《工程抗震》教材配套PPT課件

工程抗震教材配套PPT課件,工程抗震,工程,抗震,教材,配套,PPT,課件 第第9 9講講底部剪力法底部剪力法2014/4/4第9講 底部剪力法23.6 3.6 計算水平地震作用的底部剪力法計算水平地震作用的底部剪力法一、底部剪力的計算一、底部剪力的計算3jF第第j j振型振型2jF1 jFj j振型的底部剪力為振型的底部剪力為nijijFV10jjjijjiGxFniijijjGx1niijijjGGxG111G G結結構的總重力荷載代表值構的總重力荷載代表值niiGG1組合后的結構底部剪力組合后的結構底部剪力GqGGxGVFnjniijijjnjEKj11121112)(0 njniijijjGGxq1121)(高振型影響系數(shù)高振型影響系數(shù)( (規(guī)范取規(guī)范取0.85)0.85)eqEKGF1Geq結構等效總重力荷載代表值，結構等效總重力荷載代表值，0.85G0.85G2014/4/4第9講 底部剪力法3iiiiGxFF1111二、各質點的水平地震作用標準值的計算二、各質點的水平地震作用標準值的計算1HkHG1GknF1FkFiiGH11nkkknkkEKGHFF11111nkkkGH111nkkkEKGHF111/EKnkkkiiiFGHGHF1地震作用下各樓層水平地震層間剪力為地震作用下各樓層水平地震層間剪力為nikkiFV2014/4/4第9講 底部剪力法4EKnnFF三、頂部附加地震作用的計算三、頂部附加地震作用的計算當結構層數(shù)較多時，按上式計算出的水平地當結構層數(shù)較多時，按上式計算出的水平地震作用比振型分解反應譜法小。震作用比振型分解反應譜法小。為了修正，在頂部附加一個集中力為了修正，在頂部附加一個集中力。nFG1Gk1HkHnF1FkFnF)1(1nEKnkkkiiiFGHGHF-結構總水平地震作用標準值；結構總水平地震作用標準值；EkF1-相應于結構基本周期的水平地震相應于結構基本周期的水平地震影響系數(shù)；多層砌體房屋、底部框架影響系數(shù)；多層砌體房屋、底部框架和多層內框架磚房，宜取水平地震影和多層內框架磚房，宜取水平地震影響系數(shù)最大值；響系數(shù)最大值；eqG- 結構等效總重力荷載結構等效總重力荷載；iF- i i質點水平地震作用質點水平地震作用；eqEkGF1iG-i i質點重力荷載代表值質點重力荷載代表值；iH- i i質點的計算高度；質點的計算高度；n- 頂部附加地震作用系數(shù)，多層內框架頂部附加地震作用系數(shù)，多層內框架磚房取磚房取0.2,0.2,多層剛混、鋼結構房屋按多層剛混、鋼結構房屋按下表下表, ,其它可不考慮。其它可不考慮。gTT4 . 11gTT4 . 11)(sTg35. 055. 035. 055. 007. 008. 01T01. 008. 01T02. 008. 01T000頂部附加地震作用系數(shù)頂部附加地震作用系數(shù)2014/4/4第9講 底部剪力法5四、底部剪力法適用范圍四、底部剪力法適用范圍底部剪力法適用于一般的多層磚房等砌體結構、內底部剪力法適用于一般的多層磚房等砌體結構、內框架和底部框架抗震墻磚房、單層空曠房屋、單層工業(yè)框架和底部框架抗震墻磚房、單層空曠房屋、單層工業(yè)廠房及多層框架結構等廠房及多層框架結構等低于低于40m40m以以剪切變形剪切變形為主的為主的規(guī)則規(guī)則房屋房屋。以以“剪切變形剪切變形”為主：為主：在結構側移曲線中，樓蓋出平面轉動產生的側移所在結構側移曲線中，樓蓋出平面轉動產生的側移所占的比例較小。且房屋高度小于占的比例較小。且房屋高度小于40m40m?！耙?guī)則房屋規(guī)則房屋”：1.1.相鄰層質量的變化不宜過大。相鄰層質量的變化不宜過大。2.2.避免采用層高特別高或特別矮的樓層，相鄰層和避免采用層高特別高或特別矮的樓層，相鄰層和連續(xù)三層的剛度變化平緩。連續(xù)三層的剛度變化平緩。2014/4/4第9講 底部剪力法63.3.出屋面小建筑的尺寸不宜過大（寬度出屋面小建筑的尺寸不宜過大（寬度b大于高度大于高度h且出屋面高度與總高度之比滿足且出屋面高度與總高度之比滿足h/H1/51/5），局部縮進），局部縮進的尺寸也不宜大（縮進后的寬度的尺寸也不宜大（縮進后的寬度B B1 1與總寬度與總寬度B B之比滿足之比滿足）；）；4/36/5/1BBbhHB4.4.樓層內抗側力構件的布置和樓層內抗側力構件的布置和質量的分布要基本對稱；質量的分布要基本對稱；5.5.抗側力構件在平面內呈正交抗側力構件在平面內呈正交（夾角大于（夾角大于7575度）分布，以便在兩度）分布，以便在兩個主軸方向分別進行抗震分析；個主軸方向分別進行抗震分析；2014/4/4第9講 底部剪力法76.6.