【正文】 ? 當(dāng)主要抗側(cè)力構(gòu)件為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，地震影響系數(shù)應(yīng)按 《 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 》 的有關(guān)規(guī)定采用。 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) (3)水平地震作用計(jì)算 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的 地震作用計(jì)算方法 有： ■ 底部剪力法 ■ 振型分解反應(yīng)譜法 ■ 時(shí)程分析法 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)不同情況，分別采用不同的地震作用計(jì)算方法。 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 底部剪力法 底部剪力法適用于高度不大于 60m 且平面和豎向較規(guī)則的高層建筑。底部剪力法根據(jù)建筑物的總重力荷載計(jì)算結(jié)構(gòu)底部的總剪力，然后按一定的比例分配到各樓層。得到各樓層的水平地震作用后，即可按靜力方法計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。 采用底部剪力法計(jì)算水平地震作用時(shí)，各樓層可僅按一個(gè)自由度計(jì)算，見圖 。 與結(jié)構(gòu)的總水平地震作用等效的底部剪力標(biāo)準(zhǔn)值按照下式計(jì)算： eq1Ek GF ??設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 底部剪力法計(jì)算簡圖 Fi Fn △ F0 圖 Gn Gi FEk H i H 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 在質(zhì)量沿高度分布基本均勻、剛度沿高度分布基 本均勻或向上均勻減小的結(jié)構(gòu)中，各層水平地震作用 標(biāo)準(zhǔn)值按下式比例分配： 頂部附加水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值為： ? ?nEnjjjiii kFHGHGF ?????11? ?ni ???? 2,1811nEknn?????TFF??設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) —— 相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期 (按 s計(jì) ) 的水平地震影響系數(shù)； —— 結(jié)構(gòu)的等效總重力荷載 ,取總重力荷 載代表值的 80％； —— 分別為第 i、 j層重力荷載代表值； eqG1?jGG、i1THi、 Hj—— 分別為第 i、 j層樓蓋距底部固定端 的高度； Fi—— 第 i層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值； 式中： 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) —— 頂部附加地震作用系數(shù)； —— 頂部附加水平地震作用； —— 結(jié)構(gòu)的基本自振周期； 結(jié)構(gòu)的基本自振周期，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式估算： 或者，對(duì)于重量及剛度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可用下式近似計(jì)算： —— 結(jié)構(gòu)頂層假想側(cè)移（ m)，即假想將結(jié)構(gòu)各層的重力荷載作為樓層的集中水平力，按彈性靜力方法計(jì)算得到的頂層側(cè)移值。 nF?n?1Tnt1 uT ??nT ?nu設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) t? —— 計(jì)算周期修正系數(shù)，可取 。 t ?? 采用底部剪力法時(shí)，突出屋面小塔樓的地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù) 3。增大影響宜向下考慮 1～ 2層，但不再往下傳遞。 振型分解反應(yīng)譜法 不符合底部剪力法適用條件的其他高層鋼結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。 對(duì)體型比較規(guī)則、簡單，可不計(jì)扭轉(zhuǎn)影響的結(jié)構(gòu)，振型分解反應(yīng)譜法僅考慮平移作用下的地震效應(yīng)組合，沿主軸方向，結(jié)構(gòu)第 j振型第 i質(zhì)點(diǎn)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值，按下列公式計(jì)算： 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) ??????niniGXGXGXF1i2ji1ijijijijjji???? ?mi ???? 2,1?? 2jSS式中： —— 相應(yīng)于 j振型計(jì)算周期 的地震影響系數(shù)； —— j振型的參與系數(shù)； —— j振型 Z質(zhì)點(diǎn)的水平相對(duì)位移。 根據(jù)各振型的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值 Fji，即可按下式計(jì)算水平地震作用效應(yīng) (彎矩、剪力、軸力和變形 ): j?jixj?jT設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 在復(fù)雜體型或不能按平面結(jié)構(gòu)假定進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)按空間協(xié)同工作或空間結(jié)構(gòu)計(jì)算空間振型。 SjS— 水平地震作用效應(yīng)； — j 振型水平地震作用產(chǎn)生的效應(yīng)，可只取前 2～ 3個(gè)振型。當(dāng)基本自振周期 ＞ 屋高寬比＞ 5時(shí)，振型個(gè)數(shù)可適當(dāng)增加。 式中 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 時(shí)程分析法 豎向特別不規(guī)則的建筑及高度較大的建筑 ， 宜采用時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算 。 采用時(shí)程分析法計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時(shí) ， 應(yīng)輸入典型的地震波進(jìn)行計(jì)算 。 場地特征的地震加速度波不能少于 4條 ， 其中宜包括一條本地區(qū)歷史上發(fā)生地震時(shí)的實(shí)測記錄波 。 地震波的持續(xù)時(shí)間不宜過短 ，宜取 10～ 20s或更長 。 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般原則 (1)內(nèi)力與位移一般采用彈性方法計(jì)算。對(duì)罕遇地震作用，采用彈塑性方法進(jìn)行分析。 (2)一般可假定樓面在自身平面內(nèi)為絕對(duì)剛性。對(duì)于整體性較差、或樓面有大開孔、有較長外伸段或相鄰層剛度有突變的面，宜采用樓板平面內(nèi)的實(shí)際剛度（或者，按剛性樓面計(jì)算，但對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行調(diào)整） 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) (3)進(jìn)行彈性分析時(shí)，宜考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同工作。