鋼結構建筑抗震設計
基于前述理由,高層鋼結構第一階段抗震設計,可針對不同情況,采用下列方法計算地震作用效應:①高度不超過40m且平面和豎向較規則的以剪切型變形為主的建筑,可采用《建筑抗震設計規范》規定的地震作用和底部剪力法計算;②高度不超過60m且平面和豎向較規則的建筑,以及高度超過60m的建筑預估截面時,也可采用上述地震作用和底部剪力法計算;③高度超過6m的建筑,應采用振型分解反應譜法計算;④豎向特別不規則的建筑,宜采用時程分析法作補充計算。
在第一階段抗震設計中,框架一支撐(剪力墻板)體系中總框架任一樓層所承擔的地震剪力,不得小于結構底部總剪力的25%島。這類體系通常是支撐(剪力墻板)承擔大部分水平地震作用,但在出現罕遇地震時,支撐斜桿有可能先失穩,剪力墻也可能先形成塑性鏡,從而使框架的負擔增大。為此,框架的抗水平作用能力不應太低。當框架部分所分
配得到的剪力小于結構底部總剪力的25%時,框架部分應按能承受底部總剪力的25%計算,將其在地震作用下的內力進行調整,然后與其他荷載產生的內力組合。在地震時,結構在兩個方向同時受地震作用,對于較規則的結構,可按單方向受地震作用進行設計。對于角柱和兩個互相垂直的抗側力構件上所有共有的柱,應考慮到同時受雙向地震作用的效應,應將一個方向的荷載產生的桂內力在上述調整的基礎上提高30%。理論分析和實際地震記錄計算地震影響系數的統計結果表明,不同阻尼比的地震影響系數是有差別的,隨著阻尼比的減小,地震影響系數增大,而其增大的幅度則隨周期的增大而減小。結構阻尼比的實測值很分散,因為它與結構的材料和類型、連接方式和試驗方法等有關。鋼筋混凝土結構的阻尼比通常取為0.05。根據一些實測資料,在彈性階段,鋼結構的阻尼比可采用0.02。
用于第一階段抗震設計地震作用效應的計算方法主要包括底部剪力法和振型分解反應譜法。底部剪力法適用于高度運60m且平面和豎向較規則的高層建筑,這里的"規則"是"簡單、對稱"抗震設計觀念的發展,包含建筑平立面外形、抗側構件、質量剛度等分布均勻、合理的綜合要求。底部剪力運法根據建筑物的總重力荷載計算結構底部的總剪力,結構底郁的總剪力等于總的水平地震作用,由反應譜得到。而地震作用沿高度的分布則根據近似的結構側移假定得到,即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,即可按靜力方法計算結構的內力,使用較方便。采用底部剪力法計算水平地震作用時,各樓層可集中到一個質點,僅按一個自由度計算,見圖8-26。
多、高層房屋突出屋面的小建筑部分的質量、剛度與相鄰結構層的質量、剛度相差很大,已不滿足采用底部剪力法的條件。根據振型分解法比較分析,采用底部剪力法計算的突出屋面小塔樓、女兒墻、煙囪的地震作用效應,宜乘以增大系數3;增大影響宜向下考慮1- 2層,但不再往下傳遞。
不符合底部剪力法適用條件的其他高層鋼結構,宜采用振型分解反應譜法。在復雜體型或不能按平面結構假定進行計算時,應按空間協同工作或空間結構計算空間振型。