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1、建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计天津城建大学天津城建大学TIANJIN CHENGJIAN UNIVERSITY建筑抗震设计主讲人：王庆鹏主讲人：王庆鹏建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计计算题专题多层砌体房屋多层砌体房屋5场地、地基与基础场地、地基与基础2地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3框架、抗震墙与框架框架、抗震墙与框架-抗震墙抗震墙4底部框架底部框架-抗震墙、多层内框架砖砌房屋抗震墙、多层内框架砖砌房屋6抗震设计原则抗震设计原则17单层钢筋混凝土柱厂房单层钢筋混凝土柱厂房建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计
2、计土层底部深土层底部深度（度（m）土层厚度土层厚度di（m）岩土名称岩土名称剪切波速剪切波速vs(m/s)2.504.002.501.50杂填土杂填土粉粉土土2002804.906.100.901.20中中砂砂砾砾砂砂3105001. 下表下表为为某工程某工程场场地地地地质钻质钻孔地孔地质资质资料，料，试试确定确定该场该场地地类别类别。场地、地基与基础场地、地基与基础2场地类别的判别场地类别的判别建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2土层厚土层厚度度(m)2.25.88.24.54.3Vs(m/s)1802002604205302. 试试按
3、下表按下表计计算算场场地的等效剪切波速，并判断地的等效剪切波速，并判断场场地地类别类别。土土层层的剪切波速的剪切波速场地类别的判别场地类别的判别建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础23.3.某场地地基，上覆非液化土层厚度某场地地基，上覆非液化土层厚度d du u=5.5m=5.5m。其下为。其下为砂土，地下水位深度为砂土，地下水位深度为d dw w=6m=6m。基础埋深。基础埋深d db b=2m=2m，该场地，该场地为为8 8度区。确定是否考虑液化影响。度区。确定是否考虑液化影响。地基液化的判别地基液化的判别建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗
4、震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2测点测点测源深度测源深度dsi(m)标贯值标贯值Ni11.4525.0736.01147.0164.某工程按某工程按8度度设设防，其工程地防，其工程地质质年代属年代属Q4，钻钻探探资资料自料自上向下上向下为为：砂土：砂土层层至至2.1m，砂，砂砾层砾层至至4.4m，细细砂砂层层至至8.0m，粉，粉质质黏土黏土层层至至15m；砂土；砂土层层及及细细砂砂层层黏粒含量均低黏粒含量均低于于8%；地下水位深度；地下水位深度1.0m；基；基础础埋深埋深1.5m；设计设计地震地震场场地分地分组组属于第一属于第一组组，试验结试验结果如下表所示。果如
5、下表所示。试对该试对该工程工程场场地液化可能作出地液化可能作出评评价。价。 液化分析表液化分析表 地基液化的判别地基液化的判别建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计场地、地基与基础场地、地基与基础2测值测值测点深度（测点深度（m）标贯值标贯值Ni粘粒含量百分率粘粒含量百分率12.05423.07537.011848.01495.某工程按某工程按7度设防。某工程地质年代属度设防。某工程地质年代属Q4，钻孔地质资料自，钻孔地质资料自上向下为：杂填土层上向下为：杂填土层1.0m，砂土层至，砂土层至4.0m，砂砾石层至，砂砾石层至6m，粉土层至，粉土层至9.4m，粉质黏土层至，粉质
6、黏土层至16m；其他实验结果如下表；其他实验结果如下表所示。该工程场地地下水位深所示。该工程场地地下水位深1.5m，结构基础埋深，结构基础埋深2m，设计，设计地震分组属于第二组。试对该工程场地进行液化评价。地震分组属于第二组。试对该工程场地进行液化评价。工程工程场场地地标贯实验标贯实验表表 地基液化的判别地基液化的判别建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算31.已知一水塔已知一水塔结结构，可构，可简简化化为单为单自由度体系，自由度体系，m=10000kg，K=1kN/cm。自振周期。自振周期T=1.99s，位于，位于类场地第二组，
