工程抗震原理

PrinciplesofSeismicEngineering土木工程專業(yè)本科專業(yè)課

主要內(nèi)容第一章工程抗震基礎(chǔ)知識(shí)第二章場地與地基基礎(chǔ)抗震原理第三章建筑結(jié)構(gòu)抗震原理第六章橋梁結(jié)構(gòu)抗震原理第七章工程結(jié)構(gòu)減震控制原理第三章建筑結(jié)構(gòu)抗震原理§1概述§2單自由度體系地震反應(yīng)分析§3單自由度體系水平地震作用§4多自由度體系地震反應(yīng)分析§5地震分析振型分解反應(yīng)譜法§6水平地震作用的底部剪力法§7考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用§8結(jié)構(gòu)豎向地震作用§9建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算§10結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法§11工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析方法§12地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用效應(yīng)第三章建筑結(jié)構(gòu)抗震原理§1概述§2單自由度體系地震反應(yīng)分析§3單自由度體系水平地震作用§4多自由度體系地震反應(yīng)分析§5地震分析振型分解反應(yīng)譜法§6水平地震作用的底部剪力法§7考慮扭轉(zhuǎn)的水平地震作用§8結(jié)構(gòu)豎向地震作用§9建筑結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算§10結(jié)構(gòu)自振周期和頻率的實(shí)用計(jì)算方法§11工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的時(shí)程分析方法§12地基與結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用效應(yīng)§6水平地震作用的底部剪力法6.1《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中的底部剪力法1.建筑結(jié)構(gòu)的底部剪力近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的建筑結(jié)構(gòu)，或滿足下述條件的建筑，可采用底部剪力法計(jì)算其水平地震作用效應(yīng)：(1)質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)；(2)高度不超過40m；(3)水平地震作用下結(jié)構(gòu)變形以剪切變形為主；(4)地震作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可忽略不計(jì)?！?水平地震作用的底部剪力法滿足上述條件的建筑結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的反應(yīng)通常以第一振型為主，且第一振型接近為直線?！?水平地震作用的底部剪力法按振型分解反應(yīng)譜法，j振型i質(zhì)點(diǎn)的最大水平地震作用為：j振型結(jié)構(gòu)底部的總水平剪力為：

式中，α1—相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本周期的水平地震影響系數(shù)；GE—結(jié)構(gòu)總的重力荷載代表值

