底部剪力法算地震力

㈠ 如何采用底部剪力法计算多层砌体房屋的水平地震作用

答：（ 1 ） 地震时， 多 层砌体结构的破坏主要是由于水平地震作用 引 起，由于多 层砌体结构的高度不超过 40m， 质量和刚度沿高度分布比较均匀 ， 水平振动以剪切变形为主， 因此在进行结构抗震计算时可以采用底部剪力法计算。 在计算时， 多 层砌体房屋可视为嵌固于基础顶面竖立的悬臂梁， 将各层质量集中于各层楼盖处。 计算地震作用 时， 建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自 重标准值和各可变荷载组合值之和。 结构总水平地震作用 标准值为水平地震影响系数和结构等效重力荷载的乘积。 对于多 层砌体结构结构等效重力荷载的乘积为总重力荷载代表值的 85%。 然后将结构总水平地震作用 标准值在各个质点上按照该质点的重力荷载代表值和其计算高度的乘积的比例进行分配。
（ 2） 水平地震剪力在墙体中的分配： 对于横向水平地震剪力来说， 如为刚性楼盖， 按抗侧力构件等效刚度的比例进行分配； 对于柔性楼盖，按抗侧力构件两侧相邻的抗侧力构件之间一半面积上上的重力荷载代表值的比例分配， 对于半刚性楼盖， 取上述两种分配结果的平均值进行分配。

㈡ 在采用底部剪力法计算地震作用时为什么要计算顶部附加地震作用

顶部附加地震作用是针对建筑顶部有局部构筑物而采取的计算处理方法.(比如水箱,楼梯间),构筑物不能形成一个结构层但有明显质量与高度,在地震时要产生地震效应.所以在结构分析中采用附加地震作用来做整体结构计算。

㈢ 如何采用底部剪力法计算多层砌体房屋的水平地震作用水平地震作用是如何在墙体中进行分配的

底部剪力法计算地震作用可依据建筑抗震设计规范GB50011-2010第5.2.1条计算。
在墙体之间的分配方法如下：

楼层地震剪力在墙体间的分配，“楼层地震剪力Vi是作用在某一楼层上的剪力。首先，要把它分配到同一楼层的各道墙上去，进而再把每道墙上的地震剪力分配到同一道墙上的某一墙段上去。这样，当某一道墙或某一墙段的地震剪力已知后，才可能按砌体结构的方法对墙体的抗震强度进行验算。楼层地震剪力Vi在同一层各墙体间的分配主要取决于楼盖的水平刚度及各墙体的侧移刚度。”
1.楼层地震剪力Vi的分配原则；
2.墙体侧移刚度；
3.横向楼层地震剪力Vi的分配
（1）刚性楼盖房屋，对刚性楼盖，当各抗震墙高度、材料相同时，其楼层水平地震剪力可按各抗震墙的横截面面积比例进行分配Vim=ViAim/Ai；
（2）柔性楼盖房屋，当楼（屋）盖上重力荷载均匀分布时，各横墙所承担的地震剪力可换算为按盖墙与两侧各横墙之间各一半楼（屋）盖面积比例进行分配，即Vim=ViFim/Fi；
（3）中等刚性楼盖房屋；对于用小型预制板的装配式钢筋混凝土楼（屋）盖的房屋，其楼（屋）盖的刚度介于刚性与柔性楼（屋）盖之间，既不能把它假定为绝对刚性水平连续梁，也不能假定为多跨简支梁。对这种楼（屋）盖房屋中抗震墙所承担剪力的计算多采用简化法，即假定取上述两种方法的平均值，即Vim=(Aim/Ai+Fim/Fi)Vi/2。
4.纵向楼层地震剪力Vi的分配；
5.在同一道墙上各墙段间地震剪力分配。

㈣ 什么是振型分解反应谱法它和底部剪力法有什么区别

行抗震规范计算地震作用所采用的三种计算方法为：底部剪力法,振型分解反应谱法和时程分析法.
适用条件：
（1） 高度不超过40米,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法计算.
（2） 除上述结构以外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法.
（3） 特别不规则的建筑、甲类建筑和规范规定的高层建筑,应采用时程分析法进行补充计算.

