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第3章 地震作用计算-1

第3章  地震作用计算-1
第3章  地震作用计算-1

主要内容

第三章地震作用计算

概述

二、结构地震反应

三、结构动力计算简图及体系自由度

集中化描述举例

a、水塔建筑

d、多、高层建筑

e、烟囱

静力法始于意大利,发展于日本。结构抗静力法

大森房吉(Omori Fusakichi)

1868-1923

gh x

&&一、运动方程

C ——阻尼系数

单自由度体系的地震反应

力的平衡条件:

二、运动方程的解

初始条件

D 当=

ξ例题3-1

2.方程的特解II——冲击强迫振动图地面冲击运动

地面冲击运动:

???>≤≤=dt

dt

x x

g g τττ0

0)(&&

&&对质点冲击力:

??

?>≤≤?=dt

dt x m P g ττ0

0&&

x (图体系自由振动

将地面运动分解为很多个脉冲运动

3.方程的特解III ——一般强迫振动地面运动加速度时程曲线

引起的体系反应为:

?

D 叠加:体系在t 时刻的地震反应为:

一、水平地震作用的定义

单自由度体系的水平地震作用-反应谱法

二、地震反应谱

地震(加速度)反应谱可理解为一个确定的地面运动,通过一组阻尼比

两个影响因素:1.体系阻尼比地震动

频谱:地面运动各种频率(周期)成分与加速度幅值的对应关系

不同场地条件下的平均反应谱

不同震中距条件下的平均反应谱

地震反应谱峰值对应的周期也越长

场地越软

震中距越大

地震动主要频率成份越小

(或主要周期成份越长)

地震动频谱对地震反应谱的形状有影响

设计反应谱:*地震系数

铁路工程抗震设计规范GB50111-2006在地震工程研究中,习惯采用归一化反应谱S

mS

F=

公路桥梁抗震设计细则JTG/T B02-01-2008

例题

某铁路桥墩如图所示,由3根圆形截面的钢筋混凝土桩和帽梁组成。桩

m=

5平地震作用下框架结构的位移和内力计算

第五章 横向地震作用下框架结构的位移和内力 5.1横向框架自振周期的计算 结构自震周期采用经验公式: 552.08.159.22035.022.0035.022.03 1=?+=?+=B H T s 5.2水平地震作用及楼层地震剪力的计算. 本办公楼楼的高度不超过40m ,质量和刚度沿高度分布比较均匀,变形以剪切变形为主,故可采用底部剪力法计算用。 结构等效总重力荷载为: kN 39485) 8259482825066(85.085.0eq =+?+?==∑i G G 兰州市,抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度0.10g ,多遇地震下 08.0max =α。设计地震分组第一组,二类场地,场地特征周期为0.35s 053 .008 .01)55 .0035( )( 9 .0max 2g 1=??==αηαγT T 结构总水平地震作用标准值: kN 213839485 053.0eq 1Ek =?==G F α 因为:s 53.01=T >s 49.035.04.14.1g =?=T ,所以应考虑顶部附加水平地震作用。又因为:s 35.0g =T ≤0.35s ,故顶部附加地震作用系数为: 1142.007 .055.008.007.008.016=+?=+=T δ 顶部附加水平地震作用为: kN 24221381142.0Ek 66=?==?F F δ 各质点横向水平地震作用按下式计算:

()6Ek 6 1 1δ-= ∑=F H G H G F j j j i i i (=i 1,2, (6) 地震作用下各楼层水平地震层间剪力为: ∑==n i j j i F V (i =1,2, (6) 各质点的横向水平地震作用及楼层地震剪力计算见表12。 表5—1 楼层地震剪力计算表 图5-1水平地震作用分布图 图5-2楼层地震剪力剪力分布图

水平地震作用计算

上海市工程建设规《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段,应提出避开要求,当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段,禁建造甲、乙类的建筑,不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;重不规则的建筑不应采用。 注:形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求: 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件,包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备,自身及其与结构主体的连接,应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙,应估计其设置对结构抗震的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求,应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标,应符合下列要求: 1 砌体结构材料应符合下列规定: 1)普通砖和多砖的强度等级不应低于MU10,其砌筑砂浆强度等级不应低于M5; 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5,其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定: 1) 混凝土的强度等级,框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区,不应低于C30;构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20; 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段),其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25;钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3,且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定: 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85; 2) 钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不应小于20%; 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 3.9.4 在施工中,当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时,应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算,并应满足最小配筋率要求。

