问题讨论1：地震计算时地震质量的取值问题

1、-精品 word 文档值得下载值得拥有 -问题讨论 1地震计算时地震质量的取值问题建筑抗震设计规范 (GB 500112001) 中对地震计算时的 重力荷载代表值有如下规定：在 5.2 节中明确规定，重力荷载代表值 Gi 的计算应按第条确定。第条中规定，“建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和可变荷载组合值之和。” ，同时列表指出了各种可变荷载的组合值系数。规范中相关的可变荷载组合值系数摘录如下：按等效均布荷载计算的楼面活荷载藏书库、档案库0.8其他民用建筑0.5按实际情况计算的楼面活荷载1.0上述第一类组合值系数显然是针对民用建筑的。 第二类组合值系数可以用于工业建筑，但限制条件较

2、多，适用于设备较重且能确定位置的那一类工业建筑。在工业建筑设计中，还经常会遇到另一类楼面活荷载。它的特点是，荷载比较大，但位置不确定， 在一定的区域内可以用等效均布荷载控制。 它也分几种不同的情况：1. 不同的房间里有若干轻重不等的设备，布置方式有较大的随机性，而且使用一段时间之后工艺设备还可能调整、 更新，多数情况下原有的等效均布荷载仍能满足要求；2. 活荷载系由生产过程中的运输荷载控制，例如在楼层运输材料或产品用的叉车荷载安装设备时的运输荷载等；3. 楼层及屋盖的吊挂荷载，这里有三种情况，一是较轻的吊挂荷载，例如轻质吊顶荷载，组合系数的大小对地震质量的影响很小； 二是较重的吊挂荷载，吊挂位

3、置也能确定， 且在计算程序的荷载输入中也是按确定位置输入时， 这属于“设备较重且能确定位置” 的那一类工业建筑荷载；三是吊挂荷载的位置在计算初期难于确定或虽能确定位置但过于琐碎，只能用等效均布荷载宏观控制时，这也属于本文需讨论的荷载情况；4. 在空间整体结构模型中输入的悬挂式或桥式吊车荷载。以上几类荷载具有共同的特性：对于空间结构中的一个局部来说，这些活荷载都可能是相对满负荷，但对于一个楼层或一个屋盖来说平均的荷载就比较低。例如，某一工业建筑的楼层，对次梁和板的活荷载为 7.5kN/m2，对主梁来说可以按 6.0kN/ m 2 计算，但作为与楼层活荷载对应的那部分楼层质量来说，远低于上述数字，

4、很多情况下这个与楼层质量相关的折算活荷载平均不到 2kN/m2(相当于质量折减系数为 0.33)。原因可作如下分析： (1) 7.5 kN/m2、6.0 kN/m2 代表的是小范围的等效均布荷载，对于整个楼层来说，这些范围所占的比例数较小；(2)走廊、通道处在地震时不存在实际的地震质量； (3)对于一个局部范围，人群的荷载都有可能达到一定的量， 但对整个楼层来说， 人群的荷载总量不可能超过实际楼层总人数所代表的荷载量，平均到每平方米上是个很小的数。又如，某一工业建筑的楼层，其活荷载主要由叉车荷载或安装荷载控制，对22-精品 word 文档值得下载值得拥有 -精品 word 文档值得下载值得拥有

5、 -时与活荷载相关的地震质量其实是很低的。 地震时可能在楼面上实际运行的叉车也就是 12 辆，充其量也不会超过 34 辆，均摊到每平方米上是个很小的荷载量。对于这种类型的厂房，地震时的平均活荷载一般不超过 5kN/m 2(相当于质量折减系数为 0.25)。再如，吊车荷载，如果是在空间整体结构模型中输入时，假设是悬挂吊车，且吊车运行范围通过 8 个楼屋面梁或屋架，由于软件设计的限制，许多情况下，只能在这 8 个楼屋面梁或屋架上同时输入悬挂吊车的荷载。 后果是，吊车荷载的输入在整体结构中达到了实际应有荷载的 8 倍。前已说明，建筑抗震设计规范 (GB 500112001)中，对于地震作用计算中为计

6、算地震质量所引用的重力荷载代表值 G i 的取值是：“ 建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和可变荷载组合值之和。 ” 建筑抗震设计规范 (GB 500112001)中，在地震作用和结构抗震验算中，有两个性质不同的部位需要引用重力荷载代表值： 一处是第 5.2 节关于水平地震作用的验算中， 计算自振周期和地震作用时；另一处是第 5.4 节截面抗震验算中，计算重力荷载代表值的效应 SGE 时。重力荷载代表值考虑的主要因素是，在截面的抗震验算中，合理地界定地震作用下活荷载效应的组合值系数。 由于地震作用的不确定性以及由此产生的地震作用计算的近似性，抗震规范直接用重力荷载代表值来确定地震质

7、量。抗震规范的这种处理方法， 对于活荷载相对较小的民用建筑和设备较重且能确定位置的那一类工业建筑是比较合理的。 但对于本文所讨论的这类工业建筑的活荷载，仍采用同样的处理方法就显得不合理。抗震规范中实际上并没有对各类工业建筑的活荷载组合值系数加以规定。 从原理上看，对截面抗震验算而言， 活荷载组合值系数不可能定得太低。 因为在截面的抗震验算中， 必须保证活荷载相对密集处结构构件的可靠度。 这样，对本文所注意的这一类工业建筑， 直接用重力荷载代表值来确定地震质量就显得不太合理，对于“活荷载由生产过程中运输荷载控制”的情况更是明显的不合理。由于地震质量的不合理加大会引发地震位移的加大， 从而迫使框架

8、柱截面的不合理加大， 这样做并不符合抗震规范的本意。 反之，如果为了地震位移计算的合理性而降低活荷载组合值系数， 则将不合理地降低了结构构件的可靠度， 也不符合抗震规范的本意。为了解决这个矛盾， 引入活荷载的质量折减系数是一个可行的方案。 SATWE 程序中，在 89 规范版中有此系数。在建筑抗震设计规范 (GB 50011 2001) 进入实际应用的阶段取消了活荷载质量折减系数的引入， 但在近期又恢复了活荷载质量折减系数的引入，这是一个合理的引入。需要指出的是，建筑抗震设计规范 (GB 50011 2001)中表指的是计算地震作用时，可变荷载的组合值之和。在 SATWE 程序中对应的是“参数

9、页切换菜单”中“荷载组合”页的参数“活荷重力代表值系数 E”，而不是“活荷载组合值系数” 这个参数。后一个参数对应的是，建筑结构荷载规范 (GB 50009 2001)公式中的 C i ，其值分别在表、表等表中。为了避免在程序应用中产生混淆，在本文后面表述中用 SATWE 程序中的“活荷载重力代表值系数”代替抗震规范中的“活荷载组合值系数”。对于本文中关注的那一类工业建筑， 抗震计算中活荷载 重力代表值 系数与活荷载质量折减系数取值的建议：-精品 word 文档值得下载值得拥有 -精品 word 文档值得下载值得拥有 -1. 活荷载重力代表值 值系数，是抗震验算时， 重力荷载代表值中活荷载的组合值系数。一般可取 0.7，当设备荷载比较密集，按活荷载计算时的等效均布荷载又没有什么余地时，也可取 0.8。