中华人民共和国国家标准建筑抗震设计规范GB 50011-2001 2
3.9.5 采用焊接连接的钢结构,当钢板厚不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力时,受拉试件板厚方向截面收缩率,不应小于国家标准《厚度方向性能钢板》GB50313关于Z15级规定的容许值。
3.9.6 钢筋混凝土构造柱、芯柱和底部框架-抗震墙砖房中砖抗震墙的施工,应先砌墙后浇构造柱、芯柱和框架梁柱。
3.10 建筑的地震反应观测系统
3.10.1 抗震设防烈度为7、8、9度时,高度分别超过160m,120m,80m的高层建筑,应设置建筑结构的地震反应观测系统,建筑设计应留有观测仪器和线路的位置。
4 场地、地基和基础
4.1 场地
4.1.1 选择建筑场地时,应按表4.1.1划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段。
4.1.2 建筑场地的类别划分,应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。
4.1.3 土层剪切波速的测量,应符合下列要求:
1 在场地初步勘察阶段,对大面积的同一地质单元,测量土层剪切波速的钻孔数量,应为控制性钻孔数量的1/3~1/5,山间河谷地区可适量减少,但不宜少于3个。
2在场地详细勘察阶段,对单幢建筑,测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个,数据变化较大时,可适量增加;对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群,测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少,但每幢高层建筑下不得少于一个。
3 对丁类建筑及层数不超过10层且高度不超过30m的丙类建筑,当无实测剪切波速时,可根据岩土名称和性状,按表4.1.3划分土的类型,再利用当地经验在表4.1.3的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速。
4.1.4 建筑场地覆盖层厚度的确定,应符合下列要求: 1 一般情况下,应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。 2 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层,且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时,可按地面至该土层顶面的距离确定。 3 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体,应视同周围土层。 4 土层中的火山岩硬夹层,应视为刚体,其厚度应从覆盖土层中扣除。 4.1.5 土层的等效剪切波速,应按下列公式计算:
式中υse--土层等效剪切波速(m/s);
d0--计算深度(m),取覆盖层厚度和20m二者的较小值;
t--剪切波在地面至计算深度之间的传播时间;
di--计算深度范围内第i土层的厚度(m);
υsi--计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s);
n--计算深度范围内土层的分层数。
4.1.6 建筑的场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表4.1.6划分为四类。当有可靠的剪切波速和覆盖层厚度且其值处于表4.1.6所列场地类别的分界线附近时,应允许按插值方法确定地震作用计算所用的设计特征周期。
4.1.7 场地内存在发震断裂时,应对断裂的工程影响进行评价,并应符合下列要求:
1 对符合下列规定之一的情况,可忽略发震断裂错动对地面建筑的影响:
1)抗震设防烈度小于8度;
2)非全新世活动断裂;
3)抗震设防烈度为8度和9度时,前第四纪基岩隐伏断裂的土层覆盖厚度分别大于60m和90m。
2 对不符合本条1款规定的情况,应避开主断裂带。其避让距离不宜小于表4.1.7对发震断裂最小避让距离的规定。
表4.1.7 发震断裂的最小避让距离(m)
烈度 建筑抗震设防类别 甲 乙 丙 丁 8 专门研究 300m 200m - 9 专门研究 500m 300m - 4.1.8 当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外,尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用,其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定,但不宜大于1.6。 4.1.9 场地岩土工程勘察,应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险的地段,提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评价,对需要采用时程分析法补充计算的建筑,尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层厚度和有关的动力参数。
4.2 天然地基和基础
4.2.1 下列建筑可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算:
1 砌体房屋。
2地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层的下列建筑:
1)一般的单层厂房和单层空旷房屋; 2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋; 3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。 3 本规范规定可不进行上部结构抗震验算的建筑。 注:软弱粘性土层指7度、8度和9度时,地基承载力特征值分别小于80、100和120kPa的土层。 4.2.2天然地基基础抗震验算时,应采用地震作用效应标准组合,且地基抗震承载力应取地基承载力特征值乘以地基抗震承载力调整系数计算。 4.2.3 地基抗震承载力应按下式计算:
式中faE--调整后的地基抗震承载力;
ζa--地基抗震承载力调整系数,应按表4.2.3采用;
fa--深宽修正后的地基承载力特征值,应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007采用。
