[工具][软件][规范] 广东省标准《高层建筑混凝土结构设计规范》反应谱计算工具

坚持实干、实践、积累、思考,创新。 20200608列的题目,现在广东高规出来了可以更新了。 程序图标 ( Program Icon )   程序介绍 ( Program Introduction)     欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号  

[地震][结构] 双向地震作用效应,【先振型组合,再方向组合】及【先方向组合再方向组合】的差异?(实际案例测算)

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 近日许多公众号分享了王亚勇大师提出的双向地震作用算法,许多群都进行了讨论。抱着好奇心,趁热打铁,这里也对这块内容做个测算研究。振型分解反应谱法,在计算双向地震作用时,涉及振型组合及方向组合。对于双向地震作用效应,我们是先振型组合,再方向组合?还是先方向组合,再振型组合?不同的组合顺序对结果有什么影响?以下通过算例做些探索。 1.1 测算目的 (1)了解振型分解反应谱法双向地震作用计算时,【先振型组合、再方向组合】与【先方向组合,再振型组合】的差异。先振型组合、再方向组合的结果大,还是先方向组合,再振型组合的结果大。 (2)测算王大师提出的双向地震作用计算方法与目前规范的双向地震作用计算方法的差异。这里贴一下王大师提出的算法的公式。原文见: 1.2 测算说明 (1)振型组合方式主要有SRSS方法、CQC方法和ABS法等。本文测算时,不管是【先振型组合、再方向组合】还是【先方向组合,再振型组合】,振型组合统一按CQC组合,这也是规范建议的方法。 (2)对于方向组合,考虑两种情况进行测算,分别是SRSS组合及ABS组合。对于SRSS及ABS组合,次方向的效应折减均取0.85。则,王大师建议的方法即,先方向组合,后振型组合,且方向组合采用ABS组合的方法。规范方法为,先振型租后,后方向组合,且方向组合采用SRSS组合的方法。 (3)测算的效应。由于王大师的ppt对新旧方法构件层次的内力响效应给出了较多例子。这里主要测算结构的宏观效应:楼层剪力及扭矩(累积扭矩)。结构的楼层剪力及累积扭矩值也是一种效应。 (4)测算的算法 假定,Sj(x),Sj(y)分别为X向及Y向单向地震作用下振型分解反应谱法获得的结构的地震效效应。对于本文的测算,指的是结构的楼层剪力或累积扭矩。 A.对于先振型组合,后方向组合,方向组合采用SRSS组合的验算过程: Step1:进行CQC振型组合,获得的两个方向地震作用振型组合后的效应S(x)及S(y) 其中, Step2: 进行SRSS方向组合,获得的X向为主方向及Y向为主方向的地震作用效应S(EX0.85EY)及S(EY0.85EX)。其中S(EX0.85EY) = sqrt( S(x)*S(x)+0.85*0.85*S(y)*S(y)) B.对于先方向组合,后振型组合,方向组合采用SRSS组合的验算过程: Step1:先进行SRSS方向组合,X方向为主方向的地震效应为Sjmx =sqrt( Sj(x)*Sj(x)+0.85*0.85*Sj(y)*Sj(y));Y方向为主方向的地震效应为Sjmy =sqrt(0.85*0.85* Sj(x)*Sj(x)+Sj(y)*Sj(y)) Step2:分别对Sjmx 及Sjmy 进行CQC振型组合,获得的X向为主方向及Y向为主方向的地震作用效应,同样命名为S(EX0.85EY)及S(EY0.85EX),其中, …

[地震工程][抗震][规范] 对抗规反应谱的速度段、位移段按理论规律调整,反应谱会变成什么样?

