第四章抗震验算5

河南理工大学土木工程学院2021/3/27一、结构抗震计算原则§4.8结构抗震验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，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算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，如该构件带有翼缘，尚应包括翼缘的作用。2、有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算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，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许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（如跨度大于24m的屋架等）、长悬臂结构（如1.5m以上的悬挑阳台等），9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。河南理工大学土木工程学院2021/3/27结构的楼层水平地震剪力，应按下列原则分配：1现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。2木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。3普通的预制装配式钢筋混凝土等半刚性楼、屋盖的建筑，可取上述两种分配结果的平均值。4计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时，可按本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整。二、抗震计算——地震剪力分配河南理工大学土木工程学院2021/3/27三、结构抗震验算的基本方法不超过40m的规则结构：底部剪力法一般的规则结构：两个主轴的振型分解反应谱法质量和刚度分布明显不对称结构：考虑扭转或双向地震作用的振型分解反应谱法8、9度时的大跨、长悬臂结构和9度的高层建筑：考虑竖向地震作用特别不规则、甲类和超过规定范围的高层建筑：一维或二维时程分析法的补充计算河南理工大学土木工程学院2021/3/27采用二阶段设计法：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.及相应的弹性阶段的变形验算。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。四、结构抗震验算内容河南理工大学土木工程学院2021/3/27抗震规范规定，截面抗震验算应符合下列规定（1）6度时的建筑（不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外），以及生土房屋和木结构房屋等，应允许不进行截面抗震验算，但应符合有关抗震措施要求。（2）6度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑（诸如高于40m的钢筋混凝土框架、高于60m的其他钢筋混凝土民用房屋和类似的工业厂房，以及高层钢结构房屋等），7度和7度以上的建筑结构（生土房屋和木结构房屋等除外），应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。第一阶段强度验算河南理工大学土木工程学院2021/3/27RERS/S---包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值；R---结构构件承载力设计值；RE---承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用；第一阶段强度验算抗震规范规定，截面抗震验算应符合下列规定河南理工大学土木工程学院2021/3/27RE承载力抗震调整系数RERS/材料结构构件受力状态钢柱、梁、支撑、节点板件、、螺栓、焊缝柱、支撑强度稳定0.750.80砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙其他抗震墙受剪受剪0.91.0混凝土梁梁轴压比小于0.15柱梁轴压比不小于0.15柱抗震墙各类构件受弯偏压偏压偏压受剪、偏拉0.750.750.800.850.85RE第一阶段强度验算河南理工大学土木工程学院2021/3/27/RESR构件承载力设计值承载力抗震调整系数包含地震作用效应的结构构件内力组合设计值（1）动力荷载下材料强度比静力荷载下高（2）地震是偶然作用，结构的抗震可靠度要求可比承受其他荷载的可靠度要求低结构抗震设计时，调整（提高）结构构件承载力，主要考虑第一阶段强度验算河南理工大学土木工程学院2021/3/27GGEEhEhkEVEVkGWw重力荷载水平地震竖向地震风载第一阶段强度验算地震作用rEHrEv仅计算水平地震作用1.30.0仅计算竖向地震作用0.01.3同时计算水平与竖向地震作用（水平地震为主）1.30.5同时计算水平与竖向地震作用（竖向地震为主）0.51.3重力荷载分项系数，一般情况下采用1.2，当重力荷载效应对构件承载力有利时，不应大于1.0.风荷载分项系数，应采用1.4.风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的高层建筑取0.2.河南理工大学土木工程学院2021/3/27结构抗震变形验算两个部分：一、多遇地震作用下结构的抗震变形验算目的：避免建筑物的非结构构件在小震下出现破坏，保证小震不坏，中震可修。二、罕遇地震作用下结构的弹塑性变形验算目的：防倒塌，保证大震不倒河南理工大学土木工程学院2021/3/27弯剪型弯曲型剪切型弯曲型变形：以弯矩产生的变形为主，如剪力墙结构剪切型变形：以剪力产生的变形为主，如框架结构弯剪型变形：弯矩、剪力产生的变形都不能忽略，如框架—剪力墙结构。