地震作用计算方法(二)——底部剪力法
适用条件:高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构、近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法。
方法概要:此法是先计算出作用于结构的总水平地震作用(FEk),也就是作用于结构底部的剪力( Vbase=FEk ),然后将此总水平地震作用按一定的规律分配各质点。
(一)结构总水平地震作用标准值(底部剪力)
ü 根据底部剪力相等原则,把多质点体系用一个与其基本周期相同的单质点体系来等代。
式中,
FEk——结构总水平地震作用标准值;
a1——相应于结构基本自振周期的水平地震作用地震影响系数值,应按设计反应谱确定,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%,
(二)总地震作用在各质点的分配:
ü 只考虑体系的第一振型,且假定第一振型为倒三角形。
(三)高振型的影响:
ü 当结构较高或周期较大时,上述只考虑体系的第一振型将带来较大误差。规范规定,当T1>1.4Tg时,须考虑结构顶部附加地震作用。
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
Hi,Hj——分别为质点i、j的计算高度
dn——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7.2采用,多层内框架砖房可采用0.2,其他房屋可采用0.0;
表7.2 顶部附加地震作用系数dn
Tg(s) | T1>1.4Tg | T1≤1.4Tg |
≤0.35 | 0.08 T1+0.07 | 0.0 |
0.35~0.55 | 0.08 T1+0.01 | |
>0.55 | 0.08 T1- 0.02 |
(四)鞭端效应
ü 当建筑物有突出屋面的小建筑时,由于该部分的重量和刚度突然变小,将产生鞭端效应,使其地震反应特别强烈。
ü 为简化,在利用底部剪力法计算地震作用时,仍可把这类屋面小建筑当作一个质点计算其地震作用。计算该突出部位的地震作用效应时再乘以增大系数3。
注意:
p 顶部考虑鞭端效应的内力放大部分只作为本屋面小建筑的强度验算,不应往下面楼层传递。
p 对于同时考虑鞭端效应和顶部附加地震作用的建筑,顶部附加地震作用应作用在主体屋面部位。