山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及山地掉层建筑技术领域，更为具体地，涉及一种山地掉层钢筋混凝土 框架结构剪力计算方法。
【背景技术】
[0002] 我国地形以山地为主，山地面积占全国陆地面积的2/3以上，而随着国家建设用 地的日益减少，环保意识的日益增强，结构形式的选择将根据自然地形特点、建筑的功能效 果和外观以及建筑的可造性来决定，进而使得结构形式多样化。为满足山地城市的可持续 开发与建设，一种即融入自然又与山区地形相适应的特殊结构形式一一山地建筑结构孕育 而生。山地建筑结构不仅对地形适应力强，对自然环境改造小，而且会避免挖山填壑而增 加的巨额工程费用，还会避免由于开挖山体引发的交通、环境、地质灾害等一系列的安全问 题。因此，在土地资源匮乏的山地城市，山地建筑结构得到迅猛的发展和广泛的应用。其中， 山地吊脚结构（图1中A所示）和山地掉层结构（图1中B所示）在山地城市最为典型和 普遍。
[0003] 山地掉层钢筋混凝土框架结构通常指在同一单元内有两个不在同一平面的嵌固 端，且在最高接地点以下按层高设置楼板的结构体系，以下简称掉层结构。掉层部分若为a 层b跨，称为掉a层b跨掉层结构，记为aCbK掉层结构，如图2所示。
[0004] 历次震害及研宄表明，具有不等高约束的山地掉层钢筋混凝土框架结构（以下简 称"掉层结构"）在强震作用下易于发生不期望的破坏模式，一层上接地部分柱端易于过早 发生破坏，而导致结构倾斜最终由于p-A效应影响显著而严重破坏或倒塌。
[0005] 对于山地掉层钢筋混凝土框架结构由于一层柱端约束不一致引发的底部受力机 理和内力传递及分配规律不清楚，从而无法正确把握结构进入非线性阶段可能出现的破坏 状态，更谈不上使其在强烈地震作用下达到设计预期的合理破坏模式。目前采用电算虽然 可以直接得到山地掉层钢筋混凝土框架结构底部剪力大小，但并不能解释其底部内力传递 及分配规律，而手算框架结构剪力计算方法（D值法）只能针对普通规则框架结构（柱端约 束在同一水平面上），对于柱端约束不在同一水平面上的山地掉层钢筋混凝土框架结构不 能直接进行计算。为解决以上问题，需要提供一种新的山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力 计算方法。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算 方法，通过引入等代柱思想，以解决不能直接对山地掉层钢筋混凝土框架结构的底部剪力 进行计算的问题。
[0007] 本发明提供一种山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方法，包括：根据等代柱 方法将山地掉层钢筋混凝土框架结构中的底部等代为相同截面的不等高的等代柱；
[0008] 根据等代柱与等代前的掉层部分的柱子的刚度相等，获取掉层部分的不等高的等 代柱高度；
[0009] 根据获取的等代柱的高度，获取等代后的山地掉层钢筋混凝土框架结构中的每根 柱子的侧向刚度；
[0010] 根据侧向刚度，获取等代后的山地掉层钢筋混凝土框架结构中的每根柱子的剪 力。
[0011] 从上面的技术方案可知，本发明提供的山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方 法，通过将山地掉层钢筋混凝土框架结构转化为内力传递清晰的底部不等高框架，并依据 刚度相等原则推导出等代柱高度计算公式；然后基于单跨不等高框架，由底层柱高不等引 发的柱端节点转角和柱旋转角差异的影响，得到山地掉层钢筋混凝土框架结构的剪力；本 发明提供的该方法能够快速估算山地掉层钢筋混凝土框架结构底部剪力的分布情况。
[0012] 为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在 权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。 然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明 旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
【附图说明】
[0013] 通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面 理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0014] 图1为山地掉层钢筋混凝土框架结构房屋示意图；
[0015] 图2为山地掉层钢筋混凝土框架结构示意图；
[0016] 图3为根据本发明实施例的山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方法流程示 意图；
[0017]图4为根据本发明实施例的计算模型简图；
[0018]图5为根据本发明实施例的等代柱模型示意图；
[0019] 图6为根据本发明实施例的等代柱模型原理示意图；
[0020] 图7为根据本发明实施例的4C3K等代模型示意图；
[0021] 图8为根据本发明实施例的3C2K等代模型示意图；
[0022] 图9为根据本发明实施例的多跨层不等高柱框架模型示意图；
[0023] 图10为根据本发明实施例的单跨层不等高柱框架模型示意图；
[0024] 图11为根据本发明实施例的2C1K的模型示意图。
[0025] 在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0026] 在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐 述了许多具体细节。然而，很明显也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
[0027] 针对前述提出的手算框架结构剪力计算方法不能对柱端不在同一水平面上的山 地掉层钢筋混凝土框架结构直接进行计算的问题，本发明引入等代柱思想，将山地掉层钢 筋混凝土框架结构转化为内力传递清晰的底部不等高框架，并依据刚度相等原则推导出等 代柱高度计算公式。然后基于单跨不等高框架，通过考虑由底层柱高不等引发的柱端节点 转角和柱旋转角差异的影响，提出山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算简化方法，需要 说明的是，在本发明中，山地掉层钢筋混凝土框架结构简称掉层结构。
[0028] 以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
[0029] 为了说明本发明提供的山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方法，图3示出了 根据本发明实施例的山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方法流程。
[0030] 如图3所示，本发明提供的山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方法法，具体 包括：
[0031] S310:根据等代柱方法将山地掉层钢筋混凝土框架结构中的底部等代为相同截面 的不等尚的等代柱；
[0032] S320 :根据等代柱与等代前的掉层部分的柱子的刚度相等，获取掉层部分的不等 尚的等代柱尚度；
[0033] S330:根据获取的等代柱的高度，获取山地掉层钢筋混凝土框架结构中的每根柱 子的侧向刚度；
[0034] S340:根据侧向刚度，获取山地掉层钢筋混凝土框架结构中的每根柱子的剪力。
[0035] 上述为本发明提供的山地掉层钢筋混凝土框架结构剪力计算方法的流程，其中， 本发明的重点在于引入等代柱方法，通过等代柱原理，计算出掉层结构中掉层部分的等代 柱的高度，从而获取掉层结构每根柱子的剪力。下面将结合附图详细介绍通过等代柱原理， 最终获取掉层结构剪切力的方法。
[0036] 在对等代柱原理介绍之前，首先要对掉层结构做详细的介绍。图2示出了掉层结 构，如图2所示，掉层结构通常指在同一单元内有两个不在同一平面的嵌固端