Microsoft PowerPoint - Ch4 抗震性能A.ppt [兼容模式]

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft PowerPoint - Ch4 抗震性能A.ppt [兼容模式]"

桧黄
5 years ago
Views:

1 高等钢结构与组合结构理论第 4 章抗震性能同济大学土木工程学院建筑工程系 1 提纲 4.1 钢结构的典型震害 4.2 钢结构抗震的几个基本概念 4.3 构件和节点滞回特性多高层钢结构体系 4.5 消能减震技术 4.6 基于性能的抗震设计 2

2 钢结构的典型震害 Other Causes Landslides Collapse of RC Buildings Collapse of RC Buildings Collapse of Timber Buildings Landslides Fire Collapse of Masonry Buildings Other Causes Collapse of Masonry Buildings Collapse of Timber Buildings Fire Earthquake Fatalities: Earthquake Fatalities: (795,000 Fatalities) (583,000 Fatalities) 3

5 钢结构抗震的几个基本概念体系性能决定抗震设计从刚柔之争看安全储备从延性设计看承载力需求从保险丝理解延性设计方法钢结构抗震设计的合理方法损伤指标 10

6 F 体系性能决定抗震设计 Moment Frame Concentrically Braced Frame Eccentrically Braced Frame Target Yield Mechanism Flexural Yielding Tensile Yielding/Buckling Shear Yielding 从刚柔之争看安全储备 Spe ectral Ac cceleratio on, S a (g) S D1 S DS S a S T T D1 L 2 T o T S 1.0 T L Period (sec) 12

7 从延性设计看承载力需求 M K 等能量原理等位移原理从保险丝理解延性设计方法 F V b F i 塑性铰 = 抗震保险丝延性设计 = 塑性承载力 + 概念设计 + 构造措施保险丝控制承载力保险丝先破坏确保保险丝的变形能力 14

8 钢结构抗震设计的合理方法一我国建筑抗震设计方法的历史沿革二我国建筑抗震设计规范的主要不合理处三抗震设计理念必须重新定位四抗震设计的合理步骤五根据延性水平结构体系确定地震作用折减系数六保证延性的几个关键措施七必须进行罕遇地震作用下的弹塑性分析验算一我国建筑抗震设计方法的历史沿革工业与民用建筑结构抗震设计规范 TJ 按美国规范的模式编制, 很不完善建筑抗震设计规范 GBJ11-89 在设计概念上作了较大修改建筑抗震设计规范 GB 基本上沿用了 89 规范的思路

9 78 规范 Q 在地震作用下的基底剪力由下式计算 : Q e0 CQ e0 y e P a Q C W 0 0 式中, 0 对应于基本烈度, 相应于结构基本周期的地震影响系数 ; C 结构影响系数, 对不同材料和结构类型取值范围在 0.25~0.5 之间, 类似于美国规范的 1/R W 质点重量 78 规范的结构影响系数 C 结构类别值相应降低烈度框架结构钢钢筋混凝土钢筋混凝土框架加抗震墙结构钢筋混凝土抗震墙结构 0.3~ ~ ~ ~ 无筋砌体结构多层内框架或底层全框架结构铰接排架钢柱钢筋混凝土柱砖柱烟囱水塔等高柔结钢钢筋混凝土构砖各类木结构

10 89 规范取消了结构影响系数, 即设计地震作用与结构体系无关以底部剪力法为例, 结构的总水平地震作用 F Ek = 1 G eq 验算公式中引入了构件承载力抗震调整系数 S R/ RE 小震设计地震力是将设防烈度减去 1.55 度, 换算到众值烈度后 2001 规范增加了结构阻尼比的影响, 规定对钢结构为 0.02, 混凝土结构为 0.05 钢结构相对混凝土结构地震力提高系数 T T g T 5T 1.0 g T 1.0 5T g 平均值 12 层 >12 层

11 二我国建筑抗震设计规范的主要不合理处 1. 采用多遇地震烈度为抗震设计依据与国家规定将抗震设防烈度作为抗震设防依据不一致 2. 进行多遇地震抗震设计时, 结构反应按弹性分析与结构延性的好坏无关, 不符合抗震设计的基本概念 3. 设防烈度时结构的安全由构造措施保证没有量化标准, 可能构造过度也可能构造不足 4. 按抗震等级的不同, 采取构造措施及内力调整, 保证结构所需的延性出现延性愈好, 内力设计值大的错误结果三抗震设计理念的重新定位 (1) 抗震设计准则应该建立在设防烈度上, 而非众值烈度美国中震延性大震 (50 年 2%) 的 2/3 欧洲中震延性 50 年 10% 日本二阶段小震弹性大震延性 Q Q e0 CQ e0 小震弹性设计 y 中震弹性设计 e 中震延性设计 P a

12 3. 抗震设计理念的重新定位 ( 续 ) (2) 小震不坏并非小震弹性设计 (3) 构造措施的延性要求取决于结构体系的延性设计目标, 而非取决于抗震设防烈度四抗震设计的合理步骤 1. 根据期望的延性水平选择合适的结构体系 2. 确定考虑延性的地震作用 3. 根据所选结构体系的特点和延性要求, 对构件是否允许进入塑性进行规定和区分 4. 构件设计 : (1) 对于不允许进入塑性的构件, 弹性设计 (2) 对于允许进入塑性的构件和节点, 采用有效的措施确保其能够达到预期的延性 5. 采用弹塑性时程分析方法进行第二阶段的抗震验算

