5.3 豎向地震作用計(jì)算
5.3.1 9度時(shí)的高層建筑,其豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列公式確定(圖5.3.1);樓層的豎向地震作用效應(yīng)可按各構(gòu)件承受的重力荷載代表值的比例分配,并宜乘以增大系數(shù)1.5。

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5.3.1 高層建筑的豎向地震作用計(jì)算,是89規(guī)范增加的規(guī)定。輸入豎向地震加速度波的時(shí)程反應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),高層建筑由豎向地震引起的軸向力在結(jié)構(gòu)的上部明顯大于底部,是不可忽視的。作為簡(jiǎn)化方法,原則上與水平地震作用的底部剪力法類似:結(jié)構(gòu)豎向振動(dòng)的基本周期較短,總豎向地震作用可表示為豎向地震影響系數(shù)最大值和等效總重力荷載代表值的乘積;沿高度分布按第一振型考慮,也采用倒三角形分布;在樓層平面內(nèi)的分布,則按構(gòu)件所承受的重力荷載代表值分配。只是等效質(zhì)量系數(shù)取0.75。
根據(jù)臺(tái)灣921大地震的經(jīng)驗(yàn),2001規(guī)范要求高層建筑樓層的豎向地震作用效應(yīng)應(yīng)乘以增大系數(shù)1.5,使結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,8、9度分別略大于重力荷載代表值的10%和20%。
隔震設(shè)計(jì)時(shí),由于隔震墊不僅不隔離豎向地震作用反而有所放大,與隔震后結(jié)構(gòu)的水平地震作用相比,豎向地震作用往往不可忽視,計(jì)算方法在本規(guī)范12章具體規(guī)定。
5.3.2 跨度、長(zhǎng)度小于本規(guī)范第5.1.2條第5款規(guī)定且規(guī)則的平板型網(wǎng)架屋蓋和跨度大于24m的屋架、屋蓋橫梁及托架的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,宜取其重力荷載代表值和豎向地震作用系數(shù)的乘積;豎向地震作用系數(shù)可按表5.3.2采用。

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5.3.2 用反應(yīng)譜法、時(shí)程分析法等進(jìn)行結(jié)構(gòu)豎向地震反應(yīng)的計(jì)算分析研究表明,對(duì)一般尺度的平板型網(wǎng)架和大跨度屋架各主要桿件,豎向地震內(nèi)力和重力荷載下的內(nèi)力之比值,彼此相差一般不太大,此比值隨烈度和場(chǎng)地條件而異,且當(dāng)結(jié)構(gòu)周期大于特征周期時(shí),隨跨度的增大,比值反而有所下降。由于在常用的跨度范圍內(nèi),這個(gè)下降還不很大,為了簡(jiǎn)化,本規(guī)范略去跨度的影響。
5.3.3 長(zhǎng)懸臂構(gòu)件和不屬于本規(guī)范第5.3.2條的大跨結(jié)構(gòu)的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值,8度和9度可分別取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的10%和20%,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g時(shí),可取該結(jié)構(gòu)、構(gòu)件重力荷載代表值的15%。
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5.3.3 對(duì)長(zhǎng)懸臂等大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用計(jì)算,本次修訂未修改,仍采用78規(guī)范的靜力法。
5.3.4 大跨度空間結(jié)構(gòu)的豎向地震作用,尚可按豎向振型分解反應(yīng)譜方法計(jì)算。其豎向地震影響系數(shù)可采用本規(guī)范第5.1.4、第5.1.5條規(guī)定的水平地震影響系數(shù)的65%,但特征周期可均按設(shè)計(jì)第一組采用。
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5.3.4 空間結(jié)構(gòu)的豎向地震作用,除了第5.3.2、第5.3.3條的簡(jiǎn)化方法外,還可采用豎向振型的振型分解反應(yīng)譜方法。對(duì)于豎向反應(yīng)譜,各國(guó)學(xué)者有一些研究,但研究成果納入規(guī)范的不多?,F(xiàn)階段,多數(shù)規(guī)范仍采用水平反應(yīng)譜的65%,包括最大值和形狀參數(shù)。但認(rèn)為豎向反應(yīng)譜的特征周期與水平反應(yīng)譜相比,尤其在遠(yuǎn)震中距時(shí),明顯小于水平反應(yīng)譜。故本條規(guī)定,特征周期均按第一組采用。對(duì)處于發(fā)震斷裂10km以內(nèi)的場(chǎng)地,豎向反應(yīng)譜的最大值可能接近于水平譜,但特征周期小于水平譜。