山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及山地掉層建筑技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種山地掉層鋼筋混凝土 框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)地形以山地為主，山地面積占全國(guó)陸地面積的2/3以上，而隨著國(guó)家建設(shè)用 地的日益減少，環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)形式的選擇將根據(jù)自然地形特點(diǎn)、建筑的功能效 果和外觀以及建筑的可造性來決定，進(jìn)而使得結(jié)構(gòu)形式多樣化。為滿足山地城市的可持續(xù) 開發(fā)與建設(shè)，一種即融入自然又與山區(qū)地形相適應(yīng)的特殊結(jié)構(gòu)形式一一山地建筑結(jié)構(gòu)孕育 而生。山地建筑結(jié)構(gòu)不僅對(duì)地形適應(yīng)力強(qiáng)，對(duì)自然環(huán)境改造小，而且會(huì)避免挖山填壑而增 加的巨額工程費(fèi)用，還會(huì)避免由于開挖山體引發(fā)的交通、環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害等一系列的安全問 題。因此，在土地資源匱乏的山地城市，山地建筑結(jié)構(gòu)得到迅猛的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。其中， 山地吊腳結(jié)構(gòu)（圖1中A所示）和山地掉層結(jié)構(gòu)（圖1中B所示）在山地城市最為典型和 普遍。
[0003] 山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)通常指在同一單元內(nèi)有兩個(gè)不在同一平面的嵌固 端，且在最高接地點(diǎn)以下按層高設(shè)置樓板的結(jié)構(gòu)體系，以下簡(jiǎn)稱掉層結(jié)構(gòu)。掉層部分若為a 層b跨，稱為掉a層b跨掉層結(jié)構(gòu)，記為aCbK掉層結(jié)構(gòu)，如圖2所示。
[0004] 歷次震害及研宄表明，具有不等高約束的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（以下簡(jiǎn) 稱"掉層結(jié)構(gòu)"）在強(qiáng)震作用下易于發(fā)生不期望的破壞模式，一層上接地部分柱端易于過早 發(fā)生破壞，而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)傾斜最終由于p-A效應(yīng)影響顯著而嚴(yán)重破壞或倒塌。
[0005] 對(duì)于山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由于一層柱端約束不一致引發(fā)的底部受力機(jī) 理和內(nèi)力傳遞及分配規(guī)律不清楚，從而無法正確把握結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線性階段可能出現(xiàn)的破壞 狀態(tài)，更談不上使其在強(qiáng)烈地震作用下達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期的合理破壞模式。目前采用電算雖然 可以直接得到山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)底部剪力大小，但并不能解釋其底部?jī)?nèi)力傳遞 及分配規(guī)律，而手算框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法（D值法）只能針對(duì)普通規(guī)則框架結(jié)構(gòu)（柱端約 束在同一水平面上），對(duì)于柱端約束不在同一水平面上的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)不 能直接進(jìn)行計(jì)算。為解決以上問題，需要提供一種新的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力 計(jì)算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算 方法，通過引入等代柱思想，以解決不能直接對(duì)山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的底部剪力 進(jìn)行計(jì)算的問題。
[0007] 本發(fā)明提供一種山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法，包括：根據(jù)等代柱 方法將山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的底部等代為相同截面的不等高的等代柱；
[0008] 根據(jù)等代柱與等代前的掉層部分的柱子的剛度相等，獲取掉層部分的不等高的等 代柱高度；
[0009] 根據(jù)獲取的等代柱的高度，獲取等代后的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的每根 柱子的側(cè)向剛度；
[0010] 根據(jù)側(cè)向剛度，獲取等代后的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的每根柱子的剪 力。
[0011] 從上面的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方 法，通過將山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為內(nèi)力傳遞清晰的底部不等高框架，并依據(jù) 剛度相等原則推導(dǎo)出等代柱高度計(jì)算公式；然后基于單跨不等高框架，由底層柱高不等引 發(fā)的柱端節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角和柱旋轉(zhuǎn)角差異的影響，得到山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的剪力；本 發(fā)明提供的該方法能夠快速估算山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)底部剪力的分布情況。
[0012] 為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說明并在 權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的某些示例性方面。 然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明 旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。
【附圖說明】
[0013] 通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對(duì)本發(fā)明的更全面 理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中：
[0014] 圖1為山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋示意圖；
[0015] 圖2為山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法流程示 意圖；
[0017]圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算模型簡(jiǎn)圖；
[0018]圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等代柱模型示意圖；
[0019] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的等代柱模型原理示意圖；
[0020] 圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的4C3K等代模型示意圖；
[0021] 圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的3C2K等代模型示意圖；
[0022] 圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多跨層不等高柱框架模型示意圖；
[0023] 圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的單跨層不等高柱框架模型示意圖；
[0024] 圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的2C1K的模型示意圖。
[0025] 在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的全面理解，闡 述了許多具體細(xì)節(jié)。然而，很明顯也可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)這些實(shí)施例。
[0027] 針對(duì)前述提出的手算框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法不能對(duì)柱端不在同一水平面上的山 地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)直接進(jìn)行計(jì)算的問題，本發(fā)明引入等代柱思想，將山地掉層鋼 筋混凝土框架結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為內(nèi)力傳遞清晰的底部不等高框架，并依據(jù)剛度相等原則推導(dǎo)出等 代柱高度計(jì)算公式。然后基于單跨不等高框架，通過考慮由底層柱高不等引發(fā)的柱端節(jié)點(diǎn) 轉(zhuǎn)角和柱旋轉(zhuǎn)角差異的影響，提出山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算簡(jiǎn)化方法，需要 說明的是，在本發(fā)明中，山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱掉層結(jié)構(gòu)。
[0028] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029] 為了說明本發(fā)明提供的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法，圖3示出了 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法流程。
[0030] 如圖3所示，本發(fā)明提供的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法法，具體 包括：
[0031] S310:根據(jù)等代柱方法將山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的底部等代為相同截面 的不等尚的等代柱；
[0032] S320 :根據(jù)等代柱與等代前的掉層部分的柱子的剛度相等，獲取掉層部分的不等 尚的等代柱尚度；
[0033] S330:根據(jù)獲取的等代柱的高度，獲取山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的每根柱 子的側(cè)向剛度；
[0034] S340:根據(jù)側(cè)向剛度，獲取山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的每根柱子的剪力。
[0035] 上述為本發(fā)明提供的山地掉層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)剪力計(jì)算方法的流程，其中， 本發(fā)明的重點(diǎn)在于引入等代柱方法，通過等代柱原理，計(jì)算出掉層結(jié)構(gòu)中掉層部分的等代 柱的高度，從而獲取掉層結(jié)構(gòu)每根柱子的剪力。下面將結(jié)合附圖詳細(xì)介紹通過等代柱原理， 最終獲取掉層結(jié)構(gòu)剪切力的方法。
[0036] 在對(duì)等代柱原理介紹之前，首先要對(duì)掉層結(jié)構(gòu)做詳細(xì)的介紹。圖2示出了掉層結(jié) 構(gòu)，如圖2所示，掉層結(jié)構(gòu)通常指在同一單元內(nèi)有兩個(gè)不在同一平面的嵌固端