计算水平地震作用的底部剪力法文档
工程结构抗震
《工程结构抗震》命题作业作业名称：试述底部剪力法的定义、适用条件并计算图示框架作业要求：按以下提示步骤计算图示框架已知：水平地震影响系数α1=0.139，顶部附加水平地震作用δn=0。
计算步骤提示：（1）计算结构等效总重力荷载代表值G eq=0.85（2）水平地震影响系数已知α1=0.139（3）计算结构总水平地震作用标准值F EK=α1G eq（4）顶部附加水平地震作用δn=0（5）计算各层水平地震作用标准值(6)计算各层层间剪力第一层：V1= F1+ F2+ F3第二层：V2= F2+ F3第三层：V3= F3解：第一振型 g g T T T 51<< 139.0)(max 21==αηαγTT g第二振型 g T T <<2s 1.0 16.0max 22==αηα 第三振型 g T T <<3s 1.016.0max 23==αηα（2）计算各振型的振型参与系数 第一振型∑∑===⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯==31222213111363.11180667.0270334.02701180667.0270334.0270/i i i i i i x m x m γ 第二振型∑∑==-=⨯+-⨯+-⨯⨯+-⨯+-⨯===31222223122428.01180)666.0(270)667.0(2701180)666.0(270)667.0(270/i i i i i i x m x m γ 第三振型∑∑===⨯+-⨯+⨯⨯+-⨯+⨯==31222233133063.01180)035.3(270019.42701180)035.3(270019.4270/i i i i i i x m x m γ（3）计算各振型各楼层的水平地震作用i j ji j ji G x F γα=第一振型 kN 4.1678.9270334.0363.1139.011=⨯⨯⨯⨯=FkN 4.3348.9270667.0363.1139.012=⨯⨯⨯⨯=F kN 2.3348.9180000.1363.1139.013=⨯⨯⨯⨯=F第二振型 kN 9.1208.9270)667.0()428.0(16.021=⨯⨯-⨯-⨯=FkN 7.1208.9270)666.0()428.0(16.022=⨯⨯-⨯-⨯=F kN 8.1208.9180000.1)428.0(16.023-=⨯⨯⨯-⨯=F第三振型 kN 2.1078.9270019.4063.016.031=⨯⨯⨯⨯=F kN 9.808.9270)035.3(063.016.032-=⨯⨯-⨯⨯=FkN 8.178.9180000.1063.016.033=⨯⨯⨯⨯=F（4）计算各振型的地震作用效应（层间剪力）第一振型 kN 8362.3344.3344.16711=++=VkN 6.6682.3344.33412=+=V kN 2.33413=V第二振型 kN 8.1208.1207.1209.12021=-+=VkN 1.08.1207.12022-=-=V 8.12023-=V第三振型 kN 1.448.179.802.10731=+-=VkN 1.638.179.8032-=+-=V kN 8.1733=V（5）计算地震作用效应（层间剪力）kN8.8452312212111=++=V V V VkN 6.6712322222122=++=V V V V kN 8.3352332232133=++=V V V V。
底部剪力法
由式V1i F1k 得： V11 F11 F12 110.7 kN
k i
n
V12 F12 69.8 kN
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振型分析反应谱法解答——续
第 2 振型
( 1 ) 确定地震影响系数 2
因为0.1s T2 0.156s Tg 0.25s 所以取反应谱的水平段： 2 max
再计算惯性力作用下质点的位移：
I1 I 2 (1.299 1.8945)12 2 4 1 0 . 6387 10 1 k1 5 104 I 2 1.894512 2 4 2 0 . 6315 10 1 k2 3 104
X 1 1 0.638712 104 X 2 1 2 1.270212 104
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例题
图示框架结构。设防烈度为8度，I类建筑场地，特征周期 分区为一区。试用底部剪力法计算该框架的层间地震剪力。
m2 50t
k 2 3 104 kN m
m1 60 t
k1 5 104 kN m
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底部剪力法解答
（1）计算结构基本周期
采用能量法计算结构的基本周期。
计算重力荷载Gi 水平作用时的层间位移：
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振型分析反应谱法解答——续
（3）计算水平地震作用
F1i 1 1 X 1i Gi
( i 1, 2 )
F11 1 1 X11G1 0.1158 1.23 0.488 60 9.8 40.9 kN F12 1 1 X12G2 0.1158 1.23 1 50 9.8 69.8 kN
n i 1
FEk 1 Geq 0.1158 916 106.1 kN
简述确定结构地震作用的底部剪力法的基本原理适用范围和步骤
简述确定结构地震作用的底部剪力法的基本原理适用范围和步骤1. 引言1.1 概述底部剪力法是一种常用的结构抗震设计方法，通过对结构底部的剪力进行控制和分配，以提高结构的整体抗震性能。
它基于结构地震作用的特点和结构体系的响应机制，能够较为准确地评估结构在地震作用下的抗震性能，并为工程实践中的建筑设计提供依据。
1.2 文章结构本文将详细介绍底部剪力法的基本原理、适用范围和步骤。
首先，我们将阐述底部剪力概念以及影响结构地震作用的因素；其次，我们将介绍底部剪力法的基本原理及其推导过程；接着，我们将讨论底部剪力法适用范围，并讨论建筑类型、结构形式和地震烈度等因素对其限制；最后，我们将给出底部剪力法的具体步骤，包括确定设计地震加速度谱和周期参数、计算结构质量和弹性刚度分布情况以及确定结构基底剪力分配系数并进行抗震验算。
最后，我们将对底部剪力法的基本原理和适用范围进行总结，并展望其在工程实践中的应用前景。
1.3 目的本文旨在清晰地介绍底部剪力法的基本原理、适用范围和步骤，以帮助读者更好地理解和运用该方法进行结构抗震设计。
通过阐述其基本原理和推导过程，读者可以深入了解底部剪力法的内涵；而讨论其适用范围和局限性则有助于读者准确地选择适合的场景应用该方法；最后，给出的具体步骤可以指导读者在实际工程项目中应用底部剪力法进行抗震设计。
