在抗震设计时为什么要同时考虑无地震作用效应时的组合和有地震作用效应时的组合?

作者&投稿:丰绿 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
效应组合时地震效应与哪些效应组合~

地震作用效应和其他荷载效应组合


根据抗震设计规范,进行结构抗震设计时,结构构件的地震作用效应和其他荷载效应组合的设计值,应按照下式进行:

这个公式涉及许多参数,看起来比较抽象,尤其是工程计算软件的普及,已经让工程师忘记在工程设计中应该如何选择其中合理的参数数值,以及选择的依据。今天我们就来剖析一下这个公式的意义。
(1)S为荷载效应的组合值。
首先,理解什么是荷载效应。我们在计算中,通常要验算结构的内力和变形,内力和变形就是所谓的荷载效应。
(2)为重力荷载分项系数,根据抗震条文规定,此分项系数一般情况下采用1.2,当重力荷载效应对构件承载力有利时,可采用1.0。
首先,我们要明确什么是荷载的分项系数。荷载的分项系数,是反映荷载的不确定性并与结构可靠度概念相关联的一个系数。我们知道,荷载的标准值,是指在结构的设计基准期内,满足一定概率的情况下,在正常情况下可能出现的最大荷载值。考虑到实际工程中,实际荷载还是有可能超过统计的标准值情况,所以需要对标准值乘以一个分项系数,荷载的标准值与分项系数的乘积,即为荷载的设计值。荷载的不确定性越大,分项系数的取值越大,因此活荷载的分项系数要大于重力荷载的分项系数。
第二,荷载总是会对结构产生内力,因此荷载给人的直觉应该总是不利的,为何规范中还规定“当重力荷载效应对构件承载力有利时,重力荷载分项系数可采用1.0”?下面举个例子就理解了。
框架结构在水平荷载作用下的弯矩图,如下图所示。

框架结构在竖向重力荷载作用下,梁的弯矩图如下图所示。

如果我们现在需要组合的荷载效应是梁端弯矩,注意到梁左端,重力荷载作用下的梁左端弯矩为负弯矩,与水平荷载作用下的梁左端弯矩符号正好相反,组合的效果会导致梁左端弯矩降低,因此,对于这样的受力情况,重力荷载效应对构件承载力有利。
(3)γ_EH,γ_EV,分别为水平、竖向地震作用分项系数。按下表取值。

此处水平地震作用的分项系数,根据《建筑结构可靠度设计统一标准》中的方法,将众值烈度下的地震作用视为可变作用而不是偶然作用,确定取值为1.3,竖向地震作用的分项系数参考水平地震作用设为1.3.当竖向与水平同时考虑时,根据加速度峰值记录和反应谱的分析,二者的组合比为1:0.4,故γ_EH=1.3,γ_EV=0.4*1.3≈0.5.
(4)γ_w:风荷载分项系数,采用1.4。
(5)G_E:重力荷载代表值,注意应该是恒载和活载的组合值;(微信平台内请回复“重力荷载代表值”,查看详细内容)
(6)E_EH和E_EV:分别水平、竖向地震作用的标准值。
(7)w_k:风荷载标准值;
(8)ψ_w:风荷载组合系数,一般结构可取0,高层建筑和高耸结构可采用0.2。
首先,需要理解组合系数的含义。荷载组合系数所考虑的因素是,对于两种以上的可变荷载进行效应组合时,考虑到几种可变荷载同时达到最大值的可能性极低,因此乘以一个组合系数,对效应进行折减。历次地震表明,大地震发生时,似乎都是风平浪静,因此考虑地震作用后,通常不再考虑风荷载效应,但是对于高层建筑,由于风荷载还是一个主要的控制荷载,因此地震作用效应的基础上仍要加上20%的风荷载效应。
(9)C_G,C_Eh, C_EV,Cw, 这些分别为重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用和风荷载的作用效应系数。此处只需理解作用效应系数的含义即可,作用效应系数可以理解为一个传递函数,我们知道了荷载,需要对结构内力或变形进行验算,通过荷载效应系数,可以通过荷载得出所需要验算的内力或是变形。

荷载效应:建筑结构设计中,由荷载引起结构或结构构件的反应,例如内力、变形和裂缝等。

荷载效应组合是指结构或结构构件在使用期间,除承受恒荷载外,还可能同时承受两种或两种以上的活荷载,这就需要给出这些荷载同时作用时产生的效应

抗震设计,确实是考虑地震作用的组合(左震、右震)。但不一定就说明建筑物在抗震组合中的内力组合是最不利的。设计一栋建筑,当然是要考虑无地震和有地震的情况。也就说先是按正常使用情况下设计构件,然后在考虑地震的组合。拿两者来比较,看看到底是无地震作用组合的内力还是有地震作用组合的内力大,选择比较不利的情况作为设计的内力,再用不利的内力来配筋。(注:无地震时考虑风作用;有地震时不考虑风作用(60m以下的建筑适用))。所以,不可能预先判断一定是地震的作用大。