4.2.4 验算天然地基地震作用下的竖向承载力时,按地震作用效应标准组合的基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列各式要求:
式中P--地震作用效应标准组合的基础底面平均压力;
Pmax--地震作用效应标准组合的基础边缘的最大压力。
高宽比大于4 的高层建筑,在地震作用下基础底面不宜出现拉应力;其他建筑,基础底面与地基土之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。
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4.3 液化土和软土地基
4.3.1 饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的液化判别和地基处理,6度时,一般情况下可不进行判别和处理,但对液化沉陷敏感的乙类建筑可按7度的要求进行判别和处理,7~9度时,乙类建筑可按本地区抗震设防烈度的要求进行判别和处理。
4.3.2 存在饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的地基,除6 度设防外,应进行液化判别;存在液化土层的地基,应根据建筑的抗震设防类别、地基的液化等级,结合具体情况采取相应的措施。
4.3.3 饱和的砂土或粉土(不含黄土), 当符合下列条件之一时,可初步判别为不液化或可不考虑液化影响:
1 地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前时,7、8度时可判为不液化。
2 粉土的粘粒(粒径小于0.005mm 的颗粒)含量百分率,7度8度和9度分别不小于10、13、和16时,可判为不液化土。
注:用于液化判别的粘粒含量系采用六偏磷酸钠作分散剂测定,采用其他方法时应按有关规定换算。
3天然地基的建筑,当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时,可不考虑液化影响:
du > d0 + db - 2 (4.3.3-1)
dw > d0 + db - 3 (4.3.3-2)
du + dw > 1.5d0 + 2db - 4.5 (4.3.3-3)
式中dw--地下水位深度(m),宜按设计基准期内年平均最高水位采用,也可按近期内年最高水位采用;
du--上覆盖非液化土层厚度(m),计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除;
db--基础埋置深度(m),不超过2m时应采用2m;
d0--液化土特征深度(m),可按表4.3.3 采用。
4.3.4当初步判别认为需进一步进行液化判别时,应采用标准贯入试验判别法判别地面下15m深度范围内的液化;当采用桩基或埋深大于5m的深基础时,尚应判别15~20m范围内土的液化。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于液化判别标准贯入锤击数临界值时,应判为液化土。当有成熟经验时,尚可采用其他判别方法。
在地面下15m 深度范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算:
在地面下15~20m范围内,液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算:
式中Ncr-液化判别标准贯入锤击数临界值;
N0--液化判别标准贯入锤击数基准值,应按表4.3.4采用;
ds--饱和土标准贯入点深度(m);
ρc--粘粒含量百分率,当小于3或为砂土时,应采用3。
注:括号内数值用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
4.3.5 对存在液化土层的地基,应探明各液化土层的深度和厚度,按下式计算每个钻孔的液化指数,并按表4.3.5综合划分地基的液化等级:
式中IlE--液化指数;
n--在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数;
Ni、Ncri--分别为i点标准贯入锤击数的实测值和临界值,当实测值大于临界值时应取临界值的数值;
di--i点所代表的土层厚度(m),可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半,但上界不高于地下水位深度,下界不深于液化深度;
Wi--i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(单位为m-1)。若判别深度为15m,当该层中点深度不大于5m时应采用10,等于15m时应采用零值,5~15m时应按线性内插法取值;若判别深度为20m,当该层中点深度不大于5m时应采用10,等于20m时应采用零值,5~20m 时应按线性内插法取值。
4.3.6 当液化土层较平坦且均匀时,宜按表4.3.6选用地基抗液化措施;尚可计入上部结构重力荷载对液化危害的影响,根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。
不宜将未经处理的液化土层作为天然地基持力层。
4.3.7 全部消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求:
1 采用桩基时,桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分),应按计算确定,且对碎石土,砾、粗、中砂,坚硬粘性土和密实粉土尚不应小于0.5m,对其他非岩石土尚不宜小于1.5m。
2 采用深基础时,基础底面应埋入液化深度以下的稳定土层中,其深度不应小于0.5m。
3 采用加密法(如振冲、振动加密、挤密碎石桩、强夯等)加固时,应处理至液化深度下界;振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于本节第4.3.4条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
4 用非液化土替换全部液化土层。
5 采用加密法或换土法处理时,在基础边缘以外的处理宽度,应超过基础底面下处理深度的1/2且不小于基础宽度的1/5。
4.3.8部分消除地基液化沉陷的措施,应符合下列要求:
1 处理深度应使处理后的地基液化指数减少,当判别深度为15m时,其值不宜大于4,当判别深度为20m时,其值不宜大于5;对独立基础和条形基础,尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的较大值。
