底部剪力法和振型分解法的比较分析

底部剪力法法和振型分分解法的比较分析规范规定水水平地震作作用计算：：《建筑抗震设设计规范》（GB50011-2010）关于建筑结结构水平地地震力的弹弹性计算方方法，建筑筑抗震设计计规范中的的5.1.2条规定，各各类建筑结结构的抗震震计算，应应采用的方方法为：（1）高度不不超过40m、以剪切变变形为主且且质量和刚刚度沿高度度分布比较较均匀的结结构，以及及近似于单单质点体系系的结构，，可采用底底部剪力法法等简化方方法。（2）除（1）款外的建建筑结构，，宜采用振振型分解反反应谱法。。（3）时程分析法法的有关规规定。（略略）这里只考虑虑规则结构构，也就是是不计结构构扭转耦联联，仅考虑水水平地震作作用。实际结构质质量连续分分布，动力力自由度无无限。采用用无限自由由度模型，，过于复杂杂，没有必必要。对于多高层层房屋,采用多自由由度模型。。对于建筑结结构而言，，一般每层层楼面及屋屋面可作为为一个质点点，而楼面面与楼面（（屋面）之之间墙、柱柱的质量则则分别向上上、向下集集结到楼面面及屋面质质点处。这这种多自由由度模型即即为工程上上的层间模模型。抗震设计反反应谱地震影响系系数曲线计算模型：：振型分解反反应谱法适用范围：除底部剪力力法外的建建筑结构。。基本原理：：利用振型分分解法的概概念，把多多自由度体体系分解成成若干个单自由度体体系振动的的组合，并利用单自由度体体系的反应应谱理论计算各个振型振振动的地震震作用，最后将各各个振型计计算出的地地震效应按按一定的规规则组合起来，求出出总的地震震响应。结构物的反反应是弹性性的，可以以采用叠加加原理进行行振型组合合。反应谱的假假定。结构物最不不利的地震震反应为最最大的地震震反应，而而与其他的的动力反应应参数无关关。振型分解反反应谱法的的基本假设设将结构简化化，建立n自由度结构构的频率方方程，求出出n个频率及周周期求各频率对对应的振型型，形成主主振型向量量。计算振型参参与系数计算过程根据场地类类别确定场场地的特征征周期Tg，综合该地地区抗震设设防烈度及及地震分组组和反应谱谱确定每个个振型地震震影响系数数α计算第j振型第i个质点的水水平作用然后将各个个质点处的的作用力叠叠加计算各振型型层间剪力力，因为各各个振型求求出的是最最大的反应应，需将其其组合最后求出结结构的反应应对于不考虑虑扭转影响响的平移振振动多质点点弹性体系系，各振型的贡贡献随着频频率的增高高而递减，，一般考虑虑前3个振型进行行组合。振型分解反反应谱法反应谱法局局限性振型分解反反应谱法①反应谱虽然然考虑了结结构动力特特性所产生生的共振效效应，但在在设计中仍仍然把地震惯性力力按照静力力来对待，所所以反应谱谱理论只是是一种准动力理论论；②地震动的三三要素是振振幅、频谱谱和持续时时间，在制制作反应谱谱过程中只只考虑了地地震动的前前两个要素素振幅和频频谱，未能能反映地震动持续续时间对结构破坏坏程度的重重要影响；；③反应谱是根根据弹性结构地震反应绘绘制的，只只能笼统地地给出结构构进入弹塑塑性状态的的结构整体体最大地震震反应，不不能给出结结构地震反反应的全过程，更不能给给出地震过过程中各构构件进入弹塑性变形形阶段的内内力和变形形状态，因而也就就无法找出出结构的薄弱环节。底部剪力法法适用范围（（满足条件件）房屋总高度度不超过40m；房屋结构的的质量和刚刚度沿高度度分布比较较均匀；房屋结构在在地震作用用时的变形形以剪切变变形为主；；近似于单质质点体系的的结构。不考虑结构构扭转影响响。满足上述条条件的结构构在水平地地震作用下下振动时，，其位移反反应通常以以基本振型型为主，且且基本振型型近似于直直线。说明：适用于基本振型主主导的规则则和高宽比比较小的结构，此此时结构的的高阶振型对对于结构剪剪力的影响响有限，而对对于倾覆弯弯矩则几乎乎没有什么么影响。因因此采用简简化的方式式也可以满满足工程设设计精度的的要求。底部剪力法法尚有一个个重要的意意义就是我我们可以用用它的理念念，初步设计时简化估算算建筑结构构的地震响响应，从而而至少在静静力的概念念上把握结构的的抗震能力力，它还是很很有用的。。计算简图底部剪力法（1）结构底部剪剪力标准值计计算关键计算过程程：（2）各质点的水水平地震作用用标准值的计计算适用条件：结结构基本自振振周期（3）顶部附加地地震作用的计计算（））（4）楼层层间剪剪力计算该公式实际上上是对按振型型叠加法计算算的各质点地地震作用效应应经过平方和和开方法（SRSS法）得到的一一个简化公式式（类似于单单自由度系统统）。高阶振型影响响系数：q=0.85。需要注意的两个问问题（1）当房屋顶部部有突出屋面面的小屋时，，顶部附加水水平地震作用用的作用位置置的处理；（2）“鞭端效应应”的处理。。几点说明：1.平面和竖向较较规则是保证位移反反应以基本振振型为主，而而基本振型通通常是接近直直线的。为避避免求基本振振型，以一直直线代替基本本振型曲线。。这样本应按按振型分配的的地震作用就就可以简化为为按高度分配配，也就是所所谓的倒三角角形分配。2.规定以剪切变变形为主是因为弯曲变变形与倒三角角形出入太大大，但当建筑筑过高时，剪剪切变形曲线线顶点位移又又偏小，因此此又规定了高度不应超过过40米。3.此外，即使是是高度40米（的建筑，，如果其自振振周期比较长长，弯曲变形形成分将比较较大，倒三角角形顶部将包包不住振型曲曲线，这种情情况下可人为为地加大建筑筑物顶层的地地震作用，也也就是所谓的的顶部附加水平平地震作用。底部剪力法底部剪力法和和振型分解反反应谱法比较较相同点：计算假定相同同：多质点弹弹性体系，叠叠加原理。计算模型相同同：只考虑层层间剪切变形形的层间剪切切模型都应用了反应应谱理论，某某些情况下有有误差。对于单自由度度体系，两种种方法是一致致。不同点：振型分解反应应谱法：考虑所有振型型的参与，结结构更加精确确。振型分解反应应谱法可以考考虑多阶振型型互相耦合的的作用，尤其其是扭