[抗震][设计] 关于地下室的抗震等级如何取?

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 《高规》JGJ3 – 2010  3.9.5: 抗震设计的高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下室一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级;地下室中超出上不主楼相关范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。   广东《高规》DBJ 15-92-2013 3.9.5: 抗震设计的高层建筑,地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下的抗震等级可逐层降低一级,但是不应低于四级; 地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。 其中广东高规不分嵌固层是否设置在地下室顶板,地下室二层以下抗震等级一律可逐层折减。规范条文的说明是,高层建筑设计地下室对结构抗震有利,部分或大部分的地震水平剪力由地下室外墙的土压力平衡,地下室中的结构竖向构件(柱,剪力墙)承担的水平剪力大为减小,这一事实与结构计算嵌固端设与地下室顶板或基础底板无关。因此,地下二层及以下的结构抗震等级可适当放松。“相关范围”一般指主楼周边外延1~2跨的地下室范围。 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: …

[结构设计][规范] 与“嵌固”相关的规范条文总结

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、侧向刚度相关: 1.1《抗规》6.1.14-2 条文原文:地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍。 条文说明:“相关范围”一般可取地上结构(主楼、有裙房时含裙房)周边外延不大于20m。 1.2《高规》3.5.2-2 条文原文:对有剪力墙的结构,对结构底部嵌固层,本层与相邻上层的侧向刚度比值不宜小于1.5。 条文说明:底部嵌固楼层层间位移角结果较小,因此对底部嵌固楼层与上一层侧向刚度变化做了更严格的规定(一般为0.9或1.1)。 嵌固层是指上部结构嵌固平面、嵌固部位以上的楼层。即被嵌固部位约束住的楼层。 1.3《高规》5.3.7 条文原文:地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。 条文说明: 1、“相关部位”一般指地上结构外扩不超过三跨的地下室范围。 2、侧向刚度的比值采用附录E.0.1中的“等效剪切刚度比”。(即YJK中的RJX1) 理解:对于地下室仅计入“相关范围”内的竖向构件侧向刚度的问题,YJK中可采用如下操作方法:在“配筋简图”界面用“围区统计”功能框选地下一层的“相关范围”,即可生成此范围内的侧向刚度。 1.4《地规》8.4.25 条文原文:采用筏形基础带地下室的高层和低层建筑、地下室四周外墙与土层紧密接触且土层为非松散填土、松散粉细砂土、软塑流塑黏性土,上部结构为框架、框剪或框架-核心筒结构,当地下一层结构顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层的结构侧向刚度大于或等于与其相连的上部结构底层楼层侧向刚度的1.5倍。地下室内、外墙与主体结构墙体之间的距离符合一定要求时,该范围内的地下室内、外墙可计入地下一层的结构侧向刚度。 条文说明:通常在设计中都假定上部结构嵌固在基础结构上,实际上这一假定只有在刚性地基的条件下才能实现。所谓嵌固实质上是指接近于固定的计算基面。对有抗震设防要求的高层建筑基础和地下结构设计中一个重要的原则是,要求基础和地下室结构应具有足够的刚度和承载力,保证上部结构进入非弹性阶段时,基础和地下室结构始终能承受上部结构传来的荷载并将荷载安全传递到地基上。因此,当地下一层结构顶板作为上部结构的嵌固部位时,为避免塑性铰转移到地下一层结构,保证上部结构在地震作用下能实现预期的耗能机制,故规定地下一层的层间侧向刚度大于等于其相连的上部结构楼层刚度的1.5倍。   2、抗震等级相关: 2.1《抗规》6.1.3-3,《混规》11.1.4-3 条文原文:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。 条文说明: 1、塔楼相关范围内裙楼的抗震等级:裙楼与主楼相连的相关范围,一般可从主楼周边外延3跨期不小于20m。 2、地下室的抗震等级:当地下室结构的刚度和受剪承载力比上部楼层相对较大时(参见本规范6.1.14条),地下室顶板可视作嵌固部位,在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层,同时将影响到地下一层。地面以下地震响应逐渐减小,规定地下一层的抗震等级不能降低;而地下一层以下不要求计算地震作用,规定其抗震构造措施的抗震等级可逐层降低。(根据图11中第三示意图所示,地下室仅塔楼投影范围的的抗震等级取与上部塔楼一致,并未向外扩大一定的“相关范围”,此处与《高规》3.9.5条文说明不一致。) 2.2《高规》3.9.5 条文原文:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级;地下室超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。 …

