浅析建筑抗震设计方法.doc

建筑结构抗震设计—课程论文 浅析建筑抗震计算方法 学生姓名 泮伟志 学 号 院 系 工学院土木系 专 业 土木工程 课程教师 梁超锋 完成日期 2012-5-31 浅析建筑抗震计算方法 摘 要：结构的地震作用计算和抗震验算是建筑抗震设计的重要内容。本文概述了我国现行建筑抗震设计规范规定的三种抗震计算方法，给出了三者的适用范围，简单介绍了底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法的概念和大致计算步骤，最后列举出各方法的优缺点。 关键词：抗震计算 适用范围 计算步骤 优缺点 引言：地震是一种危及人民生命财产安全、破坏性极大的突发性自然灾害。尤其在人口密集。政治、经济、工业和科学技术发达的城市和地区，造成的损失更是惨重。一次大地震可令一座繁荣、美丽的城市在数十秒钟内变成一片废墟，成片房屋破坏倒塌，交通、通信、供水、供电等生命线中断，并可能引发火灾、水灾、山崩、滑坡、海啸、疾病次生灾害，造成严重人员大量伤害，城市瘫痪，并导致严重的经济损失。如我国的唐山、汶川大地震，日本的东海大地震均造成巨大损失。对于地震灾害，应贯彻以预防为主的方针，而其中最根本的是搞好抗震设防，提高建筑结构的抗震能力。地震作用计算是抗震设计的重要一环。由于地震作用的不确定性，建筑结构的抗震作用计算复杂，因此对建筑物抗震计算方法多样。本文概述了现行规范规定的三种计算方法，希望可以为初学者提供借鉴。 1.适用范围 根据建筑类别、设防烈度以及结构的规则程度和复杂性，抗震规范为各类建筑结构的抗震计算，规定了以下三种方法[1]: ① 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法 ② 除①款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法 ③ 特别不规则的建筑、甲类建筑和表所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以土的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。 采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的23，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表采用。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。 表 采用时程分析的房屋高度范围烈度、场地类别房屋高度范围(m)8度I、Ⅱ类场地和7度8度Ⅲ、Ⅳ类场地9度 表 时程分析所用地震加速度时程的最大值() 地震影响多遇地震罕遇地震 注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度为15g和0.30g的地区。[2]。 图1-1 建筑结构抗震计算适应图 2底部剪力法 底部剪力法是一种适用于高度不大、竖向刚度分布较为规则的抗震设计简化方法，该方法的基本思路是:结构底部的剪力等于其总水平地震作用，而地震作用沿高度的分布则根据近似的结构恻移假定得到。 原则上讲，凡是能看作广义单自由度体系的建筑物，均可用底部剪力法来确定水平地震作用。《建筑抗震设计规范》（GB50011--2010）规定，对于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。，可采用经验公式、能量法、顶点位移法等； 据场地的基本烈度、近震或远震、场地类别、结构基本周期得出地震影响系数； 计算出结构底部截面的水平地震力 其中表示结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%； 计算结构各杆件截面的地震剪力或弯矩； 与相应的静力荷载效应组合，进行结构的抗震强度验算。 3振型分解反应谱法 振型反应谱法是以单自由度体系反应谱理论为基础，采用振型分解原理解决多自由度体系地震反应的计算方法。由于它较全面的考虑了结构的动力特性，除了特别不规则和不均匀的建筑外，都能给出很满意的结果；反应谱法理论较真实地考虑了结构振动特点，计算简单实用，因此目前是各国抗震规范中给出的一种主要抗震分析方法[5]。 振型反应谱法计算步骤[6]： （1）根据结构的动力特性，选择合理的力学模型及相应的多质点体系或多层刚片系计算简图； （2）立无阻尼多质点体系的自由振动方程，即； （3）形成