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1、建筑结构抗震构造设计,任课教师：杨清文 总课时：48学时 考核方式：考试,多质点体系有n个质点，就有n个振型。,3.4.1 计算简图,建筑结构的抗震计算方法, 底部剪力法, 振型分解反应谱法, 时程分析法,适用条件,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 近似单质点体系的结构,？,？,参考： 建筑结构抗震设计规范GB50011-2010,3.4.2 多质点弹性体系水平地震作用的计算,底部剪力法将多质点体系等效为单质点体系，地震作用 简化为倒三角分布的等效地震荷载。,总水平地震作用标准值,单个楼层水平地震作用标准值,(1),(2),底部剪力法适用范围,底部剪力法
2、适用于一般的多层砖房等砌体结构、内框架和底部框架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构等低于40m以剪切变形为主的规则房屋。,以“剪切变形”为主：,在结构侧移曲线中，楼盖出平面转动产生的侧移所占的比例较小。,“规则房屋”：,1.相邻层质量的变化不宜过大。,2.避免采用层高特别高或特别矮的楼层，相邻层和连续三层的刚度变化平缓。,3.出屋面小建筑的尺寸不宜过大（宽度b大于高度h且出屋面高度与总高度之比满足h/H1/5），局部缩进的尺寸也不宜大（缩进后的宽度B1与总宽度B之比满足 ）；,4.楼层内抗侧力构件的布置和质量的分布要基本对称；,5.抗侧力构件在平面内呈正交（夹角大于75度）分
3、布，以便在两个主轴方向分别进行抗震分析；,6.平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在长度方向的尺寸l大于宽度方向的尺寸b，且宽度b与总宽度B之比满足b/B1/5-1/4）；,对于不满足规则要求的建筑结构，则不宜将底部剪力法作为设计依据。否则，要采取相应的调整，使计算结果合理化。,水平地震影响系数,取值规定,按地震影响系数曲线计算； 对多层砌体房屋、底层框架和多层内框架砖房， 宜取地震影响系数最大值。,等效总重力荷载,取值规定,单质点应取总重力荷载代表值； 多质点可取总重力荷载代表值的85%,质点j的重力荷载代表值,质点j的计算高度,顶部附加地震作用系数,震害表明，突出屋面的屋顶间（电梯机房、水
4、箱间）、女儿墙、烟囱等，它们的震害比下面的主体结构严重。,原因是由于突出屋面的这些结构的质量和刚度突然减小，地震反应随之增大。-鞭端效应。,抗震规范规定：采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3。此增大部分不应向下传递，但与该突出部分相连的构件应计入。,3.4.3 鞭端效应,3.4.4 楼层地震剪力的调整,其中，,抗震规范规定：按振型分解反应谱法和底部剪力法所算得的结构的层间剪力应符合以下规定：,剪力系数。,3.4.5 结构基本自振周期的近似计算,（1）瑞利法（能量法）,考虑非承重墙影响的周期折减系数，民用框架取0.5-0.7；工业框架结构取0.8-0
5、.9。,解:,（1）计算各层层间剪力,（2）计算各楼层处的水平位移,（3）计算基本周期,（2）等效质量法（折算质量法）,将多质点体系用单质点体系代替。,多质点体系的最大动能为,单质点体系的最大动能为,-体系按第一振型振动时，相应于折算质点处的最大位移；,-单位水平力作用下顶点位移。,解:,能量法的结果为 T1=0.508s,（3）顶点位移法,对于质量和刚度沿高度分布均匀的钢筋混凝土结构房屋，可按下式计算：,（4）经验公式法,根据实测统计，忽略填充墙布置、质量分布差异等， 初步设计时可按下列公式估算：,适用于： 高度低于30m、规则且填充墙较多的办公楼、招待所、住宅等框架结构房屋。,H房屋总高度
6、，m； B房屋总宽度，m.,自振周期的经验公式,根据实测统计，忽略填充墙布置、质量分布差异等，初步设计时可按下列公式估算,（1）高度低于25m且有较多的填充墙框架办公楼、旅馆的基本周期,（2）高度低于50m的钢筋混凝土框架-抗震墙结构的基本周期,H-房屋总高度；B-所考虑方向房屋总宽度。,（3）高度低于50m的规则钢筋混凝土抗震墙结构的基本周期,（4）高度低于35m的化工煤炭工业系统钢筋混凝土框架厂房的基本周期,在实测统计基础上，再忽略房屋宽度和层高的影响等，有下列更粗略的公式,（1）钢筋混凝土框架结构,（2）钢筋混凝土框架-抗震墙或钢筋混凝土框架-筒体结构,N-结构总层数。,（3）钢筋混凝土
7、抗震墙或筒中筒结构,（4）钢-钢筋混凝土混合结构,（5）高层钢结构,底部剪力法应用举例,例2：试用底部剪力法计算图示框架多遇地震时的层间剪力。已知结构的基本周期T1=0.467s ,抗震设防烈度为8度,类场地,设计地震分组为第二组。,解：,（1）计算结构等效总重力荷载代表值,（2）计算水平地震影响系数,查表得,（4）顶部附加水平地震作用,（5）计算各层的水平地震作用标准值,（2）计算水平地震影响系数,（3）计算结构总的水平地震作用标准值,（6）计算各层的层间剪力,例3：四层钢筋混凝土框架结构，建造于基本烈度为8度区，场地为类，设计地震分组为第一组，层高和层重力代表值如图所示。结构的基本周期为0
8、.56s,试用底部剪力法计算各层地震剪力标准值。,解：,结构总水平地震作用标准值,顶部附加水平地震作用,顶部附加水平地震作用,各层水平地震作用,各层水平地震剪力标准值,条件： 四层钢筋混凝土框架结构，建造于基本烈度8度区，场地为类，设计地震分组为第三组，层高和层重力荷载代表值见右下图所示，结构的基本周期为0.56s。,要求： 求各层水平地震作用标准值。,解析：,各层水平地震作用标准值结构总水平地震作用,=0.56s,设计地震分组三+场地类别,判断为多质点体系，取总重力荷载代表值的85%,已知G1G4,=？,判断为多层钢筋混凝土结构，应按表3.4采用。,已知T1，已求Tg,FEK、n、Gi、Hi,