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 抗规反应谱如下图, 其中: 假定0~Tg为加速度控制段,Tg~5Tg为速度段,5Tg以上为位移控制段,则速度段衰减指数取为了0.9,即T-0.9衰减而不是按T-1衰减,可见γ的公式。 位移段则是在5Tg处按斜率η1直线衰减,而不是按理论的T-2衰减。 假定按对抗规反应谱的速度段、位移段按理论规律调整,反应谱会变成什么样? 以7度0.1g,III类场地大震下的反应谱为例,调整前后的反应谱结果如下图所示。 由上图可见,考虑速度段及位移段分别按T的-1次方及-2次方修正后,加速度显著减小,尤其是5Tg后,加速度衰减很快,周期大于3s后,修正反应谱不到规范反应谱的一半。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[结构][施工现场] 液压锤击预应力管桩施工见闻

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 来自小伙伴 沈雪龙 的分享。结构工程师要多去工地。 今天下工地参加现场试桩。下图这个庞然大物就是桩机,个高底盘大,为了等他龟速就位,在办公室喝了半个小时的茶。 桩机就位后,开始提锤。此时还觉得它慢吞吞的。等到它扯着14m的管桩满地爬并把它吊在空中时,才感觉到这个庞然大物不简单。 管桩就位后,开始焊接桩尖,五分钟不到,桩尖焊好。 开始沉桩。由于本桩位于基坑边附近,支护桩内侧有回填土,导致桩位处土质不够均匀,所以开始沉桩时有点倾斜,经桩机司机与工人师傅的配合,不久就将桩位扶正。 上层回填土厚度范围,管桩轻松沉入,待入老土层后,开始锤击,咚咚咚,大地都在颤抖。   管桩打至地面标高,安装5m长接桩器,开始送桩,大地又开始颤抖。 接桩器也被打至地面标高,送桩完成。 最终,HHP16的桩机,起锤高度0.5m,收锤时最后三阵锤平均贯入度16mm,将400直径的管桩送入18.5m的地下,预估达到设计承载力特征值1100kN。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[结构][抗震] YJK中Ritz向量法模态分析需要注意的一些地方

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 测试模型发现,用Ritz向量法算模态,会出现这样的问题: (1)模态数量默认是3的倍数,不管输入计算模态阶数是多少阶,实际计算的模态数量都是3的倍数,比如输入计算2个模态,实际会计算3个模态,可能认为这样会精度高一点。 (2)计算模态阶数不同,实际算出来同阶模态是可能不同的,振型形状及周期都不同,原本第三阶周期都是扭转的了,但仅算3阶及6阶模态时,第三阶为平动了。这个有点迷了。。。。。。不知道是不是内部存在什么排序,毕竟存在迭代。但仅算3阶及6阶模态时第3阶平动对应的振型及周期在算30阶模态的振型上似乎也没找到对应。 不过,以上只是测试,如果实际输入正常的模态数量。应该是没问题的。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[抗震][结构设计][规范] 非抗震设计情况下混凝土柱的“轴压比”可达多大?

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 题目可能好像提的不是太专业,因为通常轴压比说的是抗震的情况下的概念,所以这里加上了双引号。不过,不要在意这些细节。起因是,小伙伴在群里讨论轴压比的相关问题:混凝土柱的轴压比是不是不能大于1.0,非抗震情况下是不是不能比1.0大太多? 先引出轴压比的公式,对于普通混凝土柱,设计轴压比的定义为 N/(fc*A)。N为设计轴力(抗规为考虑地震组合下的轴力值),fc为混凝土轴心抗压强度,A为混凝土截面面积。 这里面有两个问题: (1)轴压比是否大于1.0? (2)轴压比如果能大于1.0,能大多少? 在混凝土结构设计中,构件的轴压比,是抗震设计时提出的概念。在地震作用下,构件存在往复变形,限制竖向RC构件的轴压比不过大主要是为了提高构件在往复荷载作用下的延性。因为,在相同构件配筋条件下,轴压比越大,构件越倾向于小偏心受压破坏(脆性),轴压比越小,越倾向于大偏心受压破坏(延性好)。在非抗震设计情况下,因为构件不存在地震情况下的往复荷载作用,因此对延性无直接控制要求,侧重强调构件的承载力,规范对“轴压比”无直接控制。 限制轴压比,主要是控制构件延性。从轴压比的公式也可以看出,轴压比等于1.0也不是构件破坏的临界条件,因为公式没有考虑钢筋的作用,1.0仅表示压力全为混凝土承担,素混凝土情况下,构件破坏。 因此,问题1的回答是: 轴压比是可以大于1.0的,即便是抗震设计情况下,也可以大于1.0。抗震规范规定,当对柱子采取了可靠的提高延性的加强措施后(如附加芯柱、对柱的箍筋采用螺旋箍加密布置等等),可以提高柱的轴压比限值,最大不大于1.05。 对于问题2,抗震设计时,规范要求不大于1.05,对于非抗震设计的柱子,虽然不直接控制柱的轴压比,但柱的要满足承载力要求,当柱达到极限受压承载力时,也有对应的“轴压比”,此时的“轴压比”可以有多大? 对于常规柱,当柱不受弯仅受压时,即轴心受压时,柱能承受的轴压力最大,轴压比也最大(从PM曲线可知)。 为此,以轴心受压柱为例,通过求解轴心受压柱的承载力,即可反算出非抗震情况下,柱的轴压比。 假定柱子截面尺寸为 500*500,混凝土强度等级为C35,钢筋采用HRB400,层高为3300的底层柱,则依据《混凝土结构设计规范》6.2.15节,在假定柱配筋率的情况下,可反算柱的轴心抗压承载力N,由N可计算对应的“轴压比”。具体计算过程如下: 由以上分析可见:随着配筋率的增加,轴压比线性增加,对于混凝土等级C35,常规配筋率为2~5%的柱,最大轴压比为1.270-1.825之间,最大轴压比均大于1.0,最大为1.825。 采用同样的方式,我们可以获得C35~C60的柱子随着配筋率的变化最大轴压比的变化,如下图所示: 由上图可见,相同配筋率情况下,混凝土等级越大,最大轴压比越小。 将不同混凝土等级5%配筋率情况下柱的最大轴压比数据进行整理,并绘图,结果如下: 由此可见,非抗震情况下,C60柱最大轴压比为1.444,C35柱最大轴压比1.825。由于5%配筋率是一个较大的配筋率,因此,上述5%配筋率反算的柱的最大轴压比,可以认为是一个较大值。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[结构设计][动力学] YJK中CQC振型组合地震力的复核

