2021年设计基本加速度和水平地震影响系数的关系.docx

精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -设计基本加速度和水平地震影响系数的关系今日这篇文章的由头，完全为由于前天晚上的一个疑问： 01 版抗规中的设计基本地震加速度 -----“0.05g.0.1g ；；；”等；既然规范里有数据，为什么又不参加运算？列出以上数据的意义为什么呢？这些东西和水平地震影响系数又为怎么样个关系呢？找遍网络与现有书籍，无此说明，只好自力更生，艰苦奋思；谁知越牵越多，牵出好多东西；先从这个疑问总结吧；一.关于设计基本地震加速度关于设计基本地震加速度的意义所在， 我翻遍手头的全部资料发觉最好仍为从 89 与 2001 及 2021 几版抗规的对比中查找说明，列表如下：项 目 GBJ11-89 GB50011-2001 及 2021地震影响表征 采纳设防烈度 采纳设计基本地震加速度. 设计特点周期表证设计基本地震加速度 (g)设计特点周期无按设计近震或远震和场地类别确定6 度7 度8 度9 度0.050.1(0.15)0.2(0.3)0.4按设计地震分组和场地类别确定：表5.1.4-1可以看出， 89 版抗规中并没有设计基本地震加速度这项定义，此定义完全为 01 版的新生事物； 意义究竟何在？意义就在于对地震影响的表征； 89 版采纳的为设防烈度对地震影响进行表征；而在 01 及 10 版的抗规中，对地震影响的 表征，已经舍去了设防烈度，进而实行 “设计基本地震加速度.设计特点周期 ”；此做法优点何在？第一， 设防烈度的划分标准偏于现象， 改用设计基本地震加速度后，可以用具体参数来表征地震影响 -----更科学.更 “规范”，我想这为那些规编们最看重的一点优势； 其次， 采纳设计基本地震加速度后， 可以清晰的表征 7 度半（ 0.15g ）与 8 度半（ 0.3g ）的概念，拓宽了抗震设防烈度的概念 ----- 更“延长”；第三，设计基本地震加速度仍为依据设防烈度进行分类的，原就上用 基本地震加速度去表征与用现象去区分地震影响并不冲突 -----更“统一 ”；写到这里， 想起了本科毕业时去城乡设计院面试的情形； 虽然一晃六年过去了，那时的情形仍为历历在目；面试我的那老总，坐在宽大的老板桌后面，他问 的我那几个都会的问题由于时间久远都记不得了， 只为那个没答的问题让我记忆犹新， “咱这儿的设计基本地震加速度为多少？ ”坏菜，那会儿的我刚出校门，这名词依稀在考试中见过两次而已， 当即败下阵来； 要为换成今日？惋惜世上没有懊悔药；设计基本地震加速度 —— 相应于设防烈度的地震地面运动峰值加速度， 即为50 年设计基准期超越概率 10% 的地震加速度的设计取值二.关于地震影响系数地震影响系数的由来：不管为底部剪力法， 仍为振型分解反应谱法， 结构总水平地震作用标准值的根本运算方法，始终为牛顿其次定律的变体： F=αG以上公式的 α即为地震影响系数，其实就为加速度除以了一个小 g（重力加速度）； G 为质点的重量；对于初学者来说， 上面的公式虽然简洁， 但一上来仍为不简洁看透本本质； 其实， 假如把 F=αG中的 α乘以一个 g，同时 G 除以一个 g，这不就为经典的牛顿其次定律吗，此时的我不禁想起一句话：抗震恒永久，牛二永流传； （牛二 ： 牛顿第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -其次定律——在加速度和质量肯定的情形下，物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比， 且与物体质量的倒数成正比； 加速度的方向跟作用力的方向相同；牛顿其次运动定律可以用比例式来表示，即 或 ；也可以用等式来表示，即 F=kma ，其中 k 为比例系数；只有当 F 以牛顿. m 以千克.a 以 m/s2为单位时， F=ma 成立；）最终总结一句话：地震影响系数来源于牛二；知道了地震影响系数的由来，下面顺藤摸瓜，就要总结一下 α（地震影响系数）的定义公式；α（T）= K β（T ），公式里有三个系数第一个为建筑结构的地震影响系数 α 其次个为地面的地震系数 κ第三个为地震时结构加速度对于地面加速度的放大系数 β建筑结构的地震影响系数 α，为指多次地震作用下，不同结构自震周期 T，相同ζ阻尼比的抱负简化的单质点体系的结构加速度反应与重力加速度之比，为多次 地震反应的包络线，为所谓标准反应谱或平均反应谱；它为地面的地震系数 k与结构物加速度的放大倍数 β的乘积；地面的地震系数 κ为地震时地面峰值加速度与重力加速度之比 K=a/g ；以上为地震影响系数的由来， 那在实际设计中， 地震影响系数为如何运算与确定的呢；关于这个问题的理论出处在抗规中，在抗规 5.1.4 条中有这样的表示： 建筑结构的地震影响系数应依据地震烈度.场地类别.设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定；其水平地震影响系数最大值应按表 5.1.4-1 采纳； 以上说法可以依据地震影响曲线中第一波下降段的地震影响系数的函数表达式来表达；α =(Tg/T)r η2αmax等式左边—— α即为地震影响系数；等式右边—— T 为结构自震周期 ；Tg 为场地特点周期， 由设计地震分组与场地类别 打算；η2 指的为 阻尼 调整系数；αmax 为地震影响系数最大值；由 地震烈度 打算；在上面的公式说明时，我把地震影响系数公式中各参数的影响因素一一列 出，可以明显发觉，这些影响因素与抗规 5.1.4 条中的因素完全一样，看划线部分即可，完善的统一；该部分规范内容截图如下：5.1.4 建筑结构的地震影响系数应依据烈度. 