第五章 横向水平地震荷载计算
5.1 各楼层重力荷载代表值
集中质点系各质点重力荷载代表值的集中方法，随结构类型和计算模型而异。 对于多层框架结构，重力荷载代表值一般取：恒载+0.5 活载，对于质点荷载的集中方法：顶层质点为屋盖和顶层上半个层高范围；一般层质点为楼盖和上、下各半个层高范围。
5.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算
该建筑结构高度远小于40m ，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切
为主，因此用底部剪力法来计算水平地震作用。本设计为7 度设防，抗震等级为三级，根据相关的地质条件查《抗震设计规范》按第二类场地，第一组抗震设计，Tg =0.35s ，αmax=0.08，等效重力荷载系数ξ=0.85，根据经验公式
s 32.08
.166.181053.025.01053.025.03
2
3-3
2
3-1=??+
=?+
=B
H
T <1.4Tg
=0.49s
所以，不需要考虑顶部附加水平地震作用。
取9
.01T g ???
?
??=T α 089.008.00.310.359
.0max =??
??
?
??=α
计算总水平地震作用标准值即底部剪力eq 1：G F F EK EK α= 式中，1α相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数；
eq G 结构等效总重力荷载，多质点取总重力荷载代表值的85％；
eq G = 0.85∑i G = 0.85×
2182.61 =1855.22 1.16522.1855089.0eq 1=?==G F RK αKN
则质点 i 的水平地震作用i F 为：EK n
j
j j i i F H G H G F ∑==
1
i
式中： j G G ,i 分别为集中于质点i ，j 的荷载代表值; j H H ,i 分别为质点i,j 的计算高度。
具体计算过程如下表，各楼层的地震剪力按∑==
n
K
K F V 1
来计算，一并列入表中，
表5-2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表
5.3 水平地震作用下的位移验算
用 D 值法来验算：框架第i 层的层间剪力i V ，层间位移i ）u （?及结构顶点位 移u 分别按下式来计算
∑==
n
k
K F V 1
i ∑==?s
j ij i i D V u 1
/)( ∑=?=
n
k
k u u 1
)( 计算过程见下表。表中计算了各层的层间弹性位移角i h /u i e ?=θ
从表中可以看到，最大层间弹性位移角发生在第一层,0.00034<1/550，满足要
5.4 刚重比和剪重比验算
为了保证结构的稳定和安全，需分别进行结构刚重比和剪重比验算。各层的刚重比和剪重比见表5-4。
表5-4 各层刚重比和剪重比
注：）
（n
1
j j KN G ∑= 一栏中，分子为j 层的重力荷载标准值，分母为第j 层重力荷载的设计值。刚重比计算用重力荷载设计值，剪重比计算用重力荷载标准值。
由表5-4可见，各层刚重比均大于20，不必考虑重力二阶效应，各层剪重比均大于0.016，满足剪重比的要求。
第8章 水平地震作用下的内力和位移计算 8.1 重力荷载代表值计算 顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载：纵、横梁自重，半层柱自重，女儿墙自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层柱及纵、横墙体自重。 8.1.1第五层重力荷载代表值计算 层高H=3.9m ，屋面板厚h=120mm 8.1.1.1 半层柱自重 （b ×h=500mm ×500mm ）:4×25×0.5×0.5×3.9/2=48.75KN 柱自重：48.75KN 8.1.1.2 屋面梁自重 ()()kN m m m kN m m m kN m m m kN 16.1472 )25.06.6(/495.145.06.616.3)3.03(/495.123.06.7/16.3=?-?+?-?+ +?+?-? 屋面梁自重：147.16KN 8.1.1.3 半层墙自重 顶层无窗墙（190厚）：()KN 25.316.66.029.3202.02019.025.14=??? ? ??-???+? 带窗墙（190厚）： ()()KN 98.82345.002.02019.025.1428.15.16.66.029.3202.02019.025.14=??? ??? ???????-?+???-???? ??-???+? 墙自重：114.23 KN 女儿墙：()KN 04.376.66.1202.02019.025.14=????+? 8.1.1.4 屋面板自重 kN m m m m kN 78.780)326.7(6.6/5.62=+???
