工程结构抗震课件.ppt

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1、工程结构抗震第3章地震作用与结构抗震验算3.1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。1工程结构抗震3.2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

2、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。2工程结构抗震3.2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≤0.1s区段：为线性上升段，T=0.1s时，；3、0.1s≤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

3、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，特征周期应增加0.05s。3工程结构抗震3.2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I0I1IIIIIIV第一组0.200.250.350.450.65第二组0.250.300.400.550.75第三组0.300.350.450.650.90特征周期Tg值设防烈度I6789多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震0.280.50（0.72）0.90（1.20）1.40水平地震影响系数最大值

4、注：表中括号内的数字分别用于基本地震加速度0.15g和0.30g地区的建筑。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。4工程结构抗震3.2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）当建筑结构阻尼比不等于0.05时，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：5工程结构抗震3.2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

5、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=0.05，II类场地，设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，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。6工程结构抗震3.2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=25.5kN/mm2，柱的惯性矩计算框架自振周期（图乘法）7工程结构抗震3.2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，设计基本地震加速度为0.10g，多遇地震时，αmax=0.08；当I

6、I类场地，设计地震分组为第二组，Tg=0.40s。因为Tg=0.40s

7、分方程组的解设两个质点作简谐振动：对时间t进行二次微分，得各质点的加速度：将位移和加速度公式代入运动方程：10工程结构抗震3.3多质点弹性体系的地震反应微分方程组的解求齐次方程组的非零解，令行列式等于零将上面行列式展开得：一元二次方程的解：可见，有两个自由度的体系共有两个自振频率，较小的圆频率用表示，称为第一圆频率或基频；另一个圆频率用表示，称为第二圆频率。对于两个质点的体系其运动方程有两组特解，其中对应的一