如何计算复杂结构平面的附加斜交水平地震作用
Kingckong按:漏算斜交抗侧力构件方向的水平地震作用,是常见的违反强条行为。在这里简单分析了一下规范条文考虑的因素,讨论了对复杂结构平面应如何计算附加斜交水平地震作[]用。
1、规范条文引述:
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第5.1.1条第2款: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。(强条)
2、规范条文的历史沿革:
(1)1989年版《建筑抗震设计规范》第4.1.1条第2款:有斜交抗侧力构件的结构,宜分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。
(2)2001年版《建筑抗震设计规范》第5.1.1条第2款: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。(强条)
3、为什么从2001年版《建筑抗震设计规范》开始,规定必须算斜交方向的附加水平地震作用?为什么是“大于15°”而不是“大于20°”?
(1)地震是随机发生的,结构可能遭受任意方向的水平地震作用。而结构计算分析时,从计算能力和工作效率出发只能考虑有限个方向的水平地震作用。
(2)对无斜交抗侧力构件的结构,只要考虑正交轴X向和Y向的水平地震作用,就已经是最不利工况了。
(3)对有斜交抗侧力构件的结构,假设斜交方向与X轴的夹角是φ,斜交抗侧力构件分配到的X向最大水平地震作用为Ex,则其在斜交方向的水平地震作用为Ex’=cosφEx。当φ=15°时,Ex’=cos15°Ex=96.6%Ex;当φ=20°时,Ex’=cos20°Ex=94.0%Ex;当φ=30°时,Ex’=cos30°Ex=86.6%Ex;当φ=45°时,Ex’=cos45°Ex=70.7%Ex。可见,规范规定“大于15°”而不是“大于20°”或更大的角度,主要是要保证斜交抗侧力构件所考虑的最大水平地震作用不致过小,偏差必须控制在工程容许的5%以内,以保证其抗震承载力安全度。
4、复杂结构平面应如何计算附加斜交水平地震作用
(1)增加计算附加地震作用,将增加计算耗时、占用计算机资源,所以计算分析软件允许附加地震数是有限的,如SATWE是5个。当遇到如下图的复杂结构平面,实际斜交数远超过软件容许数时,如何计算附加斜交水平地震作用值得研究。
(2)只要保证斜交抗侧力构件所考虑的最大水平地震作用不致过小,偏差控制在工程容许的5%以内,就可以满足规范条文的意图。因此,对上图只要补充计算+30°、-30°、+60°和-60°等4组附加地震,加上原来的X向和Y向地震作用,就肯定有1组地震作用与斜交框架的夹角小于15°,从而满足了《建筑抗震设计规范》50011-2010第5.1.1条第2款的强制性要求。
(3)以上第(2)点提供的处理办法,对任何复杂结构平面均适合。