6.1.1.3  地震作用
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产品功能 Ver.112 R3 / No.2009-03
手册内容 Ver.110 R2 / No.2009-02

 

功能说明

图6.1.1.3-1  地震作用

 

计算方法:选择地震作用的计算方法,程序提供反应谱法和基底剪力法。
1. 振型分解反应谱法
(1)设计反应谱数据

① 规范/用户定义

规范:按规范选择反应谱函数。

用户定义:由用户直接导入地震波数据文件,形成反应谱计算地震作用。导入的文件格式为*.sgs和*.spd。关于SGS文件格式的说明参见附录A。

设计规范:本程序提供了《抗规》GB50011-2001和《上海抗规》DGJ-08-9-2003两种规范。

② 设计地震分组:根据抗震规范指定设计地震分组,可根据《抗规》GB50011-2001附录A确定。
③ 设防烈度:
设防烈度取值有6(0.05g)、7(0.10g)、7(0.15g)、8(0.2g)、8(0.3g)、9(0.4g),可根据《抗规(GB50011-2001)》附录A确定。

④ 场地类别:根据建筑场地的土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度,场地类别分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类;可根据《抗规(GB50011-2001)》中4.1.6条表4.1.6确定。
⑤ 地震影响:

多遇地震:对应于50年设计基准期内超越概率为63%的地震烈度,一般指小震。
罕遇地震:对应于50年设计基准期内超越概率为2%~3%的地震烈度,一般指大震。
最大水平地震影响系数:程序按《抗规》GB50011-2001第5.1.4条取值,用户也可以修改。
⑥ 中震设计:
选择是否进行中震即设防烈度地震设计,点击按钮,弹出图6.1.1.3-2所示对话框,选择中震设计方法,包括中震不屈服设计和中震弹性设计,详细说明参见本节注意事项。

 

图6.1.1.3-2  中震设计

 

⑦ 特征周期:场地土的特征周期值,由地震分组和场地类别来确定,参见《抗规》GB50011-2001第5.1.4条表5.1.4-2内容。
⑧ 阻尼比:
程序根据结构材料给出了默认值,用户还可以修改。一般情况下钢筋混凝土结构取0.05,钢结构取0.02,混合结构取0.04,参见《高规》JGJ3-2002第3.3.8、11.2.18条。
⑨ 最大结构自振周期:
当结构基本周期超过6s后需要定义此参数,此参数主要解决结构的基本周期超过6s后,确定反应谱曲线上计算地震影响系数α的方法,按《抗规》第5.1.5条反应谱曲线6s后顺延计算α值。
⑩ 设计反应谱数据:

 

图6.1.1.3-3  编辑/显示谱数据

 

  • 谱数据表格:由规范生成的反应谱数据,地震作用影响系数与结构周期一一对应,用户可以根据需要进行修改。

  • 谱数据类型:程序默认为“归一化加速度”,    即加速度反应谱除以重力加速度得到的地震作用影响系数的频谱。用户定义反应谱数据时,还可以选择加速度谱、速度谱和位移谱。

  • 调整:对反应谱函数数值按比例进行调整,可以通过”调整系数”和“最大值”两种方法进行调整,最大值就是重新定义地震影响系数最大值α。

  • 地面加速度:默认值取9.806m/s2。

  • 图形选项:确定图形是否使用对数刻度。

(2)振型组合方式
      程序中提供了两种振型组合的方法,分别为SRSS和CQC法。
  • SRSS:平方和开方法。它是一种非耦联的振型分解法,该方法假设所有最大模态值在统计上都是相互独立的。因此,当结构的自振形态或自振频率相差较大,不进行扭转耦联计算时,宜采用SRSS方法。

  • CQC :完全平方组合法。考虑了振型阻尼引起的邻近振型间的静态耦合效应。因此,当振型的分布在某个区间内比较密集时,也就是说某些振型的频率值比较接近,对结构进行扭转耦联计算时,宜采用CQC方法。

(3)反应谱荷载工况

① 周期折减系数:当考虑框架结构和框架-剪力墙结构的填充墙刚度对计算周期的影响时,需对计算周期进行折减。对于框架结构,若填充墙较多时,周期折减系数可取0.6~0.7,填充墙较少时可取0.7~0.8,对于框剪结构,可取0.8~0.9,纯剪力墙结构周期可以不折减。
② 考虑双向地震作用:
对于质量和刚度明显不均匀、不对称的结构,需考虑双向地震作用。考虑双向地震作用时,程序自动对X、Y向的地震作用效应不考虑偶然偏心影响。
③ 考虑竖向地震作用:
9度高层及8度以上大跨、长悬臂结构考虑竖向地震作用。
 反应谱折减系数:
与水平向反应谱相比地震影响系数的折减系数,一般取重力荷载代表值的折减系数与水平向地震影响系数的折减系数的乘积。默认值取0.4875(0.4875=0.75*0.65)。
④ 水平地震作用方向和偶然偏心

  • 按最不利地震方向加载:程序自动计算结构的最不利地震作用方向,并按照最不利的方向加载地震作用,生成的地震作用工况为RS_C和RS_C+90。最不利地震作用结果可以在文本结果中《周期、地震作用及振型》文档中进行查看;其方向可以在模型视图中显示,须在主菜单视图>显示>显示中勾选“最不利作用方向”。

