底部剪力法算地震力

㈠ 如何採用底部剪力法計算多層砌體房屋的水平地震作用

答：（ 1 ） 地震時， 多 層砌體結構的破壞主要是由於水平地震作用 引 起，由於多 層砌體結構的高度不超過 40m， 質量和剛度沿高度分布比較均勻 ， 水平振動以剪切變形為主， 因此在進行結構抗震計算時可以採用底部剪力法計算。 在計算時， 多 層砌體房屋可視為嵌固於基礎頂面豎立的懸臂梁， 將各層質量集中於各層樓蓋處。 計算地震作用 時， 建築的重力荷載代表值應取結構和構配件自 重標准值和各可變荷載組合值之和。 結構總水平地震作用 標准值為水平地震影響系數和結構等效重力荷載的乘積。 對於多 層砌體結構結構等效重力荷載的乘積為總重力荷載代表值的 85%。 然後將結構總水平地震作用 標准值在各個質點上按照該質點的重力荷載代表值和其計算高度的乘積的比例進行分配。
（ 2） 水平地震剪力在牆體中的分配： 對於橫向水平地震剪力來說， 如為剛性樓蓋， 按抗側力構件等效剛度的比例進行分配； 對於柔性樓蓋，按抗側力構件兩側相鄰的抗側力構件之間一半面積上上的重力荷載代表值的比例分配， 對於半剛性樓蓋， 取上述兩種分配結果的平均值進行分配。

㈡ 在採用底部剪力法計算地震作用時為什麼要計算頂部附加地震作用

頂部附加地震作用是針對建築頂部有局部構築物而採取的計算處理方法.(比如水箱,樓梯間),構築物不能形成一個結構層但有明顯質量與高度,在地震時要產生地震效應.所以在結構分析中採用附加地震作用來做整體結構計算。

㈢ 如何採用底部剪力法計算多層砌體房屋的水平地震作用水平地震作用是如何在牆體中進行分配的

底部剪力法計算地震作用可依據建築抗震設計規范GB50011-2010第5.2.1條計算。
在牆體之間的分配方法如下：

樓層地震剪力在牆體間的分配，「樓層地震剪力Vi是作用在某一樓層上的剪力。首先，要把它分配到同一樓層的各道牆上去，進而再把每道牆上的地震剪力分配到同一道牆上的某一牆段上去。這樣，當某一道牆或某一牆段的地震剪力已知後，才可能按砌體結構的方法對牆體的抗震強度進行驗算。樓層地震剪力Vi在同一層各牆體間的分配主要取決於樓蓋的水平剛度及各牆體的側移剛度。」
1.樓層地震剪力Vi的分配原則；
2.牆體側移剛度；
3.橫向樓層地震剪力Vi的分配
（1）剛性樓蓋房屋，對剛性樓蓋，當各抗震牆高度、材料相同時，其樓層水平地震剪力可按各抗震牆的橫截面面積比例進行分配Vim=ViAim/Ai；
（2）柔性樓蓋房屋，當樓（屋）蓋上重力荷載均勻分布時，各橫牆所承擔的地震剪力可換算為按蓋牆與兩側各橫牆之間各一半樓（屋）蓋面積比例進行分配，即Vim=ViFim/Fi；
（3）中等剛性樓蓋房屋；對於用小型預制板的裝配式鋼筋混凝土樓（屋）蓋的房屋，其樓（屋）蓋的剛度介於剛性與柔性樓（屋）蓋之間，既不能把它假定為絕對剛性水平連續梁，也不能假定為多跨簡支梁。對這種樓（屋）蓋房屋中抗震牆所承擔剪力的計算多採用簡化法，即假定取上述兩種方法的平均值，即Vim=(Aim/Ai+Fim/Fi)Vi/2。
4.縱向樓層地震剪力Vi的分配；
5.在同一道牆上各牆段間地震剪力分配。

㈣ 什麼是振型分解反應譜法它和底部剪力法有什麼區別

行抗震規范計算地震作用所採用的三種計算方法為：底部剪力法,振型分解反應譜法和時程分析法.
適用條件：
（1） 高度不超過40米,以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似於單質點體系的結構,可採用底部剪力法計算.
（2） 除上述結構以外的建築結構,宜採用振型分解反應譜法.
（3） 特別不規則的建築、甲類建築和規范規定的高層建築,應採用時程分析法進行補充計算.