河南理工大学土木工程学院2021/3/27huee][多遇地震作用标准值产生的结构层间弹性位移：结构层高结构层间弹性位移角限值(见下表)结构弹性层间位移角限值][e结构类型钢筋混凝土框架1/550钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒1/800钢筋混凝土抗震墙、筒中筒1/1000钢筋混凝土框支层1/1000多、高层钢结构1/250河南理工大学土木工程学院2021/3/27罕遇地震下结构弹塑性变形验算在罕遇地震下，结构薄弱层（部位）的层间弹塑性位移应满足下式要求:[]ppuh层间弹塑性位移结构薄弱层的层高或钢筋混凝土结构单层厂房上柱高度层间弹塑性位移角限值（见下表）河南理工大学土木工程学院2021/3/27结构类别单层钢筋混凝土柱排架1/30钢筋混凝土框架1/50底层框架砖房中的框架－抗震墙1/100钢筋混凝土框架－抗震墙、板柱－抗震墙、框架－核心筒、1/100钢筋混凝土抗震墙和筒中筒1/120多、高层钢结构1/50对钢筋混凝土框架结构当轴压比小于0.4时，可提高10％，当柱子全高的箍筋构造采用比规定的最小配箍特征值大30％时，可提高20％，但累计不超过25％][p表3-22层间弹塑性位移角限值河南理工大学土木工程学院2021/3/27适用范围：不超过12层且刚度无突变的框架结构、填充墙框架结构及单层钢筋混凝土柱厂房。方法：首先确定结构的薄弱层(部位)位置，然后验算薄弱层(部位)的弹塑性层间位移。结构的薄弱层：是指结构在强烈地震作用下，首先发生屈服并且产生较大弹塑性位移的部位。楼层屈服强度系数y：y(i)=Vy(i)/Ve(i)Vy(i)按构件实际配筋和材料强度标准值计算的第i层抗剪承载能力；Ve(i)罕遇地震作用下第i层弹性地震剪力。罕遇地震作用下的结构抗震变形简化方法河南理工大学土木工程学院2021/3/27当时，进行弹塑性位移计算。对于大于0.5的框架，只要弹性位移满足要求，可不进行弹塑性位移计算。验算步骤：①楼层屈服强度的确定②薄弱层确定，一般在底层和较小层。③薄弱层的层间弹塑性位移验算⑴楼层屈服强度的确定a、根据梁柱的实际配筋及材料的强度标准值，计算梁柱的实际极限抗弯承载力梁:柱:5.0yy)(0syksbuahfAM)1(5.0)(0ckcccsykscufhbNNhahfAMy河南理工大学土木工程学院2021/3/27楼层屈服强度(剪力)的确定示意①.计算梁柱极限抗弯能力②.计算柱截面有效受弯承载力③.计算柱的层间受剪承载力河南理工大学土木工程学院2021/3/27b、计算柱端截面有效受弯承载力（与屈服机制有关）。根据破坏机制当时，为强梁弱柱型柱先屈服，梁后屈服当时，为强柱弱梁型，梁首先屈服。柱端截面有效受弯承载力由节点的弯矩平衡得出，且不大于柱的极限弯矩。bucuMM11~icuicMM下下icuicMM上上~1icuM下icuM上cubuMM河南理工大学土木工程学院2021/3/27当，且一柱端先达到屈服，此时，另一端的受弯承载力按刚度求得。取小下下1111~icubuiiiicMMKKKM取小上上icubuiiiicMMKKKM1~1ikikcubuMM河南理工大学土木工程学院2021/3/27取小上下上icuicuiiicMMKKM11~11~icuicMM下下1icuM下1iKiK下柱上端屈服取小者下上下111,~icuicuiiicMMKKM1iKiKicuM上icuM上icM上~上柱下端屈服河南理工大学土木工程学院2021/3/27计算第i层第j根柱的受剪承载力yijVnicijcijyijHMMV下上~~上cijM下cijMnH第i层各柱总的屈服强度niyijyiVV1VeVyiy薄弱层的层间弹塑性位移计算层间弹塑性位移验算eppuuHupp][河南理工大学土木工程学院2021/3/27薄弱层的位置当结构的刚度和屈服强度系数沿高度分布均匀时，结构薄弱层可取底层。当刚度和屈服强度系数分布不均匀时，结构的薄弱层在屈服强度系数最小的那一层，及相邻层对较小的那层。层ΔΔ层河南理工大学土木工程学院2021/3/27楼层屈服强度系数y沿房屋高度分布情况有两种：分布均匀，分布不均匀。判别：当满足下列条件时为分布均匀，否则为不均匀。2/)]1()1([8.0)(iiiyyy（标准层）)1(8.0)(nnyy（顶层）)2(8.0)1(yy（首层）结构薄弱层(部位)的位置按下列原则确定：①楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，取首层；分布不均匀的结构，取该系数较小的楼层（部位）和相对较小的楼层，一般不超过2-3处；②单层厂房取上柱。河南理工大学土木工程学院2021/3/27层间弹塑性位移的计算：结构类型总层数n或部位0.50.40.3多层均匀框架结构2~41.301.401.605~71.501.651.808~121.802.002.20单层厂房上柱1.301.62.00eppuuup层间弹塑性位移；ue罕遇地震作用下按弹性分析得到的层间位移p弹塑性位移增大系数，其取值见下表。y河南理工大学土木工程学院2021/3/27抗震规范规定1.下列结构应进行弹塑性变形验算1）8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土厂房的横向排架；2）7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构5）采用隔震和消能减震设计的结构4）甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构3）高度大于150m的钢结构河南理工大学土木工程学院2021/3/272.下列结构宜进行弹塑性变形验算1）表3-3所列高度范围且符合表3-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构2)7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度是乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构3）板柱－抗震墙结构和底部框架砖房4）高度不大于150m的钢结构结束表3-3采用时程分析法的房屋高度范围7度和8度时Ⅰ、Ⅱ类场地100m8度Ⅲ、Ⅳ类场地80m9度60m5）形状不规则的地下建筑结构和地下空间综合体。