[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

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,关于“倾覆力矩”与“抗倾覆力矩”软件电算结果的详尽复核总结。 倾覆力矩计算 M0v=V0(2H/3+C)=G*e0 抗倾覆力矩计算 MR=GB/2 注意: (1)为何风与震的抗倾覆力矩不同? 计算重力G时,对于地震作用下的抗倾覆力矩计算,活荷载取有地震作用组合的重力荷载代表值组合系数0.5(即D+0.5L);对于风荷载作用下的抗倾覆力矩计算,活荷载取组合值系数0.7(即D+0.7L)。故两种作用下软件计算所得抗倾覆力矩有所不同。 (2)每一层质心位置不同,B如何取值? 对于B/2的计算,YJK在计算时,考虑了上部结构质心相对基底偏心的影响,实际质心为各层质心加权平均所得。 算例 1(说明注意 1) Mrx风=(2409+0.7×960)x10x40/2=616200(风X向) Mry风=(2409+0.7×960)x10x16/2=246480(风Y向) Mrx震=(2409+0.5×960)x10x40/2=577800(震X向) Mry震=(2409+0.5×960)x10x16/2=231120(震Y向) 其中 算例2(说明注意2) 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] …

[规范][结构设计] 关于各类“刚度比”软件电算结果的详尽复核总结

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,关于各类“刚度比”软件电算结果的详尽复核总结。 0.软件中关于刚度比的基本符号定义 Ratx,Raty : X,Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值(剪切刚度) Ratx1,Raty1 : X,Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者 Ratx2,Raty2 : X,Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度90%或者150%比值。150%指嵌固层 RJX1,RJY1,RJZ1: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度(剪切刚度) RJX3,RJY3,RJZ3: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度(地震剪力与地震层间位移的比) 1.楼层侧向刚度比(即为YJK中的“RJX3-地震剪力与地震层间位移的比”) γ1=(ViΔi+1)/(Vi+1Δi)=(Vi/Δi)/(Vi+1/Δi+1) 《抗规》表3.4.3-2中,判断侧向不规则采用此公式。 《高规》3.5.2第1条中,对框架结构,楼层侧向刚度比的计算采用此方法。 理解:定义Ki= Vi/Δi 《高规》附录E E.0.2中,转换层设置在2层以上时,对转换层与其相邻上层的侧向刚度比Ki/Ki+1≥0.6 2. …

[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

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,感觉不错,分享给大家。 算例模型 复核结果 对部分电算结果进行手算复核并对比,总结如下: 1、无论求各层地震力、各层剪力、各层弯矩,均应先求出各振型下的地震力或结构内力,最后一步进行振型组合(SRSS或CQC)。 2、对各振型下的各层地震力采用SRSS组合(手算平方和开方)结果与CQC组合(YJK电算)结果进行对比,由于本结构刚度与质量均匀对称,结果非常接近。(桃红色线框) 3、对各层剪力的求解,以基底剪力求解为例,先分别求出各振型下基底以上各层地震作用下的剪力和(红色线框),再对各振型的基底剪力进行CQC组合(深蓝色线框、黄色线框)。因CQC组合为非线性组合,故组合后的各层剪力≠组合后的各层地震力求和的结果。(计算楼层以上Fx求和≠Vx) 4、规定水平力:CQC组合的楼层地震剪力换算的水平作用力。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。故规定水平力=Vi-Vi-1。(绿色线框) 5、《抗规6.1.3条》指出倾覆力矩占比采用规定水平力作用下的计算结果,在用CQC法计算求得规定水平力后,弯矩求解过程为静力计算的线性叠加。故此倾覆力矩≠各层结构弯矩。(浅蓝色线框) 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 …

[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”?!

