关于水平地震力作用下房屋建筑框架侧移计算

关于水平地震力作用下房屋建筑框架侧移计算

摘要：2008年，四川汶川发生8级地震，2011年日本发生9级地震，地震的强度都非常大，这对房屋建筑提出更高的要求，应尽可能的减少人民财产的损失。因此，掌握多高层钢筋混凝土结构的抗震设计方法，显然是十分重要的。虽然地震作用可来自任意的方向，但在抗震设计时，一般只需且必须对结构纵、横两个主轴方向进行抗震计算。本文主要研究水平地震力作用下房屋建筑框架侧移计算。

关键词：横梁线刚度、D值法

地震烈度，表示当发生地震时，地面及建筑物遭受破坏的程度。烈度在6度以下时，地震对建筑物影响较小，一般可不考虑抗震措施，9度以上地区，地震破坏力很大，一般应尺量避免在该地区建筑房屋，建筑物抗震设防的重点时7、8、9度地震烈度的地区。作多遇地震作用的抗震计算时，要求：通常情况下，应在结构的两个主轴方向分别计入水平地震作用，各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗侧力构件承担；当有斜交抗侧力构件时，宜分别计入各抗侧力构件方向的水平地震作用。下面主要对横梁线刚度和横向框架柱的侧移刚度进行计算。

1. 横梁线刚度：

采用混凝土C25，=2.8×107kN/㎡，在框架结构中，有现浇楼面或预制板楼面，但是有现浇板的楼面，可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效刚度，减少框架侧移。为考虑这一有利作用，在计算梁的截面惯性矩时，对现浇楼面的边框架取=1.5 （为梁的截面惯性矩）；对中框架取=2.0 。若为装配楼板，带现浇层的楼面，则边框架梁取=1.2 ，对中框架取=1.5 。

横梁线刚度计算结果见表1。

2.横向框架柱的侧移刚度D值

（1）D值法

反弯点法中的梁刚度为无穷大的假定，使反弯点法的应用受到限制。在一般情况下，柱的抗侧刚度还与梁的线刚度有关；柱的反弯点高度也与梁柱线刚度比、上下层梁的线刚度比、上下层的层高变化等因素有关。在反弯点法的基础上，考虑上述因素，对柱的抗侧刚度和反弯点高度进行修正，就得到D值法。在D值法中，柱的抗侧刚度以D表示，故得其名。

修正后的柱抗侧刚度D可表示为

其中ic和h分别为柱的线刚度和高度，是考虑柱上下端节点弹性约束的修正系数。系数可导出为，其中。柱线刚度列于表2，横向框架柱侧移刚度D值计算列于表3。

3.横向地震作用计算

在Ⅱ类场地，7度设防区，设计地震分组为第二组情况下：

结构的特征周期和水平地震影响系数最大值（7度，多遇地震）为：

=0.03s=0.08

由于=0.766＞1.4, =1.4×0.3=0.42（s），应考虑顶点附加地震作用。

按底部剪力法求得的基底剪力，若分配给各层，则水平地震作用呈倒三角形分布。对一般层，这种分布基本符合实际。但对结构上部，水平作用小于按时程分析法和振型分解法求得的结果，特别对于周期比较长的结构相差更大。地震的宏观震害也表明，结构上部往往震害很严重。因此，即顶部附加地震作用系数考虑顶部地震力的加大。考虑了结构周期和场地的影响。且修正后的剪力分布与实际更加吻合。

=0.08+0.01=0.08×0.766+0.01=0.071

结构横向总水平地震作用标准值：

=（）0.9× ×0.85

=（）0.9×0.08×0.085×58612=1561kN

只有从理论上将房屋建筑水平地震力作用下框架侧移计算部分解决，那么设计才会更合理，才能减少地震带来的损失。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看