什么叫地震力?地震载荷:(dizhenhezai)earthquakeload(seismicforce)又被称为地震力。构造物因为地震而遭受的惯性力矩,土压力和水压力的统称。因为水准震动对建筑的危害较大 ,因此一般只考虑到水准震动。
从建筑自身重量而言,与混合结构对比,钢制构造具备自身重量轻,特性钢架结构的自身重量一般约为混合结构的三分之二或二分之一。依照所述测算规律,自身重量轻的钢结构工程将大大的减少地震力具有减轻地震力,进而维护全部工程建筑的牢固。
很多人买房子的情况下都是会说这一房子「抗震等级」,那一个房子不「抗震等级」。房子抗震等级的前提条件,自然是结构设计师在设计方案它的情况下有效的考虑到了抗震等级规定。那什么才叫考虑抗震等级规定呢?也就是说,结构设计师是怎么明确房子是否可以使抗震等级呢?设计方案房子的情况下,必须考虑到多少的地震力呢?
非常简单的状况是一层房子,例如,大家有下边这一一层的小房子,那设计方案这一小房子的情况下必须考虑到多少的地震力呢?
最先,我们要了解2个数据信息:房子的品质和房子的弯曲刚度。性价比高了解,便是房子有多种,例如大家这一一层的小房子重300吨,也就是300000Kg。弯曲刚度非常复杂一点,大家这一小房子的弯曲刚度是200千牛每mm,啥意思呢?含意便是假如拿一个变形精钢那么大的液压千斤顶来顶这一房子的屋顶,当释放到200千牛的扭力的情况下,房子的屋顶恰好侧移1毫米。
弯曲刚度跟哪些有关系呢?简易说,柱头越多,柱头越粗,就越难促进这一房子,因此弯曲刚度就越大。相反,柱头越少,柱头越密,就非常容易被促进,弯曲刚度也就越小。此外呢,弯曲刚度还跟高宽比有关系,一样的柱头总数,一样的柱头大小,一个房子较为高,相对性就瘦高一些,让球也也不那麼稳了,弯曲刚度也就小一些,另一个房子较为矮,又矮又胖,这就难促进了,弯曲刚度也便会大一些。
明确了这两个以后呢?下面便是测算它的自振周期时间。
这一小房子的自振周期时间是0.243秒。啥意思呢?大家都听闻过部队齐步走过河把桥振塌的短故事,缘故便是齐步走的頻率恰好接近这座桥的自振頻率,从而引起了共震。大家的小房子自振周期时间是0.243秒,也就是说,假如一群人立在房子旁边一起推房子,大伙儿姿势一致,每0.243秒推一下,那这小房子便会造成共震,大伙儿也就一块儿打脸了。
之后呢,大家必须了解这一房子所属场所的相关地震信息内容。简易说,一样的房子,是建在汶川、唐山,還是建在济南、上海,必须考虑到的地震力彻底不一样。在大家的这一小事例里,假定这一小房子建在汶川,那麼便是9度布防,第一组。
全是在汶川,是建在软泥田里,還是设在硬石块上,又或者是建在一般土壤层上,这种也会危害地震功效。究竟归属于哪样,怎样考虑到,大家必须地质工程师出示这方面场所的有关地质学材料。大家的这一小事例里,地质工程师告知大家这方面场所归属于一般土壤层,也就是说,场地类别归属于第III类。
知道9度,第一组,第III类这种信息内容,大家再取出大家的我国抗震规范,就能明确大家这一场所的反映谱了。
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也就是说,大家的较大 地震危害指数最高值是0.16,场所特征周期是0.45秒。
这种数据信息有什么作用呢?依据标准里的公式计算,大家就能获得这方面场所的反映谱了。这一全过程非常复杂,简易说,便是依据大家上边的这种标值,针对大家这方面场所,针对大家这一小房子,大家就获得了一个反映谱。一样的房子,不一样的场所,反映谱也不一样。针对工程建筑总体设计,每一个房子,都是有归属于自身的反映谱。
大家的这一小房子,反映谱是那样算的:
常用到的三个主要参数便是大家上边获得的较大 地震危害指数0.16、特征周期0.45和阻尼比0.05。阻尼比是建筑构造的原有特点,一般的房子我们可以取0.05,含有液压阻尼器啊、曲屈支撑点啊这种独特构件的房子,大家必须附加考虑到不一样的阻尼比。大家的小房子沒有这种物品,因此取0.05。
这一反映谱实际上得到的是一个地震危害指数α和周期T中间的关联,α和T中间的函数图象是那样的:
这又有什么作用呢?大家上边早已知道,大家这一小房子的自振周期时间是0.243秒。0.243秒相匹配什么?