振型分解反應譜法：

也稱規范法，適用於大量的工程計算，該法有側剛及總剛兩種計算方法，分別對
應側剛模型及總剛模型，其主要區別是側剛模型採用剛性樓板假定的簡化剛度矩
陣模型。總剛模型是採用彈性樓板假定的真實結構模型轉化成的剛度矩陣模型。
側剛模型:採用剛性樓板假定的簡化的剛度矩陣模型,把房屋理想化為空間梁,
柱和牆組合成的集合體,並與平面內無限剛度的樓板相互連接在一起.不管用戶在
建模中有無彈性樓板,剛性樓板或越層大空間,對於無塔結構的側剛模型假定每層
為一塊剛性樓板,而多塔結構則假定為一塔一層為一塊剛性樓板.側剛模型進行振
型分析時結構動力自由度相對較少,計算耗時少,分析效率高,但應用范圍有限制.
總剛模型:這是一種真實的結構模型轉化成的剛度矩陣模型,結構總剛模型假定每
層非剛性樓板上的每個節點的動力自由度有兩個獨立水平平動自由度.可以受彈
性樓板的約束,也可以完全獨立不與任何樓板相連,而在剛性樓板上的所有節點
的動力自由度只有兩個獨立水平平動自由度和一個獨立的轉動自由度.它能真
實的模擬具有彈性樓板,大開洞的錯層,連體,空曠的工業廠房,體育館等結構.
但自由度數相對比較多,計算耗時多且存儲開銷大.
振型分解反應譜法先計算結構的自振振型，選取若干個振型分別計算各個振型的
水平地震作用，將各振型水平地震作用於結構上，求其結構內力，最後將各振型
的內力進行組合，得到地震作用下的結構內力和變形。其基本原理就是用「規范」
反應譜，先求得各振型的對應的「最大」地震力，組合後得到結構的組合地震作用。
這裡面有一個求「廣義特徵值」而得出結構前幾階振型和頻率的重要步驟，在這個
過程中程序按力學和數學的法則進行繁多的中間計算，而不輸出中間資料，僅將
結果值告知設計人。

底部剪力法：

底部剪力法（擬靜力法）(Equivalent Base Shear Method) 根據地震反應譜理論，
以工程結構底部的總地震剪力與等效單質點的水平地震作用相等，來確定結構總
地震作用的方法。

一種用靜力學方法近似解決動力學問題的簡易方法，它發展較早，迄今仍然被廣
泛使用。其基本思想是在靜力計算的基礎上，將地震作用簡化為一個慣性力系附
加在研究對象上，其核心是設計地震加速度的確定問題。該方法能在有限程度上
反映荷載的動力特性，但不能反映各種材料自身的動力特性以及結構物之間的動
力響應，更不能反映結構物之間的動力耦合關系。但是，擬靜力法的優點也很突
出，它物理概念清晰，與全面考慮結構物動力相互作用的分析方法相比，計算方
法較為簡單，計算工作量很小、參數易於確定，並積累了豐富的使用經驗，易於
設計工程師所接受。但是，應該嚴格限定擬靜力法的使用范圍：它不能用於地震
時土體剛度有明顯降低或者產生液化的場合，而且只適用於設計加速度較小、動
力相互作用不甚突出的結構抗震設計。

㈤ 採用底部剪力法計算水平地震作用的前提條件有哪些

40m以下、以剪切變形為主，而且質量和剛度沿高度均勻分布的結構。

㈥ 建築結構水平內力分析，底部剪力法和D值法計算有什麼不同

底部剪力法是振型分解反映譜法的簡化（只取第一個振型計算），是計算地震力的（水平力）。它能夠計算出每層所受到的地震水平力是多大。

D值法（又稱作修正反彎點法）是在已知每層的水平力作用下（上面說的底部剪力法計算出的地震水平力就是其中的一種，除此之外還有風荷載等）計算柱的上下端剪力，進而計算出柱上下端的彎矩，再根據剛度分配計算出梁端的彎矩。

㈦ 在採用底部剪力法計算地震作用時為什麼要計算頂部附加地震作用

頂部附加地震作用是針對建築頂部有局部構築物而採取的計算處理方法.(比如水箱,樓梯間),構築物不能形成一個結構層但有明顯質量與高度,在地震時要產生地震效應.所以在結構分析中採用附加地震作用來做整體結構計算.

