結構總體引數控制意義 方法 及注意事項

2022-06-19 14:27:02 字數 3163 閱讀 1093

1 剛度比的控制

a 控制意義:

新規範要求結構各層之間的剛度比,並根據剛度比對**力進行放大,。

新規範對結構的層剛度有明確的要求,在判斷樓層是否為薄弱層、地下室是否能作為嵌固端、轉換層剛度是否滿足要求等等,都要求有層剛度作為依據,

直觀的來說,層剛度比的概念用來體現結構整體的上下勻稱度.

b 規範條文:

新抗震規範附錄e2.1規定,筒體結構轉換層上下層的側向剛度比不宜大於2。

新高規的4.4.3條規定,抗震設計的高層建築結構,其樓層側向剛度不宜小於相臨上部樓層側向剛度的70%或其上相臨三層側向剛度平均值的80%。

新高規的5.3.7條規定,高層建築結構計算中,當地下室的頂板作為上部結構嵌固端時,地下室結構的樓層側向剛度不應小於相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。

新高規的10.2.6條規定,底部大空間剪力牆結構,轉換層上部結構與下部結構的側向剛度,應符合高規附錄d的規定。

e.0.1底部大空間為一層的部分框支剪力牆結構,可近似採用轉換層上、下層結構等效剛度比γ表示轉換層上、下層結構剛度的變化,非抗震設計時γ不應大於3,抗震設計時不應大於2。

e.0.2底部為2~5層大空間的部分框支剪力牆結構,其轉換層下部框加-剪力牆結構的等效側向剛度與相同或相近高度的上部剪力牆結構的等效側向剛度比γe宜接近1,非抗震設計時不應大於2,抗震設計時不應大於1.

3。c 計算方法及程式實現:

>>;樓層剪下剛度

>>;單層加單位力的樓層剪彎剛度

>>;樓層平均剪力與平均層間位移比值的層剛度

只要計算**作用,一般應選擇第 3 種層剛度演算法

不計算**作用,對於多層結構可以選擇剪下層剛度演算法,高層結構可以選擇剪彎層剛度

不計算**作用,對於有斜支撐的鋼結構可以選擇剪彎層剛度演算法

d 注意事項:

轉換層結構按照「高規」要求計算轉換層上下幾層的層剛度比,一般取轉換層上下等高的層數計算。

層剛度作為該層是否為薄弱層的重要指標之一,對結構的薄弱層,規範要求其**剪力放大1.15,這裡程式將由使用者自行控制。

當採用第3種層剛度的計算方式時,如果結構平面中的洞口較多,這樣會造成樓層平均位移的計算誤差增加,此時應選擇「強制剛性樓板假定」來計算層剛度。選擇剪下、剪彎層剛度時,程式預設樓層為剛性樓板。

2 週期比的控制

a 控制意義:

週期比---第一扭轉週期與第一側振週期的比值

週期比側重控制的是側向剛度與扭轉剛度之間的一種相對關係,而非其絕對大小,它的目的是使

抗側力構件的平面布置更有效、更合理,使結構不致於出現過大(相對於側移)的扭轉效應。所以一旦出現週期比不滿足要求的情況,一般只能通過調整平面布置來改善這一狀況,這種改變一般是整體性的,區域性的小調整往往收效甚微。一句話,週期比控制不是在要求結構足夠結實,而是在要求結構承載布局的合理性驗算週期比的目的,主要為控制結構在罕遇大震下的扭轉效應。

b 規範條文高層規程第4.3.5條,要求:

結構扭轉為主的第一自振週期tt與平動為主的第一自振週期t1之比,a級高度高層建築不應大於0.9,b級高度高層建築、混合結構高層建築及本規程第10章所指的複雜高層建築不應大於0.85

抗歸中沒有明確提出該概念,所以多層時該控制指標可以適當放鬆,但一般不大於1.0。

c 計算方法及程式實現程式計算出每個振型的側振成份和扭振成份,通過平動係數和扭轉係數可以明確地區分振型的特徵。

週期最長的扭振振型對應的就是第一扭振週期tt,週期最長的側振振型對應的就是第一側振週期t1(注意:在某些情況下,還要結合主振型資訊來進行判斷)。知道了tt和t1,即可驗證其比值是否滿足規範

d 注意事項

>>複雜結構的週期比控制多塔結構週期比:對於多塔樓結構,不能直接按上面的方法驗算。如果上部沒有連線,應該各個塔樓分別計算並分別驗算,如果上部有連線,驗算方法尚不清楚。

體育場館、空曠結構和特殊的工業建築,沒有特殊要求的,一般不需要控制週期比。

當高層建築樓層開洞口較複雜,或為錯層結構時,結構往往會產生區域性振動,此時應選擇「強制剛性樓板假定」來計算結構的週期比。以過濾區域性振動產生的週期

3 位移比的控制

a 控制意義:

位移比---是指樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移角與本樓層平均值的比位移比的大小反映了結構的扭轉效應,同週期比的概念一樣都是為了控制建築的扭轉效應提出的控制引數。(在高歸4.3.

5條中位移比和週期比是同時提出的)

b 規範條文抗規第3.4.3.

1條規定:平面不規則而豎向規則的建築結構,應採用空間結構計算模型,並應符合下列要求:1)扭轉不規則時,應計及扭轉影響,且樓層豎向構件最大的彈性水平位移和層間位移分別不宜大於樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的1.

5倍;新高規的4.3.5條規定,在考慮質量偶然偏心影響的**作用下,樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移角,a、b級高度高層建築均不宜大於該樓層平均值的1.

2倍;且a級高度高層建築不應大於該樓層平均值的1.5倍,b級高度高層建築、混合結

結構高層建築及複雜高層建築,不應大於該樓層平均值的1.4倍。

c 計算方法及程式實現程式中對每一層都計算並輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角及相應的比值,使用者可以一目了然地判斷是否滿足規範。

且注意位移比的限值是根據剛性樓板假定的條件下確定的,其平均位移的計算方法,也基於「剛性樓板假定」。

控制位移比的計算模型: 按照規範要求的定義,位移比表示為「最大位移/平均位移」,而平均位移表示為「(最大位移+最小位移)/2」,其中的關鍵是「最小位移」,當樓層中產生0位移節點,則最小位移一定為0,從而造成平均位移為最大位移的一半,位移比為2。則失去了位移比這個結構特徵引數的參考意義,所以計算位移比時,如果樓層中產生「彈性節點」,應選擇「強制剛性樓板假定」。

規範要求:高規4.3.5條,應在質量偶然偏心的條件下,考察結構樓層位移比的情況。

層間位移角:程式採用「最大柱(牆)間位移角」作為樓層的層間位移角,此時可以「不考慮偶然偏心」的計算條件。

d 注意事項

>>複雜結構的位移控制複雜結構,如坡屋頂層、體育館、看台、工業建築等,這些結構或者柱、牆不在同一標高,或者本層根本沒有樓板,此時如果採用「強制剛性樓板假定」,結構分析嚴重失真,位移比也沒有意義。所以這類結構可以通過位移的「詳細輸出」或觀察結構的變形示意圖,來考察結構的扭轉效應。

對於錯層結構或帶有夾層的結構,這類結構總是伴有大量的越層柱,當選擇「強制剛性樓板假定」後,越層柱將受到樓層的約束,如果越層柱很多,計算失真。

總之,結構位移特徵的計算模型之合理性,應根據結構的實際出發,對複雜結構應採用多種手段。

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