振型分解反应谱法：

也称规范法，适用于大量的工程计算，该法有侧刚及总刚两种计算方法，分别对
应侧刚模型及总刚模型，其主要区别是侧刚模型采用刚性楼板假定的简化刚度矩
阵模型。总刚模型是采用弹性楼板假定的真实结构模型转化成的刚度矩阵模型。
侧刚模型:采用刚性楼板假定的简化的刚度矩阵模型,把房屋理想化为空间梁,
柱和墙组合成的集合体,并与平面内无限刚度的楼板相互连接在一起.不管用户在
建模中有无弹性楼板,刚性楼板或越层大空间,对于无塔结构的侧刚模型假定每层
为一块刚性楼板,而多塔结构则假定为一塔一层为一块刚性楼板.侧刚模型进行振
型分析时结构动力自由度相对较少,计算耗时少,分析效率高,但应用范围有限制.
总刚模型:这是一种真实的结构模型转化成的刚度矩阵模型,结构总刚模型假定每
层非刚性楼板上的每个节点的动力自由度有两个独立水平平动自由度.可以受弹
性楼板的约束,也可以完全独立不与任何楼板相连,而在刚性楼板上的所有节点
的动力自由度只有两个独立水平平动自由度和一个独立的转动自由度.它能真
实的模拟具有弹性楼板,大开洞的错层,连体,空旷的工业厂房,体育馆等结构.
但自由度数相对比较多,计算耗时多且存储开销大.
振型分解反应谱法先计算结构的自振振型，选取若干个振型分别计算各个振型的
水平地震作用，将各振型水平地震作用于结构上，求其结构内力，最后将各振型
的内力进行组合，得到地震作用下的结构内力和变形。其基本原理就是用“规范”
反应谱，先求得各振型的对应的“最大”地震力，组合后得到结构的组合地震作用。
这里面有一个求“广义特征值”而得出结构前几阶振型和频率的重要步骤，在这个
过程中程序按力学和数学的法则进行繁多的中间计算，而不输出中间资料，仅将
结果值告知设计人。

底部剪力法：

底部剪力法（拟静力法）(Equivalent Base Shear Method) 根据地震反应谱理论，
以工程结构底部的总地震剪力与等效单质点的水平地震作用相等，来确定结构总
地震作用的方法。

一种用静力学方法近似解决动力学问题的简易方法，它发展较早，迄今仍然被广
泛使用。其基本思想是在静力计算的基础上，将地震作用简化为一个惯性力系附
加在研究对象上，其核心是设计地震加速度的确定问题。该方法能在有限程度上
反映荷载的动力特性，但不能反映各种材料自身的动力特性以及结构物之间的动
力响应，更不能反映结构物之间的动力耦合关系。但是，拟静力法的优点也很突
出，它物理概念清晰，与全面考虑结构物动力相互作用的分析方法相比，计算方
法较为简单，计算工作量很小、参数易于确定，并积累了丰富的使用经验，易于
设计工程师所接受。但是，应该严格限定拟静力法的使用范围：它不能用于地震
时土体刚度有明显降低或者产生液化的场合，而且只适用于设计加速度较小、动
力相互作用不甚突出的结构抗震设计。

㈤ 采用底部剪力法计算水平地震作用的前提条件有哪些

40m以下、以剪切变形为主，而且质量和刚度沿高度均匀分布的结构。

㈥ 建筑结构水平内力分析，底部剪力法和D值法计算有什么不同

底部剪力法是振型分解反映谱法的简化（只取第一个振型计算），是计算地震力的（水平力）。它能够计算出每层所受到的地震水平力是多大。

D值法（又称作修正反弯点法）是在已知每层的水平力作用下（上面说的底部剪力法计算出的地震水平力就是其中的一种，除此之外还有风荷载等）计算柱的上下端剪力，进而计算出柱上下端的弯矩，再根据刚度分配计算出梁端的弯矩。

㈦ 在采用底部剪力法计算地震作用时为什么要计算顶部附加地震作用

顶部附加地震作用是针对建筑顶部有局部构筑物而采取的计算处理方法.(比如水箱,楼梯间),构筑物不能形成一个结构层但有明显质量与高度,在地震时要产生地震效应.所以在结构分析中采用附加地震作用来做整体结构计算.

