1、風荷載與地震作用的對比,分布區(qū)域 對環(huán)境的要求 分布特性 動力特性 能量輸入特性 高強度時的作用時間長短 作用在建筑物上的方式 對建筑物的敏感程度 建筑物的位移反應及規(guī)范要求不同 建筑物的內(nèi)力反應 驗算對象（整體結構，局部構件，圍護構件等） 計算方法不同 采取的應對措施不同（抗側(cè)力體系，減震體系）,全國基本風壓分布圖（kN/m2）,無人區(qū)未予記錄,0.80,0.90,0.90,0.60,兩者對環(huán)境的要求,風荷載：地表狀況。 如地面粗糙度、是否山峰、山坡、谷地、谷口、山口等 地震作用：地震地質(zhì)構造。 如是否板塊交接處，地質(zhì)構造是否均勻， 場地土的軟弱程度，是否山峰、山坡等,風荷載分布特性,基本風

2、壓呈極值分布 符合極值I型,地震作用分布特性,地震強度呈極值分布 烈度符合極值III型,風荷載與地震作用的頻譜特性,波動風的長周期成分較多 地震波的周期相對于風的周期較短，頻率較高,風,地震,風荷載與地震作用的能量特性,風作用的能量輸入相對平緩，輸入能量較小 地震動的能量輸入較為劇烈，輸入能量較大,對于某一地區(qū)，高風壓而且低烈度時，何種作用對結構起控制作用，需通過詳細驗算。,風荷載與地震作用的高強度持時特性,平均高風壓持續(xù)時間大約10分鐘，而地震的持時在60s左右時就會引起大的破壞。,作用在建筑物上的方式,風荷載作用：主動，力位移 地震作用：慣性力作用，位移力,對建筑物的敏感程度,風荷載作用：

3、外部表面形狀與較柔建筑物的剛度 地震作用：建筑物質(zhì)量及其整體剛度,對建筑物的敏感程度,建筑結構平面布置不同，上下布置不同（如內(nèi)部抽柱等），雖外部表面一致，風荷載大致相同，但引起的地震反應截然不同。,建筑物的位移反應及規(guī)范要求不同,高烈度區(qū)結構在風荷載下的位移反應要遠小于地震作用下的位移反應。 高層結構中，除了對建筑結構在風及地震作用下的彈性層間位移限值進行規(guī)定外，還對結構在罕遇地震作用下的彈塑性層間位移進行了規(guī)定。,對建筑物的作用及內(nèi)力反應,對于比較規(guī)則的建筑，兩者對結構的作用分布趨勢比較接近（作用力上大下小，剪力及彎矩上小下大），引起的結構內(nèi)力也有相近趨勢。 而對于比較復雜的建筑則各有自己的

4、特點。,驗算對象,風荷載除對承力的結構構件進行驗算外，還對圍護構件如玻璃幕墻等進行局部強風考慮。 而地震作用主要對結構構件進行設計和驗算。,計算方法不同,計算方法不同(底部剪力法),各樓層的水平地震作用標準值為：,頂部附加水平地震作用標準值為：,總水平地震作用標準值為：,先計算總的底部剪力,再計算上部各層作用,采取的應對措施不同,風荷載控制下的結構設計，要求結構剛度越大越好 而地震作用控制下的結構設計則需要結構有適中的抗側(cè)剛度,采用減振（震）措施時，兩者的控制目標和采取的手段各不相同,水平荷載與結構計算簡化原則,空間結構體系與荷載的復雜性 要求在結構設計時必須進行簡化計算。 一、荷載作用方向

5、實際風荷載以及地震作用方向是隨意不定的。結構計算常常假定水平作用在結構主軸方向， 對互相正交的主軸進行內(nèi)力分析。,二、平面結構假定 任何結構都為一個空間結構，但是對于多數(shù)結構而言，可以簡化為平面結構， 使計算大大簡化。 假定： 1、一片框架或者墻可以抵抗本身平面內(nèi)的側(cè)向力，而在平面外剛度很小，可以忽略。整個結構可以劃分為若干個平面結構， 共同抵抗與平面結構平行的荷載， 垂直該方向的結構不參與受力。 2、連結各個抗側(cè)力結構間的樓板在自身平面內(nèi)很大， 平面外很小。,三、樓板無限剛性假定 假定樓板在自身平面內(nèi)為絕對剛性，在平面外剛度很小可以忽略。,無扭轉(zhuǎn)時,3 設計要求及荷載效應組合,什么是荷載？

