建筑抗震设计基本知识

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第十四章
地震作用和结构的抗震验算
乘积的代数和为零，即
m x
i i=1
n
ji
x ki 0
每个主振型情形下的各质点的水平地震作用标准值：
Fji j j x jiGi
j ：相应于j振型自振周期的地震影响系数 Fji ：j振型i质点的水平地震作用标准值 x ji ：j振型i质点的水平相对位移 Gi ：集中于质点i的重力荷载代表值 j ：j振型的参与系数，按下式计算
得：
T1
2

2
Gi xi2
n
Gi xi
i 1
i 1 n
2
Gi xi2
G x
i
i
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地震作用和结构的抗震验算
二、顶点位移法 对于质量、刚度沿竖向分布比较均匀的框架结构、抗 震墙结构、框架－抗震墙结构，可按下式计算基本自振周 期：
T1 1.7 T uT
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地震作用和结构的抗震验算
二、抗震设防目标 “小震不坏、中震可修、大震不倒” 三、建筑抗震概念设计 （一）场地、地基和基础的选择 １.场地的类别
坚硬土或岩石(vs 500m / s ) 中硬土(500 vs 250) 土层剪切波速vs 中软土(250 vs 140) 软弱土(v s 140)
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地震作用和结构的抗震验算
震措施，应符合有关规定； 对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结 构类型时，允许按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措 施。 ３.丙类建筑 地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的 要求。 ４.丁类建筑 一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度 的要求； 抗震措施允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低， 当抗震设防烈度为６度时不应降低。
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地震作用和结构的抗震验算
（二）结构的平面和立面布置 （三）结构体系的选择 基本要求： （1）应具有明确的计算简图和合理的地震作用的传 递途径； （2）应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结 构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力； （3）应具备必要的抗震承载力、良好的变形能力和 消耗地震能量的能力； （4）对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高抗震 能力。
j x jiGi
i 1
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n
x 2 Gi ji
i 1
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n
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地震作用和结构的抗震验算
S EK S2 j
水平地震作用标准值的效应：
S EK ：水平地震作用标准值的效应
２～３个振型（即j＝１，２，３）；当基本自振周期大 于１.５s或房屋高宽比大于５时，振型个数应相应增加。
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（二）抗震设防标准 １.甲类建筑 地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应 按批准的地震安全性评价结构确定； 抗震措施：当抗震设防烈度为６～８度时，应符合本 地区抗震设防烈度提高一度的要求；当为９度时，应符合 比９度抗震更高的要求； ２.乙类建筑 地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求； 抗震措施：一般情况下，当抗震设防烈度为６～８度 时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当为９ 度时，应符合比９度抗震设防更高的要求；地基基础的抗
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１４.４结构的自振周期 一、能量法 能量守恒定律：Tmax U max
1 2 n Tmax 1 mi xi2 2 i 1 1 n U max mi gxi 2 i 1
j
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（２）公式的误差修正
Fi Gi H i
G H
j 1 j
n
FEK (1 n )
j
Fn n FEK
F ：顶部附加水平地震作用
n ：顶部附加地震作用系数
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说明：（１）结构的底部总剪力是在各质点水平地震 作用前就需要求出 （２）对于突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等，其 地震作用效应宜乘以增大系数３；此增大部分不应往下传 递，但与该突出部分项链的构件应予计入。
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log E 1.5M 11.8
震级与能量E（10-7J）：
震级增加１级，能量增加约３２倍。 微震：Ｍ<２； 有感地震：Ｍ＝２～４； 破坏性地震：Ｍ>５ 强烈地震：Ｍ＝７～８ 特大地震：Ｍ>8 （二）地震烈度 １.地震烈度的概念 地震发生时，在一定地点振动的强烈程度。它表示该
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地震作用和结构的抗震验算
一、重力荷载代表值 牛顿第二定律： F ma 重力荷载代表值GE：结构和构配件自重标准值和各可 变荷载的组合值之和。

GE GK QiQik
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二、单质点弹性体系的地震作用 单质点弹性体系：
（一）水平地震作用标准值FEK
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３.地基和基础的选择 （1）同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同 的地基上； （2）同一结构单元不宜部分采用天然地基、部分采 用桩基； （3）对饱和砂土和饱和粉土的地基，除6度设防外， 应进行液化判别； （4）存在液化土层的地基，应采取消除或减轻液化 影响的措施。 （5）当地基出要受力范围内为软弱粘性土层与湿陷 性黄土时，应结合具体情况进行处理。
T ：考虑非结构墙体刚度的周期调整系数，当采用实 砌填充墙时取0.6～0.7；当采用轻质墙、外挂墙板时或仅 有纵墙时，取0.8，无纵墙时，取0.9。 uT ：结构顶点的假想位移值（m），即以各质点的重 力荷载代表值Gi作为水平荷载求得的结构顶点水平位移。
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地震作用和结构的抗震验算
第五篇
建筑抗震设计基本知识
本篇主要介绍建筑抗震设计的有关知识和规定.主要 包括地震作用和结构的抗震验算,多层砌体结构房屋的抗 震设计及多层钢筋混凝土框架的抗震设计.
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地震作用和结构的抗震验算
本章内容 １.地震简介。了解震级、烈度的概念 ２.抗震设计的基本要求。了解建筑抗震设防分类和 设防标准；了解我国抗震设防目标；了解建筑抗震概念设 计。 ３.地震作用的计算。掌握重力荷载代表值的计算， 掌握单质点弹性体系和多质点弹性体系的地震作用的计算 方法。重点掌握振型分解反应谱法和底部剪力法。 ４.结构的自振周期。掌握能量法、顶点位移法计算 结构的自振周期。 ５.结构的抗震验算。了解结构抗震验算的基本内容 和方法。
T 2