8.1.1.5 第五层重量 48.75+147.16+114.23+37.04+780.78=1127.96 KN 8.1.1.6 顶层重力荷载代表值 G 5 =1127.96 KN 8.1.2 第二至四层重力荷载代表值计算 层高H=3.9m ，楼面板厚h=100mm 8.1.2.1半层柱自重：同第五层，为48.75 KN 则整层为48.75×2=97.5 KN 8.1.2.2 楼面梁自重： ()()kN m m m kN m m m kN m m m kN 3.1542)25.06.6(/6.145.06.63.3)3.03(/6.123.06.7/3.3=?-?+?-?+ +?+?-? 8.1.2.3半墙自重：同第五层，为27.66KN 则整层为2×27.66×4=221.28 KN 8.1.2.4楼面板自重：4×6.6×（7.6+3+7.6）=480.48 KN 8.1.2.5第二至四层各层重量=97.5+154.3+221.28+480.48=953.56 KN 8.1.2.6第二至四层各层重力荷载代表值为： ()KN G 61.111336.65.326.76.65.2%5056.9534-2=??+????+= 活载:Q 2-4=KN 05.160%5036.65.326.76.65.2=???+???）（ 8.1.3 第一层重力荷载代表值计算 层高H=4.2m ，柱高H 2=4.2+0.45+0.55=5.2m ，楼面板厚h=100mm 8.1.3.1半层柱自重： （b ×h=500mm ×500mm ）:4×25×0.5×0.5×5.2/2=65 KN 则柱自重：65+48.75=113.75 KN 8.1.3.2楼面梁自重：同第2层，为154.3 KN 8.1.3.3半层墙自重（190mm ）： ()()KN 14.3145.002.02019.025.142 8 .15.16.66.02 2.4202.02019.025.14=-?+???-??? ? ??-???+? 二层半墙自重（190mm ）：27.66 KN 则墙自重为：（31.14+27.66）×4=235.2 KN
上海市工程建设规《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求： 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。 3.9.4 在施工中，当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时，应按照钢筋受拉承载力设计值相等的原则换算，并应满足最小配筋率要求。
附件：“PKPM上部结构设计软件常见问题释疑”研讨班授课大纲 一、荷载与地震作用 1、现浇板、悬挑板、组合楼板、斜板等在确定面荷载时有哪些注意事项？05与08版在处理上 有何不同？荷载方向如何确定，可否输入负值？ 2、08版新增梁上的荷载类型“无截面设计”是何意，如何正确应用？ 3、哪些节点上可以加节点荷载？对于一根梁上任加一点后，在此节点上加节点荷载05与08版 软件在处理上有何不同？ 4、楼面梁是如何进行活荷载折减的，程序的处理与规范有何不同？ 5、对于“柱、墙及基础活荷载折减”程序的处理05版及08版有哪些不同，结果如何查询？ 6、活荷载的输入对人防荷载的计算有何影响？08版有何改动？ 7、PK、SATWE进行活荷载不利布置计算时有何不同？应注意哪些相关参数？ 8、何为“互斥活荷载”？怎样通过此功能来实现规范中的相应条款？ 9、05及08版程序是如何进行“普通风荷载”计算的，其中与风荷载计算相关的参数该如何确定， 受风面面积及荷载作用点如何确定？“普通风荷载”计算后荷载如何分配，它作用的效应程序做了怎样的处理？ 10、05版特殊风荷载是如何计算的，有哪些不足？08版特殊风荷载是如何计算的，如何灵活应 用？ 11、广义层方式建立的模型是否均可以直接用软件自动计算的风荷载？ 12、05、08版吊车荷载输入方法有哪些异同？ 13、对于排架柱计算长度系数的计算不同模块有何不同，该如何选用？ 14、近期多层人防的计算程序做了哪些重大调整？不同版本为何结果会相差如此悬殊？ 15、局部有人防荷载时如何处理？ 16、如何确定地下室外墙平面外的受力？如何计算地下室外墙平面外的配筋？不同版本输出结果 有何不同？程序对于地下室外墙能否正确识别？ 17、如何实现人防构件的弹塑性设计？ 18、何时需要考虑“双向地震”及“偶然偏心”？如果两项同时选择程序如何处理？ 19、如何正确确定与地震力计算相关的一些参数？如：计算振型个数、周期折减系数。 20、如何理解“水平力与整体坐标夹角”与“斜交抗侧力构件方向附加地震数，相应角度”？ 21、“按中震（或大震）不屈服做结构设计”如何应用？ 22、0。2Q0调整，不同时期版本，程度处理有何不同，原来有哪些局限？如何解决？ 23、08版地下室信息中“土层水平抗力系数的比例系数”是何意，该如何取值？ 二、构件设计 1、对于层间的支撑在计算时05、08版软件的处理有何不同？ 2、越层支撑在与梁墙相交时05、08版在处理上有何不同？ 3、08版对于柱被层间支撑打断后是如何进行内力及配筋计算的？ 4、如何人为指定支撑是否参与导荷，它的导荷原则是如何定的？ 5、08版支撑的计算长度系数如何确定？ 6、支撑对于楼层指标的贡献05与08版在计算上有何异同？ 7、刚性梁有哪些具体应用？ 8、如何用两种方法输入连梁模型？两种方式输入的连梁在计算上有哪些不同？ 9、如何合理填取与连梁计算相关的参数信息，如连梁刚度折减系数、墙梁转框架梁控制跨高比？ 10、程序是如何实现“《抗震规范》(2008局部修订版)第3.6.6.1条” 的？ 11、在输入楼梯构件时应注意的事项有哪些？ 12、按主梁或次梁不同的方式输入时，在导荷、计算、施工图处理上有何不同？