㈧ 計算地震作用的底部剪力法適用於什麼情況

頂部附加地震作用是針對建築頂部有局部構築物而採取的計算處理方法，構築物不能形成一個結構層但有明顯質量與高度，在地震時要產生地震效應，所以在結構分析中採用附加地震作用來做整體結構計算。

在結構設計中，為了增強結構抗禦地震災害的能力，早在19世紀就有許多學者研究地震作用的理論。以規范形式肯定下來的先後有靜力理論和反應譜理論，此外，在一些重要工程中，往往直接通過地震反應時程分析來改進結構的抗震設計。

(8)底部剪力法算地震力擴展閱讀：

強震地面運動：

強地震引起的地面運動，一般可用強震儀以加速度時程曲線（兩個水平向、一個豎向）的形式記錄,其中對結構產生作用的最重要特徵是加速度最大值（也稱加速度峰值）、頻率成分和持續時間。從圖1 a、b可知，兩個記錄分別具有不同的頻率成分(波形A、波形B)。

其各自的主要頻率也稱卓越頻率，土愈軟則卓越周期愈長,並隨震中距而異。持續時間從幾秒至幾十秒，隨震級、震中距以及地表軟土覆蓋層厚度而變化。

㈨ 地震力的計算過程

（一）地震力與地震層間位移比的理解與應用

⑴規范要求：《抗震規范》第3.4.2和3.4.3條及《高規》第4.4.2條均規定：其樓層側向剛度不宜小於上部相鄰樓層側向剛度的70％或其上相鄰三層側向剛度平均值的80％。

⑵計算公式：Ki=Vi/Δui

⑶應用范圍：

①可用於執行《抗震規范》第3.4.2和3.4.3條及《高規》第4.4.2條規定的工程剛度比計算。

②可用於判斷地下室頂板能否作為上部結構的嵌固端。

（二）剪切剛度的理解與應用

⑴規范要求：

①《高規》第E.0.1條規定：底部大空間為一層時，可近似採用轉換層上、下層結構等效剪切剛度比γ表示轉換層上、下層結構剛度的變化，γ宜接近1，非抗震設計時γ不應大於3，抗震設計時γ不應大於2.計算公式見《高規》151頁。

②《抗震規范》第6.1.14條規定：當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下室結構的側向剛度與上部結構的側向剛度之比不宜小於2.其側向剛度的計算方法按照條文說明可以採用剪切剛度。計算公式見《抗震規范》253頁。

⑵SATWE軟體所提供的計算方法為《抗震規范》提供的方法。

⑶應用范圍：可用於執行《高規》第E.0.1條和《抗震規范》第6.1.14條規定的工程的剛度比的計算。

（三）剪彎剛度的理解與應用

⑴規范要求：

①《高規》第E.0.2條規定：底部大空間大於一層時，其轉換層上部與下部結構等效側向剛度比γe可採用圖E所示的計算模型按公式（E.0.2）計算。γe宜接近1，非抗震設計時γe不應大於2，抗震設計時γe不應大於1.3.計算公式見《高規》151頁。

②《高規》第E.0.2條還規定：當轉換層設置在3層及3層以上時，其樓層側向剛度比不應小於相鄰上部樓層的60％。

⑵SATWE軟體所採用的計算方法：高位側移剛度的簡化計算

⑶應用范圍：可用於執行《高規》第E.0.2條規定的工程的剛度比的計算。

（四）《上海規程》對剛度比的規定

《上海規程》中關於剛度比的適用范圍與國家規范的主要不同之處在於：

⑴《上海規程》第6.1.19條規定：地下室作為上部結構的嵌固端時，地下室的樓層側向剛度不宜小於上部樓層剛度的1.5倍。

⑵《上海規程》已將三種剛度比統一為採用剪切剛度比計算。

（五）工程算例：

⑴工程概況：某工程為框支剪力牆結構，共27層（包括二層地下室），第六層為框支轉換層。結構三維軸測圖、第六層及第七層平面圖如圖1所示（圖略）。該工程的地震設防烈度為8度，設計基本加速度為0.3g.

