剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法技术

本发明专利技术提供一种剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法，包括以下步骤：步骤一、判定所计算建筑结构是否属于剪切型变形结构；步骤二、计算结构各层重力荷载代表值Gi和总的重力荷载代表值G；步骤三、确定结构各层的累计层高Hi和结构的总高度H；步骤四、计算水平地震作用影响系数最大值α1；步骤五、计算结构底部剪力FEK；步骤六、计算出结构各层水平地震作用大小分布系数X1i；步骤七、计算出结构各楼层水平地震作用标准值Fi；步骤八、计算结构各层地震剪力Vi；步骤九、计算结构各层水平弹性位移Δi。本发明专利技术所提供的计算方法所计算出的结果更加准确，更加接近建筑结构的实际的变形曲线。

【技术实现步骤摘要】
剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法
本专利技术属于建筑工程
，具体是剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法。
技术介绍
钢筋混凝土框架结构、砌体结构、木结构、钢框架结构等是多层建筑结构中最常用的结构形式之一，底部剪力法作为地震作用的拟静力分析方法，是当前各国抗震设计规范中规定的建筑结构抗震设计主要计算方法。目前我国现行《建筑抗震设计规范50011-20102016版》所规定使用的底部剪力法，其前提假定为：结构所遭受的水平地震作用沿结构高度方向呈倒三角形分布，即假定结构在遭遇地震动时结构位移反应以第一振型为主且第一阶振型呈倒三角型。但对于多层建筑结构来说，在水平地震作用影响下其侧向位移多呈剪切型变形，其具体变形状态如说明书附图中的图1所示。因此可知，现行规范所使用的底部剪力法在水平地震作用分布模式假定上与实际情况具有较大的出入。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：步骤一：根据所计算建筑结构的结构类型和主体结构尺寸，判定所计算建筑结构是否属于剪切型变形结构，如是剪切型变形结构，则进行步骤二；步骤二：根据所述所计算建筑的结构类型、结构尺寸和建筑结构的用途，计算结构各层重力荷载代表值Gi，并将所有楼层Gi累加得到结构总的重力荷载代表值G；步骤三：根据所述所计算建筑的主体结构尺寸，给出结构各层的累计层高Hi和结构的总高度H；步骤四：估算建筑结构的基本周期T1，并计算结构基本周期T1所对应的水平地震作用影响系数最大值α1；步骤五：基于步骤二所得G和步骤四所得α1，并采用考虑楼层数量影响的计算式计算出高阶振型效应等效系数c，可得结构底部剪力FEK；步骤六：基于步骤三所确定的Hi和H，采用新的计算式计算出结构各层水平地震作用大小分布系数X1i；步骤七：依据步骤五所得FEK和步骤六所得X1i，采用新的剪切型变形结构水平地震作用标准值分配计算式，计算出结构各楼层水平地震作用标准值Fi计算结果。步骤八：基于步骤七计算所得Fi，按照公式分别计算得到结构各层地震剪力Vi；步骤九：基于步骤八所得计算结果，根据所计算建筑的结构尺寸计算出结构各层水平弹性位移Δi。进一步，所述步骤五采用考虑结构楼层数量影响的高阶振型效应等效系数c具体计算式为：其中所述n为结构楼层总数。进一步，所述步骤五所得结构底部剪力FEK具体计算式为：进一步，所述步骤六得到新的结构各层水平地震作用大小分布系数X1i计算式为：其中所述i为楼层层位号。进一步，所述步骤七所得新的剪切型变形结构水平地震作用标准值分配计算式为：有益效果是：本专利技术所提供的计算方法所计算出的结果更加准确，更加接近建筑结构的实际的变形曲线。附图说明图1是剪切型变形结构变形曲线示意图；图2是实施例1中的框架平面柱网布置图；图3是实施例1的结构地震剪力分布图；图4是实施例1的结构水平弹性位移图。具体实施方式剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法，包括以下步骤：步骤一：根据所计算建筑结构的结构类型(如钢筋混凝土框架结构、砌体结构、木结构或土石结构或其它结构)和主体结构尺寸，如果地面以上结构总高度不超过40米的钢筋混凝土框架结构、砌体结构、木结构或土石结构，则判定所计算建筑结构是剪切型变形结构；步骤二：根据所计算建筑的结构类型、结构尺寸和建筑结构的用途，按照《建筑抗震设计规范GB50011-20102016年版》第5.1.3条相关规定计算结构各楼层的重力荷载代表值Gi，Gi的具体算法从规范里面能够直接得出，是本领域技术人员所熟知的，故此省略Gi的具体计算过程，并将所有楼层Gi累加得到结构总的重力荷载代表值G；步骤三：根据所计算建筑的主体结构尺寸，给出结构各层的累计层高Hi和结构的总高度H，结构第i层的累计层高Hi为第i层的层高及第i层之下所有楼层的层高之和，结构总高度H为各层的层高hi之和；步骤四：根据教科书《抗震结构设计第4版》(王社良主编，武汉理工大学出版社出版)第126页相关内容估算建筑结构的基本周期T1，按照《建筑抗震设计规范GB50011-20102016年版》第5.1.4条和第5.1.5条相关规定计算结构基本周期T1所对应的水平地震作用影响系数α1；步骤五：基于步骤二所得G和步骤四所得α1，并采用考虑楼层数量影响的计算式计算出高阶振型效应等效系数c，可得结构底部剪力FEK；步骤六：基于步骤三所确定的Hi和H，采用新的计算式计算出结构各层水平地震作用大小分布系数X1i；步骤七：依据步骤五所得FEK和步骤六所得X1i，采用新的剪切型变形结构水平地震作用标准值分配计算式，计算出结构各楼层水平地震作用标准值Fi计算结果。