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 通过盈建科WZQ.OUT提供的单振型地震力,验算CQC组合地震力。据此编制程序YJK_ModePost([软件][Tool][设计] YJK_ModePost: 盈建科模态数据分析工具 ),用于振型数据分析。 验算结果如下。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[YJK][动力学] 逐步加大结构宽度结构周期的变化算例测算

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 测算10组模型,模型1为2*3网格的5层框架结构,第一周期为X向平动,第二周期为Y向平动,第三周期为扭转。 模型2~模型10,由模型1沿X向不断拉长形成,层数不变。 看看往两端加宽结构的各周期如何变化。 采用YJK MultiModel Compare提取各模型的结果。 绘制各模型的周期变化曲线。 第一周期 X向平动 第二周期 Y向平动 第三周期 扭转 可见,往X向不断加宽,第一周期不断减小,第二周期不断增加,扭转周期不断增加。 为什么会这样?其实 周期的增加或者减小其实与质量、刚度增加的相对比例有关。 这里给出了基本理论解释:[动力学][Structure Dynamics] 线性增加刚度K与质量M下单自由度(SDOF)结构的周期变化 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[混凝土][Concrete][笔记] 钢筋混凝土局部承压 (Local Compression of Reinforced Concrete)

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 (1)局部承压时,在局部承压面上产生较大的纵向压应力,随着离开局部受压面,压应力逐渐扩散到整个截面上,趋于均匀,扩散距离约为构件的截面高度h。 (2)在靠近局部受压面附近,还存在横向拉应力,使混凝土局部承压时发生纵向裂缝,进而发生劈裂破坏。随着李凯凯局部受压面的距离不断加大,横向拉应力变为压应力最后横向应力趋于零。 (3)局部受压的破坏形态与构件截面面积Ac及局部受压面积Al的比值有关。Ac/Al较小时,横向拉应力使得构件出现纵向裂缝,以劈裂破坏为主。 (4)混凝土局部承压的抗压强度高于全截面受压时候的轴心抗压强度,提高程度随Ac/Al的增大而增大,因为Ac/Al越大,相当于局部受压区受到受压区外的混凝土的约束越大,使得局部受压区处于“三向受压”状态上,这一强度的提高在公式上体现为局部承压的承载力计算公式多了个βl提高系数。βl=(Ab/Al)0.5,Ab为局部承压时的计算面积。 (5)防止局部承压的主要方法: a. 设置刚度较大的垫板,扩大局部受压面积; b. 提高混凝土强度; c. 配置间接钢筋。 (6)间接钢筋的作用是什么?前面提到了在靠近局部受压面附近,混凝土有横向拉应力,配置间接钢筋就是承担这些拉应力,限制裂缝开展,同时也相当于增强混凝土的“套箍”约束作用。 (7)配置间接钢筋的局部受压承载力计算公式上,间接钢筋的作用通过将间接钢筋折算为竖向钢筋的方式来计算。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[混凝土][Concrete][笔记] 混凝土构件受力钢筋的最小配筋率 ( Minimum-reinforcement Percentage in Concrete)