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 如何有效考虑结构地震作用下的“扭转影响”?? 这个问题是源于小伙伴的一个提问: 高规4.3.2第2条和抗规5.1.1第3条,均提到了对于及刚度及质量及其不规则的结构应该计入结构双向地震下的扭转影响,其他情况下计算单向地震地震扭转效应的影响。这里说的计入“扭转影响”或者考虑“扭转影响”是什么意思?我们平时设计电算的时候考虑了扭转了吧?平时单向地震作用计算都是用了考虑扭转了吧? 这个提问引申出我们平时设计计算是如何考虑结构地震作用下的“扭转影响”??如何有效考虑结构地震作用下的“扭转影响”?? 【规范条文】 这里先摘抄一下 规范条文,《高规》4.3.2条:质量与刚度分布不对称的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响。   以下尝试回答一下这个问题,关于这个提问,包含多个方面,以目前设计用的振型分解反应谱法来说,结构的“扭转效应”计算是否得到有效考虑,应该包含以下4个方面: (1)模态分析 目前我们软件的分析均是基于空间有限元分析,首先单元刚度包含了扭转刚度,采用集中质量时候模态分析也包含了扭转分量或者直接非集中质量模态分析,自然考虑了结构的空间效应,包括扭转效应。如果模态分析是最原始的一层一个质量(一个动力自由度的情况), 那这个自然是无法考虑扭转影响了,后面的因素都白搭。 (2)振型参与系数(在地震作用标准计算的层次) 在采用集中楼层质量(一个楼层包含两个或三个平动质量及扭转惯量)的情况下,当考虑扭转效应时候,地震作用标准值计算采用的振型参数系数也是包含了扭转角。可见​规范公式。 (3)振型组合 目前振型组合的时候,我们也基本默认采用的是CQC的组合方法,很少再会采用SRSS方法了。而CQC组合方法也可以说是与考虑扭转相匹配的。就是因为振型中存在平动及扭转分量的耦联,所以才需要考虑扭转振型对平动振型的贡献,相反也需要考虑平动振型对扭转振型的贡献。即各个振型之间的相互耦联影响。(当然并不是说一定是考虑扭转耦联的模态分析才能使用CQC,后面有说。) (4)双向地震 一般认为,既然有扭转效应,那双向地震作用下应该更容易激发这个扭转。因此,对于容易扭转的结构,比如规范说的质量及刚度分布不对称的结构,要加上双向地震就是这个意思。而在振型分解反应谱法上,考虑双向地震,规范要求的就是加上个双向地震方向组合即可。是否考虑扭转与双向地震没有必然联系。 因此,振型分解反应谱法的情况下,要考虑扭转效应,首先模态分析要能考虑扭转效应(即,一层至少两个平动集中质量及一个扭转惯量或者采用非集中质量进行分析),如果模态分析都无法考虑空间扭转效应,那后面的参数白搭。在模态分析考虑扭转效应的情况下,振型参与系数计算考虑扭转影响,同时振型组合采用CQC,在此基础上,可以选择是否考虑双向地震。在模态分析能考虑空间扭转的情况下,如果振型参与系数不考虑扭转影响,或者振型组合不考虑耦联(比如考虑SRSS),那扭转也无法充分考虑。或者反过来,模态分析不考虑扭转影响,而振型组合采用CQC或者要求考虑双向地震作用,这样操作似乎有些多余,前段都无耦合分析,后端在耦合自然影响小(PS.当然这个只是一般情况,如果相邻平动振型的周期比很大的话,平动振型之间也存在耦联)。这也是为何,规范在讲振型分解反应谱法的时候,扭转耦联的振型分解反应谱总是与CQC组合及双向地震扯上(如《高规》4.3.10),而讲不考虑扭转耦联的振型分解反应谱法时仅提了SRSS组合,也并不强调双向地震作用计算的原因(如《高规》4.3.9)。 PS. 可以狭隘的理解按《高规》4.3.10 进行计算即考虑了扭转影响,按《高规》4.3.9计算即没有考虑扭影响。以上是基于振型分解反应谱法的情况下说的,当然,从计算角度,最真实反应结构扭转特性的方法当然是动力时程分析。 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] …

[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”

