Диаграмма горизонтальных сейсмических воздействий - спектр эффектов ускорения

В «Строительные нормы сейсмостойкого проектирования» (GB50011- 2001) предложена диаграмма горизонтальных сейсмических воздействий - спектр эффектов ускорения движения поверхности, площадки для зданий со сроком эксплуатации проектирования 50 лет.

Диаграмма горизонтальных сейсмических воздействий - спектр эффектов ускорения

а - коэффициент при горизонтальных сейсмических воздействиях;

a_max - максимальный коэффициент при горизонтальных сейсмических воздействиях; Т - период собственных колебаний конструкции;

T_g - период характеристики района площадки; η₁ - регулируемый коэффициент падающего градиента;

η₂ - регулируемый коэффициент затухания; у- коэффициент затухания

Максимальный коэффициент при горизонтальных сейсмических воздействиях а_max

Проектная сейсмическая балльность	6 баллов	7 баллов		8 баллов		9 баллов
Основное ускорение	0,05g	0,1g	0,15g	0,2 g	0,3g	0,4 g
Слабое сейсмическое воздействие	0,04	0,08	0,12	0,16	0,24	0,32
Сильное сейсмическое воздействие	0,23	0,05	0,72	0,9	1,2	1,4

g - ускорение центра тяжести 9,8 м/с².

Период характеристики площадки T_g (с)

Группы проектирования по землетрясениям	Классификация площадки
	I	II	III	IV
1-я группа	0,25	0,35	0,45	0,65
2-я группа	0,3	0,4	0,55	0,75
3-я группа	0,35	0,45	0,65	0,9

Максимальные ускорения движений поверхности земли а_max

Проектная сейсмическая балльность	6 баллов	7 баллов		8 баллов		9 баллов
Маленькое землетрясение	0,018g	0,035g	0,055g	0,07g	0,11g	0,14g
Среднее землетрясение	0,05g	0,lg	0,15g	0,2g	0,3g	0,4g
Большое землетрясение	0,1g	0,22g	0,22g	0,4g	0,51g	0,62g

Образование спектра эффектов ускорения рассчитывается, если отношение затухания конструкции, классификация площадки, группа проектирования определены. Коэффициент при горизонтальных сейсмических воздействиях а главным образом зависит от максимального ускорения движения поверхности Япвх, так же как и максимальный коэффициент при горизонтальных сейсмических воздействиях a_max ∞ a_maxПри проектной сейсмичности района строительства 8, 9 баллов, при контролировании редких землетрясений, значения периода характеристики площадки в таблице должны обычно увеличиваться на 0,05 с.

В «Строительные нормы сейсмостойкого проектирования» (GB50011- 2001) предложены три максимальных ускорения движений поверхности при разной проектной сейсмической балльности.

Из a_max ∞ a_max и последней таблицы получаем максимальный коэффициент при горизонтальных средних сейсмических воздействиях а_max

Максимальный коэффициент при горизонтальных средних сейсмических воздействиях а_max

Проектная сейсмическая балльность	6 баллов	7 баллов		8 баллов		9 баллов
Воздействие среднего землетрясения (конструкции находятся на упругом основании)	0,11	0,23	0,33	0,46	0,66	0,9

где ξ- коэффициент затухания.

«Строительные сейсмостойкие нормы проектирования» (GB50011-2001), «Технической инструкции по проектированию конструкций высотных зданий» (JGJ 3-2002), «Технические нормы металлических конструкций для высотных зданий» (JGJ99-98) выдвинули некоторые отношения значения затуханий колебаний конструкций коэффициенты затухания при различных проектных уровнях сейсмичности.

