求各层水平地震作用标准值。 水平地震作用标准值的大小除了
相应于水平地震作用下由重力荷载代表值效应的标准值
采用底部剪力法时,各楼层可仅取一个自由度,结构的水平地震作用标准值,应按下列公式确定(图5.2.1):
图 5.2.1 结构水平地震作用计算简图
FEk=α1Geq (5.2.1-1)
(i=1,2…n) (5.2.1-2)
ΔFn=δnFEk (5.2.1-3)
式中 FEk———结构总水平地震作用标准值;
α1———相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值,应按本章第5.1.4条确定,多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房,宜取水平地震影响系数最大值;
Geq———结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值,多质点可取总重力荷载代表值的 85%;
Fi———质点i的水平地震作用标准值;
Gi,Gj———分别为集中于质点 i、j 的重力荷载代表值,应按本章第 5.1.3 条确定;
Hi,Hj———分别为质点 i、j 的计算高度;
δn———顶部附加地震作用系数,多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表 5.2.1 采用,多层内框架砖房可采用 0.2;其他房屋可采用 0.0;
ΔFn———顶部附加水平地震作用。
表 5.2.1 顶部附加地震作用系数
Tg(s)
T1>1.4Tg
T1≤1.4Tg
≤0.35
0.08T1+0.07
0.0
<0.35~0.55
0.08T1+0.01
>0.35~0.55
0.08T1-0.02
注:T1 为结构基本自振周期。
5.2.2 采用振型分解反应谱法时,不进行扭转耦联计算的结构,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:
1 结构 j 振型 i 质点的水平地震作用标准值,应按下列公式确定:
Fji=αjγjXjiGi (i=1,2,…n,j=1,2,…m) (5.2.2-1)
(5.2.2-2)
式中 Fji———j 振型 i 质点的水平地震作用标准值;
αj———相应于 j 振型自振周期的地震影响系数,应按本章第 5.1.4 条确定;
Xji———j 振型 i 质点的水平相对位移;
γj———j 振型的参与系数。
2 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形),应按下式确定:
(5.2.2-3)
式中 SEk———水平地震作用标准值的效应;
Sj———j 振型水平地震作用标准值的效应,可只取前 2~3 个振型,当基本自振周期大于 1.5s 或房屋高宽比大于 5 时,振型个数应适当增加。
5.2.3 建筑结构估计水平地震作用扭转影响时,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:
1 规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀,其地震作用效应应乘以增大系数。一般情况下,短边可按 1.15 采用,长边可按 1.05 采用;当扭转刚度较小时宜按不小于 1.3 采用
2 扭转耦联振型分解法计算时各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度并应按下列公式计算结构的地震作用和作用效应确有依据时尚可采用简化计算方法确定地震作用效应。
1)j 振型 i 层的水平地震作用标准值,应按下列公式确定:
Fxji=αjγtjXjiGi
Fyji=αjγtjYjiGi (i=1,2,…n,j=1,2,…m)
Ftji=αjγtjri2φjiGi (5.2.3-1)
式中 Fxji、Fyji、Ftji———分别为 j 振型 i 层的 x 方向、y 方向和转角方向的地震作用标准值;
Xji、Yji———分别为 j 振型 i 层质心在 x、y 方向的水平相对位移;
φji———j 振型 i 层的相对扭转角;
ri———i 层转动半径,可取 i 层绕质心的转动惯量除以该层质量的商的正二次方根;
γtj———计入扭转的 j 振型的参与系数,可按下列公式确定:
当仅取 x 方向地震作用时
(5.2.3-2)
当仅取 y 方向地震作用时
(5.2.3-3)
当取与 x 方向斜交的地震作用时
γtj=γxjcosθ+γyjsinθ (5.2.3-4)
式中 γxj、γyj———分别由式(5.2.3-2)、(5.2.3-3)求得的参与系数;
θ———地震作用方向与x方向的夹角。
2)单向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式确定:
(5.2.3-5)
(5.2.3-6)
式中 SEk———地震作用标准值的扭转效应;
Sj、Sk———分别为 j、k 振型地震作用标准值的效应可取前 9~15 个振型;
ζj、ζk———分别为 j、k 振型的阻尼比;
ρjk———j 振型与 k 振型的耦联系数;
λT———k 振型与 j 振型的自振周期比。
3)双向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式中的较大值确定:
(5.2.3-7)
或 (5.2.3-8)
式中 Sx、Sy 分别为 x 向、y 向单向水平地震作用按式(5.2.3-5)计算的扭转效应。
5.2.4 采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数 3,此增大部分不应往下传递,但与该突出部分相连的构件应予计入;采用振型分解法时,突出屋面部分可作为一个质点;单层厂房突出屋面天窗架的地震作用效应的增大系数,应按本规范 9 章的有关规定采用。
5.2.5 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求:
(5.2.5)
式中 VEki———第 i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力;
