表1.7-9 竖向地震作用系数注：括号中数值用于设计基本地震加速度为0.30g的地区。......
2023-08-28
计算1.7.2水平地震作用
【摘要】：图1.7-2 结构水平地震作用计算简图表1.7-6 顶部附加地震作用系数注：T1为结构基本自振周期。确有依据时，尚可采用简化计算方法确定地震作用效应。
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1.7-2）：
FEk=α1Geq （1.7-4）
ΔFn=δnFEk （1.7-6）
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1.7.1节4、5（《抗震规范》5.1.4、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；
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——集中于质点i、j的重力荷载代表值，应按本章第1.7.1节3（《抗震规范》第5.1.3条）确定；
Hi、Hj——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1.7-6（《抗震规范》表5.2.1）采用，其他房屋可采用0.0；
ΔFn——顶部附加水平地震作用。
图1.7-2 结构水平地震作用计算简图
表1.7-6 顶部附加地震作用系数
注：T1为结构基本自振周期。
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 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1.7.1节4、5（《抗震规范》第5.1.4、第5.1.5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），当相邻振型的周期比小于0.85时，可按下式确定：
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。
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：
Fxji=αjγtjXjiGi
Fyji=αjγtjYjiGi（i=1，2，…n，j=1，2，…m）
Ftji=αjγtjr2iφjiGi （1.7-10）
式中 Fxji、Fyji、Ftji——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——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
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，
γtj=γxjcosθ+γyjsinθ （1.7-13）
式中 γxj、γyj——由式（1.7-11）、式（1.7-12）求得的参与系数；
θ——地震作用方向与x方向的夹角。
2）单向水平地震作用下的扭转耦联效应，可按下列公式确定：
式中 SEk——地震作用标准值的扭转效应；
Sj、Sk——j、k振型地震作用标准值的效应，可取前9～15个振型；
ζj、ζk——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）双向水平地震作用下的扭转耦联效应，可按下列公式中的较大值确定：
或 
式中 Sx、Sy——x向、y向单向水平地震作用按式（1.7-14）计算的扭转效应。
4.采用底部剪力法时，凸出屋面的屋顶间、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，但与该凸出部分相连的构件应予计入；采用振型分解法时，凸出屋面部分可作为一个质点；单层厂房凸出屋面天窗架的地震作用效应的增大系数，应按《抗震规范》第9章的有关规定采用。
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 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1.7-7（《抗震规范》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，尚应乘以增大系数1.15；
Gj——第j层的重力荷载代表值。
表1.7-7 楼层最小地震剪力系数值
注：1.基本周期介于3.5s和5s之间的结构，采用插入法取值。
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。
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《抗震规范》各有关规定对上述分配结果作适当调整。
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 ψ——计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数；
表1.7-8 附加周期 （单位：s）
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1.7-8（《抗震规范》表5.2.7）采用。
（2）高宽比不小于3的结构，底部的地震剪力按上述（1）的规定折减，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1.7.2节5（《抗震规范》第5.2.5条）的规定。
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