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 混凝土为非延性材料,钢筋有很好的延性,控制混凝土构件的配筋率最主要的一个目的是提高混凝土构件的延性,改善构件的受力形态 受力性能。配筋过少与素混凝土结构类似。 对于普通混凝土构件,混凝土规范 分受拉及受压给出了最小配筋率的规定。 受拉: 对于受拉构件,理论上,可以通过截面开裂后构件达到屈服这一临界状态获得构件受拉钢筋的最小配筋率。 混凝土规范给出的是受拉纵向钢筋的最小配筋率限值为0.2%及45ft/fy%取大值。 意义:控制混凝土的受拉最小配筋率的目的是保证截面开裂后,构件不立即失效,裂而不断即一个最低标准。 受压: 对于受压,规范给出了“一侧纵向受压钢筋”最小配筋率为0.2%,“全部纵向钢筋”最小配筋率为0.6%。 意义:控制混凝土的受压最小配筋率的目的是希望受压混凝土破坏时,不至于具有突然压溃脆性破坏。配置受压钢筋有助于延缓压溃这个破坏过程,提高延性。 另外,控制受压混凝土构件的最小配筋率的另外一个原因是,混凝土受压会有徐变,长期荷载作用下,压力会逐渐由混凝土转移到钢筋。受压配筋过少将使得受压钢筋接近于屈服,影响承载力。 预应力混凝土构件 对于预应力混凝土受弯构件中的手拉钢筋,规范则直接通过控制构件的开裂弯矩不大于按实配钢筋计算的正截面弯矩设计值来控制, 即控制 Mu>=Mcr来保证,而不是直接给出配筋率的方式。 主要原因是,预应力构件的抗弯承载力不仅仅取决于钢筋及混凝土的强度,还和张拉控制力,预应力损伤,预应力施加方法等多种因素相关。必须通过计算来确定。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[设计][板][软件] 混凝土双向板的塑性分析 (Plastic Analysis of Reinforced Concrete Two-Way Slabs)

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[FEM][SteelStruct] 工字钢梁均布荷载下曲屈模态 (Buckling modes of I-Shape beams under uniform load)

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[YJK][设计][笔记] YJK中的嵌固端所在层号参数

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 笔记笔记,原因遇到一个神奇错误,做个help。 来自YJK的hlep: 该参数用于确定设计时的嵌固层,如嵌固端梁柱的配筋构造、嵌固层刚度比限值等方面。 软件以输入的嵌固层层顶嵌固,如果地下室顶板作为上部结构嵌固端,则该参数数值=地下室层号;如果在基础顶面嵌固,则该参数数值=0。软件默认嵌固端所在层号=地下室层号,如果修改了地下室层号,应注意确认嵌固端所在层号是否需要修改。 输入嵌固端所在层号后,软件按规范的相关规定进行设计,如按《抗震规范》6.1.14.3.2条对梁、柱钢筋进行调整(其中,该条主要规定了地下室 楼板、梁、柱及剪力墙的配筋放大调整及地下一层与地上一层的刚度比);按《高规》3.5.5.2条确定刚度比限值等。如果嵌固层以下设置了地下室,则按《抗规》6.1.3条,将嵌固端所在层号当做地下一层,并对嵌固端所在层号的抗震等级不降低;对于嵌固端层以下的各层的抗震等级和抗震构造措施的抗震等级分别自动设置:对于抗震等级自动设置为四级抗震等级,对于抗震构造措施的抗震等级逐层降低一级,但不低于四级。 另外需要注意的是,YJK默认的剪力墙底部加强区从嵌固层上层算起。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[结构][软件] 墙体稳定验算 (Stability Calculation of Walls)