土石坝地震永久变形计算方法_李湛

土石坝地震永久变形计算方法 李 湛1,3,栾茂田2,3 (11中国建筑科学研究院,北京 100013; 21大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连 116024; 31大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所,辽宁大连 116024) 摘 要:对于土石坝的地震永久变形,本文提出等效结点力-逐步软化有限元计算模型。首先根据坝体地震动力响应的 非线性有限元分析确定各时段坝体单元可能发生的残余应变、振动孔隙水压力增量及累积振动孔隙水压力,以此对静变 形模量和强度及静应力-应变关系进行修正,并应用于下一时段计算中;同时基于所确定的与上一时段地震作用所产生 的潜在残余应变增量和静应力-应变关系确定地震作用相应的等效结点力。在每一时段末根据上述所确定的等效结点 力和应力-应变关系,运用整体有限元分析确定坝休的残余变形增量,将各个时段计算所确定的残余位移累加得到地震 作用后坝体的残余变形量。这种方法能够同时考虑地震惯性力效应和土的软化效应对土石坝地震永久变形的影响。 关键词:水工结构;地震永久变形;等效结点力-逐步软化有限元模型;土石坝;抗震稳定性 中图分类号:TV312文献标识码:A 收稿日期:2008-03-03 基金项目:国家自然科学基金(50179006),教育部跨世纪优秀人才培养计划研究基金和中国科学院武汉岩土力学研究所前沿领域基础研究基金 (Q110305) 作者简介:李湛(1975)),男,博士.E -mail:lz -xj@https://www.doczj.com/doc/f517511370.html, Computation method for seismically -induced permanent deformation of earth -rock dams LI Zhan 1,3,LUAN Maotian 2,3 (1.China Academy o f Building Research ,Beijing 100013; 2.State Key Laboratory o f Coastal and O ffshore Engineering ,Dalian University o f Technology ,Dalian 116024; 3.Institute o f Geotechnical Engineering ,School o f Civil and Hydraulic Engineering , Dalian University o f Technology ,Dalian 116024) Abstract :This paper presents a finite element procedure for evaluating seismically -induced permanent deformation of earth -rock da ms.In the proposed procedure,both concepts of equivalent nodal forces and step -by -step gradually softening moduli are integrated together.The earthquake duration is divided into a certain number of time incre ments.And for each time increment the residual strain and dyna mic pore water pressure which is likely induced during previous time increments under undrained condition are estimated on the basis of the stress condition obtained by the dyna mic analysis and the empirical patterns of both residual strain and pore water pressure achieved e xperimentally.Then,the computed accumulative pore -water pressure at the end o f each time increment is used directly to modify the static hyperbolic relationship between stress and strain which is to be used for the next time period.And at the same time,the equivalent nodal forces equivalent to incremental residual strain potential are defined.B y using the modified stress -strain relationship,the incremental deformations are computed when the nodal forces equivalent to earthquake effect on the dam defined as above are imposed on the earth -rock dam.The computed incremental displacements of the earth -rock dam for each time incre ment are accumulated and the accumulative displacements can be regarded as approximation of the residual deformation which is to be initiated by earthquake shaking.In fact,the proposed numerical procedure has taken into c onsideration both the inertia effect 第28卷第4期 2009年8月水 力 发 电 学 报JOURNAL OF HYDROELEC TRIC ENGINEERING Vol.28 No.4Aug.,2009