当横坐标轴T相当于0.243秒的情况下,纵轴α相当于0.16,也就是说,大家这一房子的地震危害指数就是0.16。
这又有什么作用呢?大家房子的品质是300吨,乘于9.8的重力加速,等同于作用力为2942千牛。大家的地震力呢?就相当于2942千牛乘于这一0.16,也就是471千牛。
这也就是大家设计方案的情况下所必须考虑到的地震力,地震来啦,就等同于有471千牛的力在推屋顶。换句话说,我全部的柱头加起來,要足够抵御这471千牛的力。不然得话,柱头不足牢固,这471千牛的力再加上来,柱头就断裂了,房子也就塌了。
假如柱头不足多呢?不足牢固呢?那么就得字体加粗放多了。可是一定要注意,柱头字体加粗放多以后,弯曲刚度就发生变化,不会再是200千牛每mm了。拥有新的弯曲刚度值,之上的全过程就必须重新再来一遍,获得一个新的地震力,再去较为新的设计方案里这种柱头是否足够牢固。假如还不好,再次改动,再次试着,直至考虑已经。
大家再看来一下弯曲刚度的定义,释放200千牛的力,屋顶侧移1毫米。如今我已经了解,地震的情况下,等同于释放了471千牛的力,成占比变大,471是200的2.354倍,那现在我的偏移便是2.354mm。也就是说,类似了解,在地震的情况下,屋顶会被地震往返摇晃2.354mm。
地震下的偏移也是一个很重要的指标值,假如偏移过大,很可能房子就被晃松掉了。针对一般的框架剪力墙,标准的限制值是550分之一。假定大家这一房子的高宽比是3米,那麼550分之一便是5.455mm。
大家的小房子在地震下的偏移值是2.354mm,低于标准规定的5.455mm,因此是符合要求的。如果不符合要求,還是柱头得放多字体加粗,之上所有全过程重新再来。
把握了这一估算的方法,大家就可以把大家早就得到的反映谱运用起來,替代繁杂的时程剖析。这也就是大家常说的振型化合反应谱法。
還是大家的三层小房子,大家早已获得了特点引流矩阵和振型参加指数。
在part.11里大家从参加指数和特点引流矩阵考虑,获得了振型的组成指数。
另外,大家还了解这一三层房子的三个自振周期时间:
在part.6里,大家运用反映谱求出了相匹配于第一周期时间的地震危害指数。也就是反映谱中横坐标轴相匹配0.547秒,纵轴为0.134。
一样的大道理,我们可以获得相匹配第二周期时间和第三周期时间的地震危害指数。
也就是说,相匹配三个自振周期时间,大家获得了三个地震危害指数。
下一步,大家就可以得到每个振型的地震相互作用力。
针对第一振型,大家早已知道下边这种物品:
第一振型的地震相互作用力,便是
看上去挺繁杂,实际上便是把地震危害指数、组成指数、各楼的作用力乘积,也就是
第一振型的地震相互作用力,便是一层215千牛、二层387千牛、三层482千牛。
一样的大道理,我们可以获得第二振型、第三振型的楼房地震力。
到这一步,大家早已获得了三个振型的楼房地震力。
大家早已说过好几回,怎样从楼房地震相互作用力获得楼房地震剪应力。每个振型的楼房地震剪应力是那样的:
下面,大家上一篇讲的ABS、SRSS、CQC三种方式就大展身手了。
针对一层的地震剪应力,第一振型1083、第二振型106、第三振型16,ABS的组成結果是1205,SRSS的結果是1088,CQC的結果是1090。
一样的大道理,大家也可以获得二层和三层的地震剪应力。
注意到,在part.6里大家用简单化的地震剪应力法也求取了各楼的地震剪应力。大家把这种結果列在同一个报表里,做一个较为:
ELFM实际上也就是底部剪力法,ModalAnalysis是振型溶解,振型组成的方式有三种,分别是ABS、SRSS、CQC。注意到SRSS和CQC結果较为贴近,并且他们二者的結果要比底部剪力法和ABS的結果小一些。
在大家这一小事例里,房子仅有三层,而且只考虑到一个方位的地震。我们在以前说振型的含意的情况下也讲了,三层楼房具体的振型最少有9个,由于每一层都能够南北方方位、物品方位、左右方位健身运动。针对30层、50层的多层建筑,那振型的总数就大量了。可是,大家也注意到,越发排在后面的振型,针对最后結果的危害越小,有时乃至小到能够忽略。那麼大家怎样考虑到这种振型呢?何时能够省去?何时不应该省去呢?
我们在part.9里提及了合理参加质量的概念,也就是每个振型的Mstar。
第一振型的合理品质占了91.4%,第二振型占7.5%,第三振型1.1%,三者加起來相当于100%。
假如都选用SRSS组成,我们可以看一下如果我们只考虑到第一振型、第一加第二振型、第一加第二加第三振型的結果。
以最底层剪应力看来,只考虑到第一振型,地震剪应力为1083;考虑到进第二振型,地震剪应力为1088;再考虑到上第三振型,還是1088。也就是说,第三振型基本上沒有一切功效。
一般而言,分辨的规范是合理品质总数超出90%。在大家的事例里,第一振型91.3%,早已超出了90%,因此,简单化测算得话,大家只考虑到第一振型就充足了。
较为一下只考虑到第一振型的标值,和三个振型都考虑到以后SRSS的結果,第一层、第二层的地震剪应力确定误差不超过0.5%,第三层剪应力确定误差大概4%。
假如第一振型60%,第二振型32%,第三振型8%,为了更好地做到合理品质总数超出90%,大家就务必得考虑到第一振型加第二振型。这二者合理指数之和为92%,超出了90%。此刻,第三振型就可以忽略。
针对大量振型的状况也全是这般,从第一振型逐渐累积,直至超出90%已经,后边的振型就可以忽略,由于后边这种振型的功效确实很小,基本上不容易对結果导致哪些危害。
这就是振型化合反应谱法的整个过程。既运用振型溶解更强的最能体现构造的驱动力特点,另外又运用反映谱省时省力的获得靠谱的地震功效效用,相对而言,是一个有效简约的工程项目好用方式。
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