問題討論1：地震計算時地震質量的取值問題

1、-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -問題討論 1地震計算時地震質量的取值問題建筑抗震設計規(guī)范 (GB 500112001) 中對地震計算時的 重力荷載代表值有如下規(guī)定：在 5.2 節(jié)中明確規(guī)定，重力荷載代表值 Gi 的計算應按第條確定。第條中規(guī)定，“建筑的重力荷載代表值應取結構和構配件自重標準值和可變荷載組合值之和?！?，同時列表指出了各種可變荷載的組合值系數(shù)。規(guī)范中相關的可變荷載組合值系數(shù)摘錄如下：按等效均布荷載計算的樓面活荷載藏書庫、檔案庫0.8其他民用建筑0.5按實際情況計算的樓面活荷載1.0上述第一類組合值系數(shù)顯然是針對民用建筑的。 第二類組合值系數(shù)可以用于工業(yè)建筑，但限制條件較

2、多，適用于設備較重且能確定位置的那一類工業(yè)建筑。在工業(yè)建筑設計中，還經(jīng)常會遇到另一類樓面活荷載。它的特點是，荷載比較大，但位置不確定， 在一定的區(qū)域內可以用等效均布荷載控制。 它也分幾種不同的情況：1. 不同的房間里有若干輕重不等的設備，布置方式有較大的隨機性，而且使用一段時間之后工藝設備還可能調整、 更新，多數(shù)情況下原有的等效均布荷載仍能滿足要求；2. 活荷載系由生產過程中的運輸荷載控制，例如在樓層運輸材料或產品用的叉車荷載安裝設備時的運輸荷載等；3. 樓層及屋蓋的吊掛荷載，這里有三種情況，一是較輕的吊掛荷載，例如輕質吊頂荷載，組合系數(shù)的大小對地震質量的影響很??； 二是較重的吊掛荷載，吊掛位

3、置也能確定， 且在計算程序的荷載輸入中也是按確定位置輸入時， 這屬于“設備較重且能確定位置” 的那一類工業(yè)建筑荷載；三是吊掛荷載的位置在計算初期難于確定或雖能確定位置但過于瑣碎，只能用等效均布荷載宏觀控制時，這也屬于本文需討論的荷載情況；4. 在空間整體結構模型中輸入的懸掛式或橋式吊車荷載。以上幾類荷載具有共同的特性：對于空間結構中的一個局部來說，這些活荷載都可能是相對滿負荷，但對于一個樓層或一個屋蓋來說平均的荷載就比較低。例如，某一工業(yè)建筑的樓層，對次梁和板的活荷載為 7.5kN/m2，對主梁來說可以按 6.0kN/ m 2 計算，但作為與樓層活荷載對應的那部分樓層質量來說，遠低于上述數(shù)字，

4、很多情況下這個與樓層質量相關的折算活荷載平均不到 2kN/m2(相當于質量折減系數(shù)為 0.33)。原因可作如下分析： (1) 7.5 kN/m2、6.0 kN/m2 代表的是小范圍的等效均布荷載，對于整個樓層來說，這些范圍所占的比例數(shù)較??；(2)走廊、通道處在地震時不存在實際的地震質量； (3)對于一個局部范圍，人群的荷載都有可能達到一定的量， 但對整個樓層來說， 人群的荷載總量不可能超過實際樓層總人數(shù)所代表的荷載量，平均到每平方米上是個很小的數(shù)。又如，某一工業(yè)建筑的樓層，其活荷載主要由叉車荷載或安裝荷載控制，對22-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有

5、 -時與活荷載相關的地震質量其實是很低的。 地震時可能在樓面上實際運行的叉車也就是 12 輛，充其量也不會超過 34 輛，均攤到每平方米上是個很小的荷載量。對于這種類型的廠房，地震時的平均活荷載一般不超過 5kN/m 2(相當于質量折減系數(shù)為 0.25)。再如，吊車荷載，如果是在空間整體結構模型中輸入時，假設是懸掛吊車，且吊車運行范圍通過 8 個樓屋面梁或屋架，由于軟件設計的限制，許多情況下，只能在這 8 個樓屋面梁或屋架上同時輸入懸掛吊車的荷載。 后果是，吊車荷載的輸入在整體結構中達到了實際應有荷載的 8 倍。前已說明，建筑抗震設計規(guī)范 (GB 500112001)中，對于地震作用計算中為計

