理论教育 水平地震荷载在《混凝土建筑结构设计》中的应用

水平地震荷载在《混凝土建筑结构设计》中的应用

时间:2023-09-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:地震波的6个振动分量中,水平、竖向振动及扭转振动对结构的破坏是主要的。一般现阶段大多数结构的设计计算中主要考虑水平地震荷载的影响。地基基础的抗震措施,应符合有关规定。设计基本地震加速度为0.15g和0.30g地区内的建筑,除抗震规范另有规定外,应分别按抗震设防烈度7度和8度的要求进行抗震设计。表3.4抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系注g—重力加速度。

水平地震荷载在《混凝土建筑结构设计》中的应用

与风荷载不同,地震作用属于体积力,并不直接作用在结构上,是由地震波传播产生地面运动,再通过基础使上部结构产生振动,是一种惯性力,其速度、加速度和位移均称为结构的地震反应。地震波的6个振动分量中,水平、竖向振动及扭转振动对结构的破坏是主要的。其中竖向振动对震中的高烈度区房屋及大跨、长悬臂结构影响较大;扭转振动对结构破坏较大但比较复杂,目前采用概念设计,尽量减小其破坏性。一般现阶段大多数结构的设计计算中主要考虑水平地震荷载的影响。

首先,地震反应的大小与震源所在位置、深度、传播因素、地震波经过及建筑所在区域的场地土有关。有观测表明,随地震波的传播,振幅逐渐减小,且不同土壤土层对地震波不同频率成分的吸收不同,一般对高频成分吸收较多,而低频即长周期成分传播较远,以此对距震中较远地区的长周期高层结构的影响会相对大一些。

其次,地震反应的大小与地面运动有关,其中由震动幅度表示的强度、频率和持续时间称为地震动的三要素。如果加速度或速度幅值较大,但地震作用持续时间很短,那么对地面建筑的破坏可能不是最大的,相反一些地面运动可能强度并不大,但若地震波的卓越周期与建筑的自振周期相近时却有可能给建筑结构带来很大的破坏。这点也说明地震作用对建筑结构的损害还与建筑结构的自振特性即结构的自振周期、振型和阻尼有相当大的关系。而它们又与结构的质量和刚度沿建筑竖向、水平的分布情况有关。

由于建筑抗震设防是依据建筑物在地震时和地震后的功能重要程度来分类的,按不同的重要性提出不同的抗震安全要求,并采取相应的抗震设计(地震作用和抗震措施)。现阶段的建筑设防分类及设防标准按国家标准《建筑抗震设防分类标准》(GB50223—1995)及《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)执行。

1.建筑抗震设防分类和设防标准

(1)建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类4个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑,丁类建筑应属于抗震次要建筑。

(2)建筑抗震设防类别的划分,应符合国家标准《建筑抗震设防分类标准》(GB 50223—1995)的规定。

(3)各抗震设防类别建筑的抗震设防标准,应符合下列要求。

甲类建筑,地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求,其值应按批准的地震安全性评价结果确定;抗震措施,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。

乙类建筑,地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求。抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求;当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。地基基础的抗震措施,应符合有关规定。

对较小的乙类建筑,当其结构改用抗震性能较好的结构类型时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。

丙类建筑,地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。(www.daowen.com)

丁类建筑,一般情况下,地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低,但抗震设防烈度为6度时不应降低。

(4)抗震设防烈度为6度时,除GB50223—1995有具体规定外,对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。

2.地震影响

(1)建筑所在地区遭受地震影响,应采用相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度和设计特征周期或GB50223—1995第1.0.5条规定的设计地震动参数来表征。

(2)抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系,应符合表3.4的规定。设计基本地震加速度为0.15g和0.30g地区内的建筑,除抗震规范另有规定外,应分别按抗震设防烈度7度和8度的要求进行抗震设计。

表3.4 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系

注 g—重力加速度。

(3)建筑的设计特征周期应根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定。本规范的设计地震共分为三组。对Ⅱ类场地,第一、第二和第三组的设计特征周期,应分别按0.35s、0.40s和0.45s采用。

(4)我国主要城镇(县级及县级以上城镇)中心地区的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组,可按规范《建筑抗震规范》(GB50011—2001)附录A采用。

当多层框架结构的高度不超过40m,且质量和刚度沿高度分布比较均匀时,宜采用底部剪力法计算水平地震作用,详见《建筑抗震规范》(GB50011—2001)。

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