第四章竖向地震作用4

、 γ
Ev
Eh
---分别为水平、 ---分别为水平、竖向 分别为水平 地震作用 地震作用分项系数， 地震作用分项系数， 仅计算水平地震作用 按右表采用； 按右表采用；
仅计算竖向地震作用
γ
1.3 0.0 1.3
Eh
γ
Ev
0.0 1.3 0.5
γ
W
---风荷载分项系数，应采用1.4； ---风荷载分项系数，应采用1.4； 同时计算水平与竖向地震作用 风荷载分项系数 1.4
0.15 0.10(0.15) 0.20
0.13(0.19) 0.13(0.19) 0.25 0.25
括号中数值 用于设计基本 地震加速度为 0.30g 的地区
2.长悬臂和其他大跨度结构 2.长悬臂和其他大跨度结构 8度时取 9度时取
ζ v = 0.1
ζ v = 0.2
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§4.8 结构抗震验算 4.8
γ
RE
0.75 0.80 0.85 0.90 0.9 1.0 0.75 0.75 0.80 0.85 0.85
砌体
混凝土
S ≤ R /γ
γ γ
RE
Eh
S = γ G S GE + γ
G
S Ehk + γ
Ev
S Evk + ψ W γ W S Wk
---重力荷载分项系数，一般取1.2， ---重力荷载分项系数，一般取1.2，当重力荷载效应对构件承载能力 重力荷载分项系数 1.2 有利时，不应大于1.0 1.0； 有利时，不应大于1.0；
FVi = GiH i
∑G
j =1
n
F EVK
j
---质点i的竖向地震作用标准值。 ---质点i的竖向地震作用标准值。 质点
j
H
规范要求： 度时， 规范要求系数。 应应乘以1.5的增大系数。 1.5的增大系数
三、平板型网架屋盖与大于24m屋架的竖向地震作用计算 平板型网架屋盖与大于24m屋架的竖向地震作用计算 24m 采用静力法
四、结构抗震验算内容
采用二阶段设计法： 采用二阶段设计法： 第一阶段： 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。 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。 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。
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： 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 一般情况下， 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。 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 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时， 15度时 抗侧力构件方向的水平地震作用。 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 质量和刚度分布明显不对称的结构， 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。 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 度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构， 度时的高层建筑， 竖向地震作用。 竖向地震作用。
S S
GE
S Ehk
---重力荷载代表值的效应； ---重力荷载代表值的效应； 重力荷载代表值的效应 S ---水平 竖向地震作用的标准值效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数; 水平、 、 Evk ---水平、竖向地震作用的标准值效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;
---风荷载标准值的效应； ---风荷载标准值的效应； 风荷载标准值的效应 ---风荷载组合系数;一般结构可不考虑,风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2; ---风荷载组合系数;一般结构可不考虑,风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2; 风荷载组合系数
计算结构竖向地震作用的方法： 计算结构竖向地震作用的方法： 静力法：取结构或构件重力的某个百分数作为其竖向地震 静力法： 作用； 作用； 水平地震作用折减法： 水平地震作用折减法：取结构或构件水平地震作用的某个 百分数其竖向地震作用； 百分数其竖向地震作用； 竖向地震反应谱法：与水平地震反应谱法相同。 竖向地震反应谱法：与水平地震反应谱法相同。 时程反应分析： 时程反应分析： 规范采用的是基于竖向地震反应谱法的拟静力法。 规范采用的是基于竖向地震反应谱法的拟静力法。
目前， 目前，国外抗震设计规定中要求考虑竖向地震作用的 结构或构件有： 结构或构件有： 1.长悬臂结构； 1.长悬臂结构； 长悬臂结构 2.大跨度结构 大跨度结构； 2.大跨度结构； 3.高耸结构和较高的高层建筑 高耸结构和较高的高层建筑； 3.高耸结构和较高的高层建筑；
我国抗震设计规范规定要考虑向上或向下竖向地震作 用的不利影响。 用的不利影响。
二、高耸结构和高层建筑竖向地震作用的计算公式
F EVK = α V max G eq
G eq = 0 . 75 ∑ G i
Gn
Gi
FVi
α V max = 0 . 65 α H max
FEVK
---结构总竖向地震作用标准值； ---结构总竖向地震作用标准值； 结构总竖向地震作用标准值
G1
---竖向 水平地震影响系数最大值。 竖向、 αV max ,α H max ---竖向、水平地震影响系数最大值。 F EVK
三、结构抗震验算的基本方法
不超过40m的规则结构： 不超过40m的规则结构：底部剪力法 40m的规则结构 一般的规则结构： 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： 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： 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： 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
四、剪力分配 二、抗震计算
• 5.2.6 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 普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、 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。
§4.7 结构竖向地震作用 4.7
竖向地震运动是可观的： 竖向地震运动是可观的：
根据观测资料的统计分 在震中距小于200km 200km范 析，在震中距小于200km范 围内， 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 度峰值之比 1/2，甚至有时可达1.6 1.6。 1/2，甚至有时可达1.6。
分析结果表明： 分析结果表明： 高耸结构和高层建筑竖向第一振型的地震内力与竖向 个振型按平方和开方组合的地震内力相比较， 前5个振型按平方和开方组合的地震内力相比较，误差仅 5%--15%。 --15% 在5%--15%。 第一振型的结果足够了) (第一振型的结果足够了) 此外，竖向第一振型的数值大致呈倒三角形式， 此外，竖向第一振型的数值大致呈倒三角形式，基本 周期小于场地特征周期。 周期小于场地特征周期。 因此， 因此，高耸结构和高层建筑竖向地震作用可按与底部 剪力法类似的方法计算。 剪力法类似的方法计算。
S ≤ R /γ
RE
---包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值 包含地震作用效应的结构构件内力组合的设计值； 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； ---结构构件承载力设计值 结构构件承载力设计值；
γ
RE
---承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用； ---承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用； 承载力抗震调整系数
S ≤ R /γ
RE
承载力抗震调整系数 材料 钢 结构构件 柱、梁 支撑 节点板件、 节点板件、连接螺栓 连接焊缝 两端均有构造柱、 两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 其他抗震墙 梁 梁轴压比小于0.15柱 梁轴压比小于 柱 梁轴压比不小于0.15柱 梁轴压比不小于 柱 抗震墙 各类构件 受剪 受剪 受弯 偏压 偏压 偏压 受剪、 受剪、偏拉 受力状态
Gi
四、长悬臂和其它大跨度结构 对于长悬臂和其它大跨度结构的竖向地震作用标准值， 对于长悬臂和其它大跨度结构的竖向地震作用标准值， 度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10% 20%， 10%和 8度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%和20%， 设计基本地震加速度为0.30g 0.30g时 设计基本地震加速度为0.30g时，可取该结构构件重力荷载 代表值的15% 15%。 代表值的15%。
一、竖向地震反应谱 竖向地震反应谱与水平地震反应谱的比较: 竖向地震反应谱与水平地震反应谱的比较: 形状相差不大 加速度峰值约为水平的1/2至2/3。 加速度峰值约为水平的1/2至2/3。 1/2 可利用水平地震反应谱进行分析。 可利用水平地震反应谱进行分析。
Ⅰ类场地竖向地震 平均反应谱与水平 地震平均反应谱
第一阶段强度验算
下列情况可不进行结构强度验算： 下列情况可不进行结构强度验算： （1）6度时的建筑（Ⅳ类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）； 度时的建筑（ 类场地上较高的高层建筑与高耸结构除外）； （2）7度时Ⅰ、Ⅱ类场地、柱高不超过10m且两端有山墙的单跨及 度时Ⅰ 类场地、柱高不超过10m且两端有山墙的单跨及 10m 多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过4.5m 4.5m， 多跨等高的钢筋混凝土厂房，或柱顶标高不超过4.5m，两端均有山 墙的单跨及多跨等高的砖柱厂房。 墙的单跨及多跨等高的砖柱厂房。 除上述情况的所有结构都要进行结构构件承载力的抗震验算， 除上述情况的所有结构都要进行结构构件承载力的抗震验算， 验算公式为