平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在長度平面局部突出的尺寸不大（局部伸出部分在長度方向的尺寸方向的尺寸l大于寬度方向的尺寸大于寬度方向的尺寸b，且寬度且寬度b與總寬度與總寬度B之比滿足之比滿足b/B1/51/5- -1/41/4）；）；對于不滿足規(guī)則要求的建筑結對于不滿足規(guī)則要求的建筑結構，則不宜將底部剪力法作為設計構，則不宜將底部剪力法作為設計依據(jù)。否則，要采取相應的調整，依據(jù)。否則，要采取相應的調整，使計算結果合理化。使計算結果合理化。bBlbBlbBllbBl2014/4/4第9講 底部剪力法8五、底部剪力法應用舉例五、底部剪力法應用舉例例例1 1：試用底部剪力法計算圖示框：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。已知架多遇地震時的層間剪力。已知結構的基本周期結構的基本周期T T1 1=0.467s ,=0.467s ,抗震抗震設防烈度為設防烈度為8 8度度,類場地類場地, ,設計地設計地震分組為第二組。震分組為第二組。解：解： （1 1）計算結構等效總重力荷載代表值）計算結構等效總重力荷載代表值8.9)180270270(85.085.0nikkeqGGkN6.5997tm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K（2 2）計算水平地震影響系數(shù)）計算水平地震影響系數(shù)查表得查表得16.0max1.401.400.90(1.20)0.90(1.20)0.50(0.72)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.320.16(0.24)0.16(0.24)0.08(0.12)0.08(0.12)0.040.04多遇地震多遇地震9876地震影響地震影響烈度烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.050.05）2014/4/4第9講 底部剪力法9解：解： （1 1）計算結構等效總重力荷載代表值）計算結構等效總重力荷載代表值kN6.5997eqG例例1 1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。已知結構的基本周期震時的層間剪力。已知結構的基本周期T1=0.467s ,T1=0.467s ,抗震設防烈度為抗震設防烈度為8 8度度,類場地類場地, ,設計地震分組為第二組。設計地震分組為第二組。tm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K（2 2）計算水平地震影響系數(shù)）計算水平地震影響系數(shù)16.0maxs4.0gT地震特征周期分組的特征周期值（地震特征周期分組的特征周期值（s s）0.900.650.450.35第三組第三組0.750.550.400.30第二組第二組0.650.450.350.25第一組第一組場地類別場地類別s31TTgmax21)(TTg139.0)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT （3 3）計算結構總的水）計算結構總的水平地震作用標準值平地震作用標準值eqEKGF1kN7.8336.5997139.02014/4/4第9講 底部剪力法10例例1 1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。已知結構的基本周期震時的層間剪力。已知結構的基本周期T1=0.467s ,T1=0.467s ,抗震設防烈度為抗震設防烈度為8 8度度,類場地類場地, ,設計地震分組為第二組。設計地震分組為第二組。解：解： （1 1）計算結構等效總重力荷載代表值）計算結構等效總重力荷載代表值kN6.5997eqGtm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K（2 2）計算水平地震影響系數(shù)）計算水平地震影響系數(shù)16.0maxs4.0gT139.01（3 3）計算結構總的水平地震作用標準值）計算結構總的水平地震作用標準值kN7.833EKF（4 4）頂部附加水平地震作用）頂部附加水平地震作用EKnnFFgTT4 . 11gTT4 . 11)(sTg35. 055. 035. 055. 007. 008. 01T01. 008. 01T02. 008. 01T000頂部附加地震作用系數(shù)頂部附加地震作用系數(shù)56.04.1gTgTT4.110n（5 5）計算各層的水平地震作）計算各層的水平地震作用標準值用標準值)1(1nEKnkkkiiiFGHGHF2014/4/4第9講 底部剪力法11例例1 1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。