通过本文的阐述，我们希望提高读者对底部剪力法及其应用的认识水平，并促进该方法在工程实践中的广泛应用。
2. 底部剪力法的基本原理2.1 底部剪力的概念底部剪力是指地震作用下，建筑结构底部承受的水平力。
在结构设计中，底部剪力是一个重要的参数，它能够直接体现结构在地震作用下的抗震性能。
2.2 结构地震作用的影响因素对于一个建筑结构来说，其受到地震作用的程度取决于多个因素。
其中包括建筑物所处的地区地震烈度、土壤条件、结构和材料等因素。
这些因素会直接影响到结构所承受的地震力大小及其分布情况。
2.3 底部剪力法的基本原理及其推导过程底部剪力法是一种常用的简化方法，用于确定结构在地震作用下底部所承受的最大水平力。
水平地震作用计算
第四节水平地震作用计算重力荷载代表值计算本设计建筑高度为23.95m，以剪切表形为主，且质量和高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。
首先需要计算重力荷载代表值。
屋面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值其中结构和构件自重取楼面上、下各半层高度范围内（屋面处取顶层1/2）的结构和构件自重。
计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构件自重和各可变荷载组合值之和。
设计时顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，纵、横梁自重，半层柱自重，女儿墙自重，半层墙体自重。
其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵、横墙体自重。
一、楼层总量取6轴框架左侧3000mm宽度和右侧3000mm宽度的楼层的重量进行近似计算第9标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm线荷载：25×0.3×（0.6-0.12）+0.04×（0.6-0.12）×17=3.93KN/m=3.93×（4＋3）＝27.51 KNG1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm线荷载：25×0.25×（0.5-0.12）+0.04×（0.5-0.12）×17=2.63KN/m=2.63×3×4 ＝31.56 KNG2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm线荷载：25×0.2 ×（0.45-0.12）+0.04×（0.45-0.12）×17=1.87KN/m =1.87×6 ＝11.22 KNG3(4)截面尺寸：b×h=300mm×650mm线荷载：25×0.3 ×（0.65-0.12）+0.04×（0.65-0.12）×17=4.34KN/m =4.34×8 ＝34.72 KNG42.柱重量= (6.01×3)×（1.8/2－0.12）=27.18KNG53.板重量G=5.0×14×3 =210KN64.墙重量=6.3×(2×3＋6)+3×2+5.1×1.15/2×8+5.1×0.6×4+5.1×G71.3/2×3=120.95KN5.活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求屋面板的活载组合值系数为0，故：=0G8则第9层楼面的重力荷载代表值为：G=27.51＋31.56＋11.22＋34.72＋27.18＋210+120.95=508.14 KN 7第8标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm线荷载：25×0.3×（0.6-0.12）+0.04×（0.6-0.12）×17=3.93KN/m=3.93×8＝31.44 KNG1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm线荷载：25×0.25×（0.5-0.12）+0.04×（0.5-0.12）×17=2.63KN/m=2.63×(3×5+6+4)＝65.75 KNG2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm线荷载：25×0.2 ×（0.45-0.12）+0.04×（0.45-0.12）×17=1.87KN/m G=1.87×(3×5) ＝28.05 KN32.柱重量G= (6.01×3)×（2.0/2+1.8/2－0.12）+6.01×(1-0.12)=69.38KN43.板重量=5.0×3×（6＋1.5+14）=322.5KNG54.墙重量G＝ (3+12)×5.1/2+(3+14)×6.1/2+3×10.5/2+3×1.1/2＝107.5KN65. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求屋面板的活载组合值系数为0 ，故：= 0G7则第8层楼面的重力荷载代表值为：G=31.44＋65.75＋28.05＋151.2＋322.5＋107.5 =624.62KN8第7标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mmG=4.2×8＝33.6KN1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mmG=2.86×(3×4+6+4)＝62.92KN2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm=2.06×(3×2+6) ＝24.72KNG32.柱重量G= 6.01×1×4+(8.35×2+13.25×2)×（3.6/2－0.1）=116.64KN43.板重量=3.4×(3×14)+3.6×（3×4）=220KNG54.墙重量＝(3+18)×6.1/2+3×3/2+3×10.5/2+3×1.1×0.5+3×G6(4.5+9.7+10.5+10.5+6.1) ×0.5+10×12.2/2+6.5×10.3×0.5+5×12.4×0.5+6×9.7×0.5+2.5×10.4×0.5=315.48KN5. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5，故：G=〔2.0×（3.0×14）＋ 2.5×（3×4）〕×0.5=32KN7则第7层楼面的重力荷载代表值为：G=33.6＋62.92＋24.72＋116.64＋220＋315.48＋32=805.36 KN7第6标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm=4.2×8＝33.6KNG1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mmG=2.86×(3×7+6+4)＝88.66KN2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×3) ＝64.89KNG3(4)截面尺寸：b×h=200mm×300mm=1.21×1 ＝1.21KNG42.