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”】
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《 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
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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、1.5—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24》m,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%!
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? 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
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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【
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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(5~1—0)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1》20m?、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?
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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;
】 — 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?
【 ,。 ? 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?
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: : , 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:=1.0《0,:0.8《5:0.65
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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
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】 :多,向多点输入即同【时考:虑多:向和:。多点:输入进行计》算
】。 , 4 关于【行波:效应
! 《 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 500—。6,8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Ⅰ【0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200《1规:范较:89规范的》取,值增大了0.0【5s;本次修—订计:算罕遇地震作用【时特征周期》Tg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
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? 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》。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
【 , 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=αmax【)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】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
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: 1 ! 阻尼比为5—%的地震影》响,系数与200—1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,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1:8%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%《~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—1,0%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2?001规《范关于?不同的?结构应采取不同验】。算方:法的规定
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】 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】60: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
! 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7》8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《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
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