抗震结构设计(抗震验算)

对于按底部剪力法分析结构地震作用时，其弹性位移计算公式为
ue (i) Ve (i) / Ki
ue (i) ---第i层的层间位移；
Ki ---第i层的侧移刚度； Ve (i) ---第i层的水平地震剪力标准值。
多遇地震作用下，楼层内最大弹性层间位移应符合下式（5.5.1条）
ue [e ]h ue ---多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移；
三、结构在罕遇地震作用下薄弱层（部位）弹塑性变 形的简化计算(5.5.3条、5.5.4条)
规范规定（5.5.3条）的弹塑性变形计算方法： 1）不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架和
框排架结构，以及单层钢筋混凝土柱厂房，可采用5.5.4 条规定的简化计算方法；
2）第1）条以外的其它结构，可采用静力弹塑性分析 方法或弹塑性时程分析法等。
Ve ---按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力。
V y 的计算：
Vy
Vcyj
j
j
M
上 cj
M
下 cj
hj
Mc上j 、Mc下j ---分别为楼层屈服时柱j上、下端弯矩； h j ---为楼层柱j的净高。
M
c上j 、M
下 cj
的计算：
M
c上j 、M
下 cj
的计算：
1）强梁弱柱型节点：柱端屈服
2、重力、重力荷载代表值、等效重力荷载 3、结构的基本周期计算有那些方法？ 4、抗震设计时，
1）引起结构产生扭转的原因主要有哪些？ 2）规则结构如何考虑扭转效应的影响？ 3）需要进行扭转计算的结构： j振型时第i层质心处的水平地震作用标准值计算公式Fxji(Fyji、Ftji)； 考虑单向水平地震作用时，结构的地震作用效应（扭转效应）Sx(Sy)的计算方 法；
f yk Asab (h0 as/ )
上、下柱的柱端弯矩为：
M c1
ic1 ic1 ic 2
M byk
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计入扭转影响。
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（5.1.2条）
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。
偏压
0.75
混凝土 梁轴压比不小于0.15柱
偏压
0.80
抗震墙
偏压
0.85
各类构件
受剪、偏拉 0.85
当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数应采用1.0 （4.4.3条）
S R / RE
强制性条文：5.4.1条
S G SGE EhSEhk EvSEvk W W SWk
对于排架柱 y M y / M e
M-y--按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力； M-e--按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩。
对于多层和高层建筑结构
y Vy / Ve
y ---楼层屈服强度系数； V y ---按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力；
围
3、时程分析法：包括弹性时程分析法和非弹性时程分析方法： 1）什么是滞回曲线？滞回模型的常见类型有哪些？；2）地震
波如何选取？；3）线性加速度法及基本概念；4）弹性时程分析 法的计算结果的合理性如何控制？
4、进行地震作用下的非线性分析时，除非线性时程分析方法外， 我国规范对部分结构采用了简化的计算分析方法：
• “在统计意义上相符”指的是：平均影响系数曲线与振型分解反 应谱法所用的地震影响系数曲线相比，在各个周期点上相差不大 于20%。
• 输入的地震加速度时程曲线的持续时间，不论是实际的强震记录 还是人工模拟波，一般为结构基本周期的5-10倍。
• 当采用三维空间模型等需要双向或三向地震波输入时，其加速度 最大值通常按：“1（水平1）：0.85（水平2）：0.65（竖向）” 的比例调整。
三、结构抗震验算内容
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,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。
结构截面的抗震验算，应符合下列规定（5.1.6条，强条）： （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，应符合有关的抗震措施要求，但应允许不进 行截面抗震验算； （2）6度时的不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外，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。 注意：采用隔震设计的建筑结构，其抗震验算应符合相关规定。
1 ---系数，混凝土强度等级不超过C50时，取1.0，C80时为0.94，
其间按线性内插值法确定；
Asac ---实际受拉钢筋面积；上角a表示“实际的” NG ---重力荷载代表值所产生的柱轴压力；
M
c上j 、M
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
下 cj
的计算：
2）强柱弱梁型节点：梁端屈服
梁端屈服弯矩为：
钢筋混凝土结构
Ma byk
§3.13 结构抗震验算
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（强条：5.1.1）
1、一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用， 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°时，应分别计算各抗 侧力构件方向的水平地震作用。
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
• 采用弹性时程分析法时，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%。
• 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（不应少于总数的2/3）和人工模拟的加速度时程曲线， 其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。
RE ---承载力抗震调整系数，除另有规定外，按下表采用；
S R / RE
表：承载力抗震调整系数（5.4.2表）
材料
结构构件
受力状态
柱、梁、支撑、节点板件、螺栓、 强度
钢
焊缝
RE
0.75
柱、支撑
稳定
0.80
砌体
两端均有构造柱、芯柱的抗震墙 受剪
0.9
其他抗震墙
受剪
1.0
梁
受弯
0.75
梁轴压比小于0.15柱
不规则类型
定义
侧向刚度不规则
该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其上相邻 三个楼层侧向刚度平均值的80%；除顶层外，局部收进的 水平向尺寸大于相邻下一层的25%
竖向抗侧力构件不 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平
连续
转换构件（梁、桁架等向下传递
楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80%
考虑双向水平地震作用效应时，结构地震作用效应的计算方法，0.85的物理意 义。
5、什么是地基与结构相互作用影响？在我国规范中，如何考虑地基与结构的相互 作用影响的？
6、振型分解反应谱法、底部剪力法的适用条件与适用范围
思考题
1、竖向地震作用及其计算 2、结构抗震计算的原则,结构地震计算的主要主要方法及应用范
结构类型
单层混凝土柱排架 钢筋混凝土框架
底部框架砖房中的框架-抗震墙 钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒
钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 多、高层钢结构
[ p ]
1/30 1/50 1/100 1/100 1/120 1/50
思考题
1、底部剪力法的计算步骤是怎样的？ 1）底部总剪力计算 2）高阶振型影响如何考虑？ 3）屋顶突出屋面附属建筑鞭梢效应的考虑及计算
符合本规范第5.5节规定的结构，除按规定进行多遇地震作用下的截面抗震 验算外，尚应进行相应的变形验算。（5.1.7条）
1.多遇地震下结构强度验算（抗震截面验算）（5.4.2条） 结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式：
S R / RE
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；
G---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 有利时，不应大于1.0；
Eh、 Ev---分别为水平、竖向 地震作用
地震作用分项系数， 仅计算水平地震作用
按右表采用；
W
仅计算竖向地震作用
---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
Eh
Ev
1.3 0.0
h ---计算楼层层高； [ e ]---弹性层间位移角限值，按下表采用。
结构类型 钢筋混凝土框架 钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒 钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 钢筋混凝土框支层 多、高层钢结构
[ e ]
1/550 1/800 1/1000 1/1000 1/250
3.罕遇地震下结构弹塑性变形验算（5.5.2条）
0.0 1.3
1.3 0.5
S
G
---重力荷载代表值的效应；
E
S Ehk、S 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;
SW
---风荷载标准值的效应；
k
W ---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;