底部剪力法建筑钢结构抗震课程92课件讲解

第三章地震作用与结构抗震验算底部剪力法《建筑钢结构抗震》课程CONTENTS目录01基本思路02相关因素的确定03总结基本思路01按振型分解法计算多质点房屋结构的水平地震作用时，需要计算结构的各阶频率和振型，运算过程相当繁琐。为了简化计算，《抗震规范》规定，当房屋结构满足下列条件时，可采用近似计算法——底部剪力法。底部剪力法2(a)房屋的总高度不超过40M；(b)房屋结构的质量和刚度给高度分布比较均匀；(c)房屋结构在地震作用时的变形以剪切变形为主；(d)房屋结构在地震作用时的扭转效应可忽略不计。

满足上述条件的结构，在水平地震作用下振动时，其位移反应通常以基本振型为主，且基本振型近似于直线。将多质点体系折算或等效单质点体系折算的原则是两体系的水平地震作用相等(即底部剪力相等)基本思路

底部剪力法是先计算出作用于结构的总水平地震作用，即作用于结构底部的剪力FEK，然后将总水平地震作用按一定的规律分配给各质点，最后按静力法计算结构的内力和变形。GeqGiGeqFekFekGiFi2底部剪力法1、结构总的水平地震作用标准值FEK的计算(即结构底部剪力的计算)2

式中:

——相应于多质点结构基本周期T1的水平地震影响系数；

——结构等效总重力荷载代表值kN。

单质点应取总重力荷载代表值；

多质点可取总重力荷载代表值的85%，

即

多自由度体系等效为单自由度体系，并求得该体系的总体地震作用GiGeqT1T1FEk底部剪力法22、各质点的水平地震作用标准值计算

结构各层的地震作用与该层的重力荷载代表值（质量）及该层水平变形有关。由于结构在水平地震作用下的位移反应以基本振型为主，故各质点的水平地震作用标准值应按下式计算：

式中:

——集中于质点的重力荷载代表值（kN）

——质点的计算高度。质点的计算高度由基础顶面算至质点集中的位置。

底部剪力法23、楼层水平地震剪力的计算式中:

——第层的楼层地震剪力标准值（kN）

——质点的水平地震作用标准值（kN）

底部剪力法

2《抗震规范》规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下列要求：

底部剪力法2底部剪力法类别6度7度8度9度扭转效应明显或基本自振周期小于3.5s的结构0.0080.016（0.024）0.032（0.048）0.064基本自振周期大于5.0s的结构0.0060.012（0.018）0.024（0.036）0.048注:1.基本自振周期介于3.5s和5.0s之间的结构，可插入取值。

2.括号内数字分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。

相关因素的确定022

相关因素的确定1、水平地震影响系数的确定

建筑结构的地震影响系数应根据地震烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。底部剪力法21、水平地震影响系数的确定

水平地震影响系数最大值注：括号内的数字分别对应设计基本加速度0.15g和0.30g地区的地震影响系数。地震影响烈度6度7度8度9度多遇地震0.040.08（0.12）0.16（0.24）0.32罕遇地震0.280.50（0.72）0.90（1.20）1.40底部剪力法抗震设计反应谱----地震影响系数；----地震影响系数最大值；----结构自振周期；

----特征周期；----直线下降段的下降斜率调整系数；----阻尼调整系数；----衰减指数2底部剪力法1直线上升段：2水平段：3曲线下降段：4直线下降段：or除有专门规定外，建筑结构的阻尼比取0.0521234

底部剪力法2影响水平地震作用的因素地震烈度对地震作用的影响当地震烈度愈大时，地面加速度a地面则愈大，这时结构的反应加速度a反应也随之增大，地震作用也就愈大。底部剪力法地震烈度对地震作用影响的规律：地震烈度愈大，地震作用也就愈大。2建筑物刚度若结构的刚度EI=∞，则在地震时，必然有a反应=a地面，F=ma地面，此时质点受到的地震作用最大。

物体的振动规律可知，在结构的刚度与自振周期之间，存在着一种固定的关系，即结构的刚度愈大，其自振周期愈短；反之，结构的刚度愈小，其自振周期愈长。底部剪力法影响水平地震作用的因素2建筑物刚度工程上习惯于用结构的自振周期T1来反映刚度对地震作用的影响。

在一般情况下，当结构的质量一样，在遭受相同的地震时，若结构的自振周期愈长，则其承受的地震作用将愈小。底部剪力法影响水平地震作用的因素2结构自振周期对于单质点体系，结构的自振周期T就是基本自振周期T1；对于多质点体系，依据的结构自振周期就是基本自振周期T1底部剪力法影响水平地震作用的因素结构的自振周期可根据理论公式或经验公式确定，如能量法，折算质量法，顶点位移法，矩阵迭代法，经验公式法等2

在实测统计基础上，再忽略房屋宽度和层高的影响等，有下列粗略的公式（1）钢筋混凝土框架结构（2）钢筋混凝土框架-抗震墙或钢筋混凝土框架-筒体结构N---结构总层数。（3）钢筋混凝土抗震墙或筒中筒结构（4）钢-钢筋混凝土混合结构（5）高层钢结构底部剪力法影响水平地震作用的因素地震时，双共振的存在是引起建筑物严重破坏的重要原因。2建筑场地对地震作用的影响(Tg)底部剪力法影响水平地震作用的因素双共振--地震波与地面共振

地面与建筑物共振抗震计算中，为了反映建筑场地对地震作用的这种影响，引入了场地特征周期这个概念。并符号Tg表示。20.900.65

0.450.35第三组0.750.550.400.30第二组0.650.45

0.35

0.25第一组ⅣⅢ

Ⅱ

Ⅰ场地类别设计地震分组底部剪力法影响水平地震作用的因素特征周期值（s）2、的确定

2--结构等效总重力荷载代表值

--重力荷载代表值

相关因素的确定底部剪力法单质点应取总重力荷载代表值；

重力荷载代表值计算结构上的地震作用时，取建筑物的重力荷载代表值GE来反映重量对地震作用的影响。按国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，把地震发生时永久荷载与其它可变荷载的可能组合结果总称为“抗震设计的重力荷载代表值GE”

2第i个可变荷载的地震组合值系数

第i个可变荷载标准值结构、构配件永久荷载（自重）标准值底部剪力法各可变荷载的组合值系数应按下表采用。不计入软钩吊车0.3硬钩吊车0.5其它民用建筑0.8藏书库、档案库1.0按实际情况计算的楼面活荷载不计入屋面活荷载0.5屋面积灰荷载0