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建筑非结构抗震设计基本计算要求

 世界各国的抗震规范、规定中,有60%规定了要对非结构的地震作用进行计算,而仅有28%对非结构的构造做出规定。

    我国现行抗震规范(gbjll89)主要对出屋面女儿墙、长悬臂附属构件(雨棚等)的抗震计算做了规定。新规范明确结构体系计算时如何计入非结构的影响,以及非结构构件地震作用的基本计算方法。

    1.非结构对结构整体计算的影响

    在结构体系抗震计算时,与非结构有关的规定是:

    1)结构体系计算地震作用时,应计入支承于结构构件的建筑构件和建筑附属机电设备的重力。

    2)对柔性连接的建筑构件,可不计入其刚度对结构体系的影响;对嵌入抗侧力构件平面内的刚性建筑构件,可采用周期调整系数等简化方法计入其刚度影响;当有专门的构造措施时,尚可按规定计入其抗震承载力。

    3)对需要采用楼面谱计算的建筑附属机电设备,应采用合适的简化计算模型计入设备与结构体系的相互作用。

    4)支承非结构构件的部位,应计入非结构构件地震作用效应所产生的附加作用。

    2.非结构自身计算要求

    对于非结构自身设计时,有关的计算规定是:

    1)非结构构件自身的地震力应施加于其重心,水平地震力应沿任一水平方向。

    2)非结构构件自身重力产生的地震作用,一般只考虑水平方向,采用等效侧力法;当建筑附属设备(含支架)的体系自振周期大于0.1s,且其重力超过所在楼层重力的1%,或建筑附属设备的重力超过所在楼层重力的10%时,如巨大的高位水箱、出屋面的大型塔架等,则采用楼面反应谱方法。

    3)非结构构件的地震作用,除了自身质量产生的惯性力外,还有地震时支座间相对位移产生的附加作用,二者需同时组合计算。

    非结构构件因支承点相对水平位移产生的内力,可按该构件在位移方向的刚度乘以规定的支承点相对水平位移计算。

    非结构构件在位移方向的刚度,应根据其端部的实际连接状态,分别采用刚接、铰接、弹性连接或滑动连接等简化的力学模型。

    相邻楼层的相对水平位移,可按规定的限值采用;防震缝两侧的相对水平位移,宜根据使用要求确定。

    3.关于等效侧力法计算

    当采用等效侧力法时,非结构的水平地震作用标准值按下列公式计算:

     f=γηζ1ζ2αmaxg (16.1)

    式中 f ─沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值;
    γ─非结构构件功能系数,取决于建筑抗震设防类别和使用要求,由相关标准根据建筑设防类别和使用要求等确定;一般分为1.4、1.0、0.6三档;

    η─非结构构件类别系数,取决于构件材料性能等因素,由相关标准根据构件材料性能等因素确定;一般0.6~1.2范围内取值;

    ζ1─状态系数;对预制建筑构件、悬臂类构件、支承点低于质心的任何设备和柔性体系宜取2.0,其余情况可取1.0;

    ζ2─位置系数,建筑的顶点宜取2.0,底部宜取1.0,沿高度线性分布;对新规范要求采用时程分析法补充计算的结构,应按其计算结果调整;

    αmax─地震影响系数**值;可按多遇地震的规定采用;

    g ─非结构构件的重力,应包括运行时有关的人员、容器和管道中的介质及储物柜中物品的重力。