抗震防灾第3章4.

解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值：kN6.5997eqG（2）计算水平地震影响系数：139.01（3）计算结构总的水平地震作用标准值：kN7.8336.5997139.01eqEKGF（4）顶部附加水平地震作用0nF（5）计算各层的水平地震作用标准值nEKnkkkiiiFGHGHF11解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值：kN6.5997eqG（2）计算水平地震影响系数：139.01（3）计算结构总的水平地震作用标准值：kN7.8336.5997139.01eqEKGF（4）顶部附加水平地震作用0nF（5）计算各层的水平地震作用标准值kN7.1661FkN5..3332FkN5.3333F（6）计算各层的层间剪力kN7..8333211FFFVkN0.667322FFVkN5.33333FV七、突出屋面附属结构地震内力的调整震害表明，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水箱间）、女儿墙、烟囱等，它们的震害比下面的主体结构严重。原因是由于突出屋面的这些结构的质量和刚度突然减小，地震反应随之增大。---鞭端效应。《抗震规范》规定：采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3。此增大部分不应向下传递，但与该突出部分相连的构件应计入。3.9竖向地震作用的计算竖向地震运动是客观的根据观测资料的统计分析，在震中距小于200km范围内，同一地震的竖向地面加速度峰值与水平地面加速度峰值之比av/ah平均值约为1/2，甚至有时可达1.6。根据地震计算分析，对于高层建筑、高耸及大跨结构影响显著。结构竖向地震内力NE/与重力荷载产生的内力NG的比值沿高度自下向上逐渐增大，烈度为8度时为50%至90%，9度时可达或超过1；335m高的电视塔上部，8度时为138%；高层建筑上部，8度时为50%至110%。竖向地震作用的影响是显著的目前，《抗震规范》考虑竖向地震作用的结构包括：①8度和9度时的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构；②9度时的高层建筑。3.9.1结构竖向地震动力特性各类场地的竖向地震反应谱和水平地震反应谱在形状上相差不大；地面竖向最大加速度/地面水平最大加速度为1/2~2/3。max,max,65.0Hv3.9.2反应谱法计算竖向地震作用一、应用范围9度时的高层建筑和8、9度时的高耸建筑。二、计算公式EvknkkkiiviFGHGHF1eqEvkGFmax65.0GGeq75.03.9.3静力法计算竖向地震作用一、应用范围平板型网架屋架、跨度大于24米的屋架、长悬臂及大跨度结构。二、计算公式iviGF竖向地震作用标准值λ为竖向地震作用系数：对于长悬臂结构：8、9度时分别取0.10、0.20，设计基本加速度为0.30g时，可取0.15。对于平板型网架、钢屋架等按表取值。3.10结构自振周期和振型的近似计算niiiniiiGgGT11212一、瑞利法（能量法）基本原理：体系在振动过程中能量守恒。计算公式二、折算质量法基本原理：在计算多质点体系基本频率时，用一个单质点体系代替原体系，使这个单质点体系的自振频率与原体系的基本频率相等后者接近。这个单质点体系的质量称为折算质量Mzh。这个单质点体系的约束条件和刚度应与原体系完全相同。Mzh的确定原则：单质点体系最大动能=原体系最大动能212zhmniiixxmMzhM11计算公式zhMT21三、顶点位移法基本原理：将结构按其质量分布情况，简化成有限个质点或者无限个质点的悬臂杆，然后求出以结构顶点位移表示的基本频率计算公式。计算公式按弯曲振动c160.1T按剪切振动c180.1T按剪弯振动c170.1T顶点位移3.11地震作用计算的一般规定一、结构抗震计算原则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。3.11地震作用计算的一般规定一、结构抗震计算原则各类建筑结构的抗震计算应遵循下列原则：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，其它情况宜采用调整地震作用效应的方法考虑扭转影响。④8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。二、结构抗震计算方法的确定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。3.12结构的抗震验算第一阶段：对绝大多数结构进行多遇地震作用下的结构和构件承载力验算，以及多遇地震作用下的弹性变形验算。第二阶段：对一些结构进行罕遇地震作用下的弹塑性变形验算。采用两阶段设计方法：一、截面抗震验算RERSkEhvEvEhkEhGEG结构内力组合设计值：重力荷载分项系数重力荷载代表值地震作用标准值的效应结构构件承载力设计值二、抗震变形验算1.多遇地震作用下的结构抗震变形验算：huee多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的层间弹性位移。mkikiiDVu1e计算楼层层高第i层第k柱的刚度第i层的剪力弹性层间位移角限值2.结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性位移验算应进行弹塑性变形验算的结构：《抗震规范》5.5.2-1宜进行弹塑性变形验算的结构：《抗震规范》5.5.2-2弹塑性位移的计算方法：《抗震规范》5.5.3弹塑性位移计算的简化方法：《抗震规范》5.5.4弹塑性层间位移应符合下式hupp作业：1.验算本课件中“例1”中两质点体系的振型关于质量和刚度矩阵的正交性。2.试用振型分解反应谱法计算如图所示的3层框架在多遇地震时的层间地震剪力。已知抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第二组，II类场地，结构阻尼比为0.05.已计算出3个自振周期和振型分别为：s467.01T000.1667.0334.01TXs208.02T000.1666.0667.02TXs134.03T000.1055.3019.43TXG3=1764kNG2=2646kNG1=2646kN3.5m7.0m10.5m3.试用底部剪力法计算第一题中3层框架结构体系的层间地震剪力。结构层高为3.5m。G3=1764kNG2=2646kNG=2646kNk1k2k3