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 源于小伙伴问:《抗规》5.2.5楼层最小地震剪力系数表时候给出了个结构“扭转效应明显”时的取值,如何判断扭转效应明显抗规是通过振型参与系数来判断,这个如何理解? 这里摘抄一下抗规附录5.2.5的说明:“扭转效应明显与否一般可由考虑耦联的振型分解反应谱法分析结果判断,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,即存在明显的扭转效应。对于扭转效应明显或基本周期小于3.5s的结构,剪力系数取0.2αmax,保证足够的抗震安全度。对于存在竖向不规则的结构,突变部位为薄弱层,尚应按本规范3.4.4条的规定,再乘以不小于1.15的系数”。 初一看这句 “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,即存在明显的扭转效应。”似乎很合理,但仔细一想适合也不合理,如下说明。 两个水平方向振型系数相当,就是扭转明显,这个说法,可以大致从《抗规》公式 5.2.3-2 或 5.2.3~3来看,以公式 5.2.3-2为例,即假定结构受X向地震作用,此时振型参与质量系数主要与Xji(振型X方向的位移分量)有关,假想一个平面为正方形的无扭转的结构,第一振型为X向平动,第二振型为Y向平动,那么计算出来,第一整形的阵型参与系数就会很大,而第二振型的振型参与系数就是0(因为结构无扭转,第二振型沿X向没有分量)。可以看见,对于这个例子,的确可以说明,如果结构不存在扭转,则平动系数的确会相差很大。这是这个提法合理的地方。 但是这个提法也有不合理地方,依然以上面的例子为例,实际建模分析的时候,把这个结构扭转个45度,放进去模型里面算,那么第一周期与第二周期的振型参与系数应该相等,也就是两个水平方向的振型参与系数为同一个量级,按规范判断,结构应该是存在明显的扭转效应,但是实际上还是原来的无扭转的结构。所以,抗规这个说法实际上是不对的,因为振型参与系数与结构的方位有关。 实际上,抗规提法,应该是沿结构主轴方向投影后的一个说法,比如后面转45度的例子,结构主轴应该是沿45度及135度,按这个方向来看振型参与系数就合理了。但这也很难操作,对于复杂结构,结构主轴可能本身就很难判断。 PS. 以上纯属讨论,《高规》是直接用位移比是否超过1.2来判断是结构否扭转效应明显。实际工程,一般是看位移比或者说周期比,如果第一周期或者第二周期不是扭转,一般也不会判定为扭转效应明显结构。 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][超限][工具] “高规”结构抗震性能目标查询工具

20180117写的题目,现在填坑。 坚持实干、坚持一线、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) 20180117写的题目,现在填坑。写个小软件,放松一下。按高规的性能设计章节查询不同性能水准的构件性能目标。 程序界面 ( Program Interface ) 微信公众号 ( Wechat Subscription) 欢迎关注 “结构之旅” 微信公众号

[编程][软件][超限] 中震抗拉(2ftk)验算——含钢率计算工具

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 程序图标 ( Program Icon ) 程序介绍 ( Program Introduction) 2ftk墙肢拉应力验算。 程序界面 ( Program Interface ) 注释 ( Comments )   ( 如果您发现有错误,欢迎批评指正。邮箱:jidong_cui@163.com . )         ( If you found any mistakes in the post, please let me …

[结构设计][地震作用][规范]振型分解反应谱法的一些概念总结 (Basic Concepts of Response Spectra Method)