柱重量= (8.35×2+13.25×2)×（3.6/2+3.6/2－0.1）=151.2KNG53.板重量G=3.6×(3×14+3×8+0.5×6)+3×（3×4）+3.4×2.5×3.5=314.15KN64.墙重量＝3×(10.5+10.5+6.1)+12.2×10+9.7×6+12.4×2.5×2+9.7×3G7×0.5+10.4×2.5×0.5+3×(2+6.3) ×0.5+10.3×6.5×0.5+8.1×1+11.8×6×0.5+3×4.5×0.5+3×8.5×0.5+5.5×6×0.5+10.5×6×0.5+10.8×3×0.5=524.18KN5. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5，故：=〔2.0×（3×4＋2.5×3.5+3×14）＋2.5×（3×11.5＋0.5×6）〕×0.5=109.63KN G8则第6层楼面的重力荷载代表值为：G=33.6＋88.66＋64.89＋1.21＋151.2＋314.15＋524.18+109.63=1287.5KN 6第5标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm=4.2×8＝33.6KNG1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mmG=2.86×(3×7+6+4)＝88.66KN2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) ＝59.74KNG3(4)截面尺寸：b×h=200mm×300mmG=1.21×1 ＝1.21KN42.柱重量G= (8.35×2+13.25×2)×（3.6/2+3.6/2－0.1）=151.2KN53.板重量G=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85K64.墙重量G＝5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.17×1+12.2×10+11.8×6+9.7×6=544.6KN5. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5，故：G=〔2.0×（3×19.5＋2.5×3.5 ）＋2.5×（3×8＋0.5×6）〕×0.5=101KN10则第5层楼面的重力荷载代表值为：G=33.6＋88.66＋59.74＋1.21＋151.2＋325.85＋544.6+101=1305.86KN 5第4标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm=4.2×8＝33.6KNG1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm=2.86×(3×7+6+4)＝88.66KNG2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mmG=2.06×(3×6+6+2.5×2) ＝59.74KN3(4)截面尺寸：b×h=200mm×300mm=1.21×1 ＝1.21KNG42.柱重量= (8.35×2+13.25×2)×（3.6/2+3.6/2－0.1）=151.2KNG53.板重量G=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85K64.墙重量＝(5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2 G7×10+11.8×6+9.7×6) ×0.5+(5.5×6+10.5×12+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2×4+11.8×6+9.7×6+12.4×6) ×0.5=491.8KN5. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5，故：G=〔2.0×（3×19.5＋2.5×3.5 ）＋2.5×（3×8＋0.5×6）〕×0.5=101KN 10则第4层楼面的重力荷载代表值为：G=33.6＋88.66＋59.74＋1.21＋151.2＋325.85＋491.8+101=1253.06KN 4第3标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm=4.2×8＝33.6KNG1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm=2.86×(3×6+6+4)＝80.08KNG2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) ＝59.74KNG3(4)截面尺寸：b×h=200mm×300mmG=1.21×1 ＝1.21KN4(5)截面尺寸：b×h=250mm×550mm=3.44×3 ＝10.32KNG52.柱重量G= (8.35×2+13.25×2)×（3.6/2+3.6/2－0.1）=151.2KN63.板重量=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85KNG74.墙重量＝(5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2 G8×10+11.8×6+9.7×6) ×0.5+(5.5×6+10.5×12+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1×1+12.2×4+11.8×6+9.7×6+12.4×6) ×0.5=491.8KN5. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5，故：=〔2.0×（3×19.5＋2.5×3.5 ）＋2.5×（3×8＋0.5×6）〕×0.5=101KN G9则第1层楼面的重力荷载代表值为：G=33.6＋80.08＋59.74＋1.21＋10.32+151.2＋325.85＋491.8+101=1254.8KN 3第2标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mmG=4.2×8＝33.6KN1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm=2.86×(3×7+6+4)＝88.66KNG2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) ＝59.74KNG3(4)截面尺寸：b×h=200mm×300mmG=1.21×1 ＝1.21KN42.柱重量= (8.35×2+13.25×2)×（3.6/2+3.6/2－0.1）=151.2KNG53.板重量G=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85K64.墙重量＝5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1G7×1+12.2×10+11.8×6+9.7×6=544.6KN5. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5，故：=〔2.0×（3×19.5＋2.5×3.5 ）＋2.5×（3×8＋0.5×6）〕×0.5=101KNG8则第2层楼面的重力荷载代表值为：G=33.6＋88.66＋59.74＋1.21＋151.2＋325.85＋544.6+101=1305.86KN 2第1标准层：1.梁重量⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm=4.2×8＝33.6KNG1⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm=2.86×(3×7+6+4)＝88.66KNG2(3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm=2.06×(3×6+6+2.5×2) ＝59.74KNG3(4)截面尺寸：b×h=200mm×300mm=1.21×1 ＝1.21KNG42.柱重量G= (8.35×2+13.25×2)×（3.6/2+5.2 －0.1）=298.08KN53.板重量=3.6×(3×8+ 0.5×6)+ 3.4×(3×19.5+2.5×3.5)=325.85KG64.墙重量＝（5.5×6+10.5×12+10.8×3+4.6×3+6.1×3+12.4×2.5×2+8.1G7×1+12.2×13+11.8×6+9.7×6）×0.5+（7.9×6+14.5×10+12.9×6+6.8×3+14.7×2.5×2+12.8×2.5+8.6×3+12.1×6+14.1×6+10×1）×0.5=584.95KN5. 活载：根据《建筑抗震设计规范》5.1.3要求楼面板的活载组合值系数为0.5，故：=〔2.0×（3×19.5＋2.5×3.5 ）＋2.5×（3×8＋0.5×6）〕×0.5=101KNG8则第1层楼面的重力荷载代表值为：G=33.6＋88.66＋59.74＋1.21＋185.76＋325.85＋584.95+101=1493.09KN 1二、荷载分层总汇顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，纵、横梁自重，半层柱自重，半层墙体自重。
地震作用计算
1．0．5 一般情况下，建筑的抗震设
防烈度应采用根据中国地震动参数区 划图确定的地震基本烈度(本规范设计 基本地震加速度值所对应的烈度值)。
设防烈度的确定——抗规附录A
（3）确定抗震设防烈度的目的
确定设计基本地震加速度和设计特征周期
或设计地震动参数
3．2．2 抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系， 应符合表3．2．2的规定。设计基本地震加速度为0.15g和0.30g 地区内的建筑，除本规范另有规定外，应分别按抗震设防烈度7 度和8度的要求进行抗震设计。
1.抗震设防的三水准目标——抗规GB50011-2010
1．0．1 按本规范进行抗震设计的建筑，其基本 的抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防 烈度的多遇地震影响时，主体结构不受损坏或不 需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设 防烈度的设防地震影响时，可能发生损坏，但经 一般性修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗 震设防烈度的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生 危及生命的严重破坏。使用功能或其他方面有专 门要求的建筑，当采用抗震性能化设计时，具有 更具体或更高的抗震设防目标。
限批准作为一个地区抗震设防依据的地震 烈度。一般情况，取50年内超越概率10％ 的地震烈度。 抗震设防标准 ——衡量抗震设 防要求高低的尺度，由抗震设防烈度或设 计地震动参数及建筑抗震设防类别确定。
（2）设防依据——抗规
1．0．4 抗震设防烈度必须按国家规
定的权限审批、颁发的文件(图件)确 定。
3．3．2 建筑场地为Ⅰ类时，对甲、乙类的建筑应允许仍
3．3．3 建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时，对设计基本地震加速度
C.建筑物使用功能的设防标准 ——自身 条件问题。
3．1．1 抗震设防的所有建筑应按现行国家
2.7水平地震作用内力计算
2.7 水平地震作用内力计算设计资料:根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）第5.1.3条：屋面重力荷载代表值Gi =屋面恒载+屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙自重；各楼层重力荷载代表值G i =楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙自重；总重力荷载代表值∑==ni iGG 1。
主梁与次梁截面尺寸估算:主梁截面尺寸的确定：当跨度取8000L mm =，主梁高度应满足：1111(~)(~)8000667~1000812812h L mm mm ==⨯=，考虑到跨度较大，取700h mm =，则：1111(~)(~)700233~3502323b h mm mm ==⨯=，取350b mm =。
当跨度取6000L mm =，主梁高度应满足：1111(~)(~)6000500~750812812h L mm mm ==⨯=，考虑到跨度较大，取500h mm =，则：1111(~)(~)500167~2502323b h mm mm ==⨯=，取250b mm =。
一级次梁截面尺寸的确定：跨度取4800L mm =，次梁高度应满足：1111(~)(~)4800320~40012181218h L mm mm ==⨯=，考虑到跨度较大，取350h mm =，则：1111(~)(~)350117~1752323b h mm mm ==⨯=，取200b mm =。
