多种结构抗侧刚度计算方法对比

i 岑 为 第 层折算抗剪面积;人;为全部剪力墙在计算方向的有效截
构件抗侧刚度为表= 1/S = 1/( ‘ +
(7)
从 上述计算结果可知，当 < 1 时 ，结构主要为剪切变形;
A 当 > 4 时 ，结构主要为弯曲变形；当 1 矣 / 6 矣4 时 ，结构应当同 A 时考虑剪切变形及弯曲变形。对 于 常 见 的 高 层 建 筑 ，往 往 / 6 比
A 点 ，结果表明,剪切刚度为剪弯刚度简化计算方法，其可应用于结构方案阶段，当 1 矣 / 6 矣4 时 ，计算误差较大;按楼层剪力与层间
位 移 的 比 值 计 算 侧 向 刚 度 时 ，由 于 存 在 无 害 位 移 影 响 ，其 计 算 结 果 往 往 偏 小 ;采 用 剪 弯 刚 度 可 以 较 为 精 确 合 理 计 算 结 构 抗 侧 刚 度 , 其计算代价也较高。
1 剪切刚度
高 规 中 E.0.1 利用转换层上、下层等 效 剪 切 刚 度 比 y 反映转
换 层 上 下 层 刚 度 变 化 ，据 此 推 算 得 出 楼 层 剪 切 刚 度 计 算 公 式 ：
k si = GiA/ hi
(1)
=K i+
(2)
=：2 . 5 (h^ ) 2
(3)
其 中 为 第 （层 剪 切 刚 度 ；C, 为 第 i 层 混 凝 土 剪 变 模 量 ;
不宜小于相邻上三层平均侧向刚度的8 0 % 。其中楼层的侧向刚 / 为抗侧构件水平惯性矩，mm4;£；为混凝土弹性模量，MPa;C 为混
度可取该层剪力与层间位移之比。
凝土剪切模量,MPa# 为混凝土剪应力分布不均系数。
2 ) 当采用地下室作为结构嵌固部位时，地下室部分的侧向刚
度与其上部结构侧向刚度比值不宜小于2 。在 进 行 方 案 计 算 时 ，
第43卷 第 9 期 20 17 年 3 月
S山HANXI西ARC建HITEC筑TURE
VMoalr.. 4
3 No.9
2017
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文章编号：1009-6825 (2017)09-0039-02
多种结构抗恻刚度计算方法对比
乔雪梅
(太原市建筑设计院，山 西 太 原 030002)
摘 要 :对 常 见 的 剪 切 刚 度 、楼层剪力与层间位移比、剪弯刚度三种结构抗侧刚度计算方法展开分析，探究各方法的适用性及优缺
构 设 计时，应当力求结构自上而下刚度逐渐降低，结 构 体 型 匀 称 ，
弯曲变形： 〜
⑷
不 存 在 大 的 突 变 [3’4]。对 于 此 ，我 国 相 关 规 范 也 做 出 了 明 确 的 规定：
剪切变形：
Sv = 备
(5)
1) 结构中某楼层的侧Βιβλιοθήκη Baidu刚度不宜小于相邻上一楼层的7 0 % ， 其 中 ，A为结构层高，mm; 4 为 抗 侧 构 件 水 平 截 面 面 积 ，mm2;
形以弯曲变形为主。因 此 ，结构楼层的抗侧刚度可以简要分为剪
力墙的抗剪刚度和柱构件的抗弯刚度，如 式 (8)所 示 ：
已有相关工程计算分析数据反映:当建筑竖向刚度存在突然 变 化 、建 筑 存在较大的外挑等，这 些 会 导致在地震作用下 结 构 部 分楼层变形集中,产生较大破坏，甚 至 出 现 结 构 倒 塌 。在进行结
I 面面积;4;,.为 第 〖层 第 根 柱 截 面 面 积 ; \ 为 第 〖层层高; ,.为第 i 层第j 柱 沿 计 算 方 向 截 面 高 度 ;为 第 i 层第j 柱截面面积折算
本 文 着 重 分 析 三 种 不 同 侧 向 刚 度 计 算 方 法 ，并 且 就 不 同 方 法
图 1 构件抗侧变形
抗 侧 构 件 单 位 力 作 用 下 变 形 即 上 述 两 项 相 加 ，得 出 总 变 形
如下：
5 = 5 „ + 〜 = 盖 [0.4(j ) +1]
(6)
适用性展开讨论。
上 述 几 条 对 楼 层 的 侧 向 刚 度 作 出 了 明 确 规 定 。根 据 已 有 的 较 多 工 程 案 例 计 算 结 果 ，结 构 楼 层 侧 向 刚 度 计 算 公 式 与 结 构 的 类 型 、高 度、布 置 有 关 ,有 时 结 构 侧 向 刚 度 计 算 结 果 出 现 较 大 的 偏 差 ，应当仔细分析。
较 小 ，结 构 变 形 以 剪 切 变 形 为 主 ，弯 曲 变 形 仅 占 极 小 部 分 。对于
框 架 结 构 A/ 6 往 往 较 大 ，结构主要为弯曲变形。 基于上述分析，对 于 剪 力 墙 构 件 A/ 6 比 较 小 ，该构件层间变
A 形以剪切变 形 为 主 ;对 于 柱 类 构 件 / 6 往 往 较 大 ，该构件层间变
关键词:剪切刚度，抗 弯刚度，结构设计，抗侧刚度
中图分类号:TU311.4
文献标识码:A
〇 引言
我 国 建 筑 形 式 日 趋 多 样 化 ，建 筑 整 体 竖 向 布 置 也 较 为 纷 繁 复 杂 ，这 些 因 素 都 导 致 高 层 及 超高层结构侧向刚度产生突 变 ，不利 于结构安全，上述情况通常存在于以下建筑:建筑立面有 较 大 凹 凸起伏;立面开设有较大洞口；多连体建筑;建筑设有转换 层 ;建 筑 为 大 底 盘 多 塔 楼 形 式 [1’2]。
系数。 基于上述公式，对 剪 切 刚 度 展 开 分 析 。众 所 周 知 ，地震作用
下楼层地震剪力由该层墙、柱 构 件 承 担 ，在 刚 性 楼 板 假 定 前 提 下 ， 地 震 作 用 力 在 各 墙 、柱 剪 力 分 配 取 决 于 各 构 件 的 侧 移 刚 度 进 行 分 配 。在结构抗侧刚度推导中，假定各层抗侧力构件上端为水平支 承 ，下 端 固 接 ，此类构件计算时需要考虑弯曲变形及剪切变形，侧 向 变 形 如 图 1 所 示 。弯曲变形及剪切变形分别如下所示：
可将剪切刚度替代侧向刚度进行简单计算。
3 ) 对 于 底 部 带 有 转 换 层 的 结 构 ，当 底 层 大 空 间 为 1 层 时 ，该
转换层上层与下层等效剪切刚度比值宜接近1,当抗震设计时该 比值不应超过2.0;当底部大空间超过1 层 时 ，转换层上层与下层
等效剪切刚度比值宜接近1 ，当抗震设计时该比值不应超过1.3 。