已知結構的基本周期震時的層間剪力。已知結構的基本周期T1=0.467s ,T1=0.467s ,抗震設防烈度為抗震設防烈度為8 8度度,類場地類場地, ,設計地震分組為第二組。設計地震分組為第二組。解：解： （1 1）計算結構等效總重力荷載代表值）計算結構等效總重力荷載代表值kN6.5997eqGtm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K（2 2）計算水平地震影響系數(shù)）計算水平地震影響系數(shù)16.0maxs4.0gT139.01（3 3）計算結構總的水平地震作用標準值）計算結構總的水平地震作用標準值kN7.833EKF（4 4）頂部附加水平地震作用）頂部附加水平地震作用0n（5 5）計算各層的水平地震作用標準值）計算各層的水平地震作用標準值)1 (1nEKnkkkiiiFGHGHF7.1667.8335.108.918078.92705.38.92705.38. 92701F5.3337.8335.108.918078. 92705.38.92700.78. 92702F5.3337.8335 .108. 918078.92705. 38. 92705.108. 91803F2014/4/4第9講 底部剪力法12例例1 1：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地：試用底部剪力法計算圖示框架多遇地震時的層間剪力。已知結構的基本周期震時的層間剪力。已知結構的基本周期T1=0.467s ,T1=0.467s ,抗震設防烈度為抗震設防烈度為8 8度度,類場地類場地, ,設計地震分組為第二組。設計地震分組為第二組。解：解： （1 1）計算結構等效總重力荷載代表值）計算結構等效總重力荷載代表值kN6.5997eqGtm2701tm2702tm1803MN/m2451KMN/m1952KMN/m983K（2 2）計算水平地震影響系數(shù)）計算水平地震影響系數(shù)16.0maxs4.0gT139.01（3 3）計算結構總的水平地震作用標準值）計算結構總的水平地震作用標準值kN7.833EKF（4 4）頂部附加水平地震作用）頂部附加水平地震作用0n（5 5）計算各層的水平地震作用標準值）計算各層的水平地震作用標準值7.1661F5.3332F5.3333F（6 6）計算各層的層間剪力）計算各層的層間剪力kNFFFV7.8333211kNFFV0.667322kNFV5.33333tm2701tm27025 .3335 .3337 .1665.3330.6677.8338.3356.6718.845振型分解反應譜法結果2014/4/4第9講 底部剪力法13例例2 2：六層磚混住宅樓，建造于基本烈度為：六層磚混住宅樓，建造于基本烈度為8 8度度區(qū)，場地為區(qū)，場地為類，設計地震分組為第一組，根類，設計地震分組為第一組，根據(jù)各層樓板、墻的尺寸等得到恒荷和各樓面活據(jù)各層樓板、墻的尺寸等得到恒荷和各樓面活荷乘以組合值系數(shù)，得到的各層的重力荷載代荷乘以組合值系數(shù)，得到的各層的重力荷載代表值為表值為G G1 1=5399.7kN, G=5399.7kN, G2 2=G=G3 3=G=G4 4=G=G5 5=5085kN, =5085kN, G G6 6=3856.9kN=3856.9kN。試用底部剪力法計算各層地震剪。試用底部剪力法計算各層地震剪力標準值。力標準值。G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6由于多層砌體房屋中縱向或橫向承重墻體的數(shù)量較多，由于多層砌體房屋中縱向或橫向承重墻體的數(shù)量較多，房屋的側移剛度很大，因而其縱向和橫向基本周期較短，一房屋的側移剛度很大，因而其縱向和橫向基本周期較短，一般均不超過般均不超過0.25s0.25s。所以規(guī)范規(guī)定，對于多層砌體房屋，確。所以規(guī)范規(guī)定，對于多層砌體房屋，確定水平地震作用時采用定水平地震作用時采用。并且不考慮頂部附加。并且不考慮頂部附加水平地震作用。水平地震作用。max12014/4/4第9講 底部剪力法14例例2 2：基本烈度為：基本烈度為8 8度，場地為度，場地為類，設計地震分類，設計地震分組為第一組，組為第一組，G G1 1=5399.7kN, G=5399.7kN, G2 2=G=G3 3=G=G4 4=G=G5 5=5085kN, =5085kN, G G6 6=3856.9kN=3856.9kN。計算各層地震剪力標準值。計算各層地震剪力標準值。