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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）：
图 5.2.1 结构水平地震作用计算简图
FEk＝α1Geq （5.2.1-1）
（i＝1，2…n） （5.2.1-2）
ΔFn＝δnFEk （5.2.1-3）
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 |
|
|
＞0.35～0.55 |
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：
Fji＝αjγjXjiGi （i＝1，2，…n，j＝1，2，…m） （5.2.2-1）
（5.2.2-2）
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；
γj——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：
（5.2.2-3）
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 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：
Fxji＝αjγtjXjiGi
Fyji＝αjγtjYjiGi （i＝1，2，…n，j＝1，2，…m）
Ftji＝αjγtjri2φjiGi （5.2.3-1）
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
（5.2.3-2）
当仅取 y 方向地震作用时
（5.2.3-3）
当取与 x 方向斜交的地震作用时
γtj＝γxjcosθ＋γyjsinθ （5.2.3-4）
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：
（5.2.3-5）
（5.2.3-6）
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：
（5.2.3-7）
或 （5.2.3-8）
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：
（5.2.5）
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。
表 5.2.5 楼层最小地震剪力系数值
|
类别 |
7 度 |
8 度 |
9 度 |
|
扭转效应明显或基本周期小于 3.5s 的结构 |
0.016（0.024） |
0.032（0.048） |
0.064 |
|
基本周期大于 5.0s 的结构 |
0.012（0.018） |
0.024（0.032） |
0.040 |
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：
（5.2.7）
式中 ψ——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类 |
Ⅳ类 |
|
|
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。
