问题描述:
《建筑抗震设计规范 GB50011-2010》第 5.1.1 条指出:“ 8、9 度时的大跨度和长悬臂结构及 9 度时的高层建筑,应计算竖向地震作用。”同时,5.3.1 条给出了 9 度设防时高层建筑竖向地震作用标准值的计算公式。请问,在 SAP2000 的自动地震荷载模式中,能否依据上述中国规范的条款自动施加竖向的地震荷载呢?
解答:
在 SAP2000 的自动地震荷载模式中,用户可选择全局 Z 方向的地震荷载。此时,程序将根据中国抗震设计规范中的相关公式计算并施加各个质量点的竖向地震荷载。具体如下:
对于结构的等效总重力荷载,程序在竖向地震荷载的计算中自动取为重力荷载代表值的75%,而在水平地震荷载的计算中则自动取为85%。关于重力荷载代表值的计算,可参阅另一篇知识库文档《底部剪力法中的重力荷载代表值》。
另外,对于竖向地震影响系数的最大值,程序自动取为水平地震影响系数最大值的65%。也就是说,该取值与结构的基本周期无关,这点与水平地震影响系数的取值方法有所不同。而各个质量点的竖向地震力则同样是以集中质量与计算高度的乘积作为权重对总的地震力进行加权平均。
最后,为了验证 SAP2000 中提供的竖向地震荷载的计算公式,我们对以下简单框架结构的水平和竖向地震力作一个对比。为了使结果具有可对比性,水平地震荷载的地震影响系数取为 αmax。因此,竖向地震力与水平地震力的比值(理论值与程序解)如下: