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[分享]又土又木|关于抗震设计楼层最小地震剪力系数的那些事

发表于2018-02-12     1705人浏览     2人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

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台湾花莲继2月4日当天连续发生多次地震之后,花莲近海6日深夜11时50分又发生6.5级地震(中国地震台网测定),地震深度11公里。截至目前,地震已造成4人死亡,200余人受伤,173人失联。

对于灾难,我们只能默哀。但是今天我们所要讲的是却是和抗震设计有关。今天咱们来说说抗震设计楼层最小地震剪力系数的那些事。

首先还是老生常谈的,大家要熟悉一下我们的学习体系和路径,深入理解规范体系,才谈得上“按规范执行”。我们要知道规范体系的任何一个系数,都应能找到它存在的机理!


工程概念

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 5 地震作用和结构抗震验算 > 5.2 水平地震作用计算

5.2.5 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求:(强条)

λ—对于竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数;


机理

条文说明:

5.2.5 由于地震影响系数在长周期段下降较快,对于基本周期大于3.5s的结构,由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构,地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响,但是规范所采用的振型分解反应谱法无法对此作出估计出于结构安全的考虑,提出了对结构水平地震剪力及各楼水平地震剪力最小值的要求,规定了不同烈度下的剪力系数,当不满足时,需改变结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力使之满足要求。

例如,当结构底部的总地震剪力略小于本条规定而中、上部楼层均满足最小值时,可采用下列方法调整:

结构基本(第一)周期位于设计反应谱的加速度控制段(平台段)时,则各楼层均需乘以同样大小的增大系数;

若结构基本周期位于反应谱的位移控制段(长周期段)时,则各楼层i均需按底部的剪力系数的差值△λ0增加该层的地震剪力△FEki=△λ0GEi;

若结构基本周期位于反应谱的速度控制段(抛物线段)时, 则增加值应大于△λ0GEi,顶部增加值可取动位移作用和加速度作用二者的平均值,中间各层的增加值可近似按线性分布。

需要注意:

①当底部总剪力相差较多时,结构的选型和总体布置需重新调整,不能仅采用乘以增大系数方法处理。

②只要底部总剪力不满足要求,则结构各楼层的剪力均需要调整,不能仅调整不满足的楼层。

满足最小地震剪力是结构后续抗震计算的前提,只有调整到符合最小剪力要求才能进行相应的地震倾覆力矩、构件内力、位移等等的计算分析;即意味着,当各层的地震剪力需要调整时,原先计算的倾覆力矩、内力和位移均需要相应调整。

④采用时程分析法时,其计算的总剪力也需符合最小地震剪力的要求。

⑤本条规定不考虑阻尼比的不同,是最低要求,各类结构,包括钢结构、隔震和消能减震结构均需一律遵守。

扭转效应明显与否一般可由考虑耦联的振型分解反应谱法分析结果判断,例如前三个振型中,二个水平方向的振型参与系数为同一个量级,即存在明显的扭转效应。对于扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构,剪力系数取0.2αmax,保证足够的抗震安全度。对于存在竖向不规则的结构,突变部位的薄弱楼层,尚应按本规范3.4.4条的规定,再乘以不小于1.15的系数。

本次修订增加了6度区楼层最小地震剪力系数值。

高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010 4.3.12条文说明:表4.3.12  中所说的扭转效应明显的结构,是指楼层最大水平位移(或层间位移)大于楼层平均水平位移(或层间位移)1.2倍的结构。


规范

建筑消能减震技术规程 JGJ 297-2013 > 4 地震作用与作用效应计算 > 4.2 水平地震作用计算

4.2.3 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式规定:

式中:

VEki——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力(kN);
λ——剪力系数,不应小于表4.2.3规定的楼层最小地震剪力系数值;对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数;
Gj——第j层的重力荷载代表值(kN)。

表4.2.3 楼层最小地震剪力系数值

注:基本周期介于3.5s和5s之间的结构,可插入取值。


[上海市]高层建筑钢结构设计规程 DG/TJ08-32-2008 > 6 作用和作用效应组合 > 6.3 地震作用

6.3.8 高层建筑钢结构在第一阶段的地震作用下任一楼层对应于水平地震作用标准值的地震剪力应符合下式要求:

式中 

   VEki--第i层对应于水平地震作用标准值的地震剪力;

λ--水平地震剪力系数,不应小于表6.3.8规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数;

   Gj--第j层的重力荷载代表值;

n --结构计算总层数。

广东省高层建筑混凝土结构技术规程 [附条文说明] DBJ15-92-2013 > 4 荷载和地震作用 > 4.2 地震作用

4.3.13 当小震弹性计算的楼层剪力小于规定的最小值时,可直接放大地震剪力以满足楼层最小地震剪力要求,放大后的基底总剪力尚不宜小于按底部剪力法算得的总剪力的85%。