第三章 荷载横向分布计算 由于本桥各T 梁之间采用混凝与湿接缝刚性连接，故其荷载横向分布系数，在梁端可按“杠杆原理法”计算（m 0），在跨中按“修正刚性横梁法”计算(m c )。 （一）梁端的横向分布系数m 0 根据桥规规定，在横向影响线确定荷载沿横向最不利的布置位置。例如，对于汽车荷载，规定的汽车横向轮距为1.8m ，两列汽车车轮的横向最小间距为1.30m,车轮距离人行道缘石最少为0.50m 。求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，就可得到横向所有荷载分布给1号梁的最大荷载值为： 式子中：q P —汽车荷载轴重； q η—汽车车轮的影响线竖标。 由此可得： 1号梁在汽车荷载作用下最不利荷载横向分布系数为654.001=m 同理有：904.002=m ；904.003=m ；904.004=m ； 904.005=m ；654.006=m （二）跨中的横向分布系数m c 1.计算I 和I T 求主梁截面中心位置a x (距梁顶) 翼板的换算平均厚度 cm h 192 24141=+= 马蹄形下翼缘换算厚度 cm h 5.34228412=+= S ≈ (260-18)×19×19/2+245×18×245/2=583906cm 3 A ≈(260-18)×19+245×18=9008cm 2 重心距离 a x =S/A=583906/9008=64.82cm 主梁抗弯惯性矩： I ≈1/12×(260-18)×193+(260-18)×19×(64.82-19/2)2+1/12×18×2453 +18×245×(245/2-64.82)2=cm 4=0.5094m 4 翼板主梁抗扭惯性矩 b 1/t 1=260/19=13.68＞10, 查表得 c 1=0.33
第五节 多自由度体系的水平地震作用 一、振型分解反应谱法 多质点弹性体系地震反应同单质点弹性体系一样，可以通过运动方程的建立和求解来实现。 假定建筑结构是线弹性的多自由度体系，利用振型分解和振型正交性原理，将求解n 个多自由度弹性体系的地震反应分析分解成n 个独立等效的单自由度体系的最大地震反应，分别利用标准反应谱，求得结构j 振型下，质点i 的F ，再按一般力学方法，求j 振型水平地震作用产生的作用效应（弯矩、剪力、轴力和变形），最后，按一定法则将各振型的作用效应进行组合，（但应注意，这种振型间作用效应的组合，并非简单的求代数和。）便可确定多自由度体系在水平地震作用下产生的作用效应。由于各个振型在总的地震效应中的贡献总是以自振周期最长的基本振型（第一振型）为最大，高振型的贡献随振型阶数增高而迅速减小。实际上，即使体系的自由度再多，也只计算对结构反应起控制作用的前k 个振型就够了，一般需考虑的振型个数k=2—3，即取前2—3个振型的地震作用效应进行组合，就可以得到精度很高的近似值，从而大胆减少计算工作量。 1、振型的最大地震作用 第j 振型I 质点最大地震作用 i ji j j ji G X F γα= 式中： j α —— 相应于第j 振型自振周期T 的地震影响系数 j γ —— j 振型的振型参与系数 ∑∑===n i ji i n i ji i j X m X m 121γ ji X —— j 振型i 质点的水平相对位移——振型位移 i G —— 集中于i 质点的重力荷载代表值 上述方法繁琐，工作量大，计算不方便，因此工程中为了简化计算，在满足一定条件下，可采用近似的计算法，即底部剪力法。 2、振型组合 （1）SRSS （平方和开方法） ∑=2 j S S （2）CQC （完整二次项组合法） 二、底部剪力法 1、 适用条件： （1） 高度不超过40m ； （2） 以剪切变形为主（房屋高宽比小于4） （3） 质量和刚度沿高度分布比较均匀 （4） 近似于单质点体系
地震作用标准值计算
地震作用标准值计算 (1)各层总重力荷载代表值计算 1．屋面层总重力荷载代表值 女儿墙重量： (1.95+0.51+0.875)×[(11.4+0.2)×2+(25+0.2)×2- (2.5+0.4×10+0.5×4)]=217.11kN 屋面板重量：6.4×(4-0.2-0.15)×(11.4-0.2-0.3-0.2)×2=499.90kN 7.7×(6-0.15×2)×(11.4-0.2-0.3-0.2)×2=939.25kN 5.9×[(6-0.2-0.15)×(2.5-0.3)×2+(2.5-0.3)×(3.6-0.3)] + 6.4×(1.8-0.25)×(2.5-0.3)=211.33kN 499.90+939.25+211.33=1650.48kN 电梯机房重量：0.91+2.366+1.333+3.465+1.43+3.887+25×0.3×0.3×1.5×2+ 25×0.2×0.2×(1.8×2+2.5×2)+5.9×1.6×2.3=50.453kN 楼梯间重量：(7.275+15.132+3.958)×2+(1.275+1.716+0.449+1.6
2)+ (2.61+5.148+1.346+0.486)=67.38kN 4.5×[(2.5-0.4)+(2.5-0.25-0.2)+( 5.4-0.3-0.25)+ (5.4-0.3-0.2)]=62.55kN 3.89+ 4.031+0.432+0.571=8.924kN 25×3×(0.4×0.4×3+0.5×0.5)=54.75 kN 5.9×(5.4-0.35)×(2.5-0.3)=65.55kN 67.38+62.55+8.924+54.75+65.55=2 59.15kN 楼梯板重量：25×(0.3×0.15/2×1.1×9+3×1.1×0.12+0.2×0.3×2.5)+ 3×1.1×2.3+ 17×0.02×[1.1×2.3+2.3×(0.2+0.2+0.2)+1.1×3]+2.1 2=31.38kN 8层柱重量：25×1.5×(0.4×0.4×9+0.5×0.5×5)=100.88kN 17×0.02×1.5×(0.4×4×9+0.5×4×5-0.2×2×14)=9.59 kN 100.88+9.59=110.47kN
