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底部剪力法计算步骤,手把手教你一步步搞定结构工程计算

1.地震作用计算方法的适用范围——依据《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗规》)第5.1.2条与《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)第4.3.4条

地震作用计算方法主要涵盖底部剪力法、振型分解反应谱法以及时程分析法。这些方法在概念性题目中常被考查,考生应熟悉其适用条件,以便在考试中迅速查阅相关条款。

为了便于对比分析,以下将《抗规》第5.1.2条与《高规》第4.3.4条的条款内容并列展示(条款顺序已做调整):

《高规》表4.3.4 采用时程分析法的高层建筑结构

说明:

1.《抗规》第5.1.2条的1、2、3款与《高规》第4.3.4条的2、1、3款分别阐述了底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法的适用条件,本节将在“2.3.4-2、2.3.4-3、2.3.4-4”部分进行详细解析。

2.《抗规》第5.1.2条与《高规》第4.3.4条的1款指出,质量沿竖向分布不均匀的结构通常指楼层质量超过相邻下部楼层质量1.5倍的情况。《高规》第4.3.4条的1款列举了“应考虑扭转耦联振动影响”的情形,考生应重点掌握。

3.《抗规》第5.1.2条的4款规定,计算罕遇地震下的结构变形时,可采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法,具体内容参见“2.3.2 抗震变形验算”。

4.《抗规》第5.1.2条的5款,针对平面投影尺度较大的空间结构,即跨度超过120米、长度超过300米或悬臂长度超过40米的结构。平面投影尺度较大的空间结构,根据不同情况提供了两种计算方法。

5.《抗规》第5.1.2条的6款适用于隔震和消能减震设计。

6.《抗规》第5.1.2条的7款针对地下建筑结构,特指单建式地下建筑,但不包括地下铁道和城市公路隧道,因其属于交通运输类工程。高层建筑的地下室(含与主楼防震缝分开的地下室)属于附建式地下建筑,其性能要求通常与地面建筑一致,可参照《抗规》相关章节要求进行设计。

底部剪力法是考试中的高频考点,一级考试中曾涉及混凝土和砌体结构的考查,以《抗规》为主。《高规》也有相应规定,需注意两者之间的差异。

底部剪力法基于地震反应谱,通过结构的第一周期和等效单质点的重力荷载代表值计算底部总剪力,再按照特定法则将总剪力分配至结构各质点,以确定各质点的地震作用。这是一种简化的计算方法。

说明:

说明:《高规》不涉及多层砌体房屋和底部框架砌体房屋。按《高规》附录表C.0.1注2:结构基本自振周期,可依据本附录第C.0.2条(P137)计算,也可采用结合实测数据并考虑地震作用影响的其他方法计算。

相关真题:1-20-B22

2)顶部突出物地震作用放大效应──《抗规》5.2.4,《高规》4.3.11

突出屋面的小建筑,由于平面突然收缩导致侧向刚度急剧降低,形似鞭梢。在地震作用下,因侧向刚度突变,地震作用效应显著增大,这种现象称为“鞭梢效应”。对高层建筑而言,这种刚度突变会加剧高振型的影响,严重时可能导致顶部结构破坏。

【抗5.2.4】采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等构件的地震作用效应,宜乘以增大系数3,增大部分不应向下传递,但与该突出部分相连的构件应计入;采用振型分解法时,突出屋面部分可作为一个质点;单层厂房突出屋面天窗架的地震作用效应的增大系数,应按本规范第9章的有关规定采用。

说明:

1.突出屋面的小建筑,通常按其重力荷载小于标准层1/3的标准控制。

对于顶层带有空旷大房间或轻钢结构的房屋,不宜视为突出屋面的小屋并采用底部剪力法乘以增大系数的方法计算地震作用效应,而应将其视为结构体系的一部分,采用振型分解法等方法计算。

2.采用底部剪力法时,突出屋面部分没有要求作为一个质点考虑,而《高规》要求宜作为一个质点参与计算,具体计算方法存在差异。

3.《抗规》9.1.9条:突出屋面天窗架的横向抗震计算,可采用下列方法:1 有斜撑杆的三铰拱式钢筋混凝土和钢天窗架的横向抗震计算可采用底部剪力法;跨度大于9m或9度时,混凝土天窗架的地震作用效应应乘以增大系数,其值可采用1.5。

【拓展题】假设本题为框架结构,折减后的基本自振周期未知,其他条件同上题。

振型分解反应谱法是目前广泛采用、借助电算求解的一种较精确的拟静力计算水平地震作用的方法,其计算结果可直接应用于高层建筑结构的抗震设计。凡不适用底部剪力法的结构,均宜采用振型分解反应谱法。

近几年一、二级注册考试中,直接考查振型分解反应谱法的内容不多见,通常考查对振型分解法的计算结果进行分析。实际设计中,这部分内容至关重要,但因大部分工作由软件完成,许多考生对振型分解反应谱法的基本原理和概念缺乏清晰认识,常被视为难点。

说明:

说明:

传统的分析方法(如:振型分解反应谱法)能够解决规则结构的抗震设计问题,是处理一般结构设计问题的简便而常用的方法,但在解决复杂结构抗震设计问题时,往往难以发现结构的薄弱部位和关键部位,计算的准确性会受到影响。

时程分析法(弹性时程分析法和弹塑性时程分析法)是解决复杂工程问题的有效方法之一,可作为振型分解反应谱法的有效补充。

说明:

注册结构专业考试考点归类归纳复习法:通过同一考点相关条文归类讲解+总结归纳+相应的题目,达到条文综合运用的目的