，

其中Gi為質(zhì)點(diǎn)i的重力荷載代表值?！?水平攏地震嘆作用簽的底掌部剪鄭力法按SR吳SS法的電振型槳組合橡原則基，結(jié)近構(gòu)底部嫂的總耗水平項(xiàng)地震斧作用標(biāo)準(zhǔn)添值為餐：式中，q—高拆振型密影響暗系數(shù)仁，即§6水平蛾地震晨作用稱的底林部剪喜力法研究表明宰，當(dāng)碌結(jié)構(gòu)牛體系穩(wěn)各質(zhì)救點(diǎn)質(zhì)蘭量相滴等、苗并在貍高度坡方向堪均勻及分布違時(shí)，q=1奔.5號(hào)(n+1穿)/慶(2n+1眠)，n為質(zhì)差點(diǎn)數(shù)導(dǎo)。如翼為單殺質(zhì)點(diǎn)陡體系瞞，q=1；如蠟為無希限多敵質(zhì)點(diǎn)靈體系鎮(zhèn)，q=0債.7臟5。為簡翅化計(jì)想算，翠當(dāng)n>1時(shí)取q=0蘇.8想5。因傭此，上式結(jié)究構(gòu)底治部的總水壩平地木震作墊用標(biāo)盯準(zhǔn)值可簡化為：式中，Geq—結(jié)不構(gòu)等庭效總篇重力問荷載黎代表薄值，談單質(zhì)子點(diǎn)體便系應(yīng)瓶取總屬重力調(diào)荷載迫代表貝值，泥多質(zhì)馳點(diǎn)體刺系可嗚取總花重力虧荷載栗代表友值的85啦%；GEk—建里筑結(jié)隙構(gòu)的猜總水右平地求震作她用標(biāo)每準(zhǔn)值蚊?！?水平駝地震拾作用通的底北部剪排力法2.各質(zhì)腐點(diǎn)的將水平菌地震盆作用按照朱結(jié)構(gòu)素的地朗震反淺應(yīng)以額第一肚振型史為主跨的假盲定，各質(zhì)今點(diǎn)的肚水平昆地震超作用可近需似地水取為僻對(duì)應(yīng)郵于第缺一振胳型各獵質(zhì)點(diǎn)粒的地賊震作蔑用，衫即再根獸據(jù)第記一振唉型近旗似為媽直線慶（倒弊三角齒形）稼，取式中，η—比棋例系絹數(shù)；Hi—質(zhì)氣點(diǎn)i的計(jì)六算高土度。由此位可得焦：§6水平朗地震越作用考的底護(hù)部剪確力法因此批，將上搖式代姓入可得：式中，F(xiàn)i—質(zhì)闊點(diǎn)i的水默平地拍震作大用標(biāo)格準(zhǔn)值肉；i—所唱求水潑平地肉震作拖用的趕質(zhì)點(diǎn)懶序號(hào)貪。§6水平纖地震辣作用罰的底待部剪榆力法3.房屋督建筑址頂部株附加逝地震挽作用按上式計(jì)顛算得丸到的攔各質(zhì)奴點(diǎn)的杯水平逢地震澇作用孤可較姑好地反映電剛度粥較大喉的結(jié)鍬構(gòu)，如務(wù)砌體透結(jié)構(gòu)甘的地冬震作困用。當(dāng)結(jié)啦構(gòu)的擾基本異周期謎較長韻，場需地特班征周雪期Tg較小塌時(shí)，齒由于渾高振狗型的午影響誤，按上式計(jì)援算出轉(zhuǎn)的結(jié)論構(gòu)頂仆部地驕震作峽用偏責(zé)小。因此揀，《蓋建筑雪抗震綿設(shè)計(jì)醋規(guī)范暮》規(guī)充定，狼當(dāng)建掉筑結(jié)布構(gòu)的醫(yī)基本壺自振安周期T1>1扶.4Tg時(shí)，最在頂壟部附緊加水積平地晶震作選用，方?。骸?水平擋地震呆作用遙的底突部剪肌力法式中，ΔFn—頂說部附訂加水欲平地故震作肉用；δn—頂拐部附園加地餃震作饒用系修數(shù)，扮多層啊鋼筋擔(dān)混凝亮土和鋼結(jié)構(gòu)解房屋垮可按下表采旦用，賤多層攜內(nèi)框豬架磚勸房可碎采用0.臉2，其截它房艇屋可傾不考象慮。注：T1為結(jié)浩構(gòu)基疊本自傅振周來期。Tg（s）T1>1.4TgT1≤1.4Tg≤0.350.08T1+0.07不考慮=0.35－0.550.08T1+0.01>0.550.08T1-0.02§6水平貓地震袋作用搶的底兵部剪戶力法而將惱余下贊的水爽平地夾震作鼻用按下式分器配給性各質(zhì)苦點(diǎn)：此時(shí)挨，結(jié)療構(gòu)頂念部的杏水平診地震以作用為按上式計(jì)置算的Fn和ΔFn之和婦，如圖對(duì)所示艷。Fn+ΔFnFEk底部姐剪力炭法應(yīng)質(zhì)用舉殼例[例1]試用鳳底部符剪力變法計(jì)世算圖顯示框己架多狀遇地躺震時(shí)鄰的層害間剪狂力。相已知耽結(jié)構(gòu)獵的基黑本周障期T1=0赤.4木67迷s艘,抗震望設(shè)防貌烈度歷為8度,Ⅱ類場料地,設(shè)計(jì)恩地震愛分組游為第偉二組近。解：（1）計(jì)噴算結(jié)葡構(gòu)等趴效總冰重力傾荷載其代表盾值（2）計(jì)斃算水錘平地就震影光響系詳數(shù)查表聰?shù)?0.5m7.0m3.5m1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）§6水平舍地震張作用平的底加部剪百力法解：（1）計(jì)您算結(jié)遺構(gòu)等濟(jì)效總喂重力養(yǎng)荷載聚代表舅值例1：試耗用底儲(chǔ)部剪講力法矩計(jì)算礙圖示右框架堂多遇美地震自時(shí)的元層間往剪力耀。已跑知結(jié)隆構(gòu)的許基本導(dǎo)周期T1蕉=0絕.4銅67糖s軌,抗震飼設(shè)防門烈度點(diǎn)為8度,Ⅱ類場命地,設(shè)計(jì)均地震命分組聽為第鞠二組予。（2）計(jì)譯算水橋平地太震影龜響系鵲數(shù)地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別（3）計(jì)霜算結(jié)咱構(gòu)總眾的水棕平地墻震作柄用標(biāo)朱準(zhǔn)值10.5m7.0m3.5m§6水平據(jù)地震蠢作用翠的底示部剪懇力法例1：試億用底敞部剪情力法含計(jì)算烏圖示瓦框架部多遇扣地震懲時(shí)的窯層間遵剪力尼。已削知結(jié)散構(gòu)的勻基本秤周期T1魔=0括.4舉67金s毅,抗震泥設(shè)防賣烈度銅為8度,Ⅱ類場捕地,設(shè)計(jì)特地震撒分組外為第圣二組燃。解：（1）計(jì)序算結(jié)紅構(gòu)等御效總今重力煮荷載缺代表叛值（2）計(jì)卷算水碰平地扶震影瘡響系蛋數(shù)（3）計(jì)蛙算結(jié)漿構(gòu)總郊的水搭平地灘震作大用標(biāo)勒準(zhǔn)值（4）頂貌部附遭加水強(qiáng)平地養(yǎng)震作就用頂部附加地震作用系數(shù)（5）計(jì)枯算各立層的筍水平饒地震統(tǒng)作用陽標(biāo)準(zhǔn)稿值§6水平巧地震熊作用渴的底涂部剪酒力法10.5m7.0m3.5m§6水平轟地震害作用駝的底你部剪忙力法（5）計(jì)哭算各拌層的感水平裳地震乖作用紗標(biāo)準(zhǔn)覆值例1：試慶用底虎部剪王力法觀計(jì)算悲圖示桃框架猜多遇喂地震否時(shí)的冬層間弦剪力甚。已脊知結(jié)慈構(gòu)的場基本勤周期T1垮=0情.4冤67繩s館,抗震五設(shè)防道烈度罪為8度,Ⅱ類場潑地,設(shè)計(jì)慣地震竊分組渴為第冤二組臘。解：（1）計(jì)稻算結(jié)選構(gòu)等遲效總箏重力忘荷載碎代表齊值（2）計(jì)雞算水冷平地球震影更響系賀數(shù)（3）計(jì)穩(wěn)算結(jié)鞠構(gòu)總親的水斧平地司震作俗用標(biāo)劉準(zhǔn)值（4）頂呆部附廳加水幫平地貿(mào)震作會(huì)用10.5m7.0m3.5m（6）計(jì)掘算各朵層的運(yùn)層間漿剪力§6水平畏地震謙作用甜的底怕部剪個(gè)力法（5）計(jì)井算各味層的搞水平稿地震習(xí)作用梅標(biāo)準(zhǔn)凱值例1：試毯用底哨部剪傭力法腫計(jì)算突圖示虎框架填多遇躺地震你時(shí)的花層間鞭剪力隔。已持知結(jié)現(xiàn)構(gòu)的從基本逗周期T1恒=0鹽.4享67澇s匹,抗震狠設(shè)防江烈度理為8度,Ⅱ類場個(gè)地,設(shè)計(jì)激地震架分組帆為第非二組胡。解：（1）計(jì)炮算結(jié)惜構(gòu)等領(lǐng)效總深重力偽荷載恩代表您值（2）計(jì)喪算水干平地倆震影行響系尊數(shù)（3）計(jì)迫算結(jié)昆構(gòu)總孫的水凝平地用震作馳用標(biāo)決準(zhǔn)值（4）頂狗部附距加水肝平地痕震作偵用振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果10.5m7.0m3.5m[例2]六層課磚混胡住宅盜樓，她建造樣于基品本烈?guī)Ф葹?度區(qū)僻，場慈地為Ⅱ類，雷設(shè)計(jì)挖地震騙分組水為第喜一組匪，根喊據(jù)各襯層樓搞板、場墻的銀尺寸睛等得濱到恒費(fèi)荷和帆各樓糧面活寶荷乘紋以組傘合值拍系數(shù)麗，得掘到的代各層怨的重邪力荷闊載代圓表值袖為G1=5仍39斜9.故7k輛N,據(jù)G2=G3=G4=G5=5敵08峰5k蜂N,挽G6=3診85黎6.像9k業(yè)N。試畫用底演部剪駝力法抹計(jì)算膊各層梳地震糖剪力主標(biāo)準(zhǔn)仇值。

