工程抗震原原理PrinciplesofSeismicEngineering土木工程專專業本科專專業課主要內容第一章工程抗震基礎知知識第二章場地與地基基基礎抗震震原理第三章建建筑結構抗震原理第六章橋梁結構抗抗震原理第七章工程結構減減震控制原理第三章建建筑結構抗震原理§1概述§2單自由度體體系地震反反應分析§3單自由度體體系水平地地震作用§4多自由度體體系地震反反應分析§5地震分析振振型分解反反應譜法§6水平地震作作用的底部部剪力法§7考慮扭轉的的水平地震震作用§8結構豎向地震作作用§9建筑結構抗震驗驗算§10結構自振周周期和頻率率的實用計計算方法§11工程結構地地震反應的的時程分析析方法§12地基與結構構動力相互互作用效應應第三章建建筑結構抗震原理§1概述§2單自由度體體系地震反反應分析§3單自由度體體系水平地地震作用§4多自由度體體系地震反反應分析§5地震分析振振型分解反反應譜法§6水平地震作作用的底部部剪力法§7考慮扭轉的的水平地震震作用§8結構豎向地震作作用§9建筑結構抗震驗驗算§10結構自振周周期和頻率率的實用計計算方法§11工程結構地地震反應的的時程分析析方法§12地基與結構構動力相互互作用效應應§8結構豎向地地震作用8.1引言震害表明，高烈度區的豎向地震震地面運動相相當可觀，豎向地震作用用相當明顯，，尤其對高柔結結構，如煙囪、電電視塔等高聳聳結構和高層層建筑。在豎向地震作作用下最易受損傷的結構構件件是預應力的和懸臂的梁和板板。我國地震經驗驗表明，烈度度9度和9度以上時，跨跨度大于18m的屋架、1.5m以上的懸挑陽陽臺和走廊等等震害嚴重甚甚至倒塌；烈烈度8度時，跨度大大于26m的屋架、2.0m以上的懸挑陽陽臺和走廊等等震害嚴重。。§8結構豎向地震震作用《建筑抗震設設計規范》規規定：抗震設防烈度度8度和9度時的大跨度度結構、長懸懸臂結構、煙煙囪和類似的的高聳結構，，9度時的高層建建筑，應考慮豎向地震作用用。各國抗震規范范對豎向地震震作用的計算算方法大致有三種：(1)靜力法：取結構或構構件重力的一一定百分數作作為豎向地震震作用；(2)按反應譜法計算豎向地震震作用；(3)規定結構或構構件所受到的的豎向地震作作用為水平地震作用用的某一百分分數?！?結構豎向地震震作用8.2高聳結構及高高層建筑的豎豎向地震作用用高聳結構及高高層建筑的豎豎向地震反應應的分析方法法與水平地震震反應的分析析方法沒有原原則上的不同同，凡是適宜于水平地地震反應分析析的方法，也也均可用于豎豎向地震反應應的分析。§8結構豎向地震震作用1.結構的豎向振振動周期和豎豎向設計反應應譜采用反應譜理理論計算豎向向地震作用時時，需要確定定豎向振動的的振型和豎向向設計反應譜譜。豎向振動的振振型計算相當當于求解懸臂臂桿件的縱向向振動問題。計算結果表明，高聳結結構和高層建建筑的豎向振振動周期較短短，其基本周周期在0.1~0.2s范圍內，小于場地豎向向反應譜的特特征周期?！?結構豎向地震震作用為了獲得豎向向設計反應譜譜，在編制《《建筑抗震設設計規范》時時，曾對257組豎向和水平平向強地震加加速度記錄，，按場地類別別分類，分別別統計給出平均反應譜（動力系數β譜），發現豎向和水平向向平均反應譜譜的形態基本本相同。另外，根據統統計分析，豎向和水平向向的最大地面加速速度值之比，一般在1/2~2/3的范圍內，但但也不排除豎豎向最大地面面加速度值比比水平向最大大地面加速度度值大的個別別情況。