二级次梁截面尺寸的确定：跨度取3000L mm =，次梁高度应满足：1111(~)(~)3000167~25012181218h L mm mm ==⨯=，考虑到跨度较大，取300h mm =，则：1111(~)(~)300100~1502323b h mm mm==⨯=，取200b mm =。
柱的截面尺寸估算: 根据公式：11C c r nAN C A =公式来估算每层柱的截面尺寸其中1r 为放大系数，通常范围为1.1—1.3 n 为层数，A ：代表柱的受荷面积)(2m:1N 代表每平方米的重量 13~~182M KN:C υ表示轴压比:c f 表示混凝土的抗压强度)(2MM N根据设计图纸可得柱的截面尺寸如下:2.7.1 各层楼面的重力荷载代表值计算梁柱自重计算列表2.7.2 重力荷载代表值的计算 2.7.2.1 楼板恒活荷载标准值屋面（8层）：二毡三油铺小石子 0.3530mm 水泥砂浆找平层 20.0320=0.60kN/m ⨯ 150mm 加气混凝土保温层 20.156=0.9kN/m ⨯ 120mm 现浇混凝土楼板 20.1225=3kN/m ⨯ 20mm 厚石灰砂浆抹底 20.0217=0.34kN/m ⨯ 恒荷载标准值： 合计：25.19kN/m 活载标准值： 20.5kN/m 楼面（1～7层）：25mm 水磨石面层 20.02525=0.625kN/m ⨯ 30mm 水泥砂浆找平层 20.0320=0.60kN/m ⨯ 120mm 现浇混凝土楼板 20.1225=3kN/m ⨯ 20mm 厚石灰砂浆抹底 20.0217=0.34kN/m ⨯ 恒荷载标准值： 合计：24.6kN/m 活载标准值： 22.0kN/m 屋面：总板面积：21393.5m81393.527.636183 5.196621.92G kN =---⨯⨯=恒载（）81393.527.6361830.5637.95G kN =---⨯⨯=活载（）80.56621.920.5637.956940.9G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=8恒载8活载第一～七层：1~71393.527.636183 4.65869.14G kN =---⨯⨯=恒载（）1~71393.527.63618322551.8G kN =---⨯⨯=活载（）1~71~71~70.55869.140.52551.87145.04G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=恒载活载建筑物总重力荷载代表值：81i i G =∑=6940.9+7145.04×7=56956.18N k2.7.2.2 楼梯恒活荷载标准值1） 平梯段面层：20mm 厚水泥砂浆 0.02×20=0.42kN/m 梯板：120厚混凝土板 0.12×25=32kN/m 板底：15mm 厚石灰浆粉刷： 0.015×17=0.255 2kN/m 恒荷载标准值：k g =3.662kN/m 活荷载标准值：k q =2.02kN/m2） 一层的斜梯段面层：0.02×20×（0.27+0.175）/0.27=0.662kN/m 梯踏步：0.175×25/2=2.192kN/m 梯斜板：0.12×25/cos θ=3.582kN/m 板底：0.015×17/cos θ=0.32kN/m 恒荷载标准值：k g =6.732kN/m 活荷载标准值：k q =2.02kN/m3） 二～八层的斜梯段面层：0.02×20×（0.27+0.15）/0.27=0.622kN/m 梯踏步：0.15×25/2=1.882kN/m 梯斜板：0.12×25/cos θ=3.432kN/m 板底：0.015×17/cos θ=0.292kN/m 恒荷载标准值：k g =6.222kN/m 活荷载标准值：k q =2.02kN/m第一层楼梯：6.7383 3.66475.49G kN=⨯⨯+⨯⨯=1恒载（27.6+36+18-83）2163.2G kN =⨯=1活载（27.6+36+18）10.5475.490.5163.2557.09G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=1恒载1活载第二～八层楼梯：6.2283 3.66446.11G kN=⨯⨯+⨯⨯=2~8恒载（27.6+36+18-83）2163.2G kN =⨯=2~8活载（27.6+36+18）2~8~8~80.5446.110.5163.2527.71G G G kN kN kN =+⨯=+⨯=2恒载2活载电梯荷载标准值：0.50.57182126G G G kN =+⨯=⨯⨯⨯=电梯电梯恒载电梯活载 质点重力荷载值如下：1557.09527.717145.04225497.875830.923899.0633514.16520765.0622G KN=++++++=2527.717145.045830.923899.0633514.1652142.7220231.1822G KN=+++++=3527.717145.045830.923899.0632142.7219545.45G KN=++++=4527.717145.045830.923899.0632142.7219545.45G KN =++++=5527.717145.045830.923899.0631964.162142.7219456.1722G KN=+++++=6527.717145.045830.923899.0631946.1619366.89G KN=++++=75830.92928.456940.93899.06321964.1619297.972G KN=++++=8527.711267145.045830.923899.06321946.1619229.04G KN=+++++= 如下图所示：2.7.3 水平地震作用计算横向框架自振周期：按顶点位移法计算框架的自振周期，对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层钢筋混凝土框架，可以简化为等截面悬臂杆，得到由结构顶点位移表示的计算结构基本周期的半经验公式，按以下公式计算：1 1.7T α=式中：0α——基本周期调整系数。
《底部剪力法》课件
01
03
底部剪力法的应用范围较广，可以适用于不同类型和 规模的结构，包括高层建筑、大跨度结构、桥梁等。
04
底部剪力法在计算结构的地震响应时，能够考虑结构 的非线性行为和土-结构相互作用的影响，为结构的抗 震分析和设计提供了更为精确的方法。
对未来研究的建议与展望
进一步研究底部剪力法在不同地震作 用和不同场地条件下的适用性和精度 ，以提高其在实际工程中的应用价值 。
考虑地震动方向影响