解：解： 結構總水平地震作用標準值結構總水平地震作用標準值G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6eqEKGFmax61max85.0iiGkN1.40256.2959685.016.01.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震9876地震影響地震影響烈度烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.050.05）16.0max2014/4/4第9講 底部剪力法15G12.952.702.702.702.702.70G2G3G4G5G6例例2 2：基本烈度為：基本烈度為8 8度，場地為度，場地為類，設計地震分類，設計地震分組為第一組，組為第一組，G G1 1=5399.7kN, G=5399.7kN, G2 2=G=G3 3=G=G4 4=G=G5 5=5085kN, =5085kN, G G6 6=3856.9kN=3856.9kN。計算各層地震剪力標準值。計算各層地震剪力標準值。解：解： 結構總水平地震作用標準值結構總水平地震作用標準值kN1.4025maxeqEKGFEKnkkkiiiFGHGHF1各層水平地震各層水平地震剪力標準值剪力標準值nikkiFV各層水平地震作用各層水平地震作用層層Gi (kN) Hi (m)Gi Hi (kN.m) Fi (kN)Vi (kN)6 63856.93856.917.4517.455 55085.05085.014.7514.754 45085.05085.012.0512.053 35085.05085.09.359.352 25085.05085.06.656.651 15399.75399.72.952.95 67320.921328.8233815.2547544.7561274.2575003.75306269.72884.5985.7805.3624.8444.4280.44025.1884.51870.22675.53300.33744.74025.129596.62014/4/4第9講 底部剪力法16例例3 3：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為8 8度區(qū)，場度區(qū)，場地為地為類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖所示。結構的基本周期為所示。結構的基本周期為0.56s,0.56s,試用底部剪力法計算各層地試用底部剪力法計算各層地震剪力標準值。震剪力標準值。解：解：結構總水平地震作用標準值結構總水平地震作用標準值4.363.363.36G4 =831. 6G3 =1039. 6G2 =1039. 6G1 =1122.73.361.400.90(1.20)0.50(0.72)-罕遇地震罕遇地震0.320.16(0.24)0.08(0.12)0.04多遇地震多遇地震9876地震影響地震影響烈度烈度地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為地震影響系數(shù)最大值（阻尼比為0.050.05）地震特征周期分組的特征周期值（地震特征周期分組的特征周期值（s s）0.900.650.450.35第三組第三組0.750.550.400.30第二組第二組0.650.450.350.25第一組第一組場地類別場地類別16.0maxs35.0gT2014/4/4第9講 底部剪力法17例例3 3：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為8 8度區(qū)，場度區(qū)，場地為地為類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖所示。結構的基本周期為所示。結構的基本周期為0.56s,0.56s,試用底部剪力法計算各層地試用底部剪力法計算各層地震剪力標準值。震剪力標準值。解：解：結構總水平地震作用標準值結構總水平地震作用標準值4.363.363.36G4 =831. 6G3 =1039. 6G2 =1039. 6G1 =1122.73.3616.0maxs35.0gT)(sT01 . 0gTgT50 . 6max2max45. 0max2)(TTgmax12)5(2 . 0gTT ggTTT51max21)(TTg1048.016.0)(9.01TTgeqEKGF1iG85.01kN3.359)7.112225.10396.831(85.01048.02014/4/4第9講 底部剪力法18例例3 3：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為8 8度區(qū)，場度區(qū)，場地為地為類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖所示。