第八章水平地震作用下的内力和位移计算

第8章 水平地震作用下的内力和位移计算 8.1 重力荷载代表值计算 顶层重力荷载代表值包括:屋面恒载:纵、横梁自重,半层柱自重,女儿墙自重,半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括:楼面恒载,50%楼面活荷载,纵、横梁自重,楼面上、下各半层柱及纵、横墙体自重。 8.1.1第五层重力荷载代表值计算 层高H=3.9m ,屋面板厚h=120mm 8.1.1.1 半层柱自重 (b ×h=500mm ×500mm ):4×25×0.5×0.5×3.9/2=48.75KN 柱自重:48.75KN 8.1.1.2 屋面梁自重 ()()kN m m m kN m m m kN m m m kN 16.1472 )25.06.6(/495.145.06.616.3)3.03(/495.123.06.7/16.3=?-?+?-?+ +?+?-? 屋面梁自重:147.16KN 8.1.1.3 半层墙自重 顶层无窗墙(190厚):()KN 25.316.66.029.3202.02019.025.14=??? ? ??-???+? 带窗墙(190厚): ()()KN 98.82345.002.02019.025.1428.15.16.66.029.3202.02019.025.14=??? ??? ???????-?+???-???? ??-???+? 墙自重:114.23 KN 女儿墙:()KN 04.376.66.1202.02019.025.14=????+? 8.1.1.4 屋面板自重 kN m m m m kN 78.780)326.7(6.6/5.62=+???

8.1.1.5 第五层重量 48.75+147.16+114.23+37.04+780.78=1127.96 KN 8.1.1.6 顶层重力荷载代表值 G 5 =1127.96 KN 8.1.2 第二至四层重力荷载代表值计算 层高H=3.9m ,楼面板厚h=100mm 8.1.2.1半层柱自重:同第五层,为48.75 KN 则整层为48.75×2=97.5 KN 8.1.2.2 楼面梁自重: ()()kN m m m kN m m m kN m m m kN 3.1542)25.06.6(/6.145.06.63.3)3.03(/6.123.06.7/3.3=?-?+?-?+ +?+?-? 8.1.2.3半墙自重:同第五层,为27.66KN 则整层为2×27.66×4=221.28 KN 8.1.2.4楼面板自重:4×6.6×(7.6+3+7.6)=480.48 KN 8.1.2.5第二至四层各层重量=97.5+154.3+221.28+480.48=953.56 KN 8.1.2.6第二至四层各层重力荷载代表值为: ()KN G 61.111336.65.326.76.65.2%5056.9534-2=??+????+= 活载:Q 2-4=KN 05.160%5036.65.326.76.65.2=???+???)( 8.1.3 第一层重力荷载代表值计算 层高H=4.2m ,柱高H 2=4.2+0.45+0.55=5.2m ,楼面板厚h=100mm 8.1.3.1半层柱自重: (b ×h=500mm ×500mm ):4×25×0.5×0.5×5.2/2=65 KN 则柱自重:65+48.75=113.75 KN 8.1.3.2楼面梁自重:同第2层,为154.3 KN 8.1.3.3半层墙自重(190mm ): ()()KN 14.3145.002.02019.025.142 8 .15.16.66.02 2.4202.02019.025.14=-?+???-??? ? ??-???+? 二层半墙自重(190mm ):27.66 KN 则墙自重为:(31.14+27.66)×4=235.2 KN

第五节 多自由度体系的水平地震作用

第五节 多自由度体系的水平地震作用 一、振型分解反应谱法 多质点弹性体系地震反应同单质点弹性体系一样,可以通过运动方程的建立和求解来实现。 假定建筑结构是线弹性的多自由度体系,利用振型分解和振型正交性原理,将求解n 个多自由度弹性体系的地震反应分析分解成n 个独立等效的单自由度体系的最大地震反应,分别利用标准反应谱,求得结构j 振型下,质点i 的F ,再按一般力学方法,求j 振型水平地震作用产生的作用效应(弯矩、剪力、轴力和变形),最后,按一定法则将各振型的作用效应进行组合,(但应注意,这种振型间作用效应的组合,并非简单的求代数和。)便可确定多自由度体系在水平地震作用下产生的作用效应。由于各个振型在总的地震效应中的贡献总是以自振周期最长的基本振型(第一振型)为最大,高振型的贡献随振型阶数增高而迅速减小。实际上,即使体系的自由度再多,也只计算对结构反应起控制作用的前k 个振型就够了,一般需考虑的振型个数k=2—3,即取前2—3个振型的地震作用效应进行组合,就可以得到精度很高的近似值,从而大胆减少计算工作量。 1、振型的最大地震作用 第j 振型I 质点最大地震作用 i ji j j ji G X F γα= 式中: j α —— 相应于第j 振型自振周期T 的地震影响系数 j γ —— j 振型的振型参与系数 ∑∑===n i ji i n i ji i j X m X m 121γ ji X —— j 振型i 质点的水平相对位移——振型位移 i G —— 集中于i 质点的重力荷载代表值 上述方法繁琐,工作量大,计算不方便,因此工程中为了简化计算,在满足一定条件下,可采用近似的计算法,即底部剪力法。 2、振型组合 (1)SRSS (平方和开方法) ∑=2 j S S (2)CQC (完整二次项组合法) 二、底部剪力法 1、 适用条件: (1) 高度不超过40m ; (2) 以剪切变形为主(房屋高宽比小于4) (3) 质量和刚度沿高度分布比较均匀 (4) 近似于单质点体系