场地类别. 设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定；其水平地震影响系数最大值应按表 5.1.4-1 采纳；特点周期应依据场地类别和设计地震分组按表 5.1.4-2 采纳，运算罕遇地震作用时，特点周期应增加 0.05s ；注： 周期大于 6.0s 的建筑结构所采纳的地震影响系数应特地讨论；三.关于地震影响系数.地震影响系数最大值.水平地震影响系数最大值和竖向地震影响系数最大值之间的关系；第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -以地震影响曲线中第一波下降段的地震影响系数的函数表达式为例 α =(Tg/T)r η2αmax由以上公式不难看出，地震影响系数最大值 αmax 为求地震影响系数的基础；实际上地震影响系数， 就为通过阻尼. 结构自振周期和场地特点周期对地震影响系数最大值的衰变；而地震影响系数最大值又分两类 1.水平地震影响系数最大值 、查表可得； 2.竖向地震影响系数最大值 、没表可查，可取水平地震影响系数最大值的 65% ；简洁的说总结为一句话： 地震影响系数分为水平地震影响系数和竖向地震影响系数，分别由相应的水平和竖向地震影响系数最大值通过一系列的因素衰变得来；通过得到的地震影响系数（水平或竖向），依据 F=αG的基本原理，求得结 构总水平或竖向地震作用标准值；更简洁的说就为： 利用水平地震影响系数最大值 αhmax 或竖向地震影响系数最大值 αvmax ，利用公式rα =(Tg/T) η2αmax求水平或竖向地震影响系数 α，通过水平或竖向地震影响系数 α，通过公式F=αG 求得结构总水平或竖向地震作用标准值 F；水平地震影响系数最大值为如何取值的呢？以水平地震为例，通过《水平地震影响系数最大值表》取值；烈度6789多遇地震0.040.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震----0.50(0.72)0.90(1.20)1.40细心点就会发觉， 水平地震影响系数最大值为对于多遇地震和罕遇地震两条分列的，这里表达了一个特别深刻但一般设计人员又不很留意的基本设计方法， 即两阶段设计法；四.关于抗震设计的最基本的理念谈到两阶段设计，已经涉及到结构设计的基本指导思想了干脆从 抗震设计的基本思想和原就 说起；设防原就：小震不坏，中震可修，大震不倒设计方法：两阶段设计现在想想设防原就这三句话为我们当年高校考试中必考的一条； 其实设防原就也称作抗震设计的三水准要求，完完全全的一个意思，总结如下表所示：水准 涵义 要 求当遭受低于本地区设防烈度的 多遇地震 影第一水准 小震不坏其次水准 中震可修第三水准 大震不倒响时，一般不受损坏或不需修理仍可连续使用当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可连续使用当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估的罕遇地震 影响时，不致倒塌或发生危及生命的严峻破坏第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -相比之下，两阶段的设计方法高校中鲜见考试，但今日来看的确为真正的 设计基础理念之所在； （感叹颇多啊呵呵），啥叫两阶段设计呢，列表如下（上学上多了，现在出方案不为表格就为图纸，今日仍被领导就此质问 ------ “为啥不写成汇报？ ”，我当时其实想说 “图纸与数据才为工程师最好的语言 ”，但仍为忍住没说-----跟领导犟嘴为很不成熟的表现；）阶段 目 标 烈度地震作用性质受力状态作用效应组合小震不坏 弹性（部 承载力验算采纳基本组合； 多层.高层第一阶段（隐含中震可修）小震 可变作用分弹塑性）钢筋混凝土房屋层间弹性位移运算， 采纳短期效应组合，即标准组合其次阶段 大震不倒 大震 偶然作用 弹塑性 部分建筑物的层间弹塑性位移验算， 采刚短期效应组合，即标准组合两阶段设计只为理念，设计的时候究竟怎样应用于实际呢，我认为下面的懂得才表达对这条的懂得为否到位：第一阶段为弹性分析，包括截面设计和变形运算；大部分建筑的其次阶段设计主要由概念设计和构造措施来保证； 我上面用加粗的形式标出了各种地震的叫法，这里先要有个总结；小震，等于多遇地震 ，指的为低于本地区设防烈度的地震；大震，等于罕遇地震 ，指的为高于本地区设防烈度的地震；中震，没有对应于上面的多遇罕遇的官方称谓， 我自己取名为 基本地震 ，指的为相当于本地区设防烈度的地震；也可以从地震烈度的角度描述一下三种地震影响；多遇（小震）烈度：建筑所在地区在设计基准期（ 50 年）内显现频度最高的烈度；也称为常遇烈度.小震烈度；其超越概率为 63.2% ，重现期为 50 年；基本（中震）烈度：建筑所在地区在设计基准期（ 50 年）内，一般场地条件下可能遭受的具有 10% 超越概率的地震烈度值成为该地区的基本地震烈度；罕遇（大震）烈度：建筑所在地区在设计基准期（ 50 年）内具有超越概率2% ～ 3%的地震烈度；地震影响50 年超越概率地震重现期小震烈度63.2%50 年中震烈度10%475 年大震烈度2-3%1642-2475 年既然为两阶段设。