SATWE分析结果及查改方法.docx

SATWE分析结果查改方法
一、关于结构抗震设计的基础理论和措施
1、地震作用
1.1首先明确几个定义：
地震作用——指地震引起的地面震动给结构施加的荷载，包括水平、竖向和扭转作用，一般应首先考虑水平地震荷载对结构的影响；
地震效应——指地震引起的结构振动效应，包括：结构的位移、振动速度、加速度、内力、变形等。
1.2水平地震作用计算
常用的水平地震作用计算方法有两类：底部剪力法和振型分解反应谱法，时程分析法可作为特殊结构的补充计算。
底部剪力法
假定结构位移以第一振型（某个方向的平动）为主，为一直线，可将上部结构简化为一等效单质点，认为结构振动为有阻尼的单质点简谐振动，先求出等效单质点的地震作用力（即底部剪力）,然后按照一定方法分配到各个质点（即各楼层），最后按静力法计算结构的内力和变形，如图1.1：
Geq
Gi
Geq
Fek
Fek
Gi
Fi
图1.1底部剪力法计算示意图

H1
G1
Gi
Hi
FEK
图1.2剪力分配
《抗规2010》节提出底部剪力法的适用范围：“高度不超过40m、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，可采用底部剪力法等简化方法”，因为这种建筑结构总的地震效应与第一振型的地震剪力分布相似，均为一倒三角形。
节规定了底部剪力的计算和分配方法——
如右图1.2，底部剪力为：，
各层（即图中各质点）分得的地震作用标准值为：
（i=1、2……n）
式中：——结构总水平地震作用标准值；
——相应于结构基本自振周期（即第一自振周期）的水平地震影响系数，可查《抗规2010》和5.1.5规定取值，多层砌体房屋、底部框架砌体房屋，宜取水平地震影响系数最大值，其实是单质点体系在地震作用下最大水平加速度与重力加速度的比值，即。
——结构等效重力荷载，单层应取总重力荷载代表值，多层可取总重力荷载代表值的85%；
，——分别为质点（层）i、j的计算高度。
此时，第K层（第K质点）剪力为：。
以上公式仅用于基本自振周期的情况，当时，由于高振型的影响，顶部计算结果偏小，且误差较大，可达25%，工程上采取顶部附加地震作用系数的方法来放大顶部地震作用计算值，即，可以理解为在进行剪力分配时，预留出，分配完毕后将其加到顶部质点处，即：，的取值见《抗规2010》表。注：当建筑顶层有突出屋面的小型建筑物时，应置于主体房屋顶层，而不是小建筑物顶部，但小建筑物顶部地震作用仍可按计算。
鞭端效应——底部剪力法适用于重量和刚度沿高度分布较均匀的结构，但当建筑物顶部有突出屋面的小建筑，如屋顶间、女儿墙、烟囱等时，由于此处重量和刚度突然变小，小建筑对地震的反应会特别强烈，其强烈程度取决于突出物与建筑物的质量比、刚度比、地质条件等，即为鞭端效应。
此时，可将小建筑计算的地震效应乘以3，此增大部分不应往下传递，只用于小建筑及其与与小建筑直接相连构件的计算。问题：地震效应分配时，小建筑是否应算作一层参与分配？
振型分解反应谱法
《抗规2010》节给出振型分解反应谱法的使用范围：“除适用底部剪力法以外的一般建筑均用振型分解反应谱法”，理论上讲，对于层高较高、质量比较分散的结构，单质点体系无法有效反应结构真实的动力性能，于是才采用多质点体系对结构地震反应进行分析。此时，一般规定质点数量等于楼层数目，即n层结构便有n个质点，且每个质点只有一个自由度（x方向的平动），整个结构体系有n个自由度。如图1.3：
m1
m2
mi
mN
xi
xg(t)
图1.3多自由度结构变形
每个质点的位移都随时间变化，即，同时受到每个振子的影响，即：

其中：——第i振子在第j振型下的相对位移（m）；
——j振型的振型参与系数；
如图1.4所示

图1.4振型分解反应谱法位移叠加示意图
由于计算繁琐，设计中，我们只取地震作用的最大值，即先求出每一振型的最大地震作用和地震作用效应，然后按照一定的方式将其叠加得到整个结构的最大地震作用和地震作用效应。
《抗规2010》规定了结构水平地震作用标准值的计算方法：
（1）结构第j振型第i质点的水平地震作用标准值，应按下式确定：
（i=1、2….n，j=1、2….m）

式中：——第j振型下第i质点地震作用标准值；
——第j振型下第i质点的相对位移（m，不包括地面平动位移）；
——第j振型的参与系数，即当各质点位移满足时的值（单位）；
——第i质点（层）重力荷载代表值（KN）；
——相应于第j振型的地震影响系数，按照《抗规2010》和5.1.5取值。
（2）水平地震作用效应
地震作用使结构产生的内力和变形，当相邻振型的周期比<0.85时，可按下式确定：

式中：——水平地震作用标准值的效应（内力和变形）；
——第j振型水平地震作用标准值的效应，一般取2~3个振型，当基本自振周期>1.5s或房