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 温故而知新,理论指导实践,实践检验理论。 (1)振型型分解法,首先是进行模态分析,有多少个动力自由度,理论上就有多少个模态,相应的有多少个周期(频率),及振型。 (2)振型向量关于质量矩阵及刚度矩阵正交。因此,无阻尼运动方程可以实现解耦,将耦合的运动方程,解耦为多个广义单自由度运动方程。 (3)如果阻尼矩阵也满足于振型的正交性条件(如,瑞丽阻尼),则有阻尼结构的运动方程也可以解耦,解耦为多个有阻尼的广义单自由度运动方程。 (4)解耦后的单自由度方程的频率就是振型的频率。即,看是错综复杂的多自由度的震动过程其实是多个规则的不同频率的三角函数组成的。(PS. 自然界就是这么神奇,就像傅里叶变换一样,看是动态的,实则背后是静态的,是死的,太可怕了,无规律的东西,从频率来看,背后却是规律的… 这里不扯这个。 (5)振型无绝对大小,只是表示结构按某个具体频率振动时,各个动力自由度的振幅的相对大小。 (6)利用振型将多自由度方程解耦后分,若对解耦的单自由度方程进行时程分析,该方法常称为模态时成分析方法。若对解耦的单自由度方程进行反应谱分析,则称为振型分解反应谱法,这是目前结构设计规范的主流设计方法。 (7)振型分解法依靠振型对运动方程进行解耦,而振型是与弹性刚度及质量相关的,因此,机遇固定的振型对运动方程解耦,也意味着结构必须是弹性,该方法仅适用于弹性分析。 (8)振型分解反应谱法,由于引入了反应谱,使得结构工程师主要关注最大值,查看结果简便了,但是简便也带来了问题,因为反应谱丢掉了时程结果的许多信息。 (9)由于反应谱法只能获得最大值,因此振型分解反应谱涉及多个层次的组合问题。首先,各振型的极大值怎么叠加组合为最后的响应,该部分组合是所谓的“振型组合”,如常见的ABS组合方式,SRSS组合方式,及CQC组合方式等。另外,还有一个组合问题是多个方向的地震响应的组合问题,由于不同方向的地震动严格来说是不同的,所谓的不同,是说具体的时程肯定是不同的,响应的反应谱也是不同的,不同就会导致不同步,不同步那不同方向的结果也需要组合。直接时程分析法考虑多个方向的地震同时作用,直接就把多个方向的地震波加上同时进行分析即可,无非是动力方程的右边项将不同方向的地震波叠加即可,而振型分解反应谱法不行,不同方向的地震响应结果,也需要组合,先进行单个方向的效应分析,然后再把这些单个方向的极大值效应进行组合,该组合即所谓的“方向组合”。 (10)由于振型分解反应谱法的概念是,先计算单个振型的某个效应(如剪力,弯矩等)的最大值(正值),然后将单个振型的结果按一定的方法叠加起来,因此,振型分解再用反应谱分析再叠加的过程,丢掉了方向性。或者说,这些响应量,如剪力,只有一个统一的方向。结果都只有一个方向,那使用起来不方便,不直观,因此,在应用的时候,为了给出方向,又有研究者给出一些建议方法,判定响应方向,比如按主振型的方向,来确定响应的方向。但该方法也仅是对于一些简单结构,给出一个响应的参考方向,对于复杂结构,依然存在问题一些问题。比如,多塔连体结构,由于振型分解反应谱法,给出的不同塔楼的力都是同一个方向的,那振型分解反应谱可能就丢失了塔楼的反向运动,有可能存在隐患。因此,振型分解反应谱法虽然简便好用,但是也有不足,这个时候就需要补充弹性时程分析。这就是为何规范要求对复杂结构进行补充的弹性时程分析的一个重要原因。这个振型分解反应谱法的方向问题,还会引起其他相关的问题,具体工程的时候具体思考和分析。 (11)振型分解反应谱法的振型组合是非线性的,因此会出现诸如振型分解反应谱法的楼层剪力与楼层地震力(外力)不平衡的问题。因为,楼层剪力是多个振型的楼层剪力组合而得到的,单个振型下的楼层剪力是由于楼层地震力根据平衡求解的,满足平衡关系,但是经过振型组合后(如,SRSS,CQC),又不不平衡关系了,因为这些振型组合的方法都不是线性的。因为不能是线性的,为何?简单说,以为各个振型的极大值不是同时出现的。 (12)振型分解反应谱法,实际上是一个等效静力分析,为何这么说,因为运动方程经过解耦,再套上反应谱法,对于每一个振型,相当于在各个动力自由度上加上了一个等效惯性力,然后用这个惯性力进行静力分析,得到该振型下相关的响应量,如构件剪力,弯矩,轴力等,然后再进行振型组合。因此,在有限元求解上,其实是一个静力的求解分析过程。 (13)说到振型分解反应谱法,《高规》及《抗规》,又要扯到“扭转耦联”这个四个字,规范也给出了,两个方法,其中第一个是 a.不考虑扭转耦联的振型分解反应谱法,及b.考虑扭转耦联的振型分解反应谱法。其中,不考虑扭转耦联的振型分解反应谱法采用的是 SRSS组合,仅考虑一个水平方向的振型,即仅进行一个方向的振型分析,不考虑另一个方向质量或扭转惯量的耦合作用。考虑扭转耦联的振型分解反应谱法采用的是 CQC组合(CQC,组合过程中各个振型也是耦联的,需要通过两两振型的周期比及阻尼比参数来计算),分析过程中每一个楼层考虑水平方向及扭转方向3个自由度,振型也包含三个方向的分量。 (14)关于“扭转耦联”,必须说的是,由于一般结果,质量中心及刚度中心很难完全重合,因此,结构的扭转振动总是存在的,因此,进行“考虑扭转耦联的振型分解反应谱法”是相对更精确的。 (15)另外,进行“考虑扭转耦联的振型分解反应谱法”分析与是否考虑多向地震作用或者考虑哪个方向地震作用无关。不要将扭转耦联等同于双向或者三向,不考虑耦联则等同于单向地震。考虑扭转耦联,本质上说的是模态分析的时候,需要考虑平动与扭转自由度的耦联,模态需要能反应扭转的成分。是否考虑多向地震作用,只是振型分解后,方向组合的问题。是否考虑不同角度的地震只是涉及到振型参与系数的计算方法。振型分析,是否考虑扭转耦联或者不考虑扭转耦联,仅仅是结构固有特性的反映。 PS. 最后几点对SRSS和CQC及“扭转耦联”的表述还不是太清楚,借筑信达 李楚舒李总 的话补充一下:完全对称(没有扭转)的SRSS和CQC的结果也有较大区别,SRSS会在地震方向低估作用,而在另一个方向高估(见Wilson一书)。所以用CQC与结构是否扭转没关系,而是振型间存在耦合这一客观存在,所以必须用CQC。所以抗规的“扭转耦联”不对,应该是“振型耦联”——这误导了很多工程师. 相关博文( Related Posts ) [1] …