13 五根据延性水平结构体系确定地震作用折减系数 1. 不同结构体系及构造的延性水平构 2. 不同延性时的地震作用折减系数与位移增大系数 3. 各国地震作用折减系数和位移增大系数比较 1. 不同结构体系及构造的延性水平延性类别 I 类 II 类塑性铰区结构体系梁柱节点连接形式构件截面普通框架传统形式 C 类别其它普通中心支撑框架传统形式 C 单重普通框架 - 钢筋混凝土墙板结构传统形式 C 单重普通框筒普通桁架筒普通桁架筒传统形式 C 延性框架传统改进形式半刚性连接 B 延性中心支撑框架传统改进形式 B 单重或双重延性框架 - 钢筋混凝土墙板结构传统改进形式 B 双重普通框架 - 内藏钢板混凝土墙板结构传统改进形式 B 单重或双重延性框筒延性桁架筒延性桁架筒传统改进形式 B 普通筒中筒普通束筒传统形式 C 框架部分的设计地震剪力 / 整个结构的地震总底部剪力单重抗侧力体系 <25% 双重抗侧力体系 25%

14 延性类别 III 类 IV 类结构体系梁柱节点连接形式塑性铰区构件截面高延性中心支撑框架传统改进形式 B 双重延性偏心支撑框架传统改进形式 B 梁柱铰接延性屈曲约束支撑框架传统形式传统改进形式 B 梁柱铰接高延性框架 - 钢筋混凝土墙板结构改进形式 B 双重延性框架 - 内藏钢板混凝土墙板结构改进形式 B 单重或双重框架 - 组合钢板墙结构传统改进形式 B 单重或双重延性框架 - 钢板墙结构传统改进形式 B 单重高延性框筒改进形式 B 延性筒中筒延性束筒传统改进形式 B 高延性框架改进形式 A 高延性偏心支撑框架改进形式 A 梁柱刚接, 类别其它单重或双重高延性屈曲约束支撑框架改进形式 A 梁柱刚接, 单重或双重高延性框架 - 钢板墙结构改进形式 A 双重高延性筒中筒高延性束筒改进形式 A 2. 不同延性时的地震作用折减系数与位移增大系数 F F E RS Ek S E 结构体系延性类别 RS S I 类 ? II 类 ? III 类 ? IV 类 ?

15 I II 3. 各国抗震规范结构影响系数相对值规范规程建议值美国 ASCE 7-05 欧洲 EC8 日本中国 CECS 普通框架 0.6~ 普通框筒普通 CBF 0.65~ 延性框架 0.47~ 延性框筒 0.64 普通双重体系 0.35~ ~ 延性 CBF ~ ~ 普通 EBF 0.3~ III 高延性框筒 0.53 延性双重体系 0.28~ 普通 UBBF 0.3~0.39 高延性框架 0.26~ ~ ~ IV 高延性 EBF 0.26~ 高延性双重体系 0.26~ 高延性 UBBF 026~ ~0.34 六保证延性的几个关键措施 1. 梁柱刚性节点的延性要求性塑性转动能力 2. 梁柱截面的延性要求截面板件宽厚比 3. 构件受压的延性要求构件长细比

16 七必须进行罕遇地震作用下的弹塑性分析验算按罕遇地震作用计算时, 宜采用弹塑性时程分析方法对于第 III IV 类结构体系或特别不规则的结构体系, 应采用弹塑性时程分析方法弹塑性分析的验算内容水平层间位移用于罕遇地震作用下层间位移验算结构进入塑性或者塑性铰出现的部位用于 (a) 验证结构是否在预期的部位进入塑性或者出现塑性铰,(b) 校验结构是否会形成局部破坏机构塑性铰的塑性转动量用于校验罕遇地震作用下塑性铰的塑性转动需求量是否超过结构构件节点的预期塑性转动能力

17 损伤指标材料构件结构 33 连续损伤力学钢材的重复拉伸材料的损伤指标 D n A W D p p u D (1 p p N m 0 p p i 0 塑性变形破坏 ) p p u p p 0 u 0 高温冷却后损伤累积 D D N1 D T D N 2 A i1 34

18 构件的损伤指标单参数累积损伤模型变形参数 D m c 0 c u u 0 i u 能量参数 b 强度参数 35 构件的损伤指标多参数累积损伤模型 D m u Q y u D m E u E u t 0 de 36

19 构件的损伤等级无损伤轻微易修复 ( 无屈曲 ) 可修复 ( 有屈曲 ) 不可修 37 D W n i1 n 结构的损伤指标 W i D i W i i1 D i ij j ij D ij 第 i 层的层损伤 j E ij E ij 38 j

20 楼层和结构的损伤等级 39

婴幼儿护理（六）.doc

婴幼儿护理（六）.doc ...1...1...2...5...9...12...14...16...20...21...25...28 17...32...38...41...42...43...44...45 I II...46...47...48...49 3...49...51...51...52...53...53...56...58...61...64 1...65...66...72 4...73...76...78...80