2
m GEK 2 k g
k：单质点弹性体系的刚度系数 1 ：单质点弹性体系的柔度系数， k
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１
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三、多质点弹性体系的地震作用 多质点弹性体系： （一）多质点体系的振型和自振周期
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1.4.1地震简介 一、地震波
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纵波 体波: 横波 面波 : 体波的次生波
二、震级和烈度 （一）地震震级（衡量一次地震释放能量大小的尺度） 里氏震级： Ｍ：里氏震级 M log A Ａ：采用标准地震仪在距离震中100km处的坚硬地 面上记录的地面水平振幅。
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地震作用和结构的抗震验算
地点地面和建筑物受破坏的程度，也反映该地地面运动速 度和加速度峰值的大小。 ２.地震烈度的统计分布
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地震作用和结构的抗震验算
众值烈度比基本烈度低1.55度；罕遇烈度比基本烈度 高1度左右。 ３.设计地震分组 《规范》附录Ａ列出了我国抗震设防区各县级及县级 以上城镇中心地区的分组。 ４.抗震设防烈度 是指按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依 据的地震烈度。一般情况下，它与地震基本烈度相同。 14.2抗震设计的基本要求 一、建筑抗震设防分类和设防标准
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14.5结构的抗震验算 一、荷载效应的基本组合 结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合 按下式计算：
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S G SGE Eh SEhK EV SEVK W W SWK S ：结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、 轴力和剪力设计值。 G ：重力荷载分项系数，一般情况下取1.2，当重力 荷载对构件承载力有利时，不应大于1.0。 SGE ：重力荷载代表值的效应。 Eh , EV ：分别为水平、竖向地震作用分项系数；当仅计算 水平地震作用或计算竖向地震作用时，对该作用取1.3； 同时计算水平与竖向地震作用时，分别取1.3，0.5。 SEhK , SEVK：分别为水平、竖向地震作用标准值的反应。 SWK ：风荷载标准值的反应。 W ：风荷载组合值系数。一般结构取0.0；风荷载起
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结构的振动特点： Ａ.位移反应以基本振型（第一振型）为主 Ｂ.基本振型的各质点位移接近直线 （１）基本计算公式 结构底部总剪力： FEK 0.851G 1Geq 各质点的水平集中荷载：
Fi
Gi H i
G H
j 1 j
n
FEK
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（一）抗震设防类别 １.甲类建筑 重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑。 ２.乙类建筑 地震时使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑。 ３.丙类建筑 除甲、乙、丁类以外的一般建筑。 ４.丁类建筑 抗震次要建筑，一般指地震破坏不易造成人员伤亡和 较大经济损失的建筑。
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（四）抗震结构构件及连接 （五）非结构构件 （六）材料选择和施工 14.3地震作用的计算 地震反应：结构振动时的速度、加速度及位移等 地震作用：在振动过程中作用于建筑结构上的惯性力。
水平地震作用 竖向地震作用 扭转作用
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..
| xg |max
Sa g
《规范》根据烈度、场地类别、结构自振周期及阻尼 比等绘出了地震影响系数曲线（下图）
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FEK GEK
单质点水平地震作用标准值为；
（二）自振周期的计算 单质点自振周期：
等效剪切波速vse
vse d0
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(d / v
i 1 i
n
si
)
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建筑场地的划分：
２.场地的选择 选择建筑场地时，应对抗震有利、不利和危险地段作 出综合评价。
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建筑场地的划分：
２.场地的选择 选择建筑场地时，应对抗震有利、不利和危险地段作 出综合评价。
FEK m Sa
Sa ：质点的最大反应加速度
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..
地面运动加速度最大值： x g | .. |x 地震系数： g |max g 动力系数：
..
|max
Sa | xg |max
地震影响系数：
..

| xg |max g

Sa
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在一般初始条件下，任一质点的振动都是由各主振型 叠加而成的复合振动。而振型越高时，由于阻尼造成的振 动衰减得越快，因此通常只需要考虑较低的几个振型。 （二）多质点弹性体系的地震作用 １.时程分析法（直接动力法） 对于特别不规则的建筑、甲类建筑以及某些高层建筑 （９度时房屋高度超过６０m，８度Ⅲ、Ⅳ类场地时超过 ８０m，８度Ⅰ、Ⅱ场地和７度时超过１００m）需采用 时程分析法进行多遇地震下的补充计算。 ２.振型分解反应谱法 主振型的正交性：任意两个不同主振型的对应位置上 的位移相乘，再乘以该质点的质量，求出的各质点的上述
S j ：j振型水平地震作用标准值的效应，可只取前
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１
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３.底部剪力法 适用范围：建筑高度不超过４０m，以剪切变形为主 （房屋高宽比不超过４）、质量和刚度沿高度分布比较均 匀，以及近似于单质点体系的结构。