重力坝抗滑稳定与应力计算

项目名称:几内亚凯勒塔(KALETA)水电站工程项目阶段:复核阶段 计算书名称:重力坝抗滑稳定及应力计算 审查: 校核: 计算: 黄河勘测规划设计有限公司 Yellow River Engineering Consulting Co. ,Ltd. 二〇一二年四月

目录 1.计算说明..................................................................................... 错误!未定义书签。 目的与要求 ......................................................................... 错误!未定义书签。 基本数据 ............................................................................. 错误!未定义书签。 2.计算参数和研究方法................................................................. 错误!未定义书签。 荷载组合 ............................................................................. 错误!未定义书签。 计算参数及控制标准 ......................................................... 错误!未定义书签。 计算理论和方法 ................................................................. 错误!未定义书签。 3.计算过程..................................................................................... 错误!未定义书签。 荷载计算 ............................................................................. 错误!未定义书签。 自重 ............................................................................. 错误!未定义书签。 水压力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 扬压力 ......................................................................... 错误!未定义书签。 地震荷载 ..................................................................... 错误!未定义书签。 安全系数及应力计算 ......................................................... 错误!未定义书签。 4.结果汇总..................................................................................... 错误!未定义书签。

6 水平地震作用下框架的内力分析

57 6 水平地震作用下横向框架的内力分析(以A4~D4榀框架为例) 6.1 楼层剪力 由表4.5.9得水平地震作用下横向框架各楼层剪力如表6.1.1所示。 6.2 各柱抗侧刚度D 由表4.5.7得各柱抗侧刚度如表6.2.1所示。 46.3 各层各柱剪力的计算 由D 值法, j ji ji V D D V ∑= 各层各柱剪力的计算如表6.3.1所示。 表6.3.1 各层各柱剪力的计算 单位:kN

58 6.4 各层各柱反弯点高度的计算 由D 值法,查表得出各层各柱反弯点高度的计算如表6.4.1所示。 表6.4.1 各层各柱反弯点高度的计算 6.5 柱端弯矩的计算 _ ji l C V M y =, ) (V M _ ji u C y h i -= , y h y i =_ 。各层各柱柱端弯矩计算如表6.5.1所示。

59 表6.5.1 水平地震作用下柱端弯矩计算 单位:m 、kN 、m kN . 6.6 梁端弯矩的计算 由节点平衡条件,*()l l u l b b c c l r b b i M M M i i =++,*()r r u l b b c c l r b b i M M M i i =++,式中M 、 M b r 、M b l 为节点处的梁端的弯矩,M c u 、M c l 为节点处柱上下端弯矩,i b r 、i b l 为节点处左右梁的线刚度。以各个梁为脱离体,将梁的左右端弯矩之和除以该梁的跨长,便得到梁内的剪力,计算过程如表6.6.1所示。

kN.表6.6.1 水平地震作用下梁端弯矩计算单位:m 6.7 绘制水平地震作用下A4~D4榀框架的弯矩图 如图6.7所示。 6.8 绘制水平地震作用下A4~D4榀框架的剪力图 如图6.8所示。 6.9 绘制水平地震作用下A4~D4榀框架的轴力图 如图6.9所示。 60

