部位发生断裂错动而引起的地震。前二种地震的影响范围和破坏程度相对较小，而后一种地震的破坏力大2、常用术语（1）地震震级：震级是表示地震本身大小

2、（释放能量多少）的尺度。目前，国际上比较通用的是里氏震级，其原始定义为1935年由里克特(Richter)给出，即地震震级M为M=logA震级与震源释放能量的大小有关，震级每差一级，地震释放的能量将差32倍。微震——小于2级的地震；有感地震——2-4级地震，人能感觉到；破坏性地震——5级以上地震，能引起不同程度的破坏；强烈地震——7级以上的地震。（2）地震烈度：地震烈度是指某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。对于一次地震，表示地震大小的震级只有一个；随距离震中的远近不同，烈度就有差异。评定地震烈度的标准就称为地震烈度表。绝大多数国家包括我国

3、都采用分成12度的地震烈度表。基本烈度：作为一个地区抗震设防依据的地震烈度，它是指该地区今后一定时期内，在一般场地土条件下，可能遭受的最大地震烈度，也就是由国家地震局制定的全国地震烈度区划图规定的烈度。设防烈度：建筑物抗震设防时采用的烈度。3、地震对建筑物的影响二、地震作用的特点1．间接性——不是直接作用在建筑物上。2．复杂性——地震波的影响多，运动不规则，是复杂的三维振动。3．随机性——地震的时间、地点、大小难以预测。4．与地基土的动力特性有关。5．与结构本身的动力特性（自振周期、振型与阻尼）有关。三、抗震设计的原则和方法抗震设计——用定量方法估计地震反应，

4、采取合理的构造措施，以保证结构有足够的刚度和抗震承载能力。1、抗震设防的范围：6度~9度地区（低于6度可不设防，高于9度应专门研究）。2、抗震设防的目标——三水准要求：所谓的三水准抗震目标，可简单的概括为：小震不坏；中震可修；大震不倒。3、抗震设计的方法——两阶段设计方法我国抗震规范要求建筑结构的抗震设计方法是两阶段设计方法。两阶段设计法步骤是：（1）第一阶段——小震强度：对绝大多数建筑结构，应满足第一、二水准的设计要求，即采用第一水准(多遇地震)的地震动参数，按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移，并用极限状态方法进行截面设计，然后采取相应的构造

5、措施，达到“小震不坏、中震可修”的要求。（2）第二阶段——大震变形：对于重要建筑或有特殊要求时，除进行第一阶段设计外，还要进行罕遇地震（大震）作用下薄弱层部位的弹塑性变形验算和采取相应的构造措施，使薄弱层的水平位移不超过允许的弹塑性位移，实现第三水准的要求。并用直接动力方法——时程分析方法补充计算。4．抗震概念设计：概念设计——指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，作出判断，以便采取相应的措施。结构破坏机理的概念；力学概念；由震害、试验现象等总结提供的各种宏观的和具体的经验等。★概念及经验要贯穿在方案确定及结构布置过

6、程中，★应体现在计算简图或计算结果的处理中，★对某些薄弱部位的配筋构造起作用。概念设计带有一定的经验性。但它和抗震计算、构造设计等是不可分割、互为补充的抗震设计的重要组成部分。四、等效地震作用（荷载）的计算（一）计算方法简介目前在工程上求解结构地震反应的方法大致可以分为两类。1．等效荷载法：等效荷载的计算又有静力法和反应谱法两种：（1）静力法：把等效地震作用取为常数，F=ma=mg(a/g)=K.G,早期K取为常数（K=0.1）。（2）反应谱法（拟静力法）：用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱，再用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载；

7、然后按静力方法进行结构计算及设计的方法，称为反应谱方法。反应谱——结构的最大地震反应（u、a、m等）与其自震周期T的关系曲线。2．直接动力分析法：即对动力方程进行直接积分，求出结构反应与时间变化的关系，得出所谓时程曲线，故此法亦称时程分析法。（二）设计反应谱曲线及单质点体系的地震作用1、单质点体系：等高单层厂房、水塔等。将该结构中参与振动的所有质量全部折算至顶部；将墙、柱视作一无重的弹性杆，这样就形成了一个单质点体系当该体系只作单向振动时，就成为一个单自由度体系。式中：m、G为单质点体系的质量及重量；g为重力加速度；为地面运动最大加速度；称为地震系数，表示地面

8、运动的相对强度；称为动力系数，表示质点