山地掉層鋼筋混凝土框架結構剪力計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及山地掉層建筑技術領域，更為具體地，涉及一種山地掉層鋼筋混凝土 框架結構剪力計算方法。
【背景技術】
[0002] 我國地形以山地為主，山地面積占全國陸地面積的2/3以上，而隨著國家建設用 地的日益減少，環(huán)保意識的日益增強，結構形式的選擇將根據(jù)自然地形特點、建筑的功能效 果和外觀以及建筑的可造性來決定，進而使得結構形式多樣化。為滿足山地城市的可持續(xù) 開發(fā)與建設，一種即融入自然又與山區(qū)地形相適應的特殊結構形式一一山地建筑結構孕育 而生。山地建筑結構不僅對地形適應力強，對自然環(huán)境改造小，而且會避免挖山填壑而增 加的巨額工程費用，還會避免由于開挖山體引發(fā)的交通、環(huán)境、地質(zhì)災害等一系列的安全問 題。因此，在土地資源匱乏的山地城市，山地建筑結構得到迅猛的發(fā)展和廣泛的應用。其中， 山地吊腳結構（圖1中A所示）和山地掉層結構（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構通常指在同一單元內(nèi)有兩個不在同一平面的嵌固 端，且在最高接地點以下按層高設置樓板的結構體系，以下簡稱掉層結構。掉層部分若為a 層b跨，稱為掉a層b跨掉層結構，記為aCbK掉層結構，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構（以下簡 稱"掉層結構"）在強震作用下易于發(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，而導致結構傾斜最終由于p-A效應影響顯著而嚴重破壞或倒塌。
[0005] 對于山地掉層鋼筋混凝土框架結構由于一層柱端約束不一致引發(fā)的底部受力機 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構進入非線性階段可能出現(xiàn)的破壞 狀態(tài)，更談不上使其在強烈地震作用下達到設計預期的合理破壞模式。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構底部剪力大小，但并不能解釋其底部內(nèi)力傳遞 及分配規(guī)律，而手算框架結構剪力計算方法（D值法）只能針對普通規(guī)則框架結構（柱端約 束在同一水平面上），對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構不 能直接進行計算。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構剪力 計算方法。

【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構剪力計算 方法，通過引入等代柱思想，以解決不能直接對山地掉層鋼筋混凝土框架結構的底部剪力 進行計算的問題。
[0007] 本發(fā)明提供一種山地掉層鋼筋混凝土框架結構剪力計算方法，包括：根據(jù)等代柱 方法將山地掉層鋼筋混凝土框架結構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構中的每根 柱子的側向剛度；
[0010] 根據(jù)側向剛度，獲取等代后的山地掉層鋼筋混凝土框架結構中的每根柱子的剪 力。
[0011] 從上面的技術方案可知，本發(fā)明提供的山地掉層鋼筋混凝土框架結構剪力計算方 法，通過將山地掉層鋼筋混凝土框架結構轉化為內(nèi)力傳遞清晰的底部不等高框架，并依據(jù) 剛度相等原則推導出等代柱高度計算公式；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)點轉角和柱旋轉角差異的影響，得到山地掉層鋼筋混凝土框架結構的剪力；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構底部剪力的分布情況。
[0012] 為了實現(xiàn)上述以及相關目的，本發(fā)明的一個或多個方面包括后面將詳細說明并在 權利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明了本發(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] 通過參考以下結合附圖的說明及權利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面 理解，本發(fā)明的其它目的及結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構房屋示意圖；
[0015] 圖2為山地掉層鋼筋混凝土框架結構示意圖；
[0016] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的山地掉層鋼筋混凝土框架結構剪力計算方法流程示 意圖；
[0017]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的計算模型簡圖；
[0018]圖5為根據(jù)本發(fā)明實施例的等代柱模型示意圖；
[0019] 圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的等代柱模型原理示意圖；
[0020] 圖7為根據(jù)本發(fā)明實施例的4C3K等代模型示意圖；
[0021] 圖8為根據(jù)本發(fā)明實施例的3C2K等代模型示意圖；
[0022] 圖9為根據(jù)本發(fā)明實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)明實施例的2C1K的模型示意圖。
[0025] 在所有附圖中相同的標號指示相似或相應的特征或功能。
【具體實施方式】
[0026] 在下面的描述中，出于說明的目的，為了提供對一個或多個實施例的全面理解，闡 述了許多具體細節(jié)。然而，很明顯也可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實現(xiàn)這些實施例。
[0027] 針對前述提出的手算框架結構剪力計算方法不能對柱端不在同一水平面上的山 地掉層鋼筋混凝土框架結構直接進行計算的問題，本發(fā)明引入等代柱思想，將山地掉層鋼 筋混凝土框架結構轉化為內(nèi)力傳遞清晰的底部不等高框架，并依據(jù)剛度相等原則推導出等 代柱高度計算公式。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 轉角和柱旋轉角差異的影響，提出山地掉層鋼筋混凝土框架結構剪力計算簡化方法，需要 說明的是，在本發(fā)明中，山地掉層鋼筋混凝土框架結構簡稱掉層結構。
[0028] 以下將結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。
[0029] 為了說明本發(fā)明提供的山地掉層鋼筋混凝土框架結構剪力計算方法，圖3示出了 根據(jù)本發(fā)明實施例的山地掉層鋼筋混凝土框架結構剪力計算方法流程。
[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構剪力計算方法法，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構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構中的每根柱 子的側向剛度；
[0034] S340:根據(jù)側向剛度，獲取山地掉層鋼筋混凝土框架結構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構剪力計算方法的流程，其中， 本發(fā)明的重點在于引入等代柱方法，通過等代柱原理，計算出掉層結構中掉層部分的等代 柱的高度，從而獲取掉層結構每根柱子的剪力。下面將結合附圖詳細介紹通過等代柱原理， 最終獲取掉層結構剪切力的方法。
[0036] 在對等代柱原理介紹之前，首先要對掉層結構做詳細的介紹。圖2示出了掉層結 構，如圖2所示，掉層結構通常指在同一單元內(nèi)有兩個不在同一平面的嵌固端