2 采用振冲或挤密碎石桩加固后,桩间土的标准贯入锤击数不宜小于按本节第4.3.4条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
3 基础边缘以外的处理宽度,应符合本节第4.3.7条5款的要求。
4.3.9 减轻液化影响的基础和上部结构处理,可综合采用下列各项措施:
1 选择合适的基础埋置深度。
2 调整基础底面积,减少基础偏心。 3加强基础的整体性和刚度,如采用箱基、筏基或钢筋混凝土交叉条形基础,加设基础圈梁等。 4 减轻荷载,增强上部结构的整体刚度和均匀对称性,合理设置沉降缝,避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等。 5 管道穿过建筑处应预留足够尺寸或采用柔性接头等。 4.3.10 液化等级为中等液化和严重液化的故河道、现代河滨、海滨,当有液化侧向扩展或流滑可能时,在距常时水线约100m以内不宜修建永久性建筑,否则应进行抗滑动验算、采取防土体滑动措施或结构抗裂措施。 注:常时水线宜按设计基准期内年平均最高水位采用,也可按近期年最高水位采用。 4.3.11 地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层与湿陷性黄土时,应结合具体情况综合考虑,采用桩基、地基加固处理或本节第4.3.9条的各项措施,也可根据软土震陷量的估计,采取相应措施。
4.4 桩基
4.4.1 承受竖向荷载为主的低承台桩基,当地面下无液化土层,且桩承台周围无淤泥、淤泥质土和地基承载力特征值不大于100kPa的填土时,下列建筑可不进行桩基抗震承载力验算:
1本章第4.2.1条之1、3款规定的建筑;
2 7度和8度时的下列建筑:
1)一般的单层厂房和单层空旷房屋;
2)不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋;
3)基础荷载与2)项相当的多层框架厂房。
4.4.2 非液化土中低承台桩基的抗震验算,应符合下列规定:
1 单桩的竖向和水平向抗震承载力特征值,可均比非抗震设计时提高25%。
2 当承台周围的回填土夯实至干密度不小于《建筑地基基础设计规范》对填土的要求时,可由承台正面填土与桩共同承担水平地震作用;但不应计入承台底面与地基土间的摩擦力。
4.4.3 存在液化土层的低承台桩基抗震验算,应符合下列规定:
1对一般浅基础,不宜计入承台周围土的抗力或刚性地坪对水平地震作用的分担作用。
2当桩承台底面上、下分别有厚度不小于1.5m、1.0m的非液化土层或非软弱土层时,可按下列二种情况进行桩的抗震验算,并按不利情况设计:
1)桩承受全部地震作用,桩承载力按本节第4.4.2条取用,液化土的桩周摩阻力及桩水平抗力均应乘以表4.4.3的折减系数。
2)地震作用按水平地震影响系数最大值的10%采用,桩承载力仍按本节第4.4.2条1款取用,但应扣除液化土层的全部摩阻力及桩承台下2m深度范围内非液化土的桩周摩阻力。
3打入式预制桩及其他挤土桩,当平均桩距为2.5~4倍桩径且桩数不少于5×5时,可计入打桩对土的加密作用及桩身对液化土变形限制的有利影响。当打桩后桩间土的标准贯入锤击数值达到不液化的要求时,单桩承载力可不折减,但对桩尖持力层作强度校核时,桩群外侧的应力扩散角应取为零。打桩后桩间土的标准贯入锤击数宜由试验确定,也可按下式计算:
式中N1--打桩后的标准贯入锤击数;
ρ--打入式预制桩的面积置换率;
Np--打桩前的标准贯入锤击数。
4.4.4 处于液化土中的桩基承台周围,宜用非液化土填筑夯实,若用砂土或粉土则应使土层的标准贯入锤击数不小于本章第4.3.4条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。
4.4.5 液化土中桩的配筋范围,应自桩顶至液化深度以下符合全部消除液化沉陷所要求的深度,其纵向钢筋应与桩顶部相同,箍筋应加密。
4.4.6 在有液化侧向扩展的地段,距常时水线100m范围内的桩基除应满足本节中的其他规定外,尚应考虑土流动时的侧向作用力,且承受侧向推力的面积应按边桩外缘间的宽度计算。
5 地震作用和结构抗震验算
5.1 一般规定
5.1.1 各类建筑结构的地震作用,应符合下列规定:
1 一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
2 有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
3 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
4 8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计算竖向地震作用。
注:8、9度时采用隔震设计的建筑结构,应按有关规定计算竖向地震作用。
5.1.2 各类建筑结构的抗震计算,应采用下列方法:
1 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。
2 除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法。
3 特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。 采用时程分析法时,应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线,其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用。弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65% ,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。
注:括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
4 计算罕遇地震下结构的变形,应按本章第5.5节规定,采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法。
注:建筑结构的隔震和消能减震设计,应采用本规范第12章规定的计算方法。
5.1.3 计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数,应按表5.1.3 采用。
表5.1.3 组合值系数