6、什么是荷載效應？,？,3 設計要求及荷載效應組合,無地震作用組合時：,有地震作用組合時：,一、承載力驗算,地震作用屬于可變作用或偶然作用，其可靠指標的取值應低于靜力作用下的可靠指標。因而，從理論上說，抗震設計中采用的材料強度設計值應高于靜力作用時的材料強度設計值。但設計規(guī)范為了使用方便，便于將地震作用效應與靜力荷載作用效應直接比較，在抗震設計中仍采用靜力設計時的材料強度設計值。但通過引入承載力抗震調(diào)整系數(shù)來提高其承載力。,二、荷載效應組合及最不利內(nèi)力 1、無地震作用時的荷載效應組合 無地震作用組合應用于非抗震設計及6度抗震設防、但不要求作地震作用計算的結構:,分別為恒荷載、活荷載和風荷載標準值

7、計算的荷載效應；,分別為恒荷載、活荷載和風荷載標準值的分項系數(shù)；,分別為活荷載和風荷載的組合系數(shù)；,有兩種荷載工況：,1、恒載+活載,由活荷載控制的組合： 1.2x恒載效應+1.4x活載效應,由恒荷載控制的組合： 1.35x恒載效應+1.4x0.7x活載效應,2、恒載+活載+風荷載,多層結構： 1.2x恒載效應+1.4x活載效應+1.4x0.6x風載效應,高層結構： 1.2x恒載效應+1.4x活載效應+1.4x1.0 x風載效應,2、有地震作用時的荷載效應組合 所有要求進行地震作用計算的結構要進行有地震作用的荷載組合：,分別為地震荷載代表值、水平地震作用標準值、豎向地震作用標準值、風荷載標準值

8、的荷載效應；,分別為上述各種荷載作用的分項系數(shù)；,荷載的組合系數(shù)，取0.2。,有地震作用組合的荷載工況：,1、對于所用多層及高層建筑：,1.2x重力荷載效應+1.3x水平地震作用效應,2、對于60m以上高層建筑增加以下一項：,1.2x重力荷載效應+1.3x水平地震作用效應+1.4x0.2x風荷載效應,3、9度設防高層建筑增加以下兩項：,1.2x重力荷載效應+1.3x水平地震作用效應+0.5x豎向地震作用效應,1.2x重力荷載效應+1.3x豎向地震作用效應,4、對于9度設防、且為60m以上高層建筑增加以下一項：,1.2x重力荷載效應+ 1.3x水平地震作用效應+0.5x豎向地震作用效應+1.4x

9、0.2x風荷載效應,3、高層建筑中豎向活荷載的布置,高層結構中，由于活荷載與恒載相比不大，它產(chǎn)生的內(nèi)力所占比重較小。因此規(guī)范規(guī)定，活荷載不考慮最不利布置，而用滿布活荷載計算內(nèi)力。一般對梁跨中彎矩乘以1.11.2的放大系數(shù)來考慮活荷載的不利影響。,各國辦公樓層承受活荷載的標準值,不同建筑物樓層承受活荷載的標準值,活荷載按照荷載規(guī)范取值。 樓板設計時：直接取用； 梁、墻、柱和基礎設計時：應將其乘以折減系數(shù)，以考慮所給樓面活荷載滿布在樓面上的可能性程度。（梁的承載面積越大，荷載滿布的可能性越??；樓層數(shù)越多，荷載滿布的可能性越小。）,活荷載按樓層數(shù)的折減系數(shù),當樓面梁的從屬面積超過25m2時，設計樓面