条文说明:当小震弹性计算的基底剪力满足最小地震剪力要求,仅部分楼层不满足要求时,可直接放大这些楼层的地震剪力使之满足要求;当小震弹性计算的基底剪力不满足最小地震剪力要求时,则全部楼层的地震剪力均应放大,放大系数=规定的最小地震剪力/弹性计算的基底剪力。放大后的基底总剪力宜取按底部剪力法算得的总剪力的85%和4.3.12条规定的最小地震剪力的较大值。


锅炉钢结构设计规范 GB/T 22395-2008 > 7 作用及其效应组合 > 7.3 地震作用

7.3.19 抗震验算时,锅炉钢结构任一主平面的水平地震剪力应符合式(13)要求


超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[2015] > 第四章 高度超限和规则性超限工程的专项审查内容

第十三条  关于结构计算分析模型和计算结果:

(二) 结构总地震剪力以及各层的地震剪力与其以上各层总重力荷载代表值的比值,应符合抗震规范的要求,Ⅲ、Ⅳ类场地时尚宜适当增加。当结构底部计 算的总地震剪力偏小需调整时,其以上各层的剪力、位移也均应适当调整。 基本周期大于6s的结构,计算的底部剪力系数比规定值低20%以内,基本 周期 3.5~5s 的结构比规定值低 15%以内,即可采用规范关于剪力系数最小值 的规定进行设计。基本周期在5~6s的结构可以插值采用。 6度(0.05g)设防且基本周期大于5s的结构,当计算的底部剪力系数比规定值低但按底部剪力系数 0.8%换算的层间位移满足规范要求时,即可采用规范 关于剪力系数最小值的规定进行抗震承载力验算。


高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010 > 8 框架-剪力墙结构设计 > 8.1 一般规定

8.1.4 抗震设计时,框架-剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力应符合下列规定:

1 满足式(8.1.4)要求的楼层,其框架总剪力不必调整;不满足式(8.1.4)要求的楼层,其框架总剪力应按0.2V0和1.5Vf.max二者的较小值采用;

Vf≥0.2V0 (8.1.4)

3 按振型分解反应谱法计算地震作用时,本条第1款所规定的调整可在振型组合之后、并满足本规程第4.3.12条关于楼层最小地震剪力系数的前提下进行


总结

1、《抗规》《高规》λ—对于竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数;

2、《抗规》条文说明:对于存在竖向不规则的结构,突变部位的薄弱楼层,尚应按本规范3.4.4条的规定,再乘以不小于1.15的系数。

《抗规》3.4.4条:2 平面规则而竖向不规则的建筑,应采用空间结构计算模型,刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数,其薄弱层应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析,并应符合下列要求:

3、λ —《高规》

《高规》条文说明:对于竖向不规则结构的薄弱层的水平地震剪力,本规程第3.5.8条规定应乘以1.25的增大系数,该层剪力放大1.25倍后仍需要满足本条的规定,即该层的地震剪力系数不应小于表4.3.12中数值的1.15倍。

3.5.8 侧向刚度变化、承载力变化、竖向抗侧力构件连续性不符合本规程第3.5.2、3.5.3、3.5.4条要求的楼层,其对应于地震作用标准值的剪力应乘以1.25的增大系数。

3.5.8 本条是02规程第5.1.14条修改而成。刚度变化不符合本规程第3.5.2条要求的楼层,一般称作软弱层;承载力变化不符合本规程第3.5.3条要求的楼层,一般可称作薄弱层为了方便,本规程把软弱层、薄弱层以及竖向抗侧力构件不连续的楼层统称为结构薄弱层。结构薄弱层在地震作用标准值作用下的剪力应适当增大,增大系数由02规程的1.15调整为1.25,适当提高安全度要求。

建筑抗震设计规范 GB 50011-2010[2016年修订版] > 5 地震作用和结构抗震验算 > 5.2 水平地震作用计算

5.2.7 结构抗震[地震作用]计算,一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响;8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地,采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑,当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时,若计入地基与结构动力相互作用的影响,对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减,其层间变形可按折减后的楼层剪力计算。

高宽比小于3的结构,各楼层水平地震剪力的折减系数,可按下式计算:

(5.2.7)

∆T—— 计入地基与结构动力相互作用的附加周期(s),可按表5.2.7采用。


2 高宽比不小于3的结构,底部的地震剪力按第1款规定折减,顶部不折减,中间各层按线性插入值折减。

折减后各楼层的水平地震剪力,应符合本规范第5.2.5条(最小地震剪力系数)的规定。

建筑工程抗震性态设计通则(试用) > 6 地震作用和结构抗震验算 > 6.5 土-结构相互作用效应

6.5.2 采用本章第6.2节的底部剪力法时,考虑土-结构相互作用应符合下列规定:

 (1)考虑土-结构相互作用效应,由本章式(6.2.4-3)确定的基本振型的水平地震作用标准值可折减为:



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 发表于2018-02-12  | 只看该作者      筑龙币+10

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中科院邱博继续给大家讲解:地震剪力系数又土又木|关于抗震设计楼层最小地震剪力系数的那些事_1

 发表于2018-02-14  | 只看该作者      筑龙币+10

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非常好的资料学习学习,感谢分享

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