5 地】震作用和《结构抗震《。验算
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5.【1 ?一般规定
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5.》1.1? 抗震设计时结】构所承?受的“地震》力,”,实际上是由于地【震地面运动引起【的,动态作用《。包括地震加速度【、速度?和动位移《的作:用,。按照国家《标准建筑《结构设计术语和符号!标准GB/T 【50:083的《。规定:属于间接作用不可称!为“荷载”应称“】地震作用《”
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》 结构应考虑!的地震作用方向有】以下规定
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1 】 某一方向》水平:地震作用主》要由该?方向抗侧力构—件承担如该构件带】有翼缘、《翼墙等尚应包括【翼,缘、翼墙的抗侧力】作用
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】 2 考》虑到地震可能来自任!意方:向为此要求有斜交抗!侧力构件的结—构应考?虑对各构件的最不】。利方向的水平地【。震作用?一般即?与该构?件,平行的?方向:明确交角《大于15°》时应考虑《斜向:地震作用
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《 3 不对称不!均匀的结构是“不规!则结构”的》一种同一建筑—单元同一平面内【质量、刚度》分布不对《。称,或虽在本层平—面内对称但沿高【度分布不《对称的?结构需考虑扭转影响!的,结构具?有明显的不规则性】扭转计算应同—时“考虑双向水平地!震作用下的扭转影】。响”
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】4 :。 研究表明》对于较高的》高,层建:筑其竖向地》震作用产《。生的轴力在结构上部!是,不可忽略的故要求9!度区:高层建?。筑需考虑竖》向地震?作用
》
【5 关于大跨度】和长悬臂结构根【据我国大陆》和台湾地震的经验】9度和9度以上【时跨度大《于,1,8m的屋架、1【.5m以上的悬【挑阳台?和走廊等震害严重甚!至倒塌;《8度时跨度》大,于2:4m的屋架》、2:。m以上?的悬挑阳台和走【廊等震害严重—
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5—.1.2《 :不同的结构采用不同!的分析方法在各国抗!震规范中均有体现底!部剪力法和振型【分,解反应谱法》仍是:基本方?法时程分析法—。作为补充计算方【法,对特别不规则(【参,。照,本规范表3.4.】3的规定)、—特别重要的和—。较高的高层建—筑才要求《。。采用所谓“》补充:”主:要指:对计算结果的底部剪!力、:楼层剪力和》层间位移进行比较当!时程分析《法大于振《型分解反《应,谱,法时相关部位的构件!内力和配筋》作相应的调整
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—。 进行时程分】。析时鉴于不》同地震?波输入进行》时程分析的结果不同!本条:规定一般可》以根据小样本容量】下的计算结》果来估计地震作用效!应值通过《大量地震加速—度记录输《入不同结构类型进】行时程分析结果的统!计分:析若选用不少于二组!实际:。记录和一《组人工?模拟的加速》度时程曲线作为【输入计算的平均【地震:效应值不小于—大样本容量平均值】。的保证率在85%】以,上而且一般也不会偏!大很多?当选用数量较—多的地震波》。如5组实际》记,录和2组人工模【拟时程?。曲线则?保证率更《。高所谓“在统计意义!上相符”指的是多组!时程波的平均地震】。影响系?数曲:线与振型分解—反应谱法所用—的地震影《响系数曲线相—比在对应于结—构主要振型》的周期点上》相差不大于20【%计算结果》在结:构主:方向的?平均底部剪》力一般不会小于振型!分解反应《。谱,法计算结果的80%!每条地震波输入的计!算结果不会小于6】5%从?。工,程角度考虑这样可以!。。保证时程分析结果】满足最低《安全要求但计算结】果也不能太大每【条地震波《输入计算不大—于135%》平均不大于120】%,
《
《 正确选择—。。输入的地《震加速度时程曲【线要满足地》震动三要《素,的要求即频谱—特性、有效峰值【和持续时间》均要符合规定—
】 频谱特性可用】地震影响系数曲线表!。征依据所处》的场地类别和设计】地震分组确定—
《
》 加速度的有—效峰值按规》范表5.1.—。2-2中所列地震加!速度最大值采用即】以地震影响系数最】大值除以放大—系数(约2.25】)得到计算输入【的加速度曲线的【峰值必要时可比上述!有效峰值适当—加大当结《构采用三维空间模型!等需要双向(二个】水平向?)或三向(二—个水平和《一个竖向)地震【波输入时其加速【度最大?值通:常按1?(水平1):0.】。85(水平2):0!.65(竖》向)的比例》。调整人工模拟的加速!度时程曲线》也应按上述要求生成!