附录三 用材料力学方法计算坝体应力

附录三 用材料力学方法计算坝体应力 一、说明 混凝土重力坝一般均用材料力学方法计算坝的应力指标并设计断面,所以本附录仍列入该法的有关计算公式,至于电子计算机的程序另见本规范参考资料。 本法假定坝体各水平截面上的垂直正应力σy 呈直线分布, 因此,可以按材料力学中的偏心 受压公式来确定 σy ,然后依次应用平衡条件确定剪应力τ,水平正应力σx 以及主应力σz 1, σz 2和其方向。 作用在计算截面上的扬压力,通常呈折线形分布(附图6a ),这个图形,可分解为一个在全 截面上呈梯形(或三角形)分布的图形(附图6b )和一些在上游部分呈局部三角形或矩形分布的图形,如附图6c 、d 、e 。当扬压力沿全截面呈直线分布时(即附图6b 所示情况),其所产生的应力为: =-==τσσv y x p 附图6 v p 为计算点的扬压力,因此,这种扬压力所产生的应力可以不必专门计算,只须先不考虑扬压力的影响,确定各点上的应力σx , σy 及τ,然后在正应力中扣去扬压力v p 即可,对于仅 作用在截面局部部分上的扬压力(渗透压力),则必须作专门计算,以确定其所产生的应力。 用材料力学方法计算坝体应力时,以压应力为正,拉应力为负,y 为垂直轴,以向下为正,x 为水平轴,以向上游为正,原点取在计算截面与下游坝面的交点上(附图7),其余所用符号如下:

T ——坝体计算截面沿上、下游方向的长度; n ——上游坝坡,n =tg φs ; m ——下游坝坡,m =tg φxi ; γh ——混凝土容重; γ、'γ——上、下游水的容重('γ在数值上常等于γ); p 、'p ——计算截面在上、下游坝面所受的水压力(如有泥沙压力时应计入在内); p y 、'p y ——计算截面在上、下游坝面所受地震动水压力; λ——地震惯性力总系数,λ=k H C z F 以入乘混凝土重量W ,即为地震惯性力,应按《水工建筑物抗震设计规范》计算; vs p 、vxi p ——计算截面在上、下游坝面处的扬压力; ηγH ——在上游的渗透压力(H 为计算截面以上的上游水深,η为扬压力系数); ΣW ——计算截面上全部垂直力的总和(包括坝体自重、水重、泥沙重及计算的扬压力等),以向下为正,对于实体重力坝,均切取单位宽度坝体为准(下同); ΣP ——计算截面上全部水平推力的总和(包括水压力、泥沙压力和地震水压力等),以指向上游为正; ΣM ——计算截面上全部垂直力及水平力对于计算截面形心的力矩的总和,以使上游面产生压应力者为正; 其他符号将在宽缝重力坝计算中再加说明。 二、实体重力坝的计算 1.计算实体重力坝应力的基本公式 (1)实体重力坝坝面应力公式: 上游面垂直正应力 26T M T W s y ∑∑+= σ (附29) 下游面垂直正应力 26T M T W xi y ∑∑-= σ (附30) 上游面剪应力 n p p s y y s )(στ-+= (附31) 下游面剪应力 m p p y xi y xi )('+'-=στ (附32) 上游面水平正应力 σσx s y y y s p p p p n =+-+-()()2

水平地震作用计算

上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段,应提出避开要求,当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段,严禁建造甲、乙类的建筑,不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;严重不规则的建筑不应采用。 注:形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求: 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件,包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备,自身及其与结构主体的连接,应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙,应估计其设置对结构抗震的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求,应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标,应符合下列要求: 1 砌体结构材料应符合下列规定: 1)普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU10,其砌筑砂浆强度等级不应低于 M5; 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5,其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定: 1) 混凝土的强度等级,框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区,不应低于C30;构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20; 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段),其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25;钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3,且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定: 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85; 2) 钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不应小于20%; 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

(整理)地震作用下框架内力和侧移计算.

6 地震作用下框架内力和侧移计算 6.1刚度比计算 刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值。为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.4.2条规定:抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.5.2条规定:对框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比计的比值不宜小于0.7,且与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。计算刚度比时,要假设楼板在平面内刚度无限大,即刚性楼板假定。 7.0939.0/1136076/10669082 11 >== = ∑∑mm N mm N D D γ,满足规范要求; ()8.0939.0/113607611360761136076/1066908334 321 2>=++?=++=∑∑∑∑mm N mm N D D D D γ,满 足规范要求。 依据上述计算结果可知:刚度比满足要求,所以无竖向突变,无薄弱层,结构竖向规则,故可不考虑竖向地震作用。将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加,框架各层层间侧移刚度∑i D ,见表6-4。 表5-4框架各层层间侧移刚度 楼层 1层 2层 3层 4层 5层 6层 突出屋面层 ∑i D 1066908 1136076 1136076 1136076 1136076 1136076 258396 6.2水平地震作用下的侧移计算 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)附录C 中第C.0.2条可知:对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架剪力墙结构和剪力墙结构,其基本周期可按公式6-1计算。 T T T μψ7.11= (6-1) 式中:1T ——框架的基本自振周期; T μ——计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移,单位为m ; T ψ——基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数。

