[结构设计][规范] 关于“扭转耦联”、“偶然偏心”、“双向地震作用”的总结

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。


来自小伙伴 邹超(Lucas) 的分享。

1、扭转耦联:

1.1、耦联的定义:

在抗震中,“耦联”就是作用在给定侧移的某一质点上的弹性回复力不仅取决于这一质点上的侧移,而且还取决于其他各质点的位移,因而存在着刚度耦联,这样会给微分方程组的求解带来不少困难。所以,应用振型分解和振型正交性原理来解耦,使方程组求解大大简化。

1.2、如何考虑扭转耦联:

《抗规5.2.2条文说明》当结构体系的振型密集、两个阵型的周期接近时,阵型之间的耦联明显。当相邻振型周期比为0.85时,尚可采用SRSS法(5.2.2-3)进行振型组合计算地震效应;当相邻周期比大于0.9时,只能用CQC法(5.2.3-5)进行振型组合计算地震效应。

1.3、何时考虑扭转耦联:

《抗规3.4.4第1条》扭转不规则时,应计入扭转影响。(其中扭转不规则定义位于《抗规表3.4.3第1条》位移比或层间位移比大于1.2)

《抗规3.4.3》扭转位移比的计算采用“规定水平力”作用下的计算结果,而非各振型算得的位移进行CQC组合的结果。“规定水平力”:振型组合(CQC组合)后的楼层地震剪力换算的水平作用力并考虑偶然偏心。水平力的换算原则:每一楼面处的水平作用力,取该楼面上、下两楼层地震剪力差的绝对值。

《高规3.4.5条文说明》、《抗规3.4.4条文说明》结构楼层位移和层间位移控制值验算时,仍采用CQC的效应组合。

《抗规5.2.3条文说明第3条》第一振型周期为Tϴ、Tϴ>0.75Tx1或0.75Ty1、0.75Tϴ>Tx2或Ty2,均应考虑地震扭转效应。《高规.3.4.5条》Tt/T1不大于0.85(超A级高度或复杂高层不大于0.85)。(这些指标设置的目的均为保证结构的扭转刚度不宜过小)

《抗规5.2.5条文说明》扭转效应明显与否一般可由考虑耦联的振型分解反映谱法分析结果判断,例如前三个振型中,二个水平方向的振型参与系数为同一个量级,既存在明显的扭转效应。

《高规4.3.12条文说明》扭转效应明显的结构,是指楼层最大水平位移(或层间位移)大于楼层平均水平位移(或层间位移)1.2倍的结构。

《抗规5.1.1第3条》与《高规4.3.2第2条》意为均应考虑扭转影响。

 

2、偶然偏心:

2.1、偶然偏心的定义:

《高规4.3.3条文说明》“本条规定主要是结构地震动力反应过程中可能由于地面扭转运动、结构实际的刚度和质量分布相对于计算假定值的偏差,以及在弹塑性反应过程中各抗侧力结构刚度退化程度不同等原因引起的扭转反应增大;特别是目前对地面运动扭转分量的强震实测记录很少,地震作用计算中还不能考虑输入地面运动扭转分量。采用附加偶然偏心作用计算是一种实用方法。”

2.2、偶然偏心的计算方法:

偶然偏心的考虑是直接在计算模型中使合力作用点与原结构的质心偏移5%。(在规范地震作用效应的公式中无法体现)

2.3、何时考虑偶然偏心:

《高规4.3.3》计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。

《高规4.3.3条文说明》采用底部剪力法计算地震作用时,也应考虑偶然偏心的不利影响。

《高规4.3.3条文说明》当计算双向地震作用时,可不考虑偶然偏心的影响,但应与单向地震作用考虑偶然偏心的计算结果进行比较,取不利的情况进行设计。——偶然偏心与双向地震作用的关系

《抗规5.2.3条文说明第3条》如果考虑扭转影响的地震作用效应小于考虑偶然偏心引起的地震效应时,应取后者以策安全。但现阶段,偶然偏心与扭转二者不需要同时参与计算(现在的电算都是采用CQC法进行地震力计算,在计算考虑偶偏的地震力时,采用的单向地震力已经考虑了扭转的影响)。——偶然偏心与扭转效应的关系

 

3、双向地震作用:

3.1、何时考虑双向地震作用:

《抗规5.1.1第3条》和《高规4.3.2第2条》质量和刚度分布明显不均匀的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。

3.2、对于质量和刚度分布明显不均匀的描述,可以按扭转位移比大于1.2作为判断标准。(没有明确规范依据,仅通过文字理解,仅朱总四大名著中说明按位移比1.2判断)

3.3、《抗规式5.2.3-7或5.2.3-8》和《高规式4.3.10-7或4.3.10-8》中,双向地震作用中的各单向地震作用效应在计算时,均考虑了扭转效应的影响。——双向地震与扭转效应的关系

 

4、三个“0.85”

4.1.、《高规3.4.5》Tt/T1不大于0.85和《抗规5.2.2第2条》、《高规4.3.9第2条》相邻周期比小于0.85……,

理解:当周期比接近时,扭转耦联明显。(耦联与周期比之间的相关性)

4.2、《抗规5.2.1》底部剪力法中的结构等效重力荷载Geq,取多质点总重力荷载代表值的85%。

理解:用单质点体系等效(质量相等、基本周期相等)多质点体系的简化计算方法,会导致底部剪力偏大,故引入等效质量系数0.85对总水平地震作用进行折减。(各质点质量仍然相等,只是在算FEk时才对Geq进行折减)。

4.3、《抗规5.2.3-7、8》和《高规4.3.10-7、8》次要地震作用方向的地震作用效应折减0.85。

理解:根据地震观测数据统计,地震发生时,两个水平方向上的地震加速度最大值不相等,二者之比约为1:0.85,且两者不一定同时发生,故采用平方和开方的方法进行双向相应的组合。

 


3 0

  • 相关内容(Related Topics

[00] [YJK][结构设计] 关于各类“刚度比”软件电算结果的详尽复核总结

[01] [抗震设计][结构规范] 规定水平力、倾覆弯矩、振型组合等电算结果的复核总结

[02] [抗震设计][结构规范] 如何有效考虑结构在地震作用下的“扭转影响”?!

[03] [抗震][结构设计] 规范的各种刚度比”Ratx,Ratx1,Ratx2,RJX1,RJX3″及嵌固层

[04] [抗震][结构设计] 关于“扭转效应明显”与“两个水平方向振型参与系数”

[05] [结构设计][规范] 结构整体倾覆力矩及抗倾覆力矩的计算——以YJK为例

[06] [结构设计][规范] 与结构“嵌固端”相关的规范条文总结

[07] [结构设计][规范] 关于“扭转耦联”、“偶然偏心”、“双向地震作用”的总结

  • 微信公众号 ( Wechat Subscription)

WeChat_QRCode

欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

1 thought on “[结构设计][规范] 关于“扭转耦联”、“偶然偏心”、“双向地震作用”的总结

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

:wink: :-| :-x :twisted: :) 8-O :( :roll: :-P :oops: :-o :mrgreen: :lol: :idea: :-D :evil: :cry: 8) :arrow: :-? :?: :!:

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.