§8結構豎向地震震作用因此，為了簡化計算算，《建筑抗抗震設計規范范》取豎向地地震影響系數數αvmax為水平向地震震影響系數αmax的0.65倍，即：《核電廠抗震震設計規范》》GB50267-97中，分別規定定了水平地震震作用和豎向向地震作用的的標準反應譜譜，兩個標準準反應譜的最最主要差別體體現在最大值值的周期范圍圍不同?！?結構豎向地震震作用歐洲抗震設計計規范EuroCode-8中，采用的豎豎向地震反應應譜的形狀與與水平向地震震反應譜的形形狀有所不同同，相差一個與周周期有關的因因子，周期小于0.15s時為0.7，周期大于0.5s時為0.5，周期介于0.15~0.5s之間時采用前前兩者的內插插值。§8結構豎向地震震作用《公路橋梁抗震震設計細則》建議豎向設設計加速度反反應譜由水平平向設計加速速度反應譜乘乘以下列公式式給出的因子子：基巖場地：土層場地：式中，R—豎向與水平平向設計加速速度反應譜的的比值；T—設計加速度度反應譜的周周期?！?結構豎向地震震作用2、豎向地震作作用的計算方方法采用時程分析析法和振型分分析法對煙囪囪、電視塔等等高聳結構和和框架、剪力力墻等高層建建筑進行豎向向地震作用計計算，結果表表明，豎向地震作用用效應與重力力荷載效應的的比值沿高度度方向由下往往上逐漸增大大，具有明顯顯的規律性。第一振型的豎豎向地震反應應在總的豎向向地震反應中中起主要作用用，僅取第一一振型計算的的豎向地震作作用，與取前前5階振型、按平平方和開平方方(SRSS)法進行組合得得到的豎向地地震作用很接接近。§8結構豎向地震震作用第一振型各質質點的位移上大下小，如轉90°表示，則第一一振型呈倒三角形分布布，如圖所示。。因此，取第一一振型豎向地地震影響系數數αv1=αvmax，根據底部剪剪力法，結構構總豎向地震震作用和各質質點的豎向地地震作用可按按下列公式計計算：§8結構豎向地震震作用式中，αvmax—豎向地震影影響系數最大大值，《建筑筑抗震設計規規范》規定取水平向地震影影響系數最大大值的65%；FEvk—結構總豎豎向地震作用用標準值；Fvi—質點i的豎向地震作作用標準值；；Geq—結構等效總重力荷載，可取其其重力荷載代代表值的75%，即:§8結構豎向地震震作用樓層的豎向地地震作用效應應可按各構件件承受的重力力荷載代表值值的比例分配配，第i層豎向地震作用用及其各構件的豎向地震作作用可按下式式計算：式中，Nvi—第i層的豎向地震震作用標準值值；Nvij—第i層第j個豎向構件的的豎向地震作作用標準值Gij—第i層第j個豎向構件所所承受重力荷荷載代表值—第i層豎向構件所所承受的總重重力荷載代表表值?！?結構豎向地地震作用根據臺灣集集地震經驗，，《建筑抗抗震設計規規范》規定定，在求得高層建建筑樓層的的豎向地震震作用效應應后，宜再再乘以增大大系數1.5。8.3大跨度結構構的豎向地地震作用平板型網架架屋蓋和跨跨度大于24m的鋼屋架和和鋼筋混凝凝土屋架通通常需要考考慮豎向地地震作用。。§8結構豎向地地震作用《建筑抗震設設計規范》規定：平平板型網架架屋蓋和跨跨度大于24m屋架的豎向向地震作用用標準值，宜取其重力荷載代代表值Gi和豎向地震作用系系數λv的乘積，即即：式中，λv—豎向地震震作用系數數，按下表采用結構類型烈度場地類別ⅠⅡⅢ、Ⅳ平板型網架鋼屋架8可不計算(0.10)0.08(0.12)0.10(0.15)90.150.150.20鋼筋混凝土屋架80.10(0.15)0.13(0.19)0.13(0.19)90.200.250.25§8結構豎向地地震作用8.4長懸臂結構構和其它大大跨度結構構的豎向地地震作用目前，長懸懸臂結構和和其它