考虑结构阻尼
底部剪力法能够考虑地震动方向的影响， 从而更准确地反映地震作用下的结构反应 。
该方法在计算过程中考虑了结构的阻尼效 应，能够更真实地反映结构的动力特性。
缺点分析
简化假设限制
底部剪力法基于一系列简化假设，如均匀质量分布、刚性楼板等，这 些假设在实际工程中可能不成立，导致计算结果存在误差。
隧道结构案例分析
计算结果与讨论
底部剪力法的计算结果分析 底部剪力法与其他方法的比较分析
底部剪力法的优缺点分析
04 底部剪力法的优 缺点分析
优点分析
计算简便
适用范围广
底部剪力法基于地震动输入和结构动力方 程，通过一系列简化计算，得出结构的地 震反应，计算过程相对简便。
该方法适用于多层和高层结构的抗震分析 ，尤其适用于不规则结构的简化计算。
原理
基于地震作用的等效原理，将地震动加速度记录转换为等效的底部剪力，然后 利用结构的质量分布和刚度矩阵计算结构的动力反应。
适用范围与限制
适用范围
底部剪力法适用于计算多层结构的水平地震反应，尤其适用于不规则结构的简化 计算。
限制
由于底部剪力法是一种简化方法，其计算精度相对较低，不适用于复杂结构的精 细分析。此外，对于大跨度结构和高层钢结构，底部剪力法的计算结果可能存在 较大误差。
计算水平地震作用的底部剪力法【免费文档】
21328.82
306269.72
例3:四层钢筋混凝土框架结构,建造于基本 烈度为8度区,场地为Ⅱ类,设计地震分组为 第一组,层高和层重力代表值如图所示。结 构的基本周期为0.56s,试用底部剪力法计 算各层地震剪力标准值。 解: 结构总水平地震作用标准值 地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）
Tg 0.35s max 0.16
1.相邻层质量的变化不宜过大。
2.避免采用层高特别高或特别矮的楼层,相邻层和 连续三层的刚度变化平缓。
职业技术学院
3.出屋面小建筑的尺寸不宜过大 （宽度b大于高度h且出屋面高度与总 高度之比满足h/H<1/5），局部缩进的 尺寸也不宜大（缩进后的宽度 B1与总宽 B1 / B 5 / 6 ~ 3 / 4 度B之比满足； 4.楼层内抗侧力构件的布置和 质量的分布要基本对称; 5.抗侧力构件在平面内呈正交 (夹角大于75度)分布,以便在两个主 轴方向分别进行抗震分析; B
G6 G5 G4 G3 G2 G1
2.70 2.70 2.70 2.70 2.70 2.95
由于多层砌体房屋中纵向或横向承重墙体的数量较多， 房屋的侧移刚度很大，因而其纵向和横向基本周期较短，一 般均不超过0.25s。所以规范规定，对于多层砌体房屋，确 定水平地震作用时采用 1 max 。并且不考虑顶部附加 水平地震作用。
五、底部剪力法应用举例 例1:试用底部剪力法计算图示框 架多遇地震时的层间剪力。已知 结构的基本周期T1=0.467s ,抗震 设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地 震分组为第二组。
m3 180t
m2 270t
K3 98MN/m
K 2 195MN/m
m1 270t K1 245MN/m
第11讲底部剪力法
影响系数；多层砌体房屋、底部框架 Gi ---i质点重力荷载代表值；
和多层内框架砖房，宜取水平地震影 响系数最大值；
Hi
---
i质点的计算高度；
2
四、底部剪力法适用范围 底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内
框架和底部框架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业 厂房及多层框架结构等低于40m以剪切变形为主的规则 房屋。
Fn
Fn
当结构层数较多时，按上式计算出的水平地
Fk
Gk
H k
震作用比振型分解反应谱法小。
为了修正，在顶部附加一个集中力 Fn 。
Fn n FEK
F1
G1
H1
n --- 顶部附加地震作用系数，多层内框架
砖房取0.2,多层刚混、钢结构房屋按 下表,其它可不考虑。
顶部附加地震作用系数
Tg (s)
T1 1.4Tg T1 1.4Tg
m3 180t K3 98MN/m m2 270 t K2 195 MN/m m1 270t K1 245 MN/m
解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值 Geq 5997 .6kN
（2）计算水平地震影响系数 max 0.16 Tg 0.4s 1 0.139
（3）计算结构总的水平地震作用标准值 FEK 833 .7kN
T1 1.4Tg T1 1.4Tg
0.35 0.08T1 0.07
0
0.35 ~ 0.55 0.08T1 0.01
0
0.55 0.08T1 0.02
0
用标准值
Fi
H iGi
n
FEK (1 n )
H kGk
k 1
7
例1：试用底部剪力法计算图示框架多遇地 震时的层间剪力。已知结构的基本周期 T1=0.467s ,抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地, 设计地震分组为第二组。
b类房屋 抗震 底部剪力法
b类房屋抗震底部剪力法
B类房屋的抗震设计中，底部剪力法起到了重要的作用。
底部
剪力法是指通过在房屋底部设置剪力墙或剪力支撑来抵抗地震产生的水平力。
其基本原理是通过提高房屋底部的刚度和强度来有效地吸收和分散地震力，从而保护房屋结构的完整性和稳定性。
底部剪力墙通常由钢筋混凝土构成，具有较高的抗震性能。
这些墙体在地震发生时能够承受水平荷载，并将其传递到地基中。
此外，底部剪力墙还可以增加房屋的整体刚度，并在地震时减小结构变形，降低房屋受到的地震影响。
底部剪力法还包括通过底部剪力支撑来实现抗震效果。
这些支撑可以是抗震梁、抗震墩或加强型基础等。
它们都能有效地提高房屋结构的整体刚度，并承担和传递地震作用产生的水平力。
底部剪力支撑的设置位置通常在地面以下，以确保房屋在地震中能够稳定地承受地面的水平位移。
总之，底部剪力法是一种常用的抗震设计方法，适用于B类
房屋的结构设计。
通过合理设置剪力墙或剪力支撑，可以显著提高房屋的抗震性能，确保在地震发生时房屋结构的安全性和稳定性。
第三章4_多自由度体系的最大地震反应的底部剪力法
4
根据振型分解反应谱法，对于第1振型第 i 质点的水平地
震作用为：
Fi F1i 111iGi
(a)
Fn mn
1n
由于第1振型为倒三角形，则
11 1i 1n c
H1
Hi
Hn
1i c Hi
(b)
（2）计算振型参与系数
25
例题3-5-1解答——续
（3）计算水平地震作用
F2i 2 2 X 2iGi ( i 1, 2 ) F21 2 2 X21G1 0.160.2331.71609.8 37.5 kN F22 2 2 X22G2 0.160.233(1)509.8 18.3 kN
FEk Geq1