】 输入的地震加速!度时程曲《线的有?效持续?时间一般从首次【达到该时程曲线【最大峰值的1—0%那一点》算起到最后一点达】。到最大峰值的1【0%为止;不—论,是实际?的强震记录还是人工!模拟:波,形,有,效持续时间一般【为结构基本周期【的(5?~10?)倍:即结:构顶点的位移可按基!本周期往复(5~】10:。)次
】 抗震性【能,。设计所需要对应【于设防地震》(中震)《的加速度最》大峰值即本规范表3!.2.2的设计基】本地震加速度—。值对:应的地震影》响系:数最大值见》本,规范3.10节
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》 本》次修订?增加了平面投影尺】度很大的大跨空【间结构地《震,。作用的下列计—算,。要,求
】 1 平面投!影尺度?很大的空《。间结:构指跨度大于—120m、或—长度大于《300m、或悬臂】大于40m》的结构
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? 2 《 关于结构形—式和支承条》件
【。 —。 , 对周?边支承空间结构【如网架单、双层【网壳索穹顶弦支穹顶!。屋盖和下部圈—梁-框架结构当下】部支承结构为一【个整体、且与上部】空间:结构侧向《刚度比大于等于2】时可采用三向(水平!两向加竖向)单【点一致输入计算【地震作用;当下【部支承结《构由结构缝分开、且!每个独立的支承结构!单元与上部》空间结构《侧向刚度比小—于2时应采用三向多!点输入计算地—震作用;
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《。 《 对》两线边支承空间结】。构如拱拱《。桁架;门式刚架【门式桁架;圆—柱面网壳等》结构当支承于独【。立基:础时应采用三向多点!输入计算地震作【用;
【。
: ? ? 对长?悬臂空间结构—应视其支承结构特点!采用多向单点一【致输:。入、或多向多点【输入计算地》震作用
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— 3 关于单【点,一致输?入、多向单点—输入、多点输—入和多?向,多点输入
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,。 】单,点,一,。致输入即《仅对基础底部输【。入一致的加速度反】应谱或加速度时【程进行结构计—算
【 : ?。 ?多向单点输》入即沿空间结构【基础底部三向—同时输入其地震动参!数(加速度峰—值或反应谱》。最大值)比例取水平!主向:水平次向【:竖向=1.—00:0.85【:0.65
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? 》 ,。 多?点输入即《考,虑地震行《波效应和局部场地】效应对各独立基【础或支承结构输入】不同的?设计反应谱或加【速度时程进行—计算估计可能造成的!地震效应对于6度和!。7度Ⅰ、Ⅱ类场地】。上的大跨空》间结:构多点输入下的地】震效应不《太明显?可以:采用简?化计算?方,法,乘以附?加地震作《用效应系数跨度【越,大、场地条件越【差附加地《震,作用系数越》大;对于7度—Ⅲ、Ⅳ场地和8、9!度区多点输入下的】地震效应比较明显】应考虑行波和局部场!地效应对输入—。加速度时程进行【修正采用结构—时程分析方法进行多!点输入下的抗震验】。。算
【 【 多向多点输—。。入即同时考》。虑多向和多点输【入进行计算
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4 ! ,。关于:行波效应
》
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! ,研究证明地震传播】过程的行《波效应、《相干效应和局部场】地,效应对于大跨—空间结?构,的地震效《应有不同程》度的影响其》中以行?波效应和场》。地,效应的影响较—为显著一般情—。。况下可不考虑相【干效应对于周边支承!空,间结构行波效应【影响表现在对大【。跨屋盖系统和下【部支承结构;对于】两线边支承空—间,结构行波效应通【过支座影响到—上部结构《
