5 地震!作用和结构抗震【验算
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5.1 一般规!定,
》
?。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 》。50083的规定】。属于间接作用不【可称为“《荷载”应《称“地震作用”
】
】 结:构应考虑的地—震作用方向有以下】规定:
《
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
《
,。
—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1?5°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18m】的屋架、1.5【m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》24m的屋架、2m!以上的悬挑阳台【和走廊等震害严【重
【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
! 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65%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
—。
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: 《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10%那【一点算起到最后一】点达到最大峰值【的10%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(5~1》。0)倍即结构顶点的!位移可按基本—周期:往复(5《~10)次
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:。 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
—
? ? 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
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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?
《
—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;!。
! : , , 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
! 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
】
】 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
【
》 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
》
【5 关于局部场地!效应
《
— 》 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】00:68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7?8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
【
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?
》
, 本规范的地!震影响系数的特点】。是
【 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T《g予以?反映其中Ⅰ》、Ⅱ、Ⅲ类场地【的特征周《期值2?001规《范较89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
】
—。2 在T≤—0.1s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2》001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.:02~0.30)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=《。αma?x)修正幅度最【大;:在反:应谱上升段(T<T!g,)和下降段(T>】Tg)修正幅度【变小;在曲线两端】(0s和6s)【不同阻尼比下的α】系数:趋向接近《
》。
本次【修订保持2001】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
!。
? 1! 阻尼比》为5:%,的地震影响系数【与2001规—范相同维持不—变
》
》 ? , 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6s时基本交【汇在一点上符—合理论和统计规律】
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】 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5T?g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
!
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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60m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【
》。
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20《01: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
《