上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文 3 抗震设计的基本要求 3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。 3.3.1选择建筑场地时，应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，严禁建造甲、乙类的建筑，不应建造丙类的建筑。 3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。 注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。 3.5.2结构体系应符合下列各项要求： 1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。 2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 3应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 4对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。 3.7.1 非结构构件，包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备，自身及其与结构主体的连接，应进行抗震设计。 3.7.4框架结构的围护墙和隔墙，应估计其设置对结构抗震的不利影响，避免不合理设置而导致主体结构的破坏。 3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求，应在设计文件上注明。 3.9.2 结构材料性能指标，应符合下列要求： 1 砌体结构材料应符合下列规定： 1)普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于 M5； 2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应 低于Mb7.5。 2混凝土结构的材料应符合下列规定： 1) 混凝土的强度等级，框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核 芯区，不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20； 2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段)，其纵向受力钢筋采 用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于 1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋 在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。 3钢结构的钢材应符合下列规定： 1) 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85； 2) 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20%； 3) 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。
荷载横向分布综述 ［荷载横向分布计算综述］ 桥梁结构分析大致分为两大类： 一：直接采用三维有限元通用分析软件对结构作空间整体分析，以得到结构的内力(更多的是应力分析)，即纯数值法； 二：将空间结构简化为平面结构用平面杆系程序分析，而空间效应通过荷载横向分布系数考虑，即所谓半解析数值法。 由于三维有限元程序分析使用中的各种限制条件(如应力分析对实际配筋设计指导性较差、模型建立的困难等等)，往往不如单纯的平面分析考虑横向分布系数的方法简便、实用(有时精度也差不多，特别是大跨径结构恒、活载比例的增大，两者差别更小)，同时更有益于培养一个桥梁设计者对结构的定性分析、结构受力估算及有限元分析结果的正确判断等方面的能力。因此桥梁结构简化分析荷载横向分布计算是必要的，并将与有限元分析互相补遗、长期并存！ 实际的工作中主要也是简化分析(即荷载横向分布系数计算与平面杆系电算相结合)的多，而有限元用的少！ 结构简化分析通常按以下步骤进行(结构尺寸已经初步拟定好)： 1.计算桥跨结构荷载横向分布系数； 2.以荷载横向分布系数为乘积因子，按平面杆系结构进行桥跨结构的内力分析； 3.按建筑结构设计原理作构件的配筋设计。
对于荷载横向分布系数计算大致有以下一些方法： 1.杠杆法； 2.梁格法，包括刚性横梁法(也称偏压法)以及修正刚性横梁法(修正偏压法)、弹性支承连续梁法； 3.梁系法，包括铰接板法、刚接板法、铰接梁法、刚接梁法； 4.板系法，如比拟正交异性板法(G-M法)； 5.增大系数法(弯矩增大15%，剪力增大5%)等。 不同截面类型、不同的横向连接方式、桥跨结构的不同位置通常具有不同的荷载横向分布系数计算方法。 上述梁格法、梁系法及板系法等都是建立在等截面简支体系结构上的荷载横向分布计算方法。 增大系数法一般用于箱形截面梁设计，其主导思想来自杆件弯扭相互独立理论，即认为杆件的中心荷载由梁的弯曲内力承担，而扭转荷载由杆件的自由与约束扭转内力承担，因截面翘曲约束正应力w一般为纵向正应力M的15%左右，故弯矩增大系数取1.15；而翘曲扭转剪应力w 约为弯曲剪应力M的5%左右，故剪力增大系数取1.05；而实际上箱梁是弯扭共同作用，所以是不合理的，它与箱梁的综合抗扭刚度2H值有关，计算结果可能过安全也可能不安全，强烈建议慎用！ 有关横向分布系数计算的详细分析参见李国豪、石洞《公路桥梁荷载横向分布计算》、胡肇滋《桥跨结构结构简化分析荷载横向分布》等文献。 对于变截面简支梁和非简支体系桥跨结构其荷载横向分布的精确计算