! 行—波效:应将使不同》点支:承结构或支座处的加!速度峰值不》同相位也《不同从而使不—同点的?设计反应谱或—加速:度时程?不同计算分》析应考虑这》。。些差异由于地震动是!一种随机过程—。多,点输:入时:应考虑最不利—的组合情况行—波效应与潜在—震源、传播路径、】场地的地《震地质特性有关当】需要进行多点—。输入计算分析—时应对此作专门研究!。
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5 】 关于局部场地【效应
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? 【当独立基础》或支承结构下—。卧土层剖面地—质条件相《差较大时可》采用一维《或二维模《型,计算求得基础底部】的土层地震》反应:谱,或加速度时程—、或按?土层等效剪切波【速对基岩《地震反应谱》或加速度时程进行】修正后作为多—点,。输入的地震》反应谱或加速度时程!当下卧?土层剖面地质条件比!较均:匀时:可,不考虑局部场地【效应:不需要对《地震反应谱》或加速度时程进行修!正
》
5.《1,.3 按》现行:国,家,标准建?筑结:。。构可靠度设计统【一标准GB》 5:0068的原则【规定地震发生时【恒荷载与《其他:重力荷载可能的【遇合结果总称为【“抗震设计》的重力荷《载,代,表值G?E”即永久》荷载:标准:值与:有关可变《荷载组合值》之,和组合值系数—基,本,上沿用78规范的取!值考虑到藏》书库等活荷载在地】震时遇?合的概率较大故【按等效楼《面均布荷载计算【活荷载时其组合【值系数为0》.8
】 表》中硬钩?。吊车的组合》值系数只《适用:。于一般情况吊—重较大时需按实际】情况取?。值
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5.1.4【 本次修订表5.!1.4-1增加6度!。区罕遇地震的水平】地震影响《系数最大值与第4章!场,地类别相《对,应表5.1.4【-,2增加Ⅰ0》类场地的特征周期】。
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5.1.】5 弹性反—应谱理论仍》是现:阶段抗震设计的【最,基本:理论规范所采—用的设计反应谱以】地,震影响系数》曲线的形《式给出
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本规】。范的地震影响—系数的特点》是
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1— 同样烈度、【同样场地条》件的反应谱形—状随着震源机制、震!。级大小、震中距远近!等的变化《有较大的差别影响因!素很多在继续保留】烈度概念的基础【上用设?计地震分组的—特,征周期Tg》予以反映其中—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ》类场地?的特征周期值2【001规范较8【9规范的《取值增大了》0.05s;—本次:修订:计算罕遇地震—作用时特征周期Tg!值又增大《0.0?5s这些改》进,适,当提高了结》构的抗震安全性也】比较:符合:近年来得到的大【量,地震加速度资料【的统计结《果
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, 《2 在T≤0.1!s的范围内》各类场地《的地震?影响系数一律采用同!样,的斜线?使之符合T=—0时(刚体)动力】不放大的规律;【在T:。≥,Tg:时设计反《应谱:在,理论上存《。在二个?下降段即速度—控制段和位移—控制段在加速度【反应谱中前者衰减】指数为1后者衰减指!数为2?设计反应谱是用来】预估建?筑结构在其设—计基:准期内可《。能经受?的地:震作用?通常根据大量实【际,地震记录的》反应谱进行》统计:并结:合工程经验》判断:加以规定为保持规】范的延续性地—震影:响,系数在T≤》5Tg范围内与【2001《规范维?持一致各曲线的衰】减指数?为非整数;在T【>5Tg的范围【为倾斜?下降段不同场地【类别的最小值—不同较符《合实际反应谱—的统:计规律对于周期大于!6s的结构地震影响!系数仍专门研—究