1: 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 max 对质量及层高均匀者：
Gi G j G
H j jh
3(n 1)
2(2n 1)
单质点： 1, FEk GEq1 G1
多质点： n 2 0.75 ~ 0.9
规范规定： 0.85
（四）地震作用分布
Fi mi 1i
Hn
F1 m1
Hi
11
H1
5
Fi F1i 111iGi
(c)
n
11TTMM111i1Gi
m j1 j
j 1 n
1i1Gi
m
2
j 1j
j 1
n
c Gj H j
j1 n
cHi1Gi
c2
G
j
H
2 j
j 1
n
GjH j
j1 n
底部剪力法计算结构水平地震作用分析
焊 接残 余应力是 焊接工 程研 究领 域 的重 点 问题。涉及 焊 接 完 成 。
工程领域 ， 对于钢结构焊接连接 ， 残余 应力对结 构 的疲劳性 能 、 稳 二维领域发展 ，Ｏ年代初 ， 接焊 和平板 堆焊 的二维 应力 应变 分 ７ 对 ｗ ａ 和 ｕａｉ 二维 分析成 为了可能 。这 定承载力等 均有影响 。因此 ， 焊接残余应 力 的研 究越来 越引起 析程序就 由 １ ｋｉ Ｍ ｒｋ 编 制完善 ， 对 年代 的又一个 突破就是对焊接过程 的另一个 关键 因素 的考虑 ， 人 们 的注 意 。
・
３ ・ ６
第３ ８卷 第 ２ ｌ期 ２０ １２ 年 ７ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ Ａ ＸＩ ＲＣＨＩ Ｅ Ｔ Ｔ Ｃ ＵＲＥ
Ｖｏ ＿ ｌ３８ Ｎｏ． ２１
Ｊ １ ２ １ ｕ． ０２
文章编号 ：０ ９６ ２ ２ １ ２ －０ ６ ０ １０ —８ ５（０ ２） １０ ３ ・２
中 图 分 类 号 ：Ｕ ５ ．２ Ｔ ７ ５ ３ 文献标识码 ： Ａ
０ 引言
的各种 工程 应用 中， 十分 关注残 余应 力 的影 响。例如 ， 都 在土 木
面推进 ， 次应 用 编 写 的 程 序 模 拟 一 维 板 中堆 焊 由 Ｔ ｌ 人 首 ａ ｌ等
随着 一维焊接应力应变 的发展 和完善 ， 人们 把分析 逐步 的向
混凝土框架结构房屋 ， 房屋顶部 的地 震力按 底部 剪力 法计算 结果偏小 ， 于 自振周 期长 的 多层 钢筋 混凝 土框 架结 构房 屋 ， 对 采
取调整地震作用 的办法 ， 增加顶层地震力 。
（） １
理论 分析
平地震 作用标准值可 写成 ：
Ｆ ＝ Ａ． １１ １Ｇ ｆ
底部剪力法计算水平地震作用
底部剪力法计算水平地震作用
底部剪力法计算水平地震作用：底部剪力法是一种常用的结构抗震设计方法，可用于计算结构的水平地震作用。
根据建筑抗震设计规范GB 50011-2010 (2016年版) / 5 地震作用和结构抗震验算/ 5.2 水平地震作用计算[2]，使用底部剪力法时，各楼层可以仅取一个自由度，而结构的水平地震作用标准值应按下列公式进行计算：
Fh = Ah ×Cc ×W
其中，Fh 为结构的水平地震作用标准值，Ah 为地震烈度与场地类别的相应系数，Cc 为结构的概率密度函数，W 为结构的重量。
在此公式中，Ah 和Cc 可以通过地震烈度和场地类别查表得到，而结构的重量则需要通过结构荷载计算等方式进行估算。
值得注意的是，底部剪力法适用于多层框架结构才能够得出准确的结果，其他类型的结构计算方法有所不同。
以上内容参考了“建筑抗震设计规范GB 50011-2010 (2016年版) / 5 地震作用和结构抗震验算/ 5.2 水平地震作用计算”。
高层建筑结构设计第四章___水平地震作用计算及位移内力分析
第四章水平地震作用计算及位移内力分析对于高度不超过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，以及近似于单质点体系的结构，可以采用底部剪力法的简化方法计算水平地震作用。
底部剪力法适用于本工程。
此法是将结构简化为作用于各楼层位置的多质点葫芦串，结构底部总剪力与地震影响系数及各质点的重力荷载代表值有关。
为计算各质点的重力荷载代表值，先分别计算各楼面层梁板柱的重量，各楼层墙体的重量，然后按以楼层为中心上下各半个楼层的重量集中于该楼层的原则计算各质点的重力荷载代表值。
水平地震作用计算还涉及结构的自振周期，本工程采用假想顶点位移法确定。
水平作用下内力及位移分析均采用D值法计算。
一．重力荷载代表值计算1.各层梁、板、柱自重标准值见下表：梁重力荷载代表值2.墙自重标准值：3.各层（各质点）自重标准值计算一层（墙+梁+板+柱）：（1813.69+2160.86）/2+996.01+2350.823+(824.26+829.44)/2 =6160.958 kN二层（墙+梁+板+柱）：2160.86+996.01+2350.823+829.44=6337.13kN三层（墙+梁+板+柱）：2160.86+996.01+2350.823+829.44=6337.13kN四层（墙+梁+板+柱）：2160.86+996.01+2350.823+829.44=6337.13kN五层（墙+梁+板+柱）：2160.86/2+258.32+996.01+2434.97+829.44/2=5184.45kN4.重力荷载代表值重力荷载代表值G取结构和构件自重标准值和可变荷载组合值之和，各可变荷载组合值取为①雪荷载：0.5；②屋面活载：0.0；③按等效均布荷载计算的楼面活载：0.5；即，G=恒载+0.5×（楼板面积+楼梯面积）×活载标准值。
一层：G1=6160.958 +0.5×（549.495*2.0+44.4*2.5）=6765.953KN二层：G2=6337.13+0.5×（549.495*2.0+44.4*2.5）=6942.125KN三层：G3=6337.13+0.5×（549.495*2.0+44.4*2.5）=6942.125KN四层：G4=6337.13+0.5×（549.495*2.0+44.4*2.5）=6942.125KN五层：G5=5184.45+0.5×593.895*0.2=5303.229KN=5303.23KN6942.13KN6942.13KN6942.13KN=6765.95KN重力荷载代表值二．侧移刚度的计算地震作用是根据各受力构件的抗侧移刚度来分配的，同时，若用顶点位移法求结构的自振周期时也要用到结构的抗侧刚度，为此先计算各楼层柱的侧移刚度。
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FEK q
n
V2 j0
1G
j 1
nn
(
j j x ji
j 1 i1 1
Gi )2 G
1Gq
n n (
j 1 i1
j 1
j x ji
Gi G
)2
—高振型影响系数 (规范取0.85)
FEK 1Geq Geq—结构等效总重力荷载代表值,0.85G
三、重力荷载代表值的确定
职业技术学院
吊车悬吊物重力