可变荷载种类 组合值系数 雪荷载 0.5 屋面积灰荷载 0.5 屋面活荷载 不计入 按实际情况计算的楼面活荷载 1.0 按等效均布荷载计算的楼面活荷载 藏书库、档案库 0.8 其他民用建筑 0.5 吊车悬吊物重力 硬钩吊车 0.3 软钩吊车 不计入 注:硬钩吊车的吊重较大时,组合值系数应按实际情况采用。 5.1.4 建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值应按表5.1.4-1采用;特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5.1.4-2采用,计算8、9度罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s。 注:1 周期大于6.0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究; 2 已编制抗震设防区划的城市,应允许按批准的设计地震动参数采用相应的地震影响系数。表5. 1.4-1 水平地震影响系数最大值地震影响 6度 7度 8度 9度 多遇地震 0.04 0.08(0.12) 0.16(0.24) 0.32 罕遇地震 - 0.50(0.72) 0.90(1.20) 1.40 注:括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。 表5.1.4-2特征周期值(s) 设计地震分组 场地类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 第一组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三组 0.35 0.45 0.65 0.90 5.1.5 建筑结构地震影响系数曲线(图5.1.5)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求: 1 除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按1.0采用,形状参数应符合下列规定: 1)直线上升段,周期小于0.1s的区段。 2)水平段,自0.1s至特征周期区段,应取最大值(αmax)。 3)曲线下降段,自特征周期至5倍特征周期区段,衰减指数应取0.9。 4)直线下降段,自5倍特征周期至6s区段,下降斜率调整系数应取0.02。
2 当建筑结构的阻尼比按有关规定不等于0.05时,地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定:
1)曲线下降段的衰减指数应按下式确定:
式中γ--曲线下降段的衰减指数;
ζ -- 阻尼比。
2)直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定:
η1=0.02+(0.05-ζ)/8 (5.1.5-2)
式中η1--直线下降段的下降斜率调整系数,小于0时取0。
3)阻尼调整系数应按下式确定:
式中η2--阻尼调整系数,当小于0.55时,应取0.55。
5.1.6 结构抗震验算,应符合下列规定:
1 6度时的建筑(建造于IV类场地上较高的高层建筑除外),以及生土房屋和木结构房屋等,应允许不进行截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求。
2 6度时建造于IV类场地上较高的高层建筑,7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。
注:采用隔震设计的建筑结构,其抗震验算应符合有关规定。
5.1.7符合本章第5.5节规定的结构,除按规定进行多遇地震作用下的截面抗震验算外,尚应进行相应的变形验算。
5.2 水平地震作用计算
5.2.1 采用底部剪力法时,各楼层可仅取一个自由度,结构的水平地震作用标准值,应按下列公式确定(图5.2.1):
式中FEk--结构总水平地震作用标准值;
α1--相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值,应按本章第5.1.4条确定,多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房,宜取水平地震影响系数最大值;
Geq--结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值,多质点可取总重力荷载代表值的85%;
Fi--质点i的水平地震作用标准值;
Gi,Gj--分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值,应按本章第5.1.3条确定;
Hi,Hj--分别为质点i、j的计算高度;
δn--顶部附加地震作用系数,多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表5.2.1采用,多层内框架砖房可采用0.2,其他房屋可采用0.0;
ΔFn--顶部附加水平地震作用。
表5.2.1 顶部附加地震作用系数 Tg(s) T1>1.4Tg T1≤1.4Tg ≤0.35 0.08T1+0.07 0.0 <0.35~0.55 0.08T1+0.01 >0.55 0.08T1-0.02 注:T1为结构基本自振周期。 5.2.2 采用振型分解反应谱法时,不进行扭转耦联计算的结构,应按下列规定计算其地震作用和作用效应: 1结构j振型i质点的水平地震作用标准值,应按下列公式确定:
式中Fji--j振型i质点的水平地震作用标准值;
αj--相应于j振型自振周期的地震影响系数,应按本章第5.1.4条确定;
Xji--j振型i质点的水平相对位移;
rj--j振型的参与系数。
2 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形),应按下式确定:
式中SEk--水平地震作用标准值的效应;
Sj--j振型水平地震作用标准值的效应,可只取前2~3个振型,当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时,振型个数应适当增加。
5.2.3建筑结构估计水平地震作用扭转影响时,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:
1 规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀,其地震作用效应应乘以增大系数。一般情况下,短边可按1.15采用,长边可按1.05采用;当扭转刚度较小时,宜按不小于1.3采用。