绪论及重力坝习题

第一章绪论习题 1.何谓水利工程? 何谓水工建筑物? 何谓水利枢纽? 何谓蓄水枢纽? 何谓取水枢纽? 2.水工建筑物有哪几类? 3.为什么要对水利枢纽工程分等和对水工建筑物分级? 4.水利工程有哪些特点? 5.学好水工建筑物课程应注意掌握教材的哪些内容? 绪论习题答案 1、何谓水利工程? 何谓水工建筑物? 何谓水利枢纽? 何谓蓄水枢纽? 何谓取水枢纽? 1、答案: 为了对自然界的水进行有效的控制和合理的调配,达到兴利除害目的而修建的各项工 程措施通称为水利工程。 为了达兴利除害目的而采取的工程措施中,修建的各种建筑物称为水工建筑物。 在水域的适当地点,为了一种或多种目标而集中布置若干个水工建筑物,各自发挥不同作用并协调工作,构成的有机综合体,称为水利枢纽。 为了满足防洪、灌溉、发电等各种需要,在河流上修建拦河坝形成水库,抬高水位,调节径流的水利枢纽称为蓄水枢纽。 为了从河流、湖泊等水源取水以满足灌溉和其它用水部门的需要,而在渠首河段修建的对河道来水不起调蓄作用的水利枢纽称为取水枢纽。 2、水工建筑物有哪几类? 2、答案: 按使用期限可分为:永久性建筑物和临时性建筑物。 永久性建筑物——枢纽工程运行期间使用的建筑物; 临时性建筑物——枢纽工程施工期间使用的建筑物; 按永久性建筑物的重要性又可分为:主要建筑物和次要建筑物。 3、为什么要对水利枢纽工程分等和对水工建筑物分级? 3、答案: 安全和经济是水利水电工程建设中必须妥善解决的矛盾。为此,按枢纽工程的规模、效益、重要性等将其分为不同的等别,按重要性对其中的建筑物分为不同的级别,并据此规定不同的技术要求和安全要求,以达到既安全又经济之目的。 4、水利工程有哪些特点? 4、答案: 水利工程的特点:规模大、投资多、建设周期长、受自然条件影响大、涉及的因素多、影响范围广。因此,其设计、施工和运行管理均必须严格按照程序和规定进行。 5、学好水工建筑物课程应注意掌握教材的哪些内容? 5、答案: ①建筑物的形式和特点、适用范围与工作条件、基本尺寸和工程布置、构造及材料; ②作用于建筑物上的荷载及其组合、设计条件的选择; ③水力、渗流计算和建筑物的稳定和强度分析;

8 地震作用内力计算

八地震作用内力计算 (一)重力荷载代表值计算 1.屋面雪荷载标准值 Q sk=0.65×[7.8×6×(7.2×2+3.0)+3.9×(3.0+7.2)+7.8×7.2×2+10.1× 3.9+3.9×7.2]=0.65×1034=787kN 2.楼面活荷载标准值 Q1k=Q2k=2.5×[3.0×7.8×6+3.9×(3.0+7.2)+3.9×(7.2×3+10.1) +3.9× 7.2]+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2 +7.8×10.1)=2.5×332+2.0×781=2397kN Q3k=Q4k=2.5×332+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2)=2.5×332+2.0×702=2239kN 3.屋盖、楼盖自重 G5k=25×{1034×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2)+0.3×(0.8-0.1)×[3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9×3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2 ×2+3.0)×7+3.0+7.2)]}+( 20×0.02+7×(0.08+0.16)/2+17×0.02)×1034=25 ×201.48+1.58×1034=6666kN G4k=25×201.48+(20×0.02+17×0.02+0.65)×1034=6470kN G1k=G2k=25×{(332+781)×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2+7.8×2) +0.3×(0.8-0.1)×[(3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9× 3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2×2+3.0)×7+3.0+7.2)+10.1+7.8]}+ (20×0.02+17 ×0.02+0.65)×(332+781)=25×214.70+1.39×1113=6871kN 4.女儿墙自重 G’=1.0×[(3.9×3+7.8×6+3.9)×2+(10.1+7.2+3.0+7.2)×2]×(18×0.24+17 ×0.02×2)=179.8×4.66=835kN 5.三~五层墙柱等自重 柱自重 (0.6×0.6×3.6×25+4×0.6×3.6×0.02×17)×39=1378kN 门面积 2.6×1.0×25=65m2 窗面积 2.3×1.8×24+10.1×1.8×2=136m2 门窗自重 65×0.2+136×0.4=67kN 墙体自重 {3.6×[7.8×24+7.2×14+3.9×2+8.7+3.9×2+(7.8+7.2)×2+3.9× 2+4.2×2+10.1×2]-(136+65)}×0.24×18=(3.6×378.4-201)×4.32=5017kN 小计6462kN 6.二层墙柱等自重