㈧ 计算地震作用的底部剪力法适用于什么情况

顶部附加地震作用是针对建筑顶部有局部构筑物而采取的计算处理方法，构筑物不能形成一个结构层但有明显质量与高度，在地震时要产生地震效应，所以在结构分析中采用附加地震作用来做整体结构计算。

在结构设计中，为了增强结构抗御地震灾害的能力，早在19世纪就有许多学者研究地震作用的理论。以规范形式肯定下来的先后有静力理论和反应谱理论，此外，在一些重要工程中，往往直接通过地震反应时程分析来改进结构的抗震设计。

(8)底部剪力法算地震力扩展阅读：

强震地面运动：

强地震引起的地面运动，一般可用强震仪以加速度时程曲线（两个水平向、一个竖向）的形式记录,其中对结构产生作用的最重要特征是加速度最大值（也称加速度峰值）、频率成分和持续时间。从图1 a、b可知，两个记录分别具有不同的频率成分(波形A、波形B)。

其各自的主要频率也称卓越频率，土愈软则卓越周期愈长,并随震中距而异。持续时间从几秒至几十秒，随震级、震中距以及地表软土覆盖层厚度而变化。

㈨ 地震力的计算过程

（一）地震力与地震层间位移比的理解与应用

⑴规范要求：《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定：其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70％或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。

⑵计算公式：Ki=Vi/Δui

⑶应用范围：

①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。

②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。

（二）剪切刚度的理解与应用

⑴规范要求：

①《高规》第E.0.1条规定：底部大空间为一层时，可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化，γ宜接近1，非抗震设计时γ不应大于3，抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。

②《抗震规范》第6.1.14条规定：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。

⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。

⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。

（三）剪弯刚度的理解与应用

⑴规范要求：

①《高规》第E.0.2条规定：底部大空间大于一层时，其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式（E.0.2）计算。γe宜接近1，非抗震设计时γe不应大于2，抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。

②《高规》第E.0.2条还规定：当转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。

⑵SATWE软件所采用的计算方法：高位侧移刚度的简化计算

⑶应用范围：可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。

（四）《上海规程》对刚度比的规定

《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于：

⑴《上海规程》第6.1.19条规定：地下室作为上部结构的嵌固端时，地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。

⑵《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。

（五）工程算例：

⑴工程概况：某工程为框支剪力墙结构，共27层（包括二层地下室），第六层为框支转换层。结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示（图略）。该工程的地震设防烈度为8度，设计基本加速度为0.3g.

⑵1～13层X向刚度比的计算结果：

由于列表困难，下面每行数字的意义如下：以“／”分开三种刚度的计算方法，第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法，第二段为剪切刚度，第三段为剪弯刚度。具体数据依次为：层号，RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，Ratx1，薄弱层／RJX，Ratx1，薄弱层。

其中RJX是结构总体坐标系中塔的侧移刚度（应乘以10的7次方）；Ratx1为本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70％的比值或上三层平均刚度80％的比值中的较小者。具体数据如下：

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软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”；

注2：在SATWE软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号；

注3：本算例主要用于说明三种刚度比在SATWE软件中的实现过程，对结构方案的合理性不做讨论。

⑶计算结果分析

①按不同方法计算刚度比，其薄弱层的判断结果不同。

②设计人员在SATWE软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。指定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。

③当转换层设置在3层及3层以上时，《高规》还规定其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60％。这一项SATWE软件并没有直接输出结果，需要设计人员根据程序输出的每层刚度单独计算。例如本工程计算结果如下：

1.3433×107／（1.4179×107）＝94.74％>60％

满足规范要求。

④地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断：

a）采用地震剪力与地震层间位移比

＝4.7283×107／（1.7251×107）＝2.74＞2

地下室顶板能够作为上部结构的嵌固端

b）采用剪切刚度比

＝11.444×107／（9.0995×107）＝1.25＜2

地下室顶板不能够作为上部结构的嵌固端

⑤SATWE软件计算剪弯刚度时，H1的取值范围包括地下室的高度，H2则取等于小于H1的高度。这对于希望H1的值取自0.00以上的设计人员来说，或者将地下室去掉，重新计算剪弯刚度，或者根据程序输出的剪弯刚度，人工计算刚度比。以本工程为例，H1从0.00算起，采用刚度串模型，计算结果如下：

转换层所在层号为6层（含地下室），转换层下部起止层号为3～6，H1=21.9m，转换层上部起止层号为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

则剪弯刚度比γe=（Δ1×H2）/（Δ2×H1）=0.9933

（六）关于三种刚度比性质的探讨

⑴地震剪力与地震层间位移比：是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移，还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。

⑵剪切刚度：其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比，其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。

⑶剪弯刚度：实际上就是单位力作用下的层间位移角，其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响，但没有考虑上下层对本层的约束。

三种刚度的性质完全不同，它们之间并没有什么必然的联系，也正因为如此，规范赋予了它们不同的适用范围。

㈩ 建筑抗震关于底部剪力法计算地震力

首先要明确，底部剪力法是相对于阵型分解反应谱法的一种简化，其将多质点体系视为等效单质点体系。对于以剪切型为主的结构，可以只取第一阵型。但在最后计算时要注意水平地震作用的附加。