6、算地震質量所引用的重力荷載代表值 G i 的取值是：“ 建筑的重力荷載代表值應取結構和構配件自重標準值和可變荷載組合值之和。 ” 建筑抗震設計規(guī)范 (GB 500112001)中，在地震作用和結構抗震驗算中，有兩個性質不同的部位需要引用重力荷載代表值： 一處是第 5.2 節(jié)關于水平地震作用的驗算中， 計算自振周期和地震作用時；另一處是第 5.4 節(jié)截面抗震驗算中，計算重力荷載代表值的效應 SGE 時。重力荷載代表值考慮的主要因素是，在截面的抗震驗算中，合理地界定地震作用下活荷載效應的組合值系數(shù)。 由于地震作用的不確定性以及由此產生的地震作用計算的近似性，抗震規(guī)范直接用重力荷載代表值來確定地震質

7、量?？拐鹨?guī)范的這種處理方法， 對于活荷載相對較小的民用建筑和設備較重且能確定位置的那一類工業(yè)建筑是比較合理的。 但對于本文所討論的這類工業(yè)建筑的活荷載，仍采用同樣的處理方法就顯得不合理?？拐鹨?guī)范中實際上并沒有對各類工業(yè)建筑的活荷載組合值系數(shù)加以規(guī)定。 從原理上看，對截面抗震驗算而言， 活荷載組合值系數(shù)不可能定得太低。 因為在截面的抗震驗算中， 必須保證活荷載相對密集處結構構件的可靠度。 這樣，對本文所注意的這一類工業(yè)建筑， 直接用重力荷載代表值來確定地震質量就顯得不太合理，對于“活荷載由生產過程中運輸荷載控制”的情況更是明顯的不合理。由于地震質量的不合理加大會引發(fā)地震位移的加大， 從而迫使框架

8、柱截面的不合理加大， 這樣做并不符合抗震規(guī)范的本意。 反之，如果為了地震位移計算的合理性而降低活荷載組合值系數(shù)， 則將不合理地降低了結構構件的可靠度， 也不符合抗震規(guī)范的本意。為了解決這個矛盾， 引入活荷載的質量折減系數(shù)是一個可行的方案。 SATWE 程序中，在 89 規(guī)范版中有此系數(shù)。在建筑抗震設計規(guī)范 (GB 50011 2001) 進入實際應用的階段取消了活荷載質量折減系數(shù)的引入， 但在近期又恢復了活荷載質量折減系數(shù)的引入，這是一個合理的引入。需要指出的是，建筑抗震設計規(guī)范 (GB 50011 2001)中表指的是計算地震作用時，可變荷載的組合值之和。在 SATWE 程序中對應的是“參數(shù)

9、頁切換菜單”中“荷載組合”頁的參數(shù)“活荷重力代表值系數(shù) E”，而不是“活荷載組合值系數(shù)” 這個參數(shù)。后一個參數(shù)對應的是，建筑結構荷載規(guī)范 (GB 50009 2001)公式中的 C i ，其值分別在表、表等表中。為了避免在程序應用中產生混淆，在本文后面表述中用 SATWE 程序中的“活荷載重力代表值系數(shù)”代替抗震規(guī)范中的“活荷載組合值系數(shù)”。對于本文中關注的那一類工業(yè)建筑， 抗震計算中活荷載 重力代表值 系數(shù)與活荷載質量折減系數(shù)取值的建議：-精品 word 文檔值得下載值得擁有 -精品 word 文檔值得下載值得擁有 -1. 活荷載重力代表值 值系數(shù)，是抗震驗算時， 重力荷載代表值中活荷載的組合值系數(shù)。一般可取 0.7，當設備荷載比較密集，按活荷載計算時的等效均布荷載又沒有什么余地時，也可取 0.8。