2按扭转耦联振型分解法计算时,各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度,并应按下列公式计算结构的地震作用和作用效应。确有依据时,尚可采用简化计算方法确定地震作用效应。 1)j振型i层的水平地震作用标准值,应按下列公式确定:
式中Fxji、Fyji、Ftji--分别为j振型i层的x方向、y方向和转角方向的地震作用标准值;
Xji、Yji--分别为j振型i层质心在x、y 方向的水平相对位移;
φji--j振型i层的相对扭转角;
ri--i层转动半径,可取i层绕质心的转动惯量除以该层质量的商的正二次方根;
γtj--计入扭转的j振型的参与系数,可按下列公式确定:
当仅取x方向地震作用时
当仅取y方向地震作用时
当取与x 方向斜交的地震作用时,
式中γxj、γyj--分别由式(5.2.3-2)、(5.2.3-3)求得的参与系数;
θ--地震作用方向与x方向的夹角。
2)单向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式确定:
式中SEk--地震作用标准值的扭转效应;
Sj、Sk--分别为j、k振型地震作用标准值的效应,可取前9~15个振型;
ζj、ζk--分别为j、k振型的阻尼比;
ρjk--j振型与k振型的耦联系数;
λT--k 振型与j振型的自振周期比。
3)双向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式中的较大值确定:
式中Sx、Sy分别为x向、y向单向水平地震作用按式(5.2.3-5)计算的扭转效应。
5.2.4 采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数3,此增大部分不应往下传递,但与该突出部分相连的构件应予计入;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9章的有关规定采用。
5.2.5 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求:
式中 VEki--第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力;
λ--剪力系数,不应小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数;
Gj--第j层的重力荷载代表值。
注:1 基本周期介于3.5s和5s之间的结构,可插入取值;
2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
5.2.6结构的楼层水平地震剪力,应按下列原则分配:
1 现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建筑,宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。
2 木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑,宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。
3普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑,可取上述两种分配结果的平均值。
4 计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时,可按本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整。
5.2.7 结构抗震计算,一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响;8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地,采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑,当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时,若计入地基与结构动力相互作用的影响,对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减,其层间变形可按折减后的楼层剪力计算。
1 高宽比小于3的结构,各楼层水平地震剪力的折减系数,可按下式计算:
式中φ--计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数;
T1--按刚性地基假定确定的结构基本自振周期(s);
ΔT--计入地基与结构动力相互作用的附加周期(s),可按表5.2.7采用。
表5.2.7 附加周期(s) 烈度 场地类别 Ⅲ Ⅳ 8 0.08 0.20 9 0.10 0.25 2 高宽比不小于3的结构,底部的地震剪力按1款规定折减,顶部不折减,中间各层按线性插入值折减。 3 折减后各楼层的水平地震剪力,应符合本章第5.2.5条的规定。
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5.3 竖向地震作用计算
5.3.1 9度时的高层建筑,其竖向地震作用标准值应按下列公式确定(图5.3.1);楼层的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配,并宜乘以增大系数1.5。
式中 FEvk--结构总竖向地震作用标准值;
Fvi--质点i的竖向地震作用标准值;
avmax--竖向地震影响系数的最大值,可取水平地震影响系数最大值的65%;
Geq--结构等效总重力荷载,可取其重力荷载代表值的75%。
5.3.2 平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架的竖向地震作用标准值,宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积;竖向地震作用系数可按表5.3.2采用。
表5.3.2 竖向地震作用系数
结构类型 烈度 场地类别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ、Ⅳ
平板型网架、钢屋架 8 可不计算(0.10) 0.08(0.12) 0.10(0.15)
9 0.15 0.15 0.20
钢筋混凝土屋架 8 0.10(0.15) 0.13(0.19) 0.13(0.19)
9 0.20 0.25 0.25
注:括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
