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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 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18m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
【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,1,35%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
】 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(5~10)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
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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
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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
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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?;
【 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
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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
! 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】
】 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 50】068?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
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0.05】s;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
! ?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2001规范【维持一致各》曲线:的衰减指数》为非整数;在—T,>5T?g,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《=αmax)—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6!s)不同阻尼比下的!α,系数趋向《接近
【
: 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《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%~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5》Tg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!2,。001?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4【0m: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
《。
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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