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— 3 按二阶段】设计要求在截面承载!力验算时的设—。计地震作用取—众值烈度下结构按完!全弹性分析的数值】据,此,调整了?本规范相应的地震影!响,系数最大值其取【值,继续与?按78规范》各结:构影响系数C折减的!平均值大致相—当在罕遇地震的【变形验算时》按超越概《率2%~3%提供了!对应的地震影响系数!最大值
《。
!。4 : 考虑到不》同结构类型建—筑的抗震《设计需要《提供了不同》阻尼:比(0.0》。2~0?.30)地震—影响系数曲线相对】于标准的《地震影响系数—(阻尼比为0—.05)的修正方法!根据实际强震记录】的统计分析》结果这种修正可【分二段进《行在反应谱平台段】(α=α《max)修正幅【度最大;在反—应谱上升段(T【<Tg)《。和下降?段(T>Tg)修正!幅度变小;在曲【线两端(0》s和6s)》。不同阻尼比下的α】系数趋向接近
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— 本次修订保—持200《1规范地震影响【系,数曲线的计算表达】式不变只对其参【数进行调《整达到以下效果
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【 : 1 阻尼比为!5%的地震影响系】。。数与2001规范相!同维持?不变
《
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】 2 基【本解决了2001规!范在长周期段不【。同阻尼比地》震影响系数曲线交叉!、大阻尼曲线—值高于?小阻尼曲线值的【。不合理现象Ⅰ、Ⅱ】、Ⅲ类场地的—地震影响系数曲【。线在周?期接近6《s时基本交汇在一】点上符合理论—和统计规律
—。
! 3 降低!了小阻?。尼,。(2%~3》.5%)的地震影响!系数值最大降低【幅度达18%—略微:提高了阻尼》比6%~10—。%的地震影响系数】值长周期部分最【大增幅约5%—
— 》 4 适当降!低,了,。大,阻尼(20%~3】0%)的地震—影响:系数值在5Tg周】期以内基本不—变长周期部分—最,大降幅约10%【有利于消能减震技】。术的推广应用
!
】
5.1.》6 在强烈地【震下结构和构件并不!存在最大《承载力极《限状态的可靠度【从根本上说抗—震,验算应该是弹塑性】变形:。能力极限状态—的,验算研究表》明地震作用下结【构,。和构件的变形—和其最大承载能力有!密切的联系但因【结构的不同而异本】条继:续,保持89规》范和2001规范】关于不同的结—构应:。采取不同《验算方法的》规定
【
》1, 当地震作用在结!构,设计中基本上不起控!制作用时例如6【度,区的大多数》建筑以?及被地震经》验所证明者可不做抗!震验算?只需满足有关—抗震构造要求—但“较高的》高层建筑(以—。后各章同)”诸如】高于40m的钢筋混!凝土框架、高—于,6,0,m的其他钢筋混凝土!民用房?屋和类似的工—业厂房以《及高层钢结》构房屋其基本周【期可能大于》Ⅳ类场地的》特征周期Tg—则6度?的地震作《用值可能《相当于同一》建筑:在7度Ⅱ《类场地下的取值此】时仍须进《行抗震验算本次修】订,增加了6度》设防:的不规则建筑应进行!抗震验算的要求
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》 2 对于】大部分?结构包括6度设防的!上,述较:高的高层《建筑和不规则建筑】可以将设防地—震下的变《形验算转换为以多遇!地震下按弹性分析获!得的地震作用效应】(内力?)作:为额定统计》指标进行承载力【极限状态的验算即】只需满足第一阶段的!设计:要求就可具有比78!规,范,。适当提高《的抗震承载力—。的可靠度保》持了规范的延续性】
! 3 我》国历次大地震的经验!。表明发生《。高于基本烈》度的:地震是可能的设计】时考虑?“大:震,不倒”是必》要的规范要求对薄】弱层进行罕遇地震下!变形验算即》满足:第二阶段设计—的要求8《9,规范:仅对框架《、填充墙框架—、高:大单层厂房等(【这些结构由于存在明!显的薄?弱层在唐山地震【中倒:塌较多)《及特殊要《求的:建筑做了要求200!1规范对其他结构如!各类钢筋混凝土【结构、钢结构、采】用隔震和消能减震技!术的结构也需要进行!第二阶?段设:计
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