SATWE軟體計算結果分析

2022-12-27 15:30:06 字數 4508 閱讀 2323

一、位移比、層間位移比控制

規範條文:

新高規的4.3.5條規定,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。

名詞釋義:

(1) 位移比:即樓層豎向構件的最大水平位移與平均水平位移的比值。

(2) 層間位移比:即樓層豎向構件的最大層間位移角與平均層間位移角的比值。

其中:最大水平位移:牆頂、柱頂節點的最大水平位移。

平均水平位移:牆頂、柱頂節點的最大水平位移與最小水平位移之和除2。

層間位移角:牆、柱層間位移與層高的比值。

最大層間位移角:牆、柱層間位移角的最大值。

平均層間位移角:牆、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。

控制目的:

高層建築層數多,高度大,為了保證高層建築結構具有必要的剛度,應對其最大位移和層間位移加以控制,主要目的有以下幾點:

1.保證主體結構基本處於彈性受力狀態,避免混凝土牆柱出現裂縫,控制樓面梁板的裂縫數量,寬度。

2.保證填充牆,隔牆,幕牆等非結構構件的完好,避免產生明顯的損壞。

3.控制結構平面規則性,以免形成扭轉,對結構產生不利影響。

結構位移輸出檔案(

max-(x)、max-(y)----最大x、y向位移。(mm)

**e-(x)、**e-(y)----x、y平均位移。(mm)

max-dx ,max-dy : x,y方向的最大層間位移

**e-dx ,**e-dy : x,y方向的平均層間位移

ratio-(x)、ratio-(y)---- x、y向最大位移與平均位移的比值。

ratio-dx,ratio-dy : 最大層間位移與平均層間位移的比值

即要求:

ratio-(x)= max-(x)/ **e-(x) 最好<1.2 不能超過1.5

ratio-dx= max-dx/ **e-dx 最好<1.2 不能超過1.5

y方向相同

電算結果的判別與調整要點:

1.若位移比(層間位移比)超過1.2,則需要在總資訊引數設定中考慮雙向**作用;

2.驗算位移比需要考慮偶然偏心作用,驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏心;

3.驗算位移比應選擇強制剛性樓板假定,但當凸凹不規則或樓板區域性不連續時,應採用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型,當平面不對稱時尚應計及扭轉影響

4.最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設下的控制引數。構件設計與位移資訊不是在同一條件下的結果(即構件設計可以採用彈性樓板計算,而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得),故可先採用剛性樓板算出位移,而後採用彈性樓板進行構件分析。

5.因為高層建築在水平力作用下,幾乎都會產生扭轉,故樓層最大位移一般都發生在結構單元的邊角部位。

二、週期比控制

規範條文:

新高規的4.3.5條規定,結構扭轉為主的第一週期tt與平動為主的第一週期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。)

名詞釋義:

週期比:即結構扭轉為主的第一自振週期(也稱第一扭振週期)tt與平動為主的第一自振週期(也稱第一側振週期)t1的比值。週期比主要控制結構扭轉效應,減小扭轉對結構產生的不利影響,使結構的抗扭剛度不能太弱。

因為當兩者接近時,由於振動藕連的影響,結構的扭轉效應將明顯增大。

對於通常的規則單塔樓結構,如下驗算週期比:

1) 根據各振型的平動係數大於0.5,還是扭轉係數大於0.5,區分出各振型是扭轉振型還是平動振型

2) 通常週期最長的扭轉振型對應的就是第一扭轉週期tt,週期最長的平動振型對應的就是第一平動週期t1

3) 對照「結構整體空間振動簡圖」,考察第一扭轉/平動週期是否引起整體振動,如果僅是區域性振動,不是第一扭轉/平動週期。再考察下乙個次長週期。

4) 考察第一平動週期的基底剪力比是否為最大

5) 計算tt/t1,看是否超過0.9 (0.85)

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,而應該將多塔結構切分成多個單塔,按多個單塔結構分別計算。

