第四章地震作用计算论述.pdf

一、结构抗震计算原则 §地震作用计算 各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则： 1、一般情况下，可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应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度时，应分别考虑各 抗侧力构件方向的水平地震作用。 3、质量和刚度分布明显不对称的结构，应考虑双向水平地震作用下的 扭转影响其他情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。 4、8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构，9度时的高层建筑，应考虑 竖向地震作用。 二、结构抗震计算方法的确定 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， 宜采用底部剪力法等简化方法。 2、除上述以外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。 3、特别不规则的建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的 高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充 计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分 解反应谱法计算结果的较大值。 烈度、场地类别 房屋高度范围（m） 8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度 100 8度Ⅲ、Ⅳ类场地 80 9度 60 一、产生扭转地震反应的原因 1.建筑结构的偏心 两方面：建筑自身的原因和地震地面运动的原因。 m )(tug 质心 刚心 产生偏心的原因： a.建筑物的柱体与墙体等抗 侧力构件布置不对称。 b.建筑物的平面不对称。 水平地震作用计算 c.建筑物的立面不对称。 d.建筑物的平面、立面均不对称。 e.建筑物各层质心与刚心重合， 但上下层不在同一垂直线上。 f.偶然偏心。 2.地震地面运动存在扭转分量 地震波在地面上各点的波速、周期和相位不同。建 筑结构基底将产生绕竖直轴的转动，结构便会产生扭转 振动。 无论结构是否有偏心，地震地面运动产生的结构扭 转振动均是存在的。 但二者有区别，无偏心结构的平动与扭转振动不是 耦合的，而有偏心结构的平动与扭转振动是耦合的。 二、考虑扭转地震效应的方法 1、规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用 方向的两个边榀，其地震作用效应宜乘以增大系数。 一般情况下，短边可按1.15、长边可按1.05采用；当 扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。 2、采用扭转耦联的振型分解反应谱法。 三、考虑扭转的振型分解反应谱法 1、平扭耦联体系的自由振动 基本假定： （1）楼板在其自身平面内为绝对刚性，在平面外的刚度很 小可以忽略不计； （2）各榀抗侧力结构（框架或剪力墙）在其自身平面内刚 度很大，在平面外的刚度很小可以忽略不计； （3）所有构件都不考虑其自身的抗扭作用； （4）将质量（包括柱、墙的质量）都集中于 各层楼板处。 坐标原点一般选在各楼层的质心处。每 一层楼质量有三个自由度。两个正交的水平 位移和一个转角。 经过与前面单向平移振动类似的推导，可得到考虑扭转 地震效应时水平地震作用标准值的计算公式 ijitjjxji GxF ??? ijitjjyji GyF ??? ijiitjjtji GrF ??? 2? 分别为j振型i层的x方向、y方向和 转角方向的地震作用标准值 xjiF yjiF tjiF x y 质心 j振型i层质心处地震作用 考虑扭转地震效应时水平地震作用标准值 的计算公式: ijitjjxji GxF ??? ijitjjyji GyF ??? ijiitjjtji GrF ??? 2? jiji yx 、 ---分别为j振型i层的x、y方 向的水平相对位移； ji? ---为j振型i层的相对扭转角； j? ---j振型周期Tj对应的地震 影响系数； iii MJr /? ---i层转动半径； xjiF yjiF tjiF x y 质心 j振型i层质心处地震作用 考虑扭转地震效应时水平地震作用标准值 的计算公式: ijitjjxji GxF ??? ijitjjyji GyF ??? ijiitjjtji GrF ??? 2? xjiF yjiF tjiF x y 质心 j振型i层质心处地震作用 tj? ---考虑扭转的j振型参与系数； 仅考虑x方向地震时 ?? ?? ??? n i iijijiji n i ijitj GryxGx 1 2222 1 )(/ ?? 仅考虑y方向地震时 ?? ?? ??? n i iijijiji n