雪、风和地震荷载的计算方法 1 雪荷载 1.1 文献[2]中国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》 文献[2]我国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》第6.1.1条规定，屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算： s k=μr s o(1-1) 式中：s k为雪荷载标准值，[kN/m2]；μ r为屋面积雪分布系数；s o为基本雪压，[kN/m2]。 规范第6.1.2条规定，基本雪压应按该规范附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的雪压采用。高于1989年同名规范30年一遇的标准。第6.1.3是对规范没有给出基本雪压的地点取值方法的规定。第6.1.4条是对山区基本雪压的规定。屋面积雪分布系数μ r根据屋面形状按表6.2.1确定。 1.2 文献[7]美国《建筑及其它结构最小设计荷载》1994年版 文献[7]美国《建筑及其它结构最小设计荷载》1994年版7.3规定，斜度小于1/12的平屋面的雪荷载按下式计算： p f=αC e C t I p g (1-2) 式中：p f为雪荷载，[lb/ft2]；α系数，美国本土为0.7，阿拉斯加为0.6；C e为暴露系数；C t为热力系数；I为重要性系数，根据表1及表20，一般公用发电厂I=1.0；p g为地面雪荷载。据规范解释对7.2的说明，地面雪荷载系基于雪荷载超过的年概率为2%（即平均重现期50年）的数值。 1.3 文献[12]《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000》 从上可见，文献[7]考虑的系数更多。 为了考虑与文献[12]《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000》一致，采用文献[2]的标准。因矩形烟风道为平顶，根据后者的表6.2.1第1项取μ r =1.0。 Page 1 of 8
水平地震作用下的框架侧移验算和力计算 5.1 水平地震作用下框架结构的侧移验算 5.1.1抗震计算单元 计算单元：选取6号轴线横向三跨的一榀框架作为计算单元。 5.1.2横向框架侧移刚度计算 1、梁的线刚度： b /l I E i b c b = (5-1) 式中：E c —混凝土弹性模量s I b —梁截面惯性矩 l b —梁的计算跨度 I 0—梁矩形部分的截面惯性矩 根据《多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑》，在框架结构中有现浇层的楼面可以作为梁的有效翼缘，增大梁的有效侧移刚度，减少框架侧移，为考虑这一有利因素，梁截面惯性矩按下列规定取，对于现浇楼面，中框架梁Ib=2.0Io,，边框架梁Ib=1.5Io ，具体规定是：现浇楼板每侧翼缘的有效宽度取板厚的6倍。 2、柱的线刚度： c c c c h I E i /= (5-2) 式中：Ic —柱截面惯性矩 hc —柱计算高度 一品框架计算简图： 3、横向框架柱侧移刚度D 值计算： 212c c c h i D α= (5-3) 式中：c α—柱抗侧移刚度修正系数
K K c +=2α（一般层）；K K c ++=25.0α（底层） K —梁柱线刚度比，c b K K K 2∑= （一般层）；c b K K K ∑=（底层） ① 底层柱的侧移刚度： 边柱侧移刚度： A 、E 轴柱：68.010 5.61045.41010=??==∑c b i i K 中柱侧移刚度： C 、 D 轴柱：18.1105.6102.345.410 10=??+== ∑）（c b i i K ② 标准层的侧移刚度 边柱的侧移刚度： A 、E 轴柱：51.010 72.821045.4221010=????==∑c b i i K 中柱侧移刚度： C 、 D 轴柱：88.01072.82102.345.42210 10 =???+?== ∑）（c b i i K
美国UBC规范之地震荷载介绍对比 徐松波，徐永伦 （合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051） 摘要：为满足海外项目工程投标、设计的需要, 对在国外工程招标书中抗震设计要求条款经常引用的美标UBC1997规范作一介绍。并给出与国标GB50011规定近似的对比，以方便判断使用。 关键词：地震；UBC；分区 1 引言 近年来，各种类型的涉外工程日趋增多，其中EPC项目更是占主要。对于设计、施工而言，海外建设项目一般都必须满足所在国的建设法规的最低要求。其中的建构筑物抗震设计要求，美国标准UBC在海外的应用具有普遍性。因此，美国《统一建筑规范》（UBC1997）的相关要求必须要了解。 本文即通过收集、整理相关的资料，供业内认识参考使用。 2 UBC1997概述 1) 目标：防止结构重要破坏、人员死亡，而不是限制损伤或保持功能； 2) 设计要求：当风荷载效应大于地震效应时仍需遵照抗震的构造要求和有关限制。UBC 也有类似国标的分类标准，将建构筑物分为重要设施、危险设施和特殊使用、一般使用几类； 3) 地震分区：按设计基本地震加速度值从大到小分为：1、2A、2B、3和4； 4) 侧向力计算方法： (a)简化静力法——用于一般用途≤3层并采用轻型框架或者≤2层其余结构。 (b)静力法——用于分区1的结构和分区2的一般用途结构及其他。 (c)动力法——用于高度≥73.2m的结构及其他。 3 地震作用动力分析法 1) 美标UBC1997和国标GB50011规范都是基于50年超越概率为10%的地面运动来确定设防烈度，亦即是按475年的重现期确定的地震基本烈度； 2) 仅考虑规则的多层工业民用建构筑物,并采用两国规范各自建议给出的等效地震作用静 力计算法; 3) 等效剪切波速都采用多层土与匀质土在剪切波速传播时间上等效的方法计算; 4) 仅考虑常见结构自振周期范围0.1～3.0s。由于长周期结构对短周期型加速度地面运动的反应相对不大,按加速度反应谱计算的地震作用随自振周期增加明显降低,且大多数长周期结构如高层建筑等按规范的要求应进行模态分析或时间历程响应分析,故此处不考虑比较;
