大学精品课件:第4章 荷载效应组合最不利内力.ppt
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1、第4章 荷载效应组合与最不利内力 钢筋凝土结构设计过程概要 方案设计 结构选型 高层建筑 (要结合建筑和结构考虑) 结构布置高层建筑的重点内容(概念设计) 抗震等级(重要性等级、高度等级、场地类别)高层建筑抗震结构 初选结构尺寸和材料混凝土结构设计 结构布置图平面图和剖面图 注:要通过适用、技术、经济等各方面的比较和计算最终确定方案。 结构设计和计算手工和程序计算 确定荷载各种荷载的标准值和设计值荷载和设计方法 结构计算计算恒、活、风、震的荷载效应S。混凝土结构设计 变形验算整体变形、层间变形高层建筑与抗震结构 结构构件设计配筋与截面承载力SR/RE 荷载效应组合与调幅荷载效应组合设计值荷载和
2、设计方法,高层建 筑与抗震结构 S 配筋计算(SR)混凝土原理 抗震验算(SR)抗震结构讲框架。 高层建筑讲剪力墙 构造措施(SR) 混凝土结构设计抗震结构中讲解 结构施工图(配筋图) 其它承重构件设计楼梯、阳台、雨蓬等混凝土结构设计 地基和基础设计土力学与地基基础与抗震结构 本章讲授内容提要 4.1 承载力验算 4.2 侧移的限值 4.3 舒适度要求 4.4 稳定和抗倾覆 4.5 抗震结构延性要求和抗震等级 延性 抗震等级 4.6 荷载效应组合与最不利内力 调幅问题 4.1 承载力验算 注意:结构的抗震承 载力小于静承载力。 同时考虑地震作用的 偶然性和持续时间短, 所以对可靠性要求降 低。
3、 所以承载力调整系数 是一个小于1的数。 REEE RS 有地震作用的内力组有地震作用的内力组 合设计值合设计值 抗震承载力设计值抗震承载力设计值 承载力调整系数承载力调整系数 4.2 侧移的限值(P.75) 限制顶部位移 限制层间位移 使用阶段层间位移限值-目的 风和多遇地震层间侧移的限值 (正常使用状态) 层间位移:两楼层楼板的相对水平位移。 层间位移大会导致非结构构件的破坏。 PKPM计算结果(WDisp.out) = 工况 2 = X 双向地震作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h JmaxD Max-Dx Ave
4、-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h DxR/Dx Ratio_AX 13 1 1330 15.23 15.03 1.01 3300. 1327 0.81 0.81 1.00 1/4063. 0.5% 0.83 12 1 1243 15.62 14.83 1.05 3000. 1232 0.83 0.75 1.10 1/3615. 20.8% 0.84 11 1 1138 14.98 14.16 1.06 3000. 1123 0.98 0.92 1.07 1/3056. 18.3% 1.01 10 1 1030 14.16 13.33 1.06 3000. 1016 1.14 1.09
5、 1.04 1/2626. 14.5% 1.12 9 1 923 13.14 12.33 1.07 3000. 909 1.30 1.26 1.03 1/2315. 11.1% 1.13 8 1 816 11.94 11.15 1.07 3000. 802 1.43 1.41 1.02 1/2096. 8.0% 1.07 7 1 709 10.57 9.82 1.08 3000. 709 1.55 1.53 1.01 1/1933. 5.2% 1.01 6 1 602 9.05 8.35 1.08 3000. 602 1.66 1.62 1.02 1/1812. 2.3% 0.96 5 1 4
6、95 7.42 6.79 1.09 3000. 495 1.72 1.67 1.03 1/1742. 1.3% 0.91 4 1 388 5.71 5.16 1.11 3000. 388 1.74 1.66 1.05 1/1726. 6.3% 0.85 3 1 281 3.98 3.54 1.12 3000. 281 1.68 1.56 1.08 1/1785. 15.5% 0.78 2 1 174 2.30 2.01 1.14 3000. 174 1.48 1.32 1.12 1/2030. 44.3% 0.66 1 1 64 0.82 0.70 1.17 3000. 64 0.82 0.7