⑵1～13層X向剛度比的計算結果：

由於列表困難，下面每行數字的意義如下：以「／」分開三種剛度的計算方法，第一段為地震剪力與地震層間位移比的演算法，第二段為剪切剛度，第三段為剪彎剛度。具體數據依次為：層號，RJX，Ratx1，薄弱層／RJX，Ratx1，薄弱層／RJX，Ratx1，薄弱層。

其中RJX是結構總體坐標系中塔的側移剛度（應乘以10的7次方）；Ratx1為本層塔側移剛度與上一層相應塔側移剛度70％的比值或上三層平均剛度80％的比值中的較小者。具體數據如下：

1，7.8225，2.3367，否／13.204，1.6408，否／11.694，1.9251，否

2，4.7283，3.9602，否／11.444，1.5127，否／8.6776，1.6336，否

3，1.7251，1.6527，否／9.0995，1.2496，否／6.0967，1.2598，否

4，1.3407，1.2595，否／9.6348，1.0726，否／6.9007，1.1557，否

5，1.2304，1.2556，否／9.6348，0.9018，是／6.9221，0.9716，是

6，1.3433，1.3534，否／8.0373，0.6439，是／4.3251，0.4951，是

7，1.4179，2.2177，否／16.014，1.3146，否／11.145，1.3066，否

8，0.9138，1.9275，否／16.014，1.3542，否／11.247.1.3559，否

9，0.6770，1.7992，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

10，0.5375，1.7193，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

11，0.4466，1.6676，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

12，0.3812，1.6107，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否13，0.3310，1.5464，否／14.782，1.2500，否／10.369，1.2500，否

注1：SATWE軟體在進行「地震剪力與地震層間位移比」的計算時「地下室信息」中的「回填土對地下室約束相對剛度比」里的值填「0」；

注2：在SATWE軟體中沒有單獨定義薄弱層層數及相應的層號；

注3：本算例主要用於說明三種剛度比在SATWE軟體中的實現過程，對結構方案的合理性不做討論。

⑶計算結果分析

①按不同方法計算剛度比，其薄弱層的判斷結果不同。

②設計人員在SATWE軟體的「調整信息」中應指定轉換層第六層薄弱層層號。指定薄弱層層號並不影響程序對其它薄弱層的自動判斷。

③當轉換層設置在3層及3層以上時，《高規》還規定其樓層側向剛度比不應小於相鄰上部樓層的60％。這一項SATWE軟體並沒有直接輸出結果，需要設計人員根據程序輸出的每層剛度單獨計算。例如本工程計算結果如下：

1.3433×107／（1.4179×107）＝94.74％>60％

滿足規范要求。

④地下室頂板能否作為上部結構的嵌固端的判斷：

a）採用地震剪力與地震層間位移比

＝4.7283×107／（1.7251×107）＝2.74＞2

地下室頂板能夠作為上部結構的嵌固端

b）採用剪切剛度比

＝11.444×107／（9.0995×107）＝1.25＜2

地下室頂板不能夠作為上部結構的嵌固端

⑤SATWE軟體計算剪彎剛度時，H1的取值范圍包括地下室的高度，H2則取等於小於H1的高度。這對於希望H1的值取自0.00以上的設計人員來說，或者將地下室去掉，重新計算剪彎剛度，或者根據程序輸出的剪彎剛度，人工計算剛度比。以本工程為例，H1從0.00算起，採用剛度串模型，計算結果如下：

轉換層所在層號為6層（含地下室），轉換層下部起止層號為3～6，H1=21.9m，轉換層上部起止層號為7～13，H2=21.0m.

K1=[1/（1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251）]×107=1.4607×107

K2=[1/（1/11.145+1/11.247+1/10.369）×107=1.5132×107

Δ1=1/K1 ； Δ2=1/K2

則剪彎剛度比γe=（Δ1×H2）/（Δ2×H1）=0.9933

（六）關於三種剛度比性質的探討

⑴地震剪力與地震層間位移比：是一種與外力有關的計算方法。規范中規定的Δui不僅包括了地震力產生的位移，還包括了用於該樓層的傾覆力矩Mi產生的位移和由於下一層的樓層轉動而引起的本層剛體轉動位移。

⑵剪切剛度：其計算方法主要是剪切面積與相應層高的比，其大小跟結構豎向構件的剪切面積和層高密切相關。但剪切剛度沒有考慮帶支撐的結構體系和剪力牆洞口高度變化時所產生的影響。

⑶剪彎剛度：實際上就是單位力作用下的層間位移角，其剛度比也就是層間位移角之比。它能同時考慮剪切變形和彎曲變形的影響，但沒有考慮上下層對本層的約束。

三種剛度的性質完全不同，它們之間並沒有什麼必然的聯系，也正因為如此，規范賦予了它們不同的適用范圍。

㈩ 建築抗震關於底部剪力法計算地震力

首先要明確，底部剪力法是相對於陣型分解反應譜法的一種簡化，其將多質點體系視為等效單質點體系。對於以剪切型為主的結構，可以只取第一陣型。但在最後計算時要注意水平地震作用的附加。