當(dāng)進(jìn)行彈塑性分析時(shí)，由于樓板可能嚴(yán)重開裂，因此，不宜考慮樓板與鋼梁的共同工作。 在進(jìn)行框架彈性分析時(shí)，壓型鋼板組合樓蓋中梁的慣性矩可取為：當(dāng)兩側(cè)有樓板時(shí)，取 ；當(dāng)僅一側(cè)有樓板時(shí)，取 。 為鋼梁的慣性矩。 (4)當(dāng)結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、質(zhì)量及剛度沿高度分布均勻、不計(jì)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，可采用平面結(jié)構(gòu)計(jì)算模型； 當(dāng)結(jié)構(gòu)平面或立面不規(guī)則、體型復(fù)雜、無法劃分成平面抗例力單元或?yàn)楹嗴w結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。 bIbIbI設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) (5)在計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移時(shí) ,一般不考慮梁的軸向變形，但應(yīng)考慮梁、柱的剪切變形。當(dāng)梁同時(shí)作為腰桁架或帽桁架的弦桿時(shí)，應(yīng)計(jì)人軸力的影響。 (6)鋼框架 — 剪力墻體系中 ,現(xiàn)澆豎向連續(xù)鋼筋混凝土剪力墻的計(jì)算應(yīng)計(jì)入墻的彎曲變形、剪切變形和軸向變形。 當(dāng)鋼筋混凝土剪力墻具有比較規(guī)則的開孔時(shí)，可按帶剛域的框架計(jì)算；當(dāng)具有復(fù)雜開孔時(shí)，宜采用平面有限元法計(jì)算。 (7)柱間支撐兩端應(yīng)為剛性連接，但可按兩端鉸接連接計(jì)算。若采用偏心支撐，由于耗能梁段在大震時(shí)將首先屈服，計(jì)算時(shí)應(yīng)取為單獨(dú)單元。 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 內(nèi)力與位移計(jì)算 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜、體型多樣、受力復(fù)雜且桿件數(shù)量眾多。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力分析時(shí)，一般都應(yīng)借助電子計(jì)算機(jī)來完成。 若是在初設(shè)階段進(jìn)行截面的預(yù)估，也可參考有關(guān)資料和手冊(cè)采用一些近似計(jì)算方法，如 分層法 、 D值法、空間協(xié)同工作分析、等效角柱法、等效截面法 以及 展開平面框架法 等。 當(dāng)進(jìn)行高層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移分析時(shí)，尚應(yīng)注意以下幾個(gè)問題； (1)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的梁、柱桿件一般采用 H形和箱形，梁柱連接節(jié)點(diǎn)城的 剪切變形 對(duì)內(nèi)力的影響較小，計(jì)算時(shí)可以 不考慮 。 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 但是，此剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)水平位移的影響較大，一般可達(dá) 10％～ 20％。因此，分析時(shí)應(yīng)計(jì)入梁柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形對(duì)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)位移的影響。由于用精確方法計(jì)算比較困難，在工程設(shè)計(jì)中，可采用近似方法考慮其影響。即可將梁柱節(jié)點(diǎn)域當(dāng)作一個(gè)單獨(dú)的單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，也可按下列規(guī)定作近似計(jì)算： ①對(duì)于箱形截面柱框架，可將梁柱節(jié)點(diǎn)域當(dāng)作剛域，剛域的尺寸取節(jié)點(diǎn)域尺寸的一半。 ② 對(duì)工字形截面柱框架，可先按結(jié)構(gòu)軸線尺寸進(jìn)行分析，然后進(jìn)行修正。 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) (2)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的 P△ 效應(yīng)較強(qiáng)，一般應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。但根據(jù)理論分折和實(shí)例計(jì)算，若將結(jié)構(gòu)的層間位移限制在一定范圍內(nèi)， 就能控制二階效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)極限承載能力的影響。故 《 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)可采用一階彈性分析，當(dāng)滿足下面的規(guī)定時(shí)，宜采用二階彈性分析。 0 .1N uHh?????設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) —— 所計(jì)算樓層各柱軸心壓力設(shè)計(jì)值之和； —— 產(chǎn)生層間側(cè)移的所計(jì)算樓層及以上各層的水平力之和； N?H?Δu —— 按一階彈性分析求得的所計(jì)算樓層的層間側(cè)移 。 當(dāng)用來確定是否采用二階分析時(shí) ， 可近似取層間相對(duì) 位移的容許值 [Δu]（ 等于 h/400） 代替； h—— 所計(jì)算樓層的高度 。 式中： 設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 為了考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的各種初始缺陷對(duì)內(nèi)力的影響 ，此時(shí)應(yīng)該在每層柱頂附加考慮由下式計(jì)算的假想水平力 ： 式中 —— 第 i樓層的總重力荷載設(shè)計(jì)值； —— 框架總層數(shù)； —— 鋼材強(qiáng)度影響系數(shù) ， 對(duì) Q23 Q34Q390和 Q420分別采用 、 、 。 yinis10 .2250QHn???niHiQsny?設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu) 第九章 多、高層房屋結(jié)構(gòu) 框架柱采用二階彈性分析方法設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算長度系數(shù)取為 。 對(duì)無支撐純框架 ， 采用二階彈性分析時(shí) ,各桿件桿端彎矩用下式近似計(jì)算： 式中 —— 假定框架無側(cè)移時(shí)按一階彈性分析求得的 各桿桿端彎矩； —— 框架各節(jié)點(diǎn)側(cè)移時(shí)按一階彈性分析求得的各桿 桿端彎矩； —— 考慮二階效應(yīng)第 i層桿件的側(cè)移彎矩增大系數(shù) 211i N uHh? 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