7、0 1.17 1/3650. 91.7% 0.40 X方向最大值层间位移角: 1/1726. 符号说明 Floor : 层号 Tower : 塔号 Jmax : 最大位移对应的节点号 JmaxD : 最大层间位移对应的节点号 Max-(Z) : 节点的最大竖向位移 h : 层高 Max-(X),Max-(Y) : X,Y方向的节点最大位移 Ave-(X),Ave-(Y) : X,Y方向的层平均位移 Max-Dx ,Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移 Ave-Dx ,Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移 Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移与层平均位移的比值 Rati
8、o-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值 Max-Dx/h,Max-Dy/h : X,Y方向的最大层间位移角 DxR/Dx,DyR/Dy : X,Y方向的有害位移角占总位移角的百分比例 Ratio_AX,Ratio_AY : 本层位移角与上层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的 1.2倍的比值的大者 X-Disp,Y-Disp,Z-Disp:节点X,Y,Z方向的位移 罕遇地震层间侧移的限值 作用:防止倒塌 4.3 舒适度要求 目的:保证人的舒适 对象:高度超过150m的建筑需要验算 荷载:采用重现期为10年的风荷载。 内容:是风荷载作用下的顶点加速度amax 2 max
9、 2 max /25. 0 /15. 0 sa sa 办公、旅馆 住宅、公寓 4.4 稳定和抗倾覆 整体稳定和倾覆问题是水平荷载的效应 本节请自行阅读。 仅仅讲解P-效应 P-效应 概念:水平荷载P作用下, 侧向变形和 重力荷载导致附加弯矩。 钢筋混凝土结构不需要考虑P-效应。 大部分钢结构需要考虑P-效应 4.5 抗震结构延性要求和抗震等级 钢筋混凝土结构要通过延性设计才能实现 较好的延性。 延性结构可以通过合理的设计实现 决定结构的抗震能力 变形能力 承载力 . 2 . 1 提高承载力: 只能推迟结构进入塑性阶段; 提高延性: 削减地震反应,提高结构抵御地震的能力。 4.5 抗震结构延性要
10、求和抗震等级 延性延性:结构/构件在进入塑性状态以后,具有较 大的塑性变形能力,同时又能基本维持承载力。 结构延性的度量结构延性的度量:延性比:延性比 延性比=维持结构承载力的框架顶点最大位移 / 屈服 时框架顶点的位移。 设计延性结构的目的设计延性结构的目的: 避免出现无先兆的脆性破坏; 利用结构/构件的延性(而不是承载力)在地震中耗能, 减轻震害; 实现“中震可修、大震不倒”。 措施:合理选择结构体系、合理布置结构、根据 不同抗震等级加强构造措施。 延性的概念 注意: 强度高的材料延性不一定好(往往不好) 同样的材料,不同形式的破坏延性也不同 延性比-延性的度量指标 结构不同部位的延性要求
11、 延性比:结构(构件或材料)破坏前极限 变形与最大弹性变形之比。 注:变形是广义的,可以是应变、挠度、 曲率或转角。相应地就有所谓,曲率延 性系数;转角延性系数;总位移延性系 数和楼层相对位移延性系数等。 延性系数越大,表明延性越好。脆性材 料,延性系数为1。 y u 总体结构延性:用结构的“顶点侧移比” 或结构的“平均侧移比”表达。 楼层延性:以一个楼层的层间侧移比表达。 构件延性:指整个结构中某一构件(如一 榀框架或一片墙体)的延性。 杆件延性:指一个构件中某一杆件(框架 的梁、柱,墙中的连梁或墙肢)的延性。 从 到 延性的要求依次增高 延性的类型及其度量 在结构竖向:重点提高可能出现塑性
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