硬钩吊车 软钩吊车
组合值系数 0.5 0.5
不考虑 1.0 0.8 0.5 0.3
不考虑
职业技术学院
二、各质点的水平地震作用标准值的计算
Fi F1i 1 1x1iGi
1 1H iGi
n
n
FEK F1k 1 1H kGk
k 1
k 1
n
1 1 H kGk k 1
n
1 1 FEK / H kGk k 1
Fi
H iGi
n
FEK (1 n )
H kGk
k 1
FEk ---结构总水平地震作用标准值；
1 ---相应于结构基本周期的水平地震
影响系数；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；
0.55 0.08T1 0.02 0
Geq --- 结构等效总重力荷载；
Fi --- i质点水平地震作用； Gi ---i质点重力荷载代表值； Hi --- i质点的计算高度；
解：（1）计算结构等效总重力荷载代表值 Geq 5997 .6kN
(2)计算水平地震影响系数
max 0.16 Tg 0.4s
Tg T1 3s
1
(Tg T
) 2 max
0.139
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场地类别
第一组 第二组 第三组
地震特征周期分组的特征周期值（s）
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
0.25
0.35
0.45 0.65
l
b B
五、底部剪力法应用举例
职业技术学院
例1:试用底部剪力法计算图示框
架多遇地震时的层间剪力。已知
结构的基本周期T1=0.467s ,抗震
m3 180t K3 98MN/m
设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地 震分组为第二组。
m2 270 t K2 195 MN/m
解:(1)计算结构等效总重力荷载代
§3.5 计算水平地震作用的底部剪力法 职业技术学院
一、底部剪力的计算
j振型的底部剪力为
Fj3
n
V j0
F ji
i 1
n
Fj2
Fji j x ji jG j
Fj1
j j x jiGi
i 1
n
1G
i 1
j 1
j x ji
Gi G
第j振型n G—结构的总重力荷载代表值 G Gi
i 1
组合后的结构底部剪力
5.抗侧力构件在平面内呈正交 (夹角大于75度)分布,以便在两个主 轴方向分别进行抗震分析;
b h
H
B
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6.平面局部突出的尺寸不大(局部伸出 部分在长度方向的尺寸l大于宽度方向的尺 寸b,且宽度b与总宽度B之比满足b/B<1/51/4);
l
l
b B
l b
B
l b B
对于不满足规则要求的建筑结 构,则不宜将底部剪力法作为设计依 据。否则,要采取相应的调整,使计 算结果合理化。
0.30
0.40
0.55 0.75
0.35
0.45
0.65 0.90
(3)计算结构总的水平 地震作用标准值
FEK 1Geq
0.1395997.6 833.7kN
2 m ax 0.45 m ax
0 0.1
(Tg T
) 2max
[20.2 1(T 5Tg )]
T (s)
Tg
5Tg
Fk
Gk
H k
Fn n FEK
F1
G1
H1
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n --- 顶部附加地震作用系数，多层内框架
砖房0.2,多层钢混、钢结构房屋按下 表,其它可不考虑。
顶部附加地震作用系数
Tg (s) T1 1.4Tg T1 1.4Tg
FEk 1Geq
0.35 0.08T1 0.07 0 0.35 ~ 0.55 0.08T1 0.01 0
罕遇地震 ----- 0.50(0.72) 0.90(1.20) 1.40
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例2：试用底部剪力法计算图示框 架多遇地震时的层间剪力。已知 结构的基本周期T1=0.467s ,抗震 设防烈度为8度,Ⅱ类场地,设计地 震分组为第二组。
m3 180t K3 98MN/m m2 270 t K2 195 MN/m m1 270t K1 245 MN/m
2.避免采用层高特别高或特别矮的楼层,相邻层和 连续三层的刚度变化平缓。
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3.出屋面小建筑的尺寸不宜过大 （宽度b大于高度h且出屋面高度与总 高度之比满足h/H<1/5），局部缩进的 尺B1 寸/ B也 5不/ 6宜~ 3大/ 4（缩进后的宽度B1与总宽 度B之比满足；
4.楼层内抗侧力构件的布置和 质量的分布要基本对称;
m1 270t K1 245 MN/m
表值
Hale Waihona Puke nGeq 0.85 Gk 0.85 (270 270 180 ) 9.8
k i
5997.6kN
(2)计算水平地震影响系数
地震影响系数最大值（阻尼比为0.05）
查表得 max 0.16 地震影响 6
烈度
7
8
9
多遇地震 0.04 0.08(0.12) 0.16(0.24) 0.32
四、底部剪力法适用范围
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底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌 体结构、内框架和底部框架抗震墙砖房、单 层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构 等低于40m以剪切变形为主的规则房屋。
以“剪切变形”为主: 在结构侧移曲线中,楼盖出平面转动产生的侧移所
占的比例较小。
“规则房屋”: 1.相邻层质量的变化不宜过大。
结构的重力荷载代表值等于结构和构配件自重标准
值Gk加上各可变荷载组合值。
n
G Gk Q Qi ik
Qik ---第i个可变荷载i1标准值； Qi ---第i个可变荷载的组合值系数；
组合值系数
可变荷载种类
雪荷载
屋面积灰荷载
屋面活荷载
按实际情况考虑的楼面活荷载
按等效均布荷载考虑 的楼面活荷载
藏书库、档案库 其它民用建筑
Fn
Fk
Gk
F1
G1
H k H1
Fi
H iGi
n
FEK
H kGk
k 1
地震作用下各楼层水平地震层间剪力为
n
Vi Fk k i
三、顶部附加地震作用的计算
Fi
H iGi
n
FEK
H k Gk
k 1
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Fn
当结构层数较多时,按上式计算出的水平地震 Fn
作用比振型分解反应谱法小。
为了修正，在顶部附加一个集中力 Fn 。