5 地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算
5.1 一般規(guī)定
5.1.1 各類建筑結(jié)構(gòu)的地震作用,應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 一般情況下,應(yīng)至少在建筑結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計(jì)算水平地震作用,各方向的水平地震作用應(yīng)由該方向抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。
2 有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),當(dāng)相交角度大于15°時(shí),應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。
3 質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu),應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響;其他情況,應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響。
4 8、9度時(shí)的大跨度和長懸臂結(jié)構(gòu)及9度時(shí)的高層建筑,應(yīng)計(jì)算豎向地震作用。
注:8、9度時(shí)采用隔震設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu),應(yīng)按有關(guān)規(guī)定計(jì)算豎向地震作用。
5.1.2 各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算,應(yīng)采用下列方法:
1 高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu),以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu),可采用底部剪力法等簡化方法。
2 除1款外的建筑結(jié)構(gòu),宜采用振型分解反應(yīng)譜法。
3 特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表5.1.2-1所列高度范圍的高層建筑,應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算;當(dāng)取三組加速度時(shí)程曲線輸入時(shí),計(jì)算結(jié)果宜取時(shí)程法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值;當(dāng)取七組及七組以上的時(shí)程曲線時(shí),計(jì)算結(jié)果可取時(shí)程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。
采用時(shí)程分析法時(shí),應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計(jì)地震分組選用實(shí)際強(qiáng)震記錄和人工模擬的加速度時(shí)程曲線,其中實(shí)際強(qiáng)震記錄的數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)的2/3,多組時(shí)程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符,其加速度時(shí)程的最大值可按表5.1.2-2采用。彈性時(shí)程分析時(shí),每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%,多條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%。
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4 計(jì)算罕遇地震下結(jié)構(gòu)的變形,應(yīng)按本規(guī)范第5.5節(jié)規(guī)定,采用簡化的彈塑性分析方法或彈塑性時(shí)程分析法。
5 平面投影尺度很大的空間結(jié)構(gòu),應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和支承條件,分別按單點(diǎn)一致、多點(diǎn)、多向單點(diǎn)或多向多點(diǎn)輸入進(jìn)行抗震計(jì)算。按多點(diǎn)輸入計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮地震行波效應(yīng)和局部場地效應(yīng)。6度和7度Ⅰ、Ⅱ類場地的支承結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的抗震驗(yàn)算可采用簡化方法,根據(jù)結(jié)構(gòu)跨度、長度不同,其短邊構(gòu)件可乘以附加地震作用效應(yīng)系數(shù)1.15~1.30;7度Ⅲ、Ⅳ類場地和8、9度時(shí),應(yīng)采用時(shí)程分析方法進(jìn)行抗震驗(yàn)算。
6 建筑結(jié)構(gòu)的隔震和消能減震設(shè)計(jì),應(yīng)采用本規(guī)范第12章規(guī)定的計(jì)算方法。
7 地下建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用本規(guī)范第14章規(guī)定的計(jì)算方法。
5.1.3 計(jì)算地震作用時(shí),建筑的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和。各可變荷載的組合值系數(shù),應(yīng)按表5.1.3采用。
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5.1.4 建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)烈度、場地類別、設(shè)計(jì)地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按表5.1.4-1采用;特征周期應(yīng)根據(jù)場地類別和設(shè)計(jì)地震分組按表5.1.4-2采用,計(jì)算罕遇地震作用時(shí),特征周期應(yīng)增加0.05s。
注:周期大于6.0s的建筑結(jié)構(gòu)所采用的地震影響系數(shù)應(yīng)專門研究。
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5.1.5 建筑結(jié)構(gòu)地震影響系數(shù)曲線(圖5.1.5)的阻尼調(diào)整和形狀參數(shù)應(yīng)符合下列要求:
1 除有專門規(guī)定外,建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05,地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)應(yīng)按1.0采用,形狀參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定:
1)直線上升段,周期小于0.1s的區(qū)段。
2)水平段,自0.1s至特征周期區(qū)段,應(yīng)取最大值(αmax)。
3)曲線下降段,自特征周期至5倍特征周期區(qū)段,衰減指數(shù)應(yīng)取0.9。
4)直線下降段,自5倍特征周期至6s區(qū)段,下降斜率調(diào)整系數(shù)應(yīng)取0.02。
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5.1.6 結(jié)構(gòu)的截面抗震驗(yàn)算,應(yīng)符合下列規(guī)定:
1 6度時(shí)的建筑(不規(guī)則建筑及建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外),以及生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等,應(yīng)符合有關(guān)的抗震措施要求,但應(yīng)允許不進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算。
2 6度時(shí)不規(guī)則建筑、建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑,7度和7度以上的建筑結(jié)構(gòu)(生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等除外),應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的截面抗震驗(yàn)算。
注:采用隔震設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu),其抗震驗(yàn)算應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
5.1.7 符合本規(guī)范第5.5節(jié)規(guī)定的結(jié)構(gòu),除按規(guī)定進(jìn)行多遇地震作用下的截面抗震驗(yàn)算外,尚應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的變形驗(yàn)算。
5.2.1 采用底部剪力法時(shí),各樓層可僅取一個自由度,結(jié)構(gòu)的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)按下列公式確定(圖5.2.1):
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2 水平地震作用效應(yīng)(彎矩、剪力、軸向力和變形),當(dāng)相鄰振型的周期比小于0.85時(shí),可按下式確定:
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5.2.3 水平地震作用下,建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)地震效應(yīng)應(yīng)符合下列要求:
1 規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí),平行于地震作用方向的兩個邊榀各構(gòu)件,其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以增大系數(shù)。一般情況下,短邊可按1.15采用,長邊可按1.05采用;當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí),周邊各構(gòu)件宜按不小于1.3采用。角部構(gòu)件宜同時(shí)乘以兩個方向各自的增大系數(shù)。
2 按扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解法計(jì)算時(shí),各樓層可取兩個正交的水平位移和一個轉(zhuǎn)角共三個自由度,并應(yīng)按下列公式計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震作用和作用效應(yīng)。確有依據(jù)時(shí),尚可采用簡化計(jì)算方法確定地震作用效應(yīng)。
1) j振型i層的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)按下列公式確定:
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3)雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng),可按下列公式中的較大值確定:
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5.2.4 采用底部剪力法時(shí),突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙囪等的地震作用效應(yīng),宜乘以增大系數(shù)3,此增大部分不應(yīng)往下傳遞,但與該突出部分相連的構(gòu)件應(yīng)予計(jì)入;采用振型分解法時(shí),突出屋面部分可作為一個質(zhì)點(diǎn);單層廠房突出屋面天窗架的地震作用效應(yīng)的增大系數(shù),應(yīng)按本規(guī)范第9章的有關(guān)規(guī)定采用。
5.2.5 抗震驗(yàn)算時(shí),結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下式要求:
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5.2.6 結(jié)構(gòu)的樓層水平地震剪力,應(yīng)按下列原則分配:
1 現(xiàn)澆和裝配整體式混凝土樓、屋蓋等剛性樓、屋蓋建筑,宜按抗側(cè)力構(gòu)件等效剛度的比例分配。
2 木樓蓋、木屋蓋等柔性樓、屋蓋建筑,宜按抗側(cè)力構(gòu)件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配。
3 普通的預(yù)制裝配式混凝土樓、屋蓋等半剛性樓、屋蓋的建筑,可取上述兩種分配結(jié)果的平均值。
4 計(jì)入空間作用、樓蓋變形、墻體彈塑性變形和扭轉(zhuǎn)的影響時(shí),可按本規(guī)范各有關(guān)規(guī)定對上述分配結(jié)果作適當(dāng)調(diào)整。
5.2.7 結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算,一般情況下可不計(jì)入地基與結(jié)構(gòu)相互作用的影響;8度和9度時(shí)建造于Ⅲ、Ⅳ類場地,采用箱基、剛性較好的筏基和樁箱聯(lián)合基礎(chǔ)的鋼筋混凝土高層建筑,當(dāng)結(jié)構(gòu)基本自振周期處于特征周期的1.2倍至5倍范圍時(shí),若計(jì)入地基與結(jié)構(gòu)動力相互作用的影響,對剛性地基假定計(jì)算的水平地震剪力可按下列規(guī)定折減,其層間變形可按折減后的樓層剪力計(jì)算。
1 高寬比小于3的結(jié)構(gòu),各樓層水平地震剪力的折減系數(shù),可按下式計(jì)算:
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2 高寬比不小于3的結(jié)構(gòu),底部的地震剪力按第1款規(guī)定折減,頂部不折減,中間各層按線性插入值折減。
3 折減后各樓層的水平地震剪力,應(yīng)符合本規(guī)范第5.2.5條的規(guī)定。
5.3.1 9度時(shí)的高層建筑,其豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列公式確定(圖5.3.1);樓層的豎向地震作用效應(yīng)可按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配,并宜乘以增大系數(shù)1.5。
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5.3.2 跨度、長度小于本規(guī)范第5.1.2條第5款規(guī)定且規(guī)則的平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的屋架、屋蓋橫梁及托架的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,宜取其重力荷載代表值和豎向地震作用系數(shù)的乘積;豎向地震作用系數(shù)可按表5.3.2采用。
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5.3.3 長懸臂構(gòu)件和不屬于本規(guī)范第5.3.2條的大跨結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,8度和9度可分別取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的10%和20%,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g時(shí),可取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的15%。
5.3.4 大跨度空間結(jié)構(gòu)的豎向地震作用,尚可按豎向振型分解反應(yīng)譜方法計(jì)算。其豎向地震影響系數(shù)可采用本規(guī)范第5.1.4、第5.1.5條規(guī)定的水平地震影響系數(shù)的65%,但特征周期可均按設(shè)計(jì)第一組采用。
5.4.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合,應(yīng)按下式計(jì)算:
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5.4.3 當(dāng)僅計(jì)算豎向地震作用時(shí),各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)均應(yīng)采用1.0。
5.5.1 表5.5.1所列各類結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的抗震變形驗(yàn)算,其樓層內(nèi)最大的彈性層間位移應(yīng)符合下式要求:
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5.5.2 結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形驗(yàn)算,應(yīng)符合下列要求:
1 下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算:
1)8度Ⅲ、Ⅳ類場地和9度時(shí),高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架;
2)7~9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和框排架結(jié)構(gòu);
3)高度大于150m的結(jié)構(gòu);
4)甲類建筑和9度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu);
5)采用隔震和消能減震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。
2 下列結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算:
1)本規(guī)范表5.1.2-1所列高度范圍且屬于本規(guī)范表3.4.3-2所列豎向不規(guī)則類型的高層建筑結(jié)構(gòu);
2)7度Ⅲ、Ⅳ類場地和8度時(shí)乙類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu);
3)板柱-抗震墻結(jié)構(gòu)和底部框架砌體房屋;
4)高度不大于150m的其他高層鋼結(jié)構(gòu);
5)不規(guī)則的地下建筑結(jié)構(gòu)及地下空間綜合體。
注:樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)為按鋼筋混凝土構(gòu)件實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層受剪承載力和按罕遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層彈性地震剪力的比值;對排架柱,指按實(shí)際配筋面積、材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和軸向力計(jì)算的正截面受彎承載力與按罕遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的彈性地震彎矩的比值。
5.5.3 結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層(部位)彈塑性變形計(jì)算,可采用下列方法:
1 不超過12層且層剛度無突變的鋼筋混凝土框架和框排架結(jié)構(gòu)、單層鋼筋混凝土柱廠房可采用本規(guī)范第5.5.4條的簡化計(jì)算法;
2 除1款以外的建筑結(jié)構(gòu),可采用靜力彈塑性分析方法或彈塑性時(shí)程分析法等。
3 規(guī)則結(jié)構(gòu)可采用彎剪層模型或平面桿系模型,屬于本規(guī)范第3.4節(jié)規(guī)定的不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)模型。
5.5.4 結(jié)構(gòu)薄弱層(部位)彈塑性層間位移的簡化計(jì)算,宜符合下列要求:
1 結(jié)構(gòu)薄弱層(部位)的位置可按下列情況確定:
1)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu),可取底層;
2)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu),可取該系數(shù)最小的樓層(部位)和相對較小的樓層,一般不超過2~3處;
3)單層廠房,可取上柱。
2 彈塑性層間位移可按下列公式計(jì)算:
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