5.2 水平地震作用计算

5.2.1

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):

  

  
 

 

 

 

 

式中

:结构总水平地震作用标准值;

    

:相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值,应按本规范第5.1.4、第5.1.5条确定,多层砌体房屋、底部框架砌体房屋,宜取水平地震影响系数最大值;

    

: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%;

    

:质点i的水平地震作用标准值;

    

:分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值,应按本规范第5.1.3条确定;

    

:分别为质点i、j的计算高度;

    

: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,其他房屋可采用0.O;

    

:顶部附加水平地震作用。

 

表5.2.1

顶部附加地震作用系数

Tgs

T1>1.4Tg

T11.4Tg

Tg≤0.35

0.08T1+0.07

0.0

0.35<Tg≤0.55

0.08T1+0.01

Tg>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:

 


 

 

式中

:j振型i质点的水平地震作用标准值;

    

:相应于j振型自振周期的地震影响系数,应按本觌范第5.1.4、第5.1.5条确定;

    

:j振型i质点的水平相对位移;

    

: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),当相邻振型的周期比小于0.85时,可按下式确定:

 

 

式中

:水平地震作用标准值的效应;

    

: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

水平地震作用下,建筑结构的扭转耦联地震效应应符合下列要求:

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各构件,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,周边各构件宜按不小于1.3采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数。

2. 按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:

 

 

 

 

 

式中

: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;

    

:分别为j振型i层质心在x、y方向的水平相对位移;

    

:j振型i层的相对扭转角;

    

: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;

    

: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

 

当仅取y方向地震作用时

 

当取与x方向斜交的地震作用时,

 

式中

:分别由式(5.2.3-2)、式(5.2.3-3)求得的参与系数;

    

:地震作用方向与x方向的夹角。
 

2)单向水平地震作用下的扭转耦联效应,可按下列公式确定:

 

 

式中

:地震作用标准值的扭转效应;

    

: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;

    

:分别为j、k振型的阻尼比;

    

:j振型与k振型的耦联系数;

   

:k振型与j振型的自振周期比。
 

3)双向水平地震作用下的扭转耦联效应,可按下列公式中的较大值确定:
 

 

 

式中

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,应按本规范第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:

 

   

 

式中

第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力;

   

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;

    

第j层的重力荷载代表值。
 

表5.2.5

楼层最小地震剪力系数值

类别

6度

7

8度

9

扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构

0.008

0.016(0.024)

0.0320.048

0.064

基本周期大于5.Os的结构

0.006

0.012(0.018)

0.0240.036

0.048

注:

1. 基本周期介于3. 5s和5s之间的结构,按插入法取值;

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。
 

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、屋盖建筑,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、屋盖建筑,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:

 

 

式中

:计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数;

    

:按刚性地基假定确定的结构基本自振周期(s);

    

:计人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

8

0.08

0.20

9

0.10

0.25

2. 高宽比不小于3的结构,底部的地震剪力按第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,应符合本规范第5.2.5条的规定。