由于多層砌體房屋中縱向或橫向承重墻體的數(shù)量較多，房屋的側(cè)移剛度很大，因而其縱向和橫向基本周期較短，一般均不超過0.25s。所以規(guī)范規(guī)定，對(duì)于多層砌體房屋，確定水平地震作用時(shí)采用。并且不考慮頂部附加水平地震作用。G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6§6水平幫地震疾作用趕的底牌部剪恥力法[例2]基本賤烈度素為8度，掀場地由為Ⅱ類，穴設(shè)計(jì)嘉地震頓分組答為第鎮(zhèn)一組想，G1=5翻39崇9.假7k遭N,巖G2=G3=G4=G5=5備08君5k舊N,再G6=3瓦85鵝6.粒9k咸N(yùn)。計(jì)角算各參層地伴震剪窯力標(biāo)耕準(zhǔn)值藏。解：結(jié)構(gòu)嗚總水設(shè)平地行震作夸用標(biāo)純準(zhǔn)值1.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）§6水平冰地震租作用算的底鈴部剪舒力法G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6各層炎水平肅地震蓮剪力銹標(biāo)準(zhǔn)怒值各層現(xiàn)水平腎地震概作用層Gi(kN)Hi(m)GiHi(kN.m)Fi(kN)Vi(kN)63856.917.4555085.014.7545085.012.0535085.09.3525085.06.6515399.72.95Σ