5.3.3 长悬臂和其他大跨度结构的竖向地震作用标准值,8度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%和20%,设计基本地震加速度为0.30g时,可取该结构、构件重力荷载代表值的15%。
5.4 截面抗震验算
5.4.1 结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合,应按下式计算:
式中 S--结构构件内力组合的设计值,包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值;
γG--重力荷载分项系数,一般情况应采用1.2,当重力荷载效应对构件承载能力有利时,不应大于1.0;
γEh、γEv--分别为水平、竖向地震作用分项系数,应按表5.4.1 采用;
γw--风荷载分项系数,应采用1.4;
SGE--重力荷载代表值的效应,有吊车时,尚应包括悬吊物重力标准值的效应;
SEhk--水平地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;
SEvk--竖向地震作用标准值的效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;
Swk--风荷载标准值的效应 ;
ψw--风荷载组合值系数,一般结构取0.0,风荷载起控制作用的高层建筑应采用0.2。
注:本规范一般略去表示水平方向的下标。
5.4.2 结构构件的截面抗震验算,应采用下列设计表达式:
S≤R/γRE (5.4.2)
式中γRE--承载力抗震调整系数,除另有规定外,应按表5.4.2采用;
R--结构构件承载力设计值。
5.4.3 当仅计算竖向地震作用时,各类结构构件承载力抗震调整系数均宜采用1.0。
5.5 抗震变形验算
5.5.1 表5.5.1所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算,其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求:
式中Δue--多遇地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移;计算时,除以弯曲变形为主的高层建筑外,可不扣除结构整体弯曲变形;应计入扭转变形,各作用分项系数均应采用1.0;钢筋混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度;
[θe]--弹性层间位移角限值,宜按表5.5.1采用;
h--计算楼层层高。
表5.5.1 弹性层间位移角限值
结构类型 [θe]
钢筋混凝土框架 1/550
钢筋混凝土框架、抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒 1/800
钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 1/1000
钢筋混凝土框支层 1/1000
多、高层钢结构 1/300
5.5.2 结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算,应符合下列要求: 1 下列结构应进行弹塑性变形验算: 1)8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时,高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架; 2)7~9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构; 3)高度大于150m的钢结构; 4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构; 5)采用隔震和消能减震设计的结构。 2下列结构宜进行弹塑性变形验算: 1)表5.1.2-1所列高度范围且属于表3.4.2-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构: 2)7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构; 3)板柱-抗震墙结构和底部框架砖房; 4)高度不大于150m的高层钢结构。 注:楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值;对排架柱,指按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力与按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩的比值。 5.5.3 结构在罕遇地震作用下薄弱层(部位)弹塑性变形计算,可采用下列方法: 1不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架结构、单层钢筋混凝土柱厂房可采用本节第5.5.4条的简化计算法; 2 除1款以外的建筑结构,可采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法等; 3 规则结构可采用弯剪层模型或平面杆系模型,属于本规范第3.4节规定的不规则结构应采用空间结构模型。 5.5.4 结构薄弱层(部位)弹塑性层间位移的简化计算,宜符合下列要求: 1 结构薄弱层(部位)的位置可按下列情况确定: 1)楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构,可取底层; 2)楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构,可取该系数最小的楼层(部位)和相对较小的楼层,一般不超过2~3处; 3)单层厂房,可取上柱。 2 弹塑性层间位移可按下列公式计算: Δup =ηpΔue (5.5.4-1) 或 Δup = μΔuy = ηpΔuy /ξy (5.5.4-2) 式中Δup--弹塑性层间位移; Δuy--层间屈服位移; μ--楼层延性系数; Δue--罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移; ηp--弹塑性层间位移增大系数,当薄弱层(部位)的屈服强度系数不小于相邻层(部位)该系数平均值的0.8时,可按表5.5.4采用。当不大于该平均值的0.5时,可按表内相应数值的1.5倍采用;其他情况可采用内插法取值; ξy--楼层屈服强度系数。