第十讲口3.9结构抗震验算
3.9 结构抗震验算 第 十 讲
S3.9结构抗震验算结构抗震计算原则1.一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算，各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力构件承担2.有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，宜分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用3.质量和刚度明显不均匀、不对称的结构，应考虑水平地震作用的扭转影响，同时应考虑双向水平地震作用的影响4.不同方向的抗侧力结构的共同构件（如框架结构角柱），应考虑双向水平地震作用的影响5.8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构、烟窗和类似高箕结构及9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用
§3.9 结构抗震验算 一、结构抗震计算原则 1. 一般情况下，可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行 抗震验算，各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力构件承担 2. 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15时， 宜分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用 3. 质量和刚度明显不均匀、不对称的结构， 应考虑水平地震作用的扭转影响，同时应考虑双向水平地震作用的影响 4. 不同方向的抗侧力结构的共同构件（如框架结构角柱）， 应考虑双向水平地震作用的影响 5. 8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构及9度时的 高层建筑，应考虑竖向地震作用
二、结构抗震计算方法的确定前面介绍的结构抗震计算方法总结如下：＊底部剪力法把地震作用当做等效静力荷载，计算结构最大地震反应二拟静力法结构计算量最小忽略了高振型的影响，且对第一振型也作了简化，因此计算精度稍差振型分解反应谱法大利用振型分解原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析二拟动力方法计算量稍大计算精度较高，计算误差主要来自振型组合时关于地震动随机特性的假定
二、结构抗震计算方法的确定 前面介绍的结构抗震计算方法总结如下： ＊底部剪力法 把地震作用当做等效静力荷载，计算结构最大地震反应 ＊振型分解反应谱法 利用振型分解原理和反应谱理论进行结构最大地震反应分析 拟静力法 忽略了高振型的影响，且对第一振型也作了简化，因此计算精度稍差 结构计算量最小 拟动力方法 计算精度较高，计算误差主要来自振型组合时关于地震动随机特性的假定 计算量稍大
＊时程分析法选用一定的地震波，直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动平衡微分方程进行数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震反应完全动力方法计算量大，而计算精度高振型分解法时程分析法有两种逐步积分法时程分析法计算的是某一确定地震动的时程反应底部剪力法和振型分解反应谱法考虑了不同地震动时程记录的随机性底部剪力法、振型分解反应谱法和振型分解时程分析法因建立在结构的动力特性基础上，只适用于结构弹性地震反应分析逐步积分时程分析法不仅适用于结构非弹性地震反应分析也适用于作为非弹性特例的结构弹性地震反应分析
＊时程分析法 选用一定的地震波，直接输入到所设计的结构，然后对结构的运动 平衡微分方程进行数值积分，求得结构在整个地震时程范围内的地震反应 完全动力方法 计算量大，而计算精度高 时程分析法有两种 振型分解法 逐步积分法 时程分析法计算的是某一确定地震动的时程反应 底部剪力法和振型分解反应谱法考虑了不同地震动时程记录的随机性 底部剪力法、振型分解反应谱法和振型分解时程分析法 ——因建立在结构的动力特性基础上，只适用于结构弹性地震反应分析 逐步积分时程分析法 ——不仅适用于结构非弹性地震反应分析， 也适用于作为非弹性特例的结构弹性地震反应分析
结构抗震计算方法选择：根据不同的结构和不同的设计要求分别对待多遇地震作用下：结构的地震反应是弹性弹性分析方法罕遇地震作用下：结构的地震反应是非弹性的二非弹性分析方法简化方法规则、简单的结构：不规则、复杂的结构：较精确的计算方法简化方法次要结构：二重要结构：一较精确的计算方法
结构抗震计算方法选择： 多遇地震作用下： 根据不同的结构和不同的设计要求分别对待： 结构的地震反应是弹性 弹性分析方法 罕遇地震作用下：结构的地震反应是非弹性的 非弹性分析方法 规则、简单的结构： 简化方法 不规则、复杂的结构： 较精确的计算方法 次要结构： 简化方法 重要结构 ： 较精确的计算方法