Коэффициент затухания колебаний конструкций

Проектная сейсмическая балльность	6 баллов	7 баллов		8 баллов		9 баллов
Воздействие среднего землетрясения (конструкции находятся на упругом основании)	0,11	0,23	0,33	0,46	0,66	0,9

В «Строительных нормах сейсмостойкого проектирования» (GB50011- 2001) разработаны параметры землетрясений поверхности земли (максимальное ускорение, спектр эффектов ускорения, характеристика площадки и т.д.), которые рассчитывают при сейсмостойком проектировании конструкций общих зданий со сроком эксплуатации 50 лет. Для временных зданий со сроком эксплуатации меньше 50 лет ведут сейсмостойкое проектирование по «Строительным нормам сейсмостойкого проектирования» (GB50011-2001). Для важных зданий со сроком эксплуатации больше 50 лет нужно изучать аттестованные отчеты безопасности по землетрясениям и проводить сейсмостойкое проектирование. В общих случаях, максимальное ускорение и максимальный коэффициент при сейсмических воздействиях увеличиваются.Для металлических конструкций ξ=0,02 и железобетонных конструкций ξ=0,05. На рисунках нижк показаны диаграммы - коэффициенты эффектов ускорения при горизонтальных сейсмических воздействиях. Сравнивая диаграммы, видим, что при Tj < T_g значение коэффициента при горизонтальных сейсмических воздействиях α для металлических конструкций больше, чем для железобетонных конструкций, на 30%; при длительных периодах Tj>5T_g еще больше на 20%.

Диаграммы - коэффициенты эффектов ускорения при горизонтальных сейсмических воздействиях (ξ= 0,02)

1 - строительная площадь I группы; 2 - то же II группы; 3 - то же III группы; 4 - то же IV группы

Диаграммы - коэффициенты эффектов ускорения при горизонтальных сейсмических воздействиях (ξ= 0,05)

1 - строительная площадь I группы; 2 - то же II группы; 3 - то же III группы; 4 - то же IV группы

При загрублении фундамента здания с подвалом жесткость его увеличивается. При сейсмических воздействиях для фундамента относительно поверхности земли максимальное ускорение и максимальный коэффициент уменьшаются. Для расчета сейсмостойкости нужно рассматривать общую модель здания с учетом подвала.

Минимальная горизонтальная поперечная сила для любых этажей

При горизонтальном сейсмическом воздействии вычисляют минимальную горизонтальную поперечную силу любого этажа:

где V_EKi - поперечная сила /-го этажа при горизонтальном сейсмическом воздействии; λ - коэффициент поперечных сил, принимается не менее приведенных в таблице ниже, для вертикальных несимметричных конструкций, умножается на 1,15; Gj - нагрузка j-го этажа.

Минимальные значения коэффициента поперечных сил

Тип	7 баллов	8 баллов	9 баллов
Воздействие кручения для конструкции с основным периодом < 3,5 с	0,016	0,032	0,064
	-0,024	-0,048
То же, для конструкции с основным периодом > 5 с	0,012	0,024	0,04
	-0,018	-0,032

1. Для конструкции с основным периодом 3,5-5с значения коэффициента поперечных сил вычисляется по интерполяции.Примечания:

2. Значения в скобках даны для ускорения основного сейсмического воздействия 0,15g и 0,30g.

Из таблицы видно, что при явном воздействии кручения на конструкцию с основным периодом < 3,5 с, минимальный коэффициент этажной сейсмической поперечной силы λ = 0,2a_max для конструкции с основным периодом > 3,5 с Я соответственно уменьшается. Определение минимальной горизонтальной сейсмической поперечной силы отражает зависимость сейсмических воздействий, скорость сейсмического движения, воздействие перемещения и дополняет недостаток реактивного спектра. Когда коэффициент этажной горизонтальной сейсмической поперечной силы при расчете оказывается меньше, чем минимальная горизонтальная сейсмическая поперечная сила, то можно увеличить значения поперечной силы и таким образом регулировать эффект сейсмического воздействия. Но регулировать увеличивающуюся амплитуду нельзя больше 1,2-1,3; иначе необходимо менять конструктивное расположение и размеры сечения, увеличивать конструктивную прочность, чтобы удовлетворить требованиям конструктивной безопасности.