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本文對結構抗震驗算的相關知識進行梳理,包括地震作用、重力荷載代表值、截面抗震驗算和抗震變形驗算四部分內容。
1、地震作用
《抗規》5.1.1條對各類建筑結構的地震作用做出了規定,具體見條文及條文說明。其中第4款規定,8、9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建筑,應計算豎向地震作用。
2、重力荷載代表值
計算地震作用時,建筑的重力荷載取重力荷載代表值,即結構和構配件自重標準值和各可變荷載組合值之和,具體規定及組合值系數見《抗規》5.1.3條。其中,雪荷載組合值系數取0.5;屋面活荷載不計入;按等效均布荷載計算的樓面活荷載,對一般民用建筑系數取0.5。
3、截面抗震驗算
1)組合公式
《抗規》5.4.1條給出了結構構件的地震作用效應和其他荷載效應的基本組合公式:
S=γGSGE+γEhSEhk+γEvSEvk+ψwγwSwk
各符號含義及地震作用分項系數詳見規范條文。其中,S為結構構件內力組合的設計值;γG為重力荷載分項系數,一般情況應采用1.2,當重力荷載效應對構件承載能力有利時,不應大于1.0;γEh、γvh分別為水平、豎向地震作用分項系數,應按表5.4.1采用,在僅計算水平或豎向地震作用時取1.3;ψw為風荷載組合值系數,一般結構取0,風荷載起控制作用的建筑應采用0.2,條文說明指出“所謂風荷載起控制作用,指風荷載和地震作用產生的總剪力和傾覆力矩相當的情況”。
2)截面抗震驗算公式
《抗規》5.4.2條給出了結構構件的截面抗震驗算公式:
S≤R/γRE
各符號含義詳見規范條文。其中,γRE為承載力抗震調整系數,除另有規定外,應按表5.4.2采用。《抗規》5.4.3條規定,當僅計算豎向地震作用時,各類結構構件承載力抗震調整系數均應采用1.0。
4、抗震變形驗算
1)多遇地震作用下抗震變形驗算
《抗規》5.1.7、5.5.1條規定了應進行多遇地震作用下抗震變形驗算的結構范圍,驗算公式以及彈性層間位移角限值。
需要注意的是:(1)彈性變形驗算屬于正常使用極限狀態的驗算,各作用分項系數均取1.0。(2)鋼筋混凝土結構構件的剛度,一般可取彈性剛度;當計算的變形較大時,宜適當考慮構件開裂時的剛度退化,如取0.85ECI0。(3)計算時,一般不扣除由于結構重力P-Δ效應所產生的水平相對位移;高度超過150m或H/B>6的高層建筑,可以扣除結構整體彎曲所產生的樓層水平絕對位移值。具體見《抗規》5.5.1條及條文說明。
2)罕遇地震作用下薄弱層的彈塑性變形驗算
《抗規》5.5.2條按“應”和“宜”兩種情況,規定了進行彈塑性變形驗算的結構范圍。《抗規》5.5.3條給出了計算可采用的方法;《抗規》5.5.4條介紹了一種簡化計算方法,即“彈塑性層間位移”取“罕遇地震作用下按彈性分析的層間位移”與“彈塑性層間位移增大系數”的乘積。《抗規》5.5.5條規定了驗算公式以及彈塑性層間位移角限值。