计算书

1非溢流坝段设计计算 1.1设计校核洪水位的确定 由堰流公式 相应洪水位= 堰顶高程+ H0 H0=1.05H d B=Q/q n=B/b 式中:Q--流量m3/s B--溢流堰孔口宽m H0--堰顶以上作用水头 G--重力加速度9.8m3/s m—流量系数 n—孔口数 H d—堰面曲线定型设计水头 B—溢流孔的净宽 b—孔口净宽 q—单宽流量 --侧收循系数,根据闸墩厚度及墩头形状而定, =1, =0.95,m=0.502,q=60㎡/s,b=5m,堰顶高程=1057.00m 计算成果见表: 表5.2 堰顶高程 1.2坝顶高程的确定 坝顶高程分别按设计和校核两种情况,用以下公式进行计算:

波浪要素按官厅公式计算。公式如下: 1/3 1/121022000.0076gh gD v v v -??= ???...............................① 1/3.75 1/2.15022000.331gL gD v v v -??= ??? ...............................② 2 12z h H h cth L L ππ= ...............................③ 库水位以上的超高h ?: 1c z h h h h ?=++ 式中1h --波浪高度,m z h --波浪中心线超出静水位的高度,m c h --安全超高,m(查规范得,设计情况取0.3m,校核情况取0.2m) o v --计算风速。水库为正常蓄水位和设计洪水位时,宜用相应洪水期多年 平均最大风速的1.5~2.0倍,取19m/s ,校核洪水位时,宜用相应洪水期多年平均最大风速,15 m/s D-风区长度;取800m L--波长;M H--坝前水深 1.2.1.1 设计情况下 gD/v 02=9.8×800/192=21.72,在20—250之间,故h 的累积频率为5%的波高,带入①中, 9.8×h 5%/192=0.0076×19-1/12×(9.81×800/192)1/3 得h 5%=0.55m 查《混凝土重力坝设计规范》表B.6.3得 h 5%/hm=1.95 hm=0.55/1.95=0.282m h 1%/hm=2.42 h 1%=0.282×2.42=0.682m 将各值带入②得