7、类场地第二组，基本烈度为基本烈度为7度（地震加速度为度（地震加速度为0.1g），），=0.03，求该结构，求该结构多遇地震下的水平地震作用。多遇地震下的水平地震作用。用反应谱法计算单质点体系水平地震作用用反应谱法计算单质点体系水平地震作用建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3振型分解反应谱法振型分解反应谱法2.试按振型分解反应谱法确定试按振型分解反应谱法确定图示钢筋混凝土框架（梁的图示钢筋混凝土框架（梁的刚度刚度EI=）的多遇水平地震作用）的多遇水平地震作用Fij ，并绘出地震剪力图和，并绘出地震剪力图和弯矩图。建筑场地为弯矩图
8、。建筑场地为类，抗震设防烈度类，抗震设防烈度7度，设计地震分度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为组为第二组，设计基本地震加速度为0.10g，结构的阻尼比，结构的阻尼比=0.05。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3振型分解反应谱法振型分解反应谱法3. 已知已知T1=0.433s,T2=0.202s,T3=0.136s；结构处于结构处于8度区（地震加速度为度区（地震加速度为0.20g），），类场地第一组，类场地第一组，结构阻尼比为结构阻尼比为0.05。试采用振型分解反应谱法，求结构在多。试采用振型分解反应谱法，求结构在
9、多遇地震下的最大底部剪力和最大顶点位移。遇地震下的最大底部剪力和最大顶点位移。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3振型分解反应谱法振型分解反应谱法4.有一钢筋混凝土三层框架有一钢筋混凝土三层框架，位于，位于 类场地，设计基本加类场地，设计基本加速度速度0.2g,设计地震组别为第一组，已知结构各阶周期和振设计地震组别为第一组，已知结构各阶周期和振型为型为T1=0.467s,T2=0.208s,T3=0.134s试用振型分解反应谱，求多试用振型分解反应谱，求多遇地震下框架底层地震剪力遇地震下框架底层地震剪力和框架顶点位移。和框架顶
10、点位移。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3底部剪力法底部剪力法5.结构处于结构处于8度区（地震加速度为度区（地震加速度为0.20g），），T1=0.433s,类场地第一组，结构阻尼比为类场地第一组，结构阻尼比为0.05。试采用底部剪力法，。试采用底部剪力法，求结构在多遇地震下的最大底部剪力和最大顶点位移。求结构在多遇地震下的最大底部剪力和最大顶点位移。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3底部剪力法底部剪力法6.已知各已知各质质点的重力荷点的重力荷载载代表代表
11、值值分分别为别为m1=60t， m2=50t，层层高如高如图图所示。所示。该结该结构建造在构建造在设设防烈度防烈度为为8度、度、场场地土特地土特征周期征周期Tg=0.25s的的场场地上，其水平地震影响系数最大地上，其水平地震影响系数最大值为值为 max =0.16（多遇地震），（多遇地震），自振周期自振周期T1=0.358s求：用底部剪力法求：用底部剪力法计计算算结结构在多遇地震作用下各构在多遇地震作用下各层层的的层层间间地震剪力地震剪力k2k1m2m14m4m建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3底部剪力法底部剪力法7.试用底
12、部剪力法计算试用底部剪力法计算三质点体系在多遇地震下的各层地三质点体系在多遇地震下的各层地震剪力。已知设计基本加速度为震剪力。已知设计基本加速度为0.2g，类场地一区，类场地一区，m1=116.62t,m2=110.85t,m3=59.45t,T1=0.716s,n=0.0673.建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3能量法能量法8.用能量法求结构的基本周期用能量法求结构的基本周期建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3折算质量法折算质量法9.用折算质量法求结构的基