2.7 水平地震作用内力计算 设计资料: 根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）第5.1.3条： 屋面重力荷载代表值Gi =屋面恒载+屋面活荷载+纵横梁自重+楼面下半层的柱及纵横墙 自重； 各楼层重力荷载代表值G i =楼面恒荷载+50%楼面活荷载+纵横梁自重+楼面上下各半层的 柱及纵横墙自重； 总重力荷载代表值∑== n i i G G 1 。 主梁与次梁截面尺寸估算: 主梁截面尺寸的确定：当跨度取8000L mm =，主梁高度应满足： 1111 (~)(~)8000667~1000812812 h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取700h mm =， 则：1111 (~)(~)700233~3502323 b h mm mm ==?=，取350b mm =。 当跨度取6000L mm =，主梁高度应满足： 1111 (~)(~)6000500~750812812 h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取500h mm =， 则：1111 (~)(~)500167~2502323 b h mm mm ==?=，取250b mm =。 一级次梁截面尺寸的确定：跨度取4800L mm =，次梁高度应满足： 1111 (~)(~)4800320~40012181218h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取350h mm =，则： 1111 (~)(~)350117~1752323 b h mm mm ==?=，取200b mm =。 二级次梁截面尺寸的确定：跨度取3000L mm =，次梁高度应满足： 1111 (~)(~)3000167~25012181218h L mm mm ==?=，考虑到跨度较大，取300h mm =，则： 1111 (~)(~)300100~1502323 b h mm mm ==?=，取200b mm =。
横向分布系数的示例计算 一座五梁式装配式钢筋混凝土简支梁桥的主梁和横隔梁截面如图，计算跨径L=19.5m ，主梁翼缘板刚性连接。求各主梁对于车辆荷载和人群荷载的分布系数？ 杠杆原理法： 解：1绘制1、2、3号梁的荷载横向影响线如图所示 2再根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布置位置。 如图所示： 对于1号梁： 车辆荷载：484.0967.02 1 21=?== ∑ηcq m 人群荷载：417.1==r cr m η 对于2号梁： 车辆荷载：5.0121 2 1=?== ∑ηcq m 人群荷载：417.0==r cr m η 对于3号梁： 车辆荷载：5.0121 2 1=?== ∑ηcq m 人群荷载：0==r cr m η 4、5号梁与2、1号梁对称，故荷载的横向分布系数相同。
偏心压力法 （一）假设：荷载位于1号梁 1长宽比为26.25 .155 .19>=?= b l ， 故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数c m 。 本桥的各根主梁的横截面积均相等，梁数为5，梁的间距为1.5m ，则： 5.220)5.11(2)5.12(2222 52423222 15 1 2=+?+?=++++=∑=a a a a a a i i 2所以1号5号梁的影响线竖标值为： 6.012 2111=+=∑i a a n η 2.01 2 2115-=-=∑i a a n η 由11η和15η绘制荷载作用在1号梁上的影响线如上图所示，图中根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布置位置。 进而由11η和15η绘制的影响线计算0点得位置，设0点距离1号梁的距离为x ，则： 4502 .015046.0=?-?=x x x 0点已知，可求各类荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值 3计算荷载的横向分布系数 车辆荷载：()533.0060.0180.0353.0593.02 1 21=-++?== ∑ηcq m 人群荷载：683.0==r cr m η （二）当荷载位于2号梁时 与荷载作用在1号梁的区别以下： 4.012 2 112=+= ∑i a a a n η
第四节水平地震作用计算 重力荷载代表值计算 本设计建筑高度为23.95m，以剪切表形为主，且质量和高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。首先需要计算重力荷载代表值。 屋面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值 楼面处重力荷载代表值=结构和构件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值 其中结构和构件自重取楼面上、下各半层高度范围内（屋面处取顶层1/2）的结构和构件自重。计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构件自重和各可变荷载组合值之和。 设计时顶层重力荷载代表值包括：屋面恒载，纵、横梁自重，半层柱自重，女儿墙自重，半层墙体自重。其他层重力荷载代表值包括：楼面恒载，50%楼面均布活荷载，纵、横梁自重，楼面上、下各半层的柱及纵、横墙体自重。 