λ———剪力系数,不应小于表 5.2.5 规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以 1.15 的增大系数;
Gj———第 j 层的重力荷载代表值。
注:1 基本周期介于 3.5s 和 5s 之间的结构可插入取值;
2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为 0.15g 和 0.30g 的地区。
表 5.2.5 楼层最小地震剪力系数值
类别
7 度
8 度
9 度
扭转效应明显或基本周期小于 3.5s 的结构
0.016(0.024)
0.032(0.048)
0.064
基本周期大于 5.0s 的结构
0.012(0.018)
0.024(0.032)
0.040
5.2.6 结构的楼层水平地震剪力,应按下列原则分配:
1 现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建筑,宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。
2 木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑,宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。
3 普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑可取上述两种分配结果的平均值。
4 计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时,可按本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整。
5.2.7 结构抗震计算,一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响;8 度和 9 度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地,采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑,当结构基本自振周期处于特征周期的 1.2 倍至 5 倍范围时,若计入地基与结构动力相互作用的影响,对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减,其层间变形可按折减后的楼层剪力计算。
1 高宽比小于 3 的结构,各楼层水平地震剪力的折减系数,可按下式计算:
(5.2.7)
式中 ψ———计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数;
T1———按刚性地基假定确定的结构基本自振周期(s);
ΔT———计入地基与结构动力相互作用的附加周期(s),可按表 5.2.7 采用。
表 5.2.7 附加周期(s)
烈 度
场 地 类 别
Ⅲ类
Ⅳ类
8
0.08
0.20
9
0.10
0.25
2 高宽比不小于 3 的结构,底部的地震剪力按 1 款规定折减,顶部不折减,中间各层按线性插入值折减。
3 折减后各楼层的水平地震剪力,应符合本章第 5.2.5 条的规定。
地震的层间剪力和地震水平作用
5.1.5计算地震影响系数a1。
5.2.1计算总水平地震作用FEK,然后用5.2.1-2计算各层水平地震作用。
画简图把地震水平作用加在各层上,然后从顶层往下计算各层的剪力值。
强地震引起的地面运动,一般可用强震仪以加速度时程曲线(两个水平向、一个竖向)的形式记录,其中对地震作用结构产生作用的最重要特征是加速度最大值(也称加速度峰值)、频率成分和持续时间。持续时间从几秒至几十秒,随震级、震中距以及地表软土覆盖层厚度而变化。地震时,在结构的某些部位装上传感器把信号记录下来,可得到地震反应的物理量:如加速度、速度、位移和应变等,用以定量估计地震作用,以便在工程结构抗震设计中应用。
如何计算水平地震作用影响系数
首先要确定你所设计的工程是否需要进行自定义地震影响系数曲线,普通的建筑按规范规定的地震影响系数曲线设计即可,特殊的工程或者较高的高层建筑,才需要进行自定义地震影响系数曲线。 自定义地震影响系数曲线的操作,在PKPM2010中,打开”SATWE模块“--“分析与设计参数补充定义(必须执行)---”地震信息“---”自定义地震影响系数曲线“,如下图: 一般情况下,你可以同时勾选上部的“用户自定义地震影响系数曲线”和“按规范中的公式设置地震影响曲线”。一般的,需要按照结构的实际情况填写“结构阻尼比”,按照实际的场地,填写“特征周期Tg(s)”,根据场地安评报告(甲方提供)中提供的场地安评参数,填写”多遇地震下amax"。 当你填好”多遇地震下amax"后,点击一下空白的地方,下面表格中的数值就会相应修改。其它参数可以不调整,或根据实际情况(熟练掌握的情况下)调整。 点击“确定”,这样就达到了自定义地震影响系数曲线的目的。
用底部剪力法计算结构的地震作用效应有哪些步骤
答:( 1 ) 地震时, 多 层砌体结构的破坏主要是由于水平地震作用 引 起,由于多 层砌体结构的高度不超过 40m, 质量和刚度沿高度分布比较均匀 , 水平振动以剪切变形为主, 因此在进行结构抗震计算时可以采用底部剪力法计算。 在计算时, 多 层砌体房屋可视为嵌固于基础顶面竖立的悬臂梁, 将各层质量集中于各层楼盖处。 计算地震作用 时, 建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自 重标准值和各可变荷载组合值之和。 结构总水平地震作用 标准值为水平地震影响系数和结构等效重力荷载的乘积。 对于多 层砌体结构结构等效重力荷载的乘积为总重力荷载代表值的 85%。 然后将结构总水平地震作用 标准值在各个质点上按照该质点的重力荷载代表值和其计算高度的乘积的比例进行分配。 ( 2) 水平地震剪力在墙体中的分配: 对于横向水平地震剪力来说, 如为刚性楼盖, 按抗侧力构件等效刚度的比例进行分配; 对于柔性楼盖,按抗侧力构件两侧相邻的抗侧力构件之间一半面积上上的重力荷载代表值的比例分配, 对于半刚性楼盖, 取上述两种分配结果的平均值进行分配。