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[钢结构][笔记]焊接工字钢梁翼缘及腹板焊缝的应力状态 (The Stress State of Web to Flange Welds in Welded I-Secition Girders)

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 焊接工字钢梁翼缘及腹板焊缝的应力状态: (1)弯矩作用下引起的沿着梁纵向的水平剪切应力 (2)如果存在集中竖向荷载,还包括集中竖向荷载引起的局部压应力。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[钢结构][笔记] 钢梁的局部稳定与腹板加劲肋 (Local Stability of Steel Beam and Web Stiffeners)

坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 (1)对于轧制型钢梁,由于翼缘及腹板的厚度相对较大,一般没有局部稳定问题。焊接板梁则通常需要验算板件的局部稳定。 (2)工字钢翼缘的局部稳定通常通过宽厚比来保证,宽厚比的限值的取值一般根据以下两种方法来确定:a.(等稳定条件)板件的屈曲不早于构件的整体屈曲 b.板件的屈曲临界应力等于材料的屈服应力。 (3)腹板的局部稳定可通过高厚比来保证,当高厚比无法满足要求时或梁顶存在加大局部荷载时,通过设置加劲肋来保证梁的局部稳定性。从这个角度来说,腹板加劲肋是与梁腹板的曲屈相关的,这是腹板加劲肋的第1次出现,此处设置腹板加劲肋是防止腹板的屈曲。 (4)钢梁腹板加劲肋包括:横向加劲肋、纵向加劲肋、短加劲肋、支撑加劲肋。各类加劲肋的设置均有不同的功能及侧重点。横向加劲肋主要用于提高腹板的抗剪曲屈能力,纵向加劲肋主要用于提高腹板的抗弯曲屈能力,短加劲肋则主要用于防止腹板的局压曲屈。支撑加劲肋当然是用于处理存在较大集中荷载的位置,防止腹板出现类似柱的受压曲屈,如支座位置或者存在较大集中荷载的其他位置。 (5)规范中曲屈后强度利用指的是钢梁腹板的曲屈后强度的利用,不是别的其他位置的曲屈后强度利用。那么为何是考虑腹板的曲屈后强度,而不说考虑翼缘板的曲屈后强度利用?又为何钢梁存在考虑腹板屈曲后强度这一说,为何压杆件屈曲没有曲屈后强度利用一说?简单说是因为,四边支承的薄板的屈曲与普通压杆的屈曲特性不同,普通压杆屈曲就破坏了,屈曲荷载通常就是破坏荷载及峰值荷载,而四边支承的薄板屈曲出现了所谓的张力场,屈曲后依然可以继续承载,不至于立刻破坏,除非四边的支承破坏。 (6)考虑腹板曲屈后强度,钢梁的抗剪承载力可以提高,而抗弯承载力呢?而梁的抗弯承载力会有所减少(PS. 为何是这样,可以思考一下)。腹板曲屈后依然可以继续承受更大的荷载,因此,允许腹板屈曲可一定程度充分利用材料。我国钢结构设计规范规定,承受静力荷载和间接承受动力荷载的组合梁,宜考虑屈曲后强度进行设计,以节省材料。比如,让梁的翼缘尽量厚一点,充分提高抗弯能力,同时腹板尽量设计得薄一点(高厚比大一点),屈曲也没关系。 (7)对于考虑腹板曲屈后强度进行设计的钢梁,需对梁的各控制截面进行同时考虑抗弯、抗剪的基于屈服面的承载力设计(具体公式可看规范,比较复杂)。当无法满足的时候,需要设置腹板加劲肋,以提高腹板的曲屈后强度。这理腹板加劲肋是第2次出现,这里加劲肋与前面高厚比不满足时候设置加劲肋的概念不太相同。前者设置加劲肋是为了不让钢梁腹板曲屈,后者设置加劲肋是为了提高梁腹板曲屈后的强度,充分发挥腹板屈曲后的材料利用。 (8)对于考虑腹板曲屈后强度设计的梁,在腹板高厚比一定的情况下,设置横向加劲肋和减小横向加劲肋的间距,均可提高腹板的曲屈后抗剪承载能力。横向加劲肋对提高腹板的屈服后抗弯承载力没作用。 。。。 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号