結構的基本周期為所示。結構的基本周期為0.56s,0.56s,試用底部剪力法計算各層地試用底部剪力法計算各層地震剪力標準值。震剪力標準值。解：解：結構總水平地震作用標準值結構總水平地震作用標準值4.363.363.36G4 =831. 6G3 =1039. 6G2 =1039. 6G1 =1122.73.3616.0maxs35.0gTkN3.3591eqEKGF頂部附加水平地震作用頂部附加水平地震作用s49.035.04.11TgTT4 . 11gTT4 . 11)(sTg35. 055. 035. 055. 007. 008. 01T01. 008. 01T02. 008. 01T000頂部附加地震作用系數(shù)0548.001.008.01TnkN7.193.3590548.0EKnnFF2014/4/4第9講 底部剪力法19例例3 3：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為：四層鋼筋混凝土框架結構，建造于基本烈度為8 8度區(qū)，場度區(qū)，場地為地為類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖類，設計地震分組為第一組，層高和層重力代表值如圖所示。結構的基本周期為所示。結構的基本周期為0.56s,0.56s,試用底部剪力法計算各層地試用底部剪力法計算各層地震剪力標準值。震剪力標準值。解：解：結構總水平地震作用標準值結構總水平地震作用標準值4.363.363.36G4 =831. 6G3 =1039. 6G2 =1039. 6G1 =1122.73.36kN3.3591eqEKGF頂部附加水平地震作用頂部附加水平地震作用0548.0nkN7.19nF)1(1nEKnkkkiiiFGHGHF各層水平地震作用各層水平地震作用131.6238.9313.7359.319.7111.9107.374.845.6339.612008.311517.78024.94895.036445.914.4411.087.724.36831.61039.51039.51122.74033.34321Vi(kN)(kN)Fi(kN)GiHi(kN.m)Hi(m)Gi(kN)層層nF各層水平地震各層水平地震剪力標準值剪力標準值nnikkiFFV2014/4/4第9講 底部剪力法20六、突出屋面附屬結構地震內力的調整六、突出屋面附屬結構地震內力的調整震害表明，突出屋面的屋頂間（電梯機房、水箱震害表明，突出屋面的屋頂間（電梯機房、水箱間）、女兒墻、煙囪等，它們的震害比下面的主體結構間）、女兒墻、煙囪等，它們的震害比下面的主體結構嚴重。嚴重。原因是由于突出屋面的這些結構的質量和剛度突然原因是由于突出屋面的這些結構的質量和剛度突然減小，地震反應隨之增大。減小，地震反應隨之增大。-鞭端效應。鞭端效應。抗震規(guī)范抗震規(guī)范規(guī)定：采用底部剪力法時，突出屋面規(guī)定：采用底部剪力法時，突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應，宜的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應，宜乘以增乘以增大系數(shù)大系數(shù)3 3。此增大部分不應向下傳遞，但與該突出部分。此增大部分不應向下傳遞，但與該突出部分相連的構件應計入。相連的構件應計入。2014/4/4第9講 底部剪力法21結構地震內力的調整結構地震內力的調整對于長周期結構，地震地面運動速度和位移可能對結對于長周期結構，地震地面運動速度和位移可能對結構的破壞具有更大的影響。為了安全，按振型分解反應譜構的破壞具有更大的影響。為了安全，按振型分解反應譜法和底部剪力法算得的結構層間剪力應符合下式要求法和底部剪力法算得的結構層間剪力應符合下式要求njjEKiGV1VEKi -第第i i層對應與水平地震作用標準值的樓層剪力；層對應與水平地震作用標準值的樓層剪力；Gj -第第j j層的重力荷載代表值。層的重力荷載代表值。-剪力系數(shù)剪力系數(shù)，不應小于下表數(shù)值不應小于下表數(shù)值，對豎向不規(guī)則結對豎向不規(guī)則結構的薄弱層構的薄弱層，尚應乘以尚應乘以1.15的增大系數(shù)；的增大系數(shù)；類別類別7度度8度度9度度扭轉效應明顯或基本周期小扭轉效應明顯或基本周期小于于3.5s的結構的結構0.0160.0320.064基本周期大于基本周期大于5.0s的結構的結構0.0120.0240.040基本周期介于基本周期介于3.5s3.5s和和5s5s之間的結構，可插入取值。之間的結構，可插入取值。第第9講結束！講結束！學習是一件快樂的事情，且學習是一件快樂的事情，且聽下回分解！聽下回分解！