单质点地震作用计算的计算方法

单质点地震作用计算的计算方法 所谓单质点弹性体质,是指可以将结构参与振动的全部质量集中于一点,用无重量的弹性直杆支承于地面上的结构.例如水塔、单层房屋等建筑物,由于它们的质量大部分集中于结构的顶部,所以通常将这些结构简化成单质点体系.目前,计算弹性体系的反应时,一般假定地基不产生转动,而把地基的运动分解为一个竖向和两个水平向的分量,然后分别计算这些运动分量对结构的影响. 主要内容:1.单自由度弹性体系地震反应分析,主要是运动方程解的一般形式及水平地震作用的基本公式及计算方法。 2.计算水平地震作用关键在于求出地震系数k和动力系数β。 一、地震概述 地震是一种地质现象,就是人们常说的地动,它主要是由于地球的内力作用而产生的一种地壳振动现象。据统计,地球上每年约有15万次以上或大或小的地震。人们能感觉到的地震平均每年达三千次,具有很大破坏性的达100次。每次中等程度的地震就会造成重大损失和人员伤亡,研究地震的危害和抗震的方法极有必要,目前已经研究到了多质点体系地震作用和整体结构的地震作用,但这些研究都离不开单质点地震作用的计算,我们组准备理论研究并在现有的计算基础上做一点拓展。 二.地震危害直接 2005年2月15日新疆乌什发生6.2级地震,经济损失达15757.43万元,主要是土木结构的房屋破坏严重。近期,云南普洱发生严重的地震,震中位于人口稠密的县城,造成严重的财产损失和人员伤亡。目前,因灾受伤群众为300余人,其中3人死亡。全县各乡(镇)房屋受损严重,土木结构房屋墙体倒塌较多,砖混结构房屋普遍出现墙体开裂,承重柱移位。作为将来的结构工程师,抗震是我们拦路虎,必须加以重视,那我们先从基础理论着手。 三、单质点弹性体系的地震反应 目前,我国和其他许多国家的抗震设计规范都采用反应谱理论来确定地震作用。这种计算理论是根据地震时地面运动的实测纪录,通过计算分析所绘制的加速度(在计算中通常采用加速度相对值)反应谱曲线为依据的。所谓加速度反应谱曲线,就是单质点弹性体系在一定地震作用下,最大反应加速度与体系自振周期的函数曲线。如果已知体系的自振周期,那么利用加速度反应谱曲线或相应公式就可以很方便地确定体系的反应加速度,进而求出地震作用。 应用反应谱理论不仅可以解决单质点体系的地震反应计算问题,而且,在一定假设条件下,通过振型组合的方法还可以计算多质点体系的地震反应。 1.运动方程的建立 为了研究单质点弹性体系的地震反应,我们首先建立体系在地震作用下的运动方程。图2-1表示单质点弹性体系的计算简图。

第八章 水平地震作用下的内力和位移计算

第8章水平地震作用下的内力和位移计算 重力荷载代表值计算 顶层重力荷载代表值包括:屋面恒载:纵、横梁自重,半层柱自重,女儿墙自重,半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括:楼面恒载,50%楼面活荷载,纵、横梁自重,楼面上、下各半层柱及纵、横墙体自重。 第五层重力荷载代表值计算 层高H=,屋面板厚h=120mm 半层柱自重 (b×h=500mm×500mm):4×25×××2= 柱自重: 屋面梁自重 () () kN m m m kN m m m kN m m m kN 16 . 147 2 ) 25 .0 6.6( / 495 .1 4 5.0 6.6 16 .3 ) 3.0 3( / 495 .1 2 3.0 6.7 / 16 .3 = ? - ? + ? - ? + + ? + ? - ? 屋面梁自重: 半层墙自重 顶层无窗墙(190厚):()KN 25 . 31 6.6 6.0 2 9.3 2 02 .0 20 19 .0 25 . 14= ?? ? ? ? ? - ? ? ? + ? 带窗墙(190厚): () () KN 98 . 82 3 45 .0 02 .0 20 19 .0 25 . 14 2 8.1 5.1 6.6 6.0 2 9.3 2 02 .0 20 19 .0 25 . 14 = ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? - ? + ? ? ? - ? ? ? ? ? ? - ? ? ? + ? 墙自重:KN

女儿墙:()KN 04.376.66.1202.02019.025.14=????+? 屋面板自重 kN m m m m kN 78.780)326.7(6.6/5.62=+??? 第五层重量 ++++= KN 顶层重力荷载代表值 G 5 = KN 第二至四层重力荷载代表值计算 层高H=,楼面板厚h=100mm 半层柱自重:同第五层,为 KN 则整层为×2= KN 楼面梁自重: ()()kN m m m kN m m m kN m m m kN 3.1542)25.06.6(/6.145.06.63.3)3.03(/6.123.06.7/3.3=?-?+?-?+ +?+?-? 半墙自重:同第五层,为则整层为2××4= KN 楼面板自重:4××(+3+)= KN 第二至四层各层重量=+++= KN 第二至四层各层重力荷载代表值为: ()KN G 61.111336.65.326.76.65.2%5056.9534-2=??+????+= 活载:Q 2-4=KN 05.160%5036.65.326.76.65.2=???+???)( 第一层重力荷载代表值计算 层高H=,柱高H 2=++=,楼面板厚h=100mm 半层柱自重:

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