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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 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
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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—
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—。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》24m的屋架、【2m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1:35%平均不大于1!20%
! 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2.2!。。。5)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—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】
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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1【20m、或长度【大,于3:00m、或》悬臂大于40m的结!构
! 2 《 ,关于结构形》式,和支承条件
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【 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;
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】 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】。
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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
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: 《 ?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
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5.1.》。3 按现》行国家标准建筑结构!可靠度设计统一标准!GB 50068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,。GE”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?
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— 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
】 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2001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T《g值又增大》0.05s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》≥,T,g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≤5?Tg范围《内与2?00:。1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
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》 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=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(0s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20?01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,2,001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
【
— ? :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%~》。1,0%:的地震影响系—数值长周期部—。分最大增幅约5【%,
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! ? 4 适当降低了!大阻尼(《20%~30%)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
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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200》。1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,40:m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T?g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
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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89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2001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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