步骤八：基于步骤七计算所得Fi，按照公式分别计算得到结构各层地震剪力Vi；步骤九：基于步骤八所得计算结果，根据所计算建筑的结构尺寸，参考教科书《抗震结构设计第4版》(王社良主编，武汉理工大学出版社出版)第127页相关内容，计算出结构各层水平弹性位移Δi。在已知结构建筑各层的地震剪力Vi和要计算的建筑的结构尺寸的情况下，Δi的具体算法从教科书里面能够直接得出，是本领域技术人员所悉知的，故此省略Δi的具体计算过程。所述步骤五采用考虑结构楼层数量影响的高阶振型效应等效系数c具体计算式为：其中所述n为结构楼层总数。所述步骤五所得结构底部剪力FEK具体计算式为：所述步骤六得到新的结构各层水平地震作用大小分布系数X1i计算式为：其中所述i为楼层层位号。所述步骤七所得新的剪切型变形结构水平地震作用标准值分配计算式为：实施例一某建筑结构的情况为：某钢筋混凝土框架结构，功能为办公楼，共6层，底层高为5.2米，其他各层高为4.2m，结构总高度则为26.2m。框架梁、柱、屋面板、楼面板全部现浇。框架平面柱网布置见图2所示，选择典型一榀框架进行计算。设防烈度为8度(0.3g)，地震设计分组：一组，场地类别：Ⅰ1类。柱截面尺寸：中柱600mm×600mm，边柱600mm×600mm。纵横向框架梁截面尺寸：350mm×600mm。墙体布置：除中间走廊(2700mm宽部分)外，柱与柱之间均布置填充墙，外墙用240mm普通砖砌体，内外层抹灰20mm，内墙用200mm混凝土空心砌块，两侧石灰砂浆抹灰20mm。不考虑门窗开洞，内外墙均按满布考虑。楼板做法：20mm厚板底水泥砂浆抹灰，钢筋混凝土板厚80mm，30mm厚水磨石面层。梁柱表面采用20mm厚水泥砂浆抹灰。屋面板做法：20mm厚板底水泥砂浆抹灰，钢筋混凝土板厚120mm，120mm水泥膨胀珍珠岩保温层找坡，20mm厚水泥砂浆找平层，4mm厚SBS卷材防水层。步骤一：本建筑结构为高度未超过40米的钢筋混凝土结构，则判定本建筑结构是剪切型变形结构；步骤二：根据所述计算建筑的结构类型(钢筋混凝土框架结构)、结构尺寸和建筑结构的用途，按照《建筑抗震设计规范GB50011-20102016年版》第5.1.3条相关规定计算结构各楼层的重力荷载代表值Gi，并将所有楼层Gi累加得到结构总的重力荷载代表值G；各楼层的的重力荷载代表值Gi见下表1，结构总重力荷载代表值G为所有楼层的重力荷载代表值之和。步骤三：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤：步骤一：根据所计算建筑结构的结构类型和主体结构尺寸，判定所计算建筑结构是否属于剪切型变形结构，如是剪切型变形结构，则进行步骤二；步骤二：根据所计算建筑的结构类型、结构尺寸和建筑结构的用途，计算结构各层重力荷载代表值Gi，并将所有楼层Gi累加得到结构总的重力荷载代表值G；步骤三：根据所计算建筑的主体结构尺寸，给出结构各层的累计层高Hi和结构的总高度H；步骤四：估算建筑结构的基本周期T1，并计算结构基本周期T1所对应的水平地震作用影响系数最大值α1；步骤五：基于步骤二所得G和步骤四所得α1，并采用考虑楼层数量影响的计算式计算出高阶振型效应等效系数c，可得结构底部剪力FEK；步骤六：基于步骤三所确定的Hi和H，采用新的计算式计算出结构各层水平地震作用大小分布系数X1i；步骤七：依据步骤五所得FEK和步骤六所得X1i，采用新的剪切型变形结构水平地震作用标准值分配计算式，计算出结构各楼层水平地震作用标准值Fi计算结果；步骤八：基于步骤七计算所得Fi，按照公式

【技术特征摘要】
1.一种剪切型变形结构在水平地震作用下的弹性位移计算方法，其特征在于：所述计算方法包括以下步骤：步骤一：根据所计算建筑结构的结构类型和主体结构尺寸，判定所计算建筑结构是否属于剪切型变形结构，如是剪切型变形结构，则进行步骤二；步骤二：根据所计算建筑的结构类型、结构尺寸和建筑结构的用途，计算结构各层重力荷载代表值Gi，并将所有楼层Gi累加得到结构总的重力荷载代表值G；步骤三：根据所计算建筑的主体结构尺寸，给出结构各层的累计层高Hi和结构的总高度H；步骤四：估算建筑结构的基本周期T1，并计算结构基本周期T1所对应的水平地震作用影响系数最大值α1；步骤五：基于步骤二所得G和步骤四所得α1，并采用考虑楼层数量影响的计算式计算出高阶振型效应等效系数c，可得结构底部剪力FEK；步骤六：基于步骤三所确定的Hi和H，采用新的计算式计算出结构各层水平地震作用大小分布系数X1i；步骤七：依据步骤五所得FEK和步骤六所得X1i，采用新的剪切型变形结构水平地震作用标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明振，高霖，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50