  • 考虑偶然偏心:在计算最不利地震作用时,选择是否考虑偶然偏心的影响。偏心默认值取5%平面尺寸,生成的的偶然偏心工况为ES_C和ES_C+90。

  • 用户定义地震作用方向:用户直接输入地震作用方向,程序计算该方向以及与其90°方向上的地震作用,在表格中可以添加多组地震作用方向,生成的地震作用工况为RS_0与RS_90等。

  • 用户自定义考虑偶然偏心:偏心默认值按垂直于地震作用方向的5%取用,生成偶然偏心工况为ES_0与ES_90。点击,出现图6.1.1.3-4所示的对话框,可以设置偶然偏心数值的大小。

 

图6.1.1.3-4  偶然偏心

 

(4)抗震等级:程序默认的抗震等级为在此处选择的抗震等级。程序中给出了特1级、1级、2级、3级、4级、无。 “无”代表不考虑抗震构造要求。而特殊部位和特殊构件的抗震等级需要调整时,需要用户单独指定,单独指定抗震等级命令在分析设计>调整系数>抗震等级对话框中。

一些特殊情况下,规范和程序中对抗震等级的规定参见本节注意事项。

 
2. 基底剪力法:基底剪力法的对话框中的各参数和振型分解反应谱法中的参数类似,下面只介绍差别化的参数及功能。

 

图6.1.1.3-5  基底剪力法

 

(1)结构形式:程序给出的结构形式包括:多层钢筋混凝土或钢结构、多层内框架、高层钢结构、其它。该参数主要影响地震影响系数的取值。
(2)倒三角形荷载形状:
按基底剪力法计算地震作用后,可以在此查看地震作用形状。点击,会出现图6.1.1.2-6所示的对话框。

 

图6.1.1.3-6  地震作用形状

 

  • 作用方向:选择用户定义的地震作用方向的角度;

  • 形状:查看层荷载、层剪力及倾覆弯矩的作用形状;

  • 多塔:可以选择显示各个塔的图形结果;

  • 地震荷载数据表格:选择风荷载作用方向和塔号后,查看该塔各个楼层的地震荷载、附加荷载、楼层荷载、楼层剪力和倾覆弯矩;

  • 生成地震荷载作用表格:可以生成地震作用计算结果表格的文本文件;

  • 浏览:选择保存文件的路径。

(3)附加荷载:可参考6.1.1.2节附加风荷载的说明。

 

 

注意事項

(1)《高规》JGJ 3-2002总则中提到了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标,但没有给出中震设计的判断标准和设计要求,我国目前的抗震设计是以小震为设计基础的,中震和大震则是通过地震力的调整系数和各种抗震构造措施来保证的。但对于复杂结构、超高超限结构,工程上需要进行中震设计。目前工程界对于结构的中震设计有两种方法,第一种按照中震弹性设计,第二种是按照中震不屈服设计,具体设计方法如下:

           中震弹性设计:按中震反应谱计算地震作用,不考虑抗震等级及内力调整系数,取正常荷载组合,并按材料强度的设计值进行构件设计,即保证构件在中震作用下保持弹性工作状态。中震反应谱即在小震反应谱的基础上乘以放大系数β得到,中震反应谱地震影响系数及β值参见表6.1.1.3-1。

           中震不屈服设计:按中震反应谱计算地震作用,不考虑抗震等级及内力调整系数,荷载组合时地震作用工况荷载组合分项系数取为1.0,并按材料强度的标准值进行构件设计,即考虑构件在中震作用下进入弹塑性工作状态。

           

               表6.1.1.3-1  地震影响系数(β为相对于小震的放大系数)         

          

(2)在程序中竖向地震是用反应谱的方法进行计算的,而非按《抗规》的静力计算方法。
(3)偶然偏心和双向地震一般不同时考虑,参见《高规》JGJ3-2002第3.3.3条条文说明。
(4)考虑偶然偏心时,程序将自动增加计算偶然偏心地震工况,分别是ES_0、ES_90、ES_C及ES_C+90,这些工况需与无偏心地震作用工况(RS_0、RS_90、RS_C及RS_C+90)做组合。

  (5)关于特殊情况下抗震等级设置的注意事项:

a. 当转换层所在位置设置在3层或3层以上时,高规10.2.5条规定宜将框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级提高一级采用。因为规范用词为“宜”,程序没有自动提高,用户需要提高时可手动指定这些部位的抗震等级。

b. 当结构类别中选择短肢剪力墙结构时,对其中的短肢剪力墙构件程序虽然提供了自动判断,但没有自动提高其抗震等级。用户可在自动生产结构类型后在显式选项中勾选查看构件类型,对其中的短肢剪力墙构件手动指定抗震等级。

c. 程序之所以对特殊部位没有自动提高抗震等级,除了规范中有写规定用词是“宜”之外,主要考虑有些特殊情况下自动调整会出现错误误导,例如柱底不在一个楼层标高时、错层结构等,在具体的层数比较模糊的情况下自动提高有些是不合适的。

 

 

1

最不利地震作用方向

2

双向地震作用分析

3

考虑活荷载不利布置的分析

4

分缝和多塔结构的风荷载计算

5

控制数据

6

自动计算地下室及人防荷载

7

对任意形状板荷载的分配

8

横向荷载(风/地震) 自动输入

9

自动考虑多塔横向荷载

10

多种荷载 输入

11

自动计算地震主轴

12

考虑双向地震