13、本周期用折算质量法求结构的基本周期建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计地震作用与结构抗震验算地震作用与结构抗震验算3顶点位移法顶点位移法10.用顶点位移法求结构的基本周期用顶点位移法求结构的基本周期建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计框架、抗震墙与框架框架、抗震墙与框架-抗震墙抗震墙4反弯点法反弯点法反弯点法反弯点法适用条件：适用条件：当梁的线刚度和柱的线刚度之比大于当梁的线刚度和柱的线刚度之比大于3时，节点时，节点转角将很小，对框架的内力影响不大。转角将很小，对框架的内力影响不大。基本假定基本假定：梁的线刚度为无穷大；同一层柱两端的相对水：梁的线刚
14、度为无穷大；同一层柱两端的相对水平位移均相同，底层柱的反弯点在距离基础平位移均相同，底层柱的反弯点在距离基础2/3柱高处，其柱高处，其余层柱的反弯点均位于柱高的中点。余层柱的反弯点均位于柱高的中点。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计框架、抗震墙与框架框架、抗震墙与框架-抗震墙抗震墙4D D值法值法D值法值法（改进（改进抗侧刚度和反弯点高度抗侧刚度和反弯点高度的反弯点法）的反弯点法）适用条件：适用条件：梁的线刚度和柱的线刚度之比大于梁的线刚度和柱的线刚度之比大于3时。时。基本假定基本假定：柱以及与其相邻的各杆的杆端转角相同；柱及：柱以及与其相邻的各杆的杆端转角相同；柱及其
15、相邻上下柱的线刚度相同，且它们的弦转角相同。其相邻上下柱的线刚度相同，且它们的弦转角相同。在计算梁的线刚度时，可以考虑楼板对梁的刚度的有利影在计算梁的线刚度时，可以考虑楼板对梁的刚度的有利影响，即板作为梁的翼缘参加工作。响，即板作为梁的翼缘参加工作。计算步骤计算步骤：（：（1）计算各层柱的侧移刚度；）计算各层柱的侧移刚度； （2）计算各柱所分配的剪力；）计算各柱所分配的剪力； （3）计算柱的反弯点高度；）计算柱的反弯点高度； （4）确定柱端弯矩；）确定柱端弯矩； （5）按节点弯矩平衡条件和梁的）按节点弯矩平衡条件和梁的 转动刚度确定梁端弯矩。转动刚度确定梁端弯矩。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗
16、震震震震 设设设设 计计计计框架、抗震墙与框架框架、抗震墙与框架-抗震墙抗震墙4分层法分层法分层法分层法适用范围：适用范围：框架的结构与荷载沿高度比较均匀；节点的梁框架的结构与荷载沿高度比较均匀；节点的梁柱线刚度比柱线刚度比3。计算步骤计算步骤：将框架的各层梁及其上下柱所组成的框架作为：将框架的各层梁及其上下柱所组成的框架作为一个独立的计算单元分层用力矩分配法进行计算，分层计一个独立的计算单元分层用力矩分配法进行计算，分层计算所得的梁弯矩即为梁的最后弯矩；因为每一根柱都同时算所得的梁弯矩即为梁的最后弯矩；因为每一根柱都同时属于上下两层，所以每一个柱的柱端弯矩需由上下两层计属于上下两层，所以每一
17、个柱的柱端弯矩需由上下两层计算所得的弯矩值相加得到。算所得的弯矩值相加得到。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计框架、抗震墙与框架框架、抗震墙与框架-抗震墙抗震墙4弯矩二次分配法弯矩二次分配法弯矩二次分配法弯矩二次分配法适用范围：适用范围：无侧移、规则的框架。无侧移、规则的框架。计算步骤计算步骤：先根据梁、柱的线刚度计算各节点杆件的弯矩：先根据梁、柱的线刚度计算各节点杆件的弯矩分配系数，然后计算各跨梁的固端弯矩及各节点的不平衡分配系数，然后计算各跨梁的固端弯矩及各节点的不平衡弯矩；将各节点的不平衡弯矩同时进行分配，并向远端传弯矩；将各节点的不平衡弯矩同时进行分配，并向远端
18、传递（传递系数均为递（传递系数均为1/2）；第一次分配弯矩传递后，再进行）；第一次分配弯矩传递后，再进行第二次弯矩分配，分配的结果不再传递。计算结果将各杆第二次弯矩分配，分配的结果不再传递。计算结果将各杆的所有杆端弯矩叠加即为各杆端的最后弯矩。的所有杆端弯矩叠加即为各杆端的最后弯矩。建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计7单层钢筋混凝土柱厂房单层钢筋混凝土柱厂房厂房排架计算厂房排架计算横向基本周期的计算横向基本周期的计算横向自振周期的修正横向自振周期的修正厂房空间作用和扭转影响对排架地震作用的调整厂房空间作用和扭转影响对排架地震作用的调整建建建建 筑筑筑筑 抗抗抗抗 震震震震 设设设设 计计计计谢谢 谢！谢！