[结构设计][规范][超限性能设计] “抗规”附录M抗震性能设计方法的材料“最小极限强度”

坚持实干、坚持实践、坚持积累、坚持思考,坚持创新。 《抗规》 GN 50011-2010 附录M ( 实现抗震性能设计目标的参考方法) 给出了等效线性方法进行抗震性能设计的具体方法。 其中,不同性能要求下构件承载力计算的材料取值也不同。 附录M 根据不同的要求,给出了3种材料取值进行构件承载能力计算。 包括“材料设计值”,“材料标准值”,及材料“最小极限强度值”。 其中最小极限强度值有以下具体操作方法: (1)钢材强度可取最小极限值,按《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99采用,约为钢材屈服强度的 1.35~1.5倍; (2)钢筋强度可取屈服强度的1.25倍; (3)混凝土强度可取立方体强度的0.88倍。(PS. 去掉了混凝土规范的各种调整系数,直接保留0.88,即仅考虑实际结构混凝土强度与试件混凝土强度的差异,而不考虑其他尺寸效应。) PS. 在使用软件的时候,需要注意软件验算的时候,到底使用了那个材料值。 注释 ( Comments )   ( 如果您发现有错误,欢迎批评指正。邮箱:jidong_cui@163.com . 如果您喜欢这篇博文,请在上面给我 点个赞 吧!         ( If you found …

[设计规范] 剪重比的基本概念

[设计规范] 剪重比。仔细对比表 4.3.12和表4.3.7-1可见,对于扭转效应明显或基本周期小于 3.5s 的结构,楼层的最小地震剪力系数值为0.2αmax(多遇地震),对于基本周期大于 5.0s 的结构,其楼层的最小地震剪力系数值为 0.15 αmax(多遇地震)。依据规范的地震影响系数曲线,当影响系数在 0.15 αmax或0.2αmax时,结构的周期主要在后5 Tg后。