10、梁時的折減系數(shù)取0.9,4、水平荷載的方向,1、使用階段層間位移限制（風荷載和小震作用下）,三、側(cè)移限制,2、防止倒塌層間位移限制（大震作用下）,四、舒適度要求,在風荷載作用下，高度超過150m的高層建筑，應滿足人使用的舒適度要求。此時，按照重現(xiàn)期為10年的風荷載計算結構頂點加速度，或由風洞試驗確定順風向與橫風向結構頂點最大加速度， 應滿足下列要求：,住宅、公寓：,辦公、旅館：,五、穩(wěn)定和抗傾覆,由于高層鋼筋混凝土結構的等效抗側(cè)剛度大小不等，需進行P-效應的計算。 同時，盡可能減輕建筑物自重，對于減小地震反應、降低P-效應產(chǎn)生的破壞有重要意義。,六、抗震結構延性要求和抗震等級,1、延性結構的概

11、念,延性是指構件和結構屈服后，具有承載能力不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能，一般用延性比表示延性，即塑性變形能力的大小。塑性變形和耗散地震能量，大部分抗震結構在中震作用下都進入塑性狀態(tài)而耗能。,構件延性比：,結構延性比：,抗震建筑的延性可通過以下條件來保證： 合理選擇結構體系； 合理布置結構； 對構件和連接采用合理的構造措施； 保證施工質(zhì)量,因此，通過設立抗震結構的抗震等級要求、加強構造措施的方法保證結構的延性。,地震復雜，建筑物破壞機理和過程更復雜，精確計算是不可能的。因此，“概念設計”比“數(shù)值計算”更重要。 概念設計(seismic concept design of buildin

12、g ) 正確地解決總體方案、材料使用和細部構造，以達到合理抗震設計的目的。,歐洲抗震規(guī)范EC-8從四個方面來體現(xiàn)延性： 1、非線性設計反映譜及其延性系數(shù) 2、局部延性水準校核 3、能力設計 4、構造措施 希臘抗震規(guī)范NEAK-1995(New Greek Aseismic Code)，這本規(guī)范編的簡潔實用，希臘是個多地震國家，一千多年前就有地震紀錄。延性的體現(xiàn)與歐洲規(guī)范相同，只是更加實用，使用方便。 臺灣1999年的耐震設計規(guī)范考慮了： 1、非線性設計反映譜及其延性系數(shù) 2、構造措施,2、概念設計及抗震等級,(1)選擇延性材料：鋼結構延性好 磚石結構延性很差 鋼筋混凝土結構介于兩者之間，需合理

13、設計 (2)進行結構概念設計：選擇對抗震有利的結構方案和布置； 采取減少扭轉(zhuǎn)和加強抗扭剛度的措施； 設計延性結構和延性構件； 分析結構薄弱層部位，并采取相應措施； 防止局部破壞引起連鎖效應 避免設計靜定結構，采取二道防線措施。 (3)選擇延性結構： (4)鋼筋混凝土結構的抗震構造措施及抗震等級：,劃分結構抗震等級的意義 建筑的重要性、場地的類別、設防烈度、建筑高度、結構類型、構件在結構中的重要程度的不同，對抗震提出不同的要求?？挂?guī)將各類情況分為四個抗震等級，以體現(xiàn)在計算中和采取抗震措施上的不同要求。（高層規(guī)程中增加特一級抗震等級） 結構抗震等級 一級對抗震要求最高，以下逐漸降低。,現(xiàn)澆鋼筋混凝

14、土房屋的抗震等級,（此表摘自抗震規(guī)范中對部分結構形式的規(guī)定，未含全部）,地震作用彎矩圖（kN.m),重 點 內(nèi) 容 風荷載及計算 地震作用 地震影響系數(shù)曲線 底部剪力法的適用條件及計算方法 結構抗震驗算1、截面抗震驗算 2、抗震變形驗算 荷載效應組合及最不利內(nèi)力 抗震結構延性要求和抗震等級,習 題 1、多層與高層建筑中常采用哪些結構體系？試述每一種結構體系的受力及變形特點。 2、什么是抗震規(guī)范“三水準”的抗震設防目標及“兩階段”設計方法？ 3、什么是眾值烈度、基本烈度和罕遇烈度？ 4、畫出地震影響系數(shù)曲線。 5、底部剪力法的適用條件是什么？ 6、如何理解抗震“概念設計”？,7、荷載組合要考慮哪些工況？ 8、有地震作用的組合與無地震作用的組合區(qū)別是什么? 哪些建筑要求前者？哪些建筑要求后者? 9、抗震設計