一、楼层总量 取6轴框架左侧3000mm宽度和右侧3000mm宽度的楼层的重量进行近似计算 第9标准层： 1.梁重量 ⑴截面尺寸：b×h=300mm×600mm 线荷载：25×0.3×（0.6-0.12）+0.04×（0.6-0.12）×17=3.93KN/m =3.93×（4＋3）＝27.51 KN G 1 ⑵截面尺寸：b×h=250mm×500mm 线荷载：25×0.25×（0.5-0.12）+0.04×（0.5-0.12）×17=2.63KN/m =2.63×3×4 ＝31.56 KN G 2 (3)截面尺寸：b×h=200mm×450mm 线荷载：25×0.2 ×（0.45-0.12）+0.04×（0.45-0.12）×17=1.87KN/m =1.87×6 ＝11.22 KN G 3 (4)截面尺寸：b×h=300mm×650mm 线荷载：25×0.3 ×（0.65-0.12）+0.04×（0.65-0.12）×17=4.34KN/m =4.34×8 ＝34.72 KN G 4 2.柱重量 = (6.01×3)×（1.8/2－0.12）=27.18KN G 5
第五章 横向水平地震荷载计算 5.1 各楼层重力荷载代表值 集中质点系各质点重力荷载代表值的集中方法，随结构类型和计算模型而异。 对于多层框架结构，重力荷载代表值一般取：恒载+0.5 活载，对于质点荷载的集中方法：顶层质点为屋盖和顶层上半个层高范围；一般层质点为楼盖和上、下各半个层高范围。 5.2 水平地震作用及楼层地震剪力计算 该建筑结构高度远小于40m ，质量和刚度沿高度分布比较均匀，变形以剪切 为主，因此用底部剪力法来计算水平地震作用。本设计为7 度设防，抗震等级为三级，根据相关的地质条件查《抗震设计规范》按第二类场地，第一组抗震设计，Tg =0.35s ，αmax=0.08，等效重力荷载系数ξ=0.85，根据经验公式 s 32.08 .166.181053.025.01053.025.03 2 3-3 2 3-1=??+ =?+ =B H T <1.4Tg =0.49s 所以，不需要考虑顶部附加水平地震作用。 取9 .01T g ??? ? ??=T α 089.008.00.310.359 .0max =?? ?? ? ??=α 计算总水平地震作用标准值即底部剪力eq 1：G F F EK EK α= 式中，1α相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数； eq G 结构等效总重力荷载，多质点取总重力荷载代表值的85％；
eq G = 0.85∑i G = 0.85× 2182.61 =1855.22 1.16522.1855089.0eq 1=?==G F RK αKN 则质点 i 的水平地震作用i F 为：EK n j j j i i F H G H G F ∑== 1 i 式中： j G G ,i 分别为集中于质点i ，j 的荷载代表值; j H H ,i 分别为质点i,j 的计算高度。 具体计算过程如下表，各楼层的地震剪力按∑== n K K F V 1 来计算，一并列入表中， 表5-2 各质点横向水平地震作用及楼层地震剪力计算表 5.3 水平地震作用下的位移验算 用 D 值法来验算：框架第i 层的层间剪力i V ，层间位移i ）u （?及结构顶点位 移u 分别按下式来计算 ∑== n k K F V 1 i ∑==?s j ij i i D V u 1 /)( ∑=?= n k k u u 1 )( 计算过程见下表。表中计算了各层的层间弹性位移角i h /u i e ?=θ
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。
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：d 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
地震荷载计算
4.6.1荷载的确定 a 恒载 屋面板重力值： 3.6 6.0710.8118.012 G kN =?? =屋面 楼 面板重力值：3.6 3.64.58.7 6.66 2.195.6522 G kN =?? +??=楼面 梁 重 力值 ： 3.6 3.6 4.0210.8 4.023 2.204129.5422 G kN =?+? ?+?=梁 每层柱重力值： 5.3693348.32G kN =??=柱1 墙重力值： 3.6 3.6910.8+3.69253.142 G kN =?? ?=女儿墙 3.6 3.610.3510.8210.282186.0522G kN ? ?=?+?+??= ??? 标墙 b 活载 3.6 0.510.89.722Q kN =??=屋面 3.6210.838.892 Q kN =??=楼面 重力荷载代表值：6 G G G G G =+++屋面板 梁 柱 女儿墙 118.01129.5448.3253.14349kN =+++= 5 G G G G G =+++梁 柱 楼面板 标墙 95.65129.5448.32186.05459.56kN =+++= 125 459.56G G G G G kN =====34
1 各层水平地震作用力的确定 根据设计资料，设防烈度为7度，h<30m ，建筑场地类别为Ⅱ类，故地震特征周期0.4 g T =，框架结 构基本自振周期1 T 按下公式计算： 1(0.08~0.1)T N = 自振周期：1 0.10.160.6T N ==?=s 1 1.4 1.40.40.56g T T s >=?= 则有顶部附加地震作用 则水平地震影响系数最大值 max 0.08 α= 水平地震影响系数 2max 1 ( )g T T γαηα= 建筑结构的阻尼比取值 0.05 ξ= 则有0.9γ= 2 1.0 η = 0.9 2max 1 0.4( )( ) 1.00.080.0560.6 g T T γαηα==??= 各层水平地震作用力的确定 1 0.850.85(459.565349)2249.78eq i G G KN ==??+=∑ 0.0562249.78126.0EK eq F G KN α==?= 因为1 1.4g T T ＞所以顶部附加地震作用系数 n 1=0.08T +0.01=0.058? 6 1 459.563+6+9+12+15+3491826962i i G H kN =??=∑（）
