1)《抗震规范》第5.2.5条和《高规》第3.3.13条以强制性条文规定了结构各楼层水平地震作用下楼层最小剪力的要求。
(2)水平地震作用计算时,结构各楼层的水平地震剪力标准值应符合下式要求:\ http://wiki.zhulong.com/BAIKE/ATTACH/2007/01/18/2007011811246_20B.JPG
式中 `V_EKI`——第I层的楼层水平地震剪力标准值;对于竖向不规则结构的薄弱层,尚应按《高规》第5.1.14条的规定乘以1.15有增大系数;
Λ——水平地震剪力系数,不应小于表2-12规定的最小值;
`G_J`——第J层的重力荷载代表值;
N——结构计算总层数。
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由于地震影响系数在长周期段下降较快,对于基本周期大于3S的结构,由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能偏小。而对于长周期结构,地震地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响,但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估计。出于结构安全的考虑,增加了对各楼层水平地震剪力最小值的要求,规定了不同烈度下的楼层地震剪力系数(即剪重比),结构水平地震作用效应应据此进行相应调整。对于竖向不规则结构的薄弱层的水平地震剪力应按《高规》第5.1.14条的规定乘以1.15的增大系数,并应符合本条的规定,即楼层最小剪力系数不应小于1.15Λ。
(3)为使结构有较好的安全性,结构总水平地震作用应控制在合适的范围内,参照一些经验资料,剪力重力比`Γ_V`=`F_EK`/G的经验范围如表2-13所示。
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若`Γ_V`过小,说明底部剪力过小,此时应注意结构位移满足要求,构件截面配筋为构造配筋的“安全”假象,要对构件载面尺寸、周期是否折减进行全面检查,找出原因。若`Γ_V`过大,说明底部剪力过大,应检查输入信息,是否填入信息有误,或剪力墙数量过多,结构太刚。不论剪力重力比过小过大,都要找出原因,将其控制在适宜的范围内,其计算的位移、内力、配筋才有意义。
需要注意的是,结构的剪力重力比是一个相当灵活的指标,控制剪力重力比既有安全方面的考虑,也有经济方面的考虑,不能生搬硬套,更不能绝对比,应在具体使用时视实际的情况来确定。有的资料表明,同类条件下,我国底部剪力计算值仅为日本的1/4、美国的1/3、罗马尼亚的1/4、前苏联的1/2,故我国高层结构所算得的底部总剪力值还是偏小的,上述的剪力重力比`Γ_V`的适宜范围仅供参考。
(4)剪力重力比与相应的结构自振周期不符合两者之间的关系,出现异常。
剪力重力比中的水平地震作用标准值与相应的结构基本自振周期是存在一定关系的,不论是新老抗震规范,结构的水平地震作用标准值应为:
`F_ΕK`=`Α1G_ΘQ`
式中: Α1为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值;`G_ΘQ`为结构等效总重力荷载。
经推导可得剪力重力比为
`Γ_V`=`(F_EK)/(G_E)`=`0.85_Α1`=`0.85((Т_Θ)/(Т))^0.9Α_MAX`
式中:`(G_E )`为结构的重力荷载代表值;`T_Θ`为场地特征周期值(S);T为计算得到的结构自振周期(S);`Α_MAX `为水平地震影响系数最大值。
例1
一幢22层高的写字楼,框剪结构,Ⅲ类场地,电算的结果T=1.565,`Γ_V`=0.052,查得`T_Θ`=0.45, `Α_MAX `=0.17,验算两值是否合理。代入上述公式:
`Γ_V=0.85×(0.45/1.56)^0.9×0.17≈0.047`
与计算值基本吻合,电算结果是可信的。
例2
一幢13层高的办公楼,框剪结构,Ⅲ类场地,电算结果`Γ_V`=0.041,T=0.75G,查得`T_Θ`=0.4, `Α_MAX `=0.16,验算两值是否合理。代入公式,得:
`Γ_V=0.85×(0.4/0.75)^0.9×0.16≈0.077`
与电算值相差过大,说明电算有误,结构方案有问题。
某工程抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20G,结构的基本自振周期小于3.5G,且结构竖向规则。因此,楼层最小的地震剪力系数为0.032。
水平地震作用下结构各楼层的地震剪力系数参见表2-14,从表中可以看出,在单向水平地震作用下,结构在X方向和Y方向的基底地震剪力系数分别为0.042和0.048,其他各楼层的地震剪力系数无均大于0.032,符合《建筑抗震设计规范》水平地震剪力系数最小。
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