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楼层水平地震剪力如何分配

咱们可以把 “楼层水平地震剪力分配” 理解成一个很生活化的场景

地震时,楼层会受到一个水平方向的 “推力”(就是 “水平地震剪力”),这个推力需要由楼层里的 “抗侧力构件”(比如柱子、剪力墙)一起承担。


规范里的 4 条原则,本质就是告诉我们:不同类型的楼盖(相当于 “把推力传递给构件的平台”),该用什么合理的方式,把这个 “推力” 分给各个构件。

  • 结构的楼层水平地震剪力,应按下列原则分配给楼层中的构件:
        1 现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼、屋盖建筑,宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。
        2 木楼盖、木屋盖等柔性楼、屋盖建筑,宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。
        3 普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑,可取上述两种分配结果的平均值
        4 计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时,可按本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整。

抗侧力构件:相当于 “负责扛推力的人”—— 比如柱子、剪力墙、承重墙,它们是楼里专门抵抗水平晃动的 “主力”

楼盖:相当于 “传递剪力的中间人”—— 比如你家的天花板 + 地板(混凝土的、木头的、预制板的),地震的 “剪力” 先作用在楼盖上再由楼盖分给各个 “抗侧力构件”

楼盖的 “刚性 / 柔性”,直接决定了它 “怎么传力”

刚性楼盖:像一块硬钢板,推它时整个楼盖会同步平移,不会变形(比如现浇混凝土楼盖);

柔性楼盖:像一块软布,推它一边,只有靠近推力的地方动,远处动得慢,会变形,力传不过去(比如木头楼盖);

半刚性楼盖:介于两者之间,有点硬但又会轻微变形(比如预制混凝土板拼起来的楼盖)。


 刚性楼盖(现浇 / 装配整体式混凝土):按 “抗侧力构件的等效刚度比例” 分配

可以类比成:一群人一起推一个很重的铁箱子(刚性楼盖 = 铁箱子,推力 = 地震剪力),谁的力气大(等效刚度大),就该多承担推箱子的力。

为什么这么分?

因为刚性楼盖不会变形,会把 “推力” 均匀传递给所有构件

就像铁箱子不会歪,每个推箱子的人,能使出的力气(刚度)直接决定了他能扛多少力。

举例:同一楼层里,有 2 根柱子和 1 面剪力墙。

剪力墙的 “刚度”(抗推能力)是柱子的 10 倍,那地震推力来了,剪力墙会承担大部分(比如总推力的 80%),柱子只承担小部分(各 10%)—— 因为剪力墙 “力气大”,多扛合理。


柔性楼盖(木楼盖、木屋盖):按 “抗侧力构件从属面积的重力荷载比例” 分配

可以类比:一群人一起拉一块软布(柔性楼盖 = 软布,拉力 = 地震剪力),软布上哪块区域的东西重(从属面积的重力荷载大),负责拉那片区域的人,就该多承担拉力。

为什么这么分?

因为柔性楼盖会变形,推力只能传递到 “离它近的构件”

 就像软布拉的时候会皱,只有拉 “重物下方” 的人,才能真正扛住重物的拉力。

这里的 “从属面积”,就是 “某个抗侧力构件负责覆盖的楼层区域”(比如一根柱子负责它周围 3 米 ×3 米的房间面积),这个区域里的重量(比如家具、楼板自重)就是 “重力荷载代表值”。

举例:木楼盖的楼层里,A 柱子的从属面积是 20㎡(上面有卧室,家具多),B 柱子的从属面积是 10㎡(上面是阳台,没什么重量)。

那地震拉力来了,A 柱子承担的力会是 B 柱子的 2 倍 —— 因为 A 负责的区域 “更重”,需要多扛。


半刚性楼盖(普通预制装配式混凝土):取前两种结果的平均值

可以类比:一群人推一个 “有点硬但会轻微变形的塑料箱子”(半刚性楼盖 = 塑料箱),既不能只看谁力气大(刚性逻辑),也不能只看谁负责的区域重(柔性逻辑),所以取两种分法的中间值,做到 “相对公平”。

为什么这么分?

因为预制楼盖(比如工厂做好的混凝土板,运到现场拼起来)比木头楼盖硬,但又比现浇混凝土楼盖软 

推它的时候,既会有轻微变形(需要考虑面积重量),又能传递一部分整体推力(需要考虑刚度)。所以取两种分配结果的平均值,平衡两种因素。


特殊情况:考虑空间作用、变形等,可调整分配结果

可以类比:原本按 “力气” 或 “负责区域” 分任务,但实际情况里,有人站的位置更方便发力(空间作用)、有人推的时候会累(弹塑性变形)、箱子本身有点歪(扭转),这时候就不能死按原规则,得根据实际情况微调任务量。

什么是 “空间作用”?比如一栋楼不是单独的,而是和旁边的楼连在一起,旁边的楼会帮它扛一部分力,这时候分配给本楼构件的力就要减少;

什么是 “弹塑性变形”?地震太猛时,构件会被压得有点变形(比如墙体开裂),变形后它的 “抗推能力” 会下降,这时候就要把力分给其他还没变形的构件;

什么是 “扭转”?地震时楼不是单纯左右晃,而是会绕着中心转(比如楼的形状不对称,一边重一边轻),这时候靠近 “转动外侧” 的构件会承受更多力,需要额外多分配。


楼盖越刚,按 “构件按刚度” 分推力;

楼盖越柔,按 “构件负责区域按重量” 分推力;

半刚半柔取中间;

遇到特殊情况(转、变形、连楼)再微调。


本质都是为了让每个 “抗侧力构件” 承担的力更合理,避免有的构件 “累死”、有的 “闲死”,保证整个楼在地震时不会被晃坏。

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