第四章水平地震作用计算 4.1 各楼层重力荷载代表值 4.1.1 各楼层重力荷载代表值计算 顶层重力荷载代表值： 屋面恒载+50%屋面均布活载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙自重 其他楼层重力荷载代表值： 楼面恒载+50%屋面均布活载+纵横梁自重+楼面上下层柱自重+纵横墙自重 柱及纵横墙自重： 内柱自重：500㎜×500㎜ 结构重：25×0.50×0.50=6.25 kN/m 抹灰层： 1 7×0.01×0.50×4=0.34 kN/m 小计： 6.59 kN/m 外柱自重：400㎜×600㎜ 结构重：25×0.40×0.60=6.00 kN/m 抹灰层：17×0.01×（0.40+0.60）×4=0.34 kN/m 小计： 6.34 kN/m 1）顶层重力荷载代表值： 柱： 6.59×3.9/2×(17+17)+6.34×3.9/2×(17+17)=85 7.26 kN 屋盖： (16.2+0.6) ×(67.15+0.4)×4.86=5515.32 kN 梁： 2.09×4.80×50+2.09× 3.90×7+2.09×2.70×8+2.09×5.40×5+ 4.09×11.40×2+4.09 ×13×16.2×4.09×17.2×2=1755.53 kN 900高女儿墙： 2.64×(67.15+0.4+16.2+0.6)×2=425.12 kN 内外墙： 2.64×[67.15×2×( 3.90-0.40)+16.2×2×(3.90-0.60)]+2.48×6.90×(3.90-0.60)×23 +2.48×[4.8×(3.90-0.40)×18+3.9×(3.90-0.40)×2+2.7×(3.90-0.40)×4+5.4×(3.9 0-0.40)×1]=3780.27 kN 1/2×3780.27=1890.14 kN 2.4m楼梯间： 2.64×[6.90×（2.40-0.30）+ 3.90×（2.40-0.30）]×2×2+6.25×2.4×4+6.34×2.40×4 +4.86×3.90×6.90×2=621.93 kN
地震作用内力计算 〔一〕重力荷载代表值计算 1．屋面雪荷载标准值 Q sk=0.65×[7.8×6×(7.2×2+3.0)+3.9×(3.0+7.2)+7.8×7.2×2+10.1× 3.9+3.9×7.2]=0.65×1034=787kN 2．楼面活荷载标准值 Q1k=Q2k=2.5×[3.0×7.8×6+3.9×(3.0+7.2)+3.9×(7.2×3+10.1) +3.9× 7.2]+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2 +7.8×10.1)=2.5×332+2.0×781=2397kN Q3k=Q4k=2.5×332+2.0×(7.8×7.2×12+3.9×7.2)=2.5×332+2.0×702=2239kN 3．屋盖、楼盖自重 G5k=25×{1034×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2)+0.3×(0.8-0.1)× [3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9×3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2 ×2+3.0)×7+3.0+7.2)]}+( 20×0.02+7×(0.08+0.16)/2+17×0.02)×1034=25 ×201.48+1.58×1034=6666kN G4k=25×201.48+(20×0.02+17×0.02+0.65)×1034=6470kN G1k=G2k=25×{(332+781)×0.1+0.2×(0.6-0.1)×(7.2×12+3.9×2+7.8×2) +0.3×(0.8-0.1)×[(3.9+(3.9×3+7.8×6)×2+(7.8×6+3.9)×2+3.9× 3)+(7.2×5+10.1×2+(7.2×2+3.0)×7+3.0+7.2)+10.1+7.8]}+ (20×0.02+17 ×0.02+0.65)×(332+781)=25×214.70+1.39×1113=6871kN 4．女儿墙自重 G’=1.0×[(3.9×3+7.8×6+3.9)×2+(10.1+7.2+3.0+7.2)×2]×(18×0.24+17 ×0.02×2)=179.8×4.66=835kN 5．三～五层墙柱等自重 柱自重 (0.6×0.6×3.6×25+4×0.6×3.6×0.02×17)×39=1378kN 门面积 2.6×1.0×25=65m2 窗面积 2.3×1.8×24+10.1×1.8×2=136m2 门窗自重 65×0.2+136×0.4=67kN 墙体自重 {3.6×[7.8×24+7.2×14+3.9×2+8.7+3.9×2+(7.8+7.2)×2+3.9× 2+4.2×2+10.1×2]-(136+65)}×0.24×18=(3.6×378.4-201)×4.32=5017kN 小计6462kN 6．二层墙柱等自重 柱自重 (0.6×0.6×3.6×25+4×0.6×3.6×0.02×17)×40=1413kN 门面积 65m2 窗面积 136m2 门窗自重 67kN 墙自重 [3.6×(378.4+10.1)-201]×4.32=5174kN