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解析底部剪力法计算多自由度体系水平地震力

2013-08-21冯继行

山西建筑 2013年8期
关键词:体系结构水平

朱 泽 冯继行

(1.延安大学西安创新学院,陕西西安 710100; 2.烟台金建冶金科技有限公司,山东烟台 264670)

底部剪力法和振型分解反应谱法是计算多自由度弹性体系水平地震作用的两种最常用的计算方法[1],和振型分解反应谱法比较,底部剪力法不需要计算结构的各阶振型和频率,相对比较简单,因此,在求解多自由度弹性体系水平地震作用时应用比较广泛。但是,并非底部剪力法可以应用到所有结构,它有一定的适用范围和条件,《建筑抗震设计规范》[2]给出了适用范围:高度不超过40 m、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。但是,目前学术界对底部剪力法的适用范围以及认识仍存在不同的误区和看法。因此,本文主要对底部剪力法的适用条件及范围逐一解析,以便能使大家对其有更深刻的理解。

1 底部剪力法的概念

多质点弹性体系在水平地震作用下任一时刻的结构底部剪力,可根据结构底部剪力相等的原则,将多质点弹性体系用一个与其基本周期相等的单质点弹性体系来代替,这样,根据地震作用及地震剪力的概念,就可以得出多质点弹性体系结构底部剪力的计算公式:

其中,α1为相应于多自由度弹性体系基本周期的水平地震影响系数;Geq为多自由度体系的等效总重力荷载,其取值方法为:

各质点的水平地震作用表达式为:

2 适用范围解析

按照式(1)和式(2)计算出结构底部剪力之后,采用式(3)求解各质点水平地震作用的前提是该多自由度弹性体系的地震反应应以基本振型为主,且基本振型应接近于倒三角形分布[1](如图1所示)。……

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