（GBJ500112001）规定，我国《建筑抗震设计规范》各类建筑结构的抗震计算，采用下列方法：(1)高度不超过40m：以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法（2）除（1）外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法（3）特别不规则建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值采用时程分析法的房屋高度范围7度和8度时1、I类场地>100m8度III、IV类场地>80m9度>60m
我国《建筑抗震设计规范》（GBJ50011—2001）规定， 各类建筑结构的抗震计算，采用下列方法： （1） 高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构， 以及近似于单质点体系的结构，可采用 底部剪力法 （2） 除（1）外的建筑结构，宜采用 振型分解反应谱法 （3）特别不规则建筑、甲类建筑和下表所列高度范围的高层建筑， 应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算， 可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值 7度和8度时Ⅰ、Ⅱ类场地 >100m 8度Ⅲ、Ⅳ类场地 >80m 9度 >60m 采用时程分析法的房屋高度范围
采用时程分析法进行结构抗震计算时，应注意下列问题1.．地震波的选用最好选用本地历史上的强震记录如果没有这样的记录，也可选用震中距和场地条件相近的其他地区的强震记录或选用主要周期接近的场地卓越周期或反应谱接近当地设计反应谱的人工地震波地震波的加速度峰值可按下表取用地震波加速度峰值（m/s2）8679设防烈度注：括号内数值分别用于设计基本地震加速度0.350.70取0.15g和0.30g的地区多遇地震0.181.44(0.55)(1.10)2.24.0罕遇地震1.06.2(3.10)(5.10)
采用时程分析法进行结构抗震计算时，应注意下列问题 1. 地震波的选用 最好选用本地历史上的强震记录， 如果没有这样的记录，也可选用震中距和场地条件相近的其他地区的强震记录 或选用主要周期接近的场地卓越周期或反应谱接近当地设计反应谱的人工地震波 地震波的加速度峰值可按下表取用 设防烈度 6 7 8 9 多遇地震 0.18 0.35 (0.55) 0.70 (1.10) 1.44 罕遇地震 1.0 2.2 （3.10） 4.0 （5.10） 6.2 地震波加速度峰值（ m / s2 ） 注：括号内数值分别用 于设计基本地震加速度 取0.15g和0.30g的地区
2.最小底部剪力要求弹性时程分析时：每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法的80%若不满足这一最小底部剪力要求可将地震波加速度峰值提高，以使时程分析的最小底部剪力要求得以满足3.最少地震波数为考虑地震波的随机性采用时程分析法进行抗震设计需至少选用2条实际强震记录和一条人工模拟的加速度时程曲线取3条或3条以上地震波反应计算结果的平均值或最大值进行抗震验算
2.最小底部剪力要求 弹性时程分析时： 每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65％， 多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法的80％ 若不满足这一最小底部剪力要求 可将地震波加速度峰值提高，以使时程分析的最小底部剪力要求得以满足 3. 最少地震波数 为考虑地震波的随机性 取3条或3条以上地震波反应计算结果的平均值或最大值进行抗震验算 采用时程分析法进行抗震设计需至少选用2条实际强震记录和一条人工 模拟的加速度时程曲线
三、重力荷载代表值进行结构抗震设计时，所考虑的重力荷载，称为重力荷载代表值恒载（自重）结构重力荷载活载（可变荷载）活载的变异性较大，我国荷载规范规定的活载标准值是按50年最大活载的平均值加0.5～1.5倍的均方差确定地震发生时，活载不一定达到标准值的水平，一般小于标准值因此计算重力荷载代表值时可对活载折减有关活载（可变荷载）标准值重力荷载代表值Ge=Dk+ZV;Lki有关活载组合值系数结构恒载标准值（见下表）
三、重力荷载代表值 进行结构抗震设计时，所考虑的重力荷载，称为重力荷载代表值 结构重力荷载 恒载（自重） 活载（可变荷载） 重力荷载代表值 GE = Dk + i Lki 结构恒载标准值 有关活载（可变 荷载）标准值 有关活载组合值系数 （见下表） 地震发生时，活载不一定达到标准值的水平，一般小于标准值 因此计算重力荷载代表值时可对活载折减 活载的变异性较大，我国荷载规范规定的活载标准值是按50年最大活载的 平均值加0.5～1.5倍的均方差确定
表可变荷载组合值系数组合值系数可变荷载种类雪荷载0.50.5屋顶积灰荷载不计入屋面活荷载1.0按实际情况考虑的楼面活荷载按等效均布荷0.8藏书库、档案库载考虑的楼面0.5其他民用建筑活荷载0.3硬钩吊车吊车悬吊物重力软钩吊车不计入
可变荷载种类 组合值系数 雪荷载 0.5 屋顶积灰荷载 0.5 屋面活荷载 不计入 按实际情况考虑的楼面活荷载 1.0 按等效均布荷 载考虑的楼面 活荷载 藏书库、档案库 0.8 其他民用建筑 0.5 吊车悬吊物重 力 硬钩吊车 0.3 软钩吊车 不计入 表 可变荷载组合值系数