週期、**力與振型輸出檔案(

考慮扭轉耦聯時的振動週期(秒)、x,y 方向的平動係數、扭轉係數

振型號週期轉角平動係數 (x+y) 扭轉係數

1 0.6306 110.18 0.99 ( 0.12+0.88 ) 0.01

2 0.6144 21.19 0.95 ( 0.82+0.12 ) 0.05

3 0.4248 2.39 0.06 ( 0.06+0.00 ) 0.94

4 0.1876 174.52 0.96 ( 0.95+0.01 ) 0.04

5 0.1718 85.00 1.00 ( 0.01+0.99 ) 0.00

6 0.1355 5.03 0.05 ( 0.05+0.00 ) 0.95

7 0.0994 177.15 0.97 ( 0.97+0.00 ) 0.03

8 0.0849 87.63 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00

9 0.0752 12.73 0.03 ( 0.03+0.00 ) 0.97

x 方向的有效質量係數: 97.72%

y 方向的有效質量係數: 96.71%

即要求:

0.4248/0.6306=0.67 <0.9

97.72% 96.71% >90% 說明無需再增加振型計算

電算結果的判別與調整要點:

1. 對於剛度均勻的結構,在考慮扭轉耦連計算時,一般來說前兩個或幾個振型為其主振型,但對於剛度不均勻的複雜結構,上述規律不一定存在。總之在高層結構設計中,使得扭轉振型不應靠前,以減小震害。

satwe程式中給出了各振型對基底剪力貢獻比例的計算功能,通過引數ratio(振型的基底剪力佔總基底剪力的百分比)可以判斷出那個振型是x方向或y方向的主振型,並可檢視以及每個振型對基底剪力的貢獻大小。

2. 振型分解反應譜法分析計算週期,**力時,還應注意兩個問題,即計算模型的選擇與振型數的確定。一般來說,當全樓作剛性樓板假定後,計算時宜選擇「側剛模型」進行計算。

而當結構定義有彈性樓板時則應選擇「總剛模型」進行計算較為合理。至於振型數的確定,應按上述[高規]5.1.

13條執行,振型數是否足夠,應以計算振型數使振型參與質量不小於總質量的90%作為唯一的條件進行判別。([耦聯]取3的倍數,且≤3倍層數,[非耦聯]取≤層數,直到參與計算振型的[有效質量係數]≥90%)

3. 如同位移比的控制一樣,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。即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。

考慮週期比限制以後,以前看來規整的結構平面,從新規範的角度來看,可能成為「平面不規則結構」。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。週期比不滿足要求,說明結構的扭轉剛度相對於側移剛度較小,總的調整原則是要加強外圈結構剛度、增設抗震牆、增加外圍連梁的高度、削弱內筒的剛度。

4. 扭轉週期控制及調整難度較大,要查出問題關鍵所在,採取相應措施,才能有效解決問題。

a)扭轉週期大小與剛心和形心的偏心距大小無關,只與樓層抗扭剛度有關;

b)剪力牆全部按照同一主軸兩向正交布置時,較易滿足;周邊牆與核心筒牆成斜交布置時要注意檢查是否滿足;

c)當不滿足週期限制時,若層位移角控制潛力較大,宜減小結構豎向構件剛度,增大平動週期;

d)當不滿足週期限制時,且層位移角控制潛力不大,應檢查是否存在扭轉剛度特別小的層,若存在應加強該層的抗扭剛度;

e)當不滿足扭轉週期限制,且層位移角控制潛力不大,各層抗扭剛度無突變,說明核心筒平面尺度與結構總高度之比偏小,應加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外牆厚,增大核心筒的抗扭剛度。

f)當計算中發現扭轉為第一振型,應設法在建築物周圍布置剪力牆,不應採取只通過加大中部剪力牆的剛度措施來調整結構的抗扭剛度。

三、層剛度比控制

規範條文:

1.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;

2.高規的4.4.2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%;

3.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;

4.高規的10.2.3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e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) 底部大空間層數大於一層時,其轉換層上部框架-剪力牆結構的與底部大空間層相同或相近高度的部分的等效側向剛度與轉換層下部的框架-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。

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