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基于两个实际案例实战讲解—层间位移角、位移比及周期比的调整
作者:管理员    发布于:2016-04-28 16:24:23    文字:【】【】【

基于两个实际案例实战讲解—层间位移角、位移比及周期比的调整

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结构设计中最重要的内容之一即结构的整体计算,只有在整体计算指标均满足规范的前提下,才能进行后续的工作。

本轮公开课共两次,主要讲层间位移角、位移比及周期比。

要知道每个指标的假设条件,即前提条件,每个指标是否合理的大前提是前提条件是正确的,反映到实际操作上就是satwe参数设置。

整体计算一般是基于刚性楼板假定的,而配筋计算不选取刚性楼板假定,例如对于有越层柱的结构,如果在计算配筋时选取了刚性楼板假定,计算结果则是错误的。

 

一、 层间位移角:抗规5.5.1  高规:3.7.3 (抗震设计时不考虑偶然偏心)

即层间位移角需要看风和地震工况,但是不考虑偶然偏心。

本质:(刚度问题)  限制结构的水平位移,确保结构具备足够的刚度,避免产生过大的位移

进行多遇地震作用下的弹性变形验算,实现第一水准下的设防要求。弹性变形验算属于正常使用极限状态的验算的范畴

层间位移角不满足规范要求,说明结构较柔。但层间位移角过分小,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。

影响层间位移角的因素:竖向构件截面尺寸,梁截面尺寸,中梁刚度放大系数(高规5.2.2),周期折减系数(高规4.3.17),地下室信息中的M值(建议6~10),连梁刚度折减系数,墙梁跨中节点作为刚性楼板从节点,荷载

位移相差较多的时候,应当增加截面,保证结构刚度,位移相差较少的时候,可以通过修改satwe参数达到目的。

如果计算得出的最大层间位移角与规范相距甚远,在结构构件增加刚度的同时应当兼顾结构的扭转效应,此时应当结合整体空间振动简图,加强结构外围对应位置抗侧力构件的刚度,避免较大扭转。

此处地下室层数、荷载等不能填错,注意。

 

二、 扭转周期比:高规3.4.5   

结构扭转为主的第一周期Tt 与平动为主的第一周期T1 之比,A 级高度高层建筑不应大于0.9B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85

在两个平动和一个扭转方向因子中,当扭转方向因子大于0.5时,则该振型可认为是扭转为主的振型。反之,为平动为主的振型,但是一般我们控制平动系数大于等于0.95.

 

只有高层控制,多层可以不满足周期比,但是一般的体型,周期比不好的时候位移比也很难控制,因此多层周期比也要尽量满足。周期比显示的是结构的扭转能力,而位移比是计算得出的结构实际存在的扭转量值。

 

本质(扭转刚度问题):控制结构的扭转刚度,避免扭转破坏,增加结构的抗扭能力。

计算要求:选择刚性楼板假定。

 

周期比不满足时调整方法:1、总体调整原则是加强结构外部刚度,削弱内部刚度;2、找到位移大的位置,刚度加大。

3当第一振型为扭转时,说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴(第二振型转角方向和第三振型转角方向,一般都靠近X轴和Y轴)的侧移刚度过小,此时沿两主轴加强结构外围的刚度,并削弱结构内部的刚度。

4当第二振型为扭转时,说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大,结构的扭转刚度相对其中一主轴(第一振型转角方向)的侧移刚度是合理的;但相对于另一主轴(第三振型转角方向)的侧移刚度则过小,此时宜适当削弱结构内部沿第三振型转角方向内部刚度,并适当加强结构外围(主要是沿第一振型转角方向)的刚度。

5001的情况要注意,也有不满足的时候,此时削弱内部刚度即可。

为什么要调成两平一扭?抗规274页倒数第五行。

平动系数尽量调整为1.0或者接近1.0.

有效质量系数:大于90%。见高规5.1.13.

综上,层间位移角与扭转效应在调整的时候应当互相兼顾,层间位移角不满足的时候要注意增加刚度不要引起扭转过大。

 

三、 位移比:

在理解位移比之前首先要理解规范规定的水平地震作用计算、偶然偏心、双向地震三个基本概念。

规范规定的水平地震作用计算:单向水平地震作用计算;考虑偶然偏心的单向水平地震作用计算;不考虑偶然偏心的双向水平地震作用计算。要分清楚何时采用以上三种计算方式。

偶然偏心:偶然因素引起的结构质量分布的变化,会导致结构固有振动特性的变化,因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。考虑偶然偏心,也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。要理解高规4.3.3.

双向地震:高规4.3.10.  计算公式改变,在进行双向水平地震作用计算时将不考虑偶然偏心的单向水平地震作用效应平方和再开方,其计算过程与质量偏心无关。

 

位移比:限制结构平面的不规则性,限制偏心(刚心与质心的距离),位移比全称扭转位移比,即限制结构的扭转效应。扭转位移比为1.6时,最大位移是最小位移的4倍,从而理解限制位移比的意义。高规3.4.5.抗规3.4.3  3.4.4

计算时要求选取刚性楼板假定。

位移比只控制地震工况下的,风荷载情况下的位移比不控制。

 

以下分高层和多层单独讨论:

对于高层建筑:

对于高层建筑,计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。高规4.3.3.

根据高规4.3.2-2,实际操作上,(质量与刚度分布明显不对称的结构==考虑偶然偏心的情况下位移比大于1.2)工程界一般首先考察考虑偶然偏心的情况下位移比大于1.2的时候,则选择双向地震,如果小于1.2,不考虑双向地震(注意:1.2这个数值,有些地区放宽,按照地方规定或者院里技术措施执行)。但是考虑偶然偏心的位移比要小于1.5

高层建筑结构设计时的实际操作说明:

即:高层结构当需要选择考虑双向地震作用时,也要选择考虑偶然偏心的影响,两者取不利,结果不叠加。

 

对于多层建筑:

抗规3.4.3  3.4.4

没有明确说明位移比的控制是否要考虑偶然偏心的影响,即:判断结构是否属于平面不规则、判断结构位移比是否超限、判断是否选取双向地震均没有明确是否考虑偶然偏心,因此,此处,各个地区、设计院的做法也不一致。

但是实际情况多层建筑会由于施工、地震地面运动的扭转分量等因素引起偶然偏心的影响。因此,中国建筑设计研究院姜学诗建议:对于一般的多层建筑,整体计算时,(1)当不考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2时,宜补充偶然偏心的计算;(2)当考虑偶然偏心的位移比大于等于1.35时,选取双向地震作用计算。

对于较为重要的多层建筑,建议按照高层进行控制。

位移比不满足时调整方法:找到位移大的位置,加大梁或墙体截面,缩小位移小的位置的截面,看质心与刚心的距离,整体振动空间图,找到调整的大方向。

位移富余很大时,位移比可以放宽. 高规3.4.5.

脚注信息
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