地震的发生有一定的概率,也就是不确定性,所以在在抗震设计的时候要考虑无地震作用组合的内力

因为这样可以保护我们的安全 同时可以给我们一个美好的环境

在抗震设计时为什么要同时考虑无地震作用效应时的组合和有地震作用效...
答:抗震设计,确实是考虑地震作用的组合(左震、右震)。但不一定就说明建筑物在抗震组合中的内力组合是最不利的。设计一栋建筑,当然是要考虑无地震和有地震的情况。也就说先是按正常使用情况下设计构件,然后在考虑地震的组合。拿两者来比较,看看到底是无地震作用组合的内力还是有地震作用组合的内力大,...

为什么进行结构抗震设计时,考虑重力荷载?
答:答案很简单,因为结构在地震作用的同时也会有重力荷载作用,而结构设计就是要综合考虑所有可能的荷载作用已满足结构的安全性和经济性。进一步说,重力荷载虽然是竖向荷载,但同样会在结构的各个构件上产生内力作用,如果这个内力相对地震载产生的内力比较大,尤其是在结构的上层,如果不加考虑将会很危险。希望...

为什么抗震设计要考虑场地影响,怎样考虑?
答:地震对建筑物的破坏作用是通过场地、地基和基础传递给上部结构的,同时,场地与地基在地震时又支撑上部结构。任何一个建筑物都座落和嵌固在建设场地的岩土地基上。所以抗震设计必须考虑场地影响。影响因素很多,如局部地形、地质构造、地基土质等 建议你看看这些资料 ...

建筑结构抗震设计的基本准则
答:1. 地震力的预测与控制:在抗震设计中,首先要考虑的是地震力的预测和控制。通过分析地震的特性,如地震的加速度、地震的周期等,对建筑结构进行地震力的计算和预测,从而确定结构的关键部位和关键构件所能承受的地震力范围。在此基础上,对结构进行优化设计,使其能够有效地抵抗地震力。2. 结构的延性和...

抗震结构设计中Ge是什么
答:重力荷载代表值:在抗震设计中,当计算地震作用的标准之和计算结构构件的地震作用效应与其他荷载效应的基本组合时,作用与结构的重力荷载代表值Ge,它是永久荷载和有关可变荷载的组合值之和。

什么叫抗震设防?
答:此外,抗震设防还需要考虑到地震的特点。不同地震的震级、烈度和持续时间等都会对建筑物造成不同的影响。因此,在抗震设防中,需要根据地震的特点进行针对性的设计和加固,以最大程度地减少地震对建筑物的影响。总的来说,抗震设防是一项系统性的工程,需要综合考虑设计、施工、加固等多个方面,以提高...

地基和基础需要考虑抗震设计吗
答:地基和基础需要考虑抗震设计的。抗震设计是在重视"计算设计"的同时,要着重从结构的整体出发,在抗震设计中具有主导作用,在结构抗震设计过程中在结构的刚度、强度、延度和轴压比方面加强结构的"概念设计。我们的邻国日本是一个地震多发的国家,每年发生有感地震约1000多次,全球10%的地震均发生在日本及其...

建筑结构抗震设计若干问题的讨论?
答:随着我国经济快速发展,一栋栋高楼大厦拔地而起,但与此同时,在我国是地震多发国家的背景下,建筑抗震等安全因素成为设计需要考虑的因素之一,现阶段,我国的建筑抗震水平较高,但因地震导致房屋倒塌的情况时有发生,为了能更好的提高建筑抗震水平,在建筑抗震设计方面更加合理,作为中学生了解建筑结构的抗震...

建筑抗震设计规范是什么
答:高度、重要性等因素来确定相应的抗震等级和设防烈度。同时,还需要考虑地质条件、场地类别等因素对建筑物抗震性能的影响。设计师需要根据规范要求进行详细的计算和分析,确保建筑物的抗震性能符合要求。总之,建筑抗震设计规范是保障建筑物在地震中安全性的重要法规,对于保障人民生命财产安全具有重要意义。

抗震措施包括哪些
答:建筑结构设计是抗震措施的核心,它涉及到建筑物的设计和施工。抗震设计要求建筑物能够承受地震带来的冲击力,通过采用柔韧的结构、设置隔震层、加强连接部位等方式,减少地震对建筑的破坏。同时,建筑师还会考虑建筑物的质量分布和重心位置,以降低地震时的摆动效应。地震预警系统是另一种重要的抗震措施。这种...