67暑32溜0.桌921放32矮8.陷8233坦81以5.暴2547滔54綁4.前7561套27皇4.埋2575究00嗚3.刪7530陡62鳥69希.7賤288美4.斑598羨5.庸780摧5.嶼362狼4.暮844盞4.貞428俱0.隆440傭25尺.188朱4.諸518壞70譽(yù).226羽75魚.533剪00捕.337壟44加.740可25搭.129時(shí)59咐6.倦6§6水平長地震僵作用捎的底窄部剪怨力法[例2]基本什烈度床為8度，坐場地艇為Ⅱ類，交設(shè)計(jì)僻地震受分組原為第店一組奇，G1=5嗓39例9.賣7k拆N,拖G2=G3=G4=G5=5館08張5k毯N,燃G6=3耀85童6.菜9k樸N。計(jì)零算各綠層地牛震剪山力標(biāo)民準(zhǔn)值櫻。解：結(jié)構(gòu)伴總水?dāng)?shù)平地天震作媽用標(biāo)停準(zhǔn)值G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6[例3]四層要鋼筋鉆混凝績土框倚架結(jié)鼠構(gòu)，雁建造喪于基碎本烈間度為8度區(qū)康，場沃地為Ⅱ類，名設(shè)計(jì)茶地震材分組稅為第杯一組憐，層方高和光層重滑力代問表值女如圖敘所示厭。結(jié)浩構(gòu)的夫基本節(jié)周期犯為0.喝56創(chuàng)s,試用結(jié)底部獎(jiǎng)剪力關(guān)法計(jì)買算各誰層地糧震剪贈(zèng)力標(biāo)劉準(zhǔn)值醋。解：結(jié)構(gòu)花總水利平地點(diǎn)震作研用標(biāo)移準(zhǔn)值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.361.400.90(1.20)0.50(0.72)-----罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震9876地震影響烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.05）地震特征周期分組的特征周期值（s）0.900.650.450.35第三組0.750.550.400.30第二組0.650.450.350.25第一組ⅣⅢⅡⅠ場地類別§6水平鞋地震毒作用狼的底衰部剪醫(yī)力法§6水平禁地震賞作用顯的底扭部剪盆力法[例3]四層援鋼筋擋混凝消土框割架結(jié)橡構(gòu)，腰建造心于基喜本烈猜度為8度區(qū)葛，場駱地為Ⅱ類，每設(shè)計(jì)翅地震上分組息為第課一組筑，層花高和脆層重存力代咽表值脹如圖始所示治。結(jié)意構(gòu)的歸基本呼周期職為0.局56列s,試用濕底部議剪力婚法計(jì)致算各暫層地扔震剪以力標(biāo)仗準(zhǔn)值板。解：結(jié)構(gòu)憤總水樹平地萍震作搭用標(biāo)索準(zhǔn)值4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73.36頂部濁附加手水平鴨地震肌作用頂部附加地震作用系數(shù)§6水平培地震末作用準(zhǔn)的底鉛部剪數(shù)力法4.363.363.36G4=831.6G3=1039.6G2=1039.6G1=1122.73