平动与扭转周期
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1、《高层规程》3.2.6规定-----结构基本自振周期大致为:框架结构T1=(0.08~0.10)n, 框—剪和框—筒结构T1=(0.06~0.08)n 剪力墙和筒中筒结构T1=(0.05~0.06)n2、周期比即结构扭转为主的第一自振周期(也称第一扭振周期)Tt 与平动为主的第一自振周期(也称第一侧振周期)T1的比值。
周期比主要控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响,使结构的抗扭刚度不能太弱。
因为当两者接近时,由于振动藕连的影响,结构的扭转效应将明显增大。
2.2 相关规范条文的控制:[高规]4.3.5条规定,结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比(即周期比),A级高度高层建筑不应大于0.9;B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。
[高规]5.1.13条规定,高层建筑结构计算振型数不应小于9,抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不小于15,对于多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。
2.3 电算结果的判别与调整要点: (1).计算结果详周期、地震力与振型输出文件。
因SATWE电算结果中并未直接给出周期比,故对于通常的规则单塔楼结构,需人工按如下步骤验算周期比: a)根据各振型的两个平动系数和一个扭转系数(三者之和等于1)判别各振型分别是扭转为主的振型(也称扭振振型)还是平动为主的振型(也称侧振振型)。
一般情况下,当扭转系数大于0.5时,可认为该振型是扭振振型,反之应为侧振振型。
当然,对某些极为复杂的结构还应结合主振型信息来进行判断;b)周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期Tt,周期最长的侧振振型对应的就是第一侧振周期T1;c)计算Tt / T1,看是否超过0.9(0.85)。
对于多塔结构周期比,不能直接按上面的方法验算,这时应该将多塔结构分成多个单塔,按多个结构分别计算、分别验算(注意不是在同一结构中定义多塔,而是按塔分成多个结构)。
今天看到一个悬赏的帖子,关于振型为扭转时的调整的,给他回复了,不过很多人可能不容易找到,并且这是我们这种新手一般会遇到的问题,所以就再发一个帖子,当然了,帖子的内容不是我写的,谁写的这些也无从查起了,但是其内容还是很有价值的,在这里对其人表示敬意。
如其人看到了,感觉有不妥之处联系我,立刻删除,绝对尊重别人的成果,当然了,最好一直留着供是大家互相学习。
1)SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2)结构的第一、第二振型宜为平动,扭转周期宜出现在第三振型及以后。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”;高规7.1.1条条文说明“在抗震结构中……宜使两个方向的刚度接近”;高规8.1.7条7款“抗震设计时,剪力墙的布置宜使各主轴方向的侧移刚度接近”。
3)结构的刚度(包括侧移刚度和扭转刚度)与对应周期成反比关系,即刚度越大周期越小,刚度越小周期越大。
4)抗侧力构件对结构扭转刚度的贡献与其距结构刚心的距离成正比关系,结构外围的抗侧力构件对结构的扭转刚度贡献最大。
5)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,此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度,或沿两主轴适当削弱结构内部的刚度。
6)当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时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说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大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宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部沿沿沿沿““““第三振型转角方向第三振型转角方向第三振型转角方向第三振型转角方向””””的刚度的刚度的刚度的刚度,或适当加强结构外围或适当加强结构外围或适当加强结构外围或适当加强结构外围((((主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转角方向角方向角方向角方向))))的刚度的刚度的刚度的刚度。
高层混凝土结构平动周期调整分析【摘要】结构整体计算中,应调整结构刚度,让第一周期、第二周期为平动周期,第三周期为扭转周期,使结构整体具有较强的抗扭性能,结构更加安全、可靠。
【关键词】平动周期;周期比;扭转系数前言高层混凝土结构长宽比介于3~6之间的建筑物,结构计算时第二周期往往是扭转周期,按《高层混凝土结构技术规程》的规定,结构周期比只要满足‘结构扭转为主的第一自振周期tt与平动为主的第一自振周期t1之比,a级高度高层不应大于0.9,b级高度高层建筑、超过a级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85’即满足要求,虽未指明第二周期必须是平动周期,但笔者认为应尽量调整结构刚度使第一周期、第二周期为平动周期,第三周期为扭转周期。
1、问题提出的依据《高层混凝土结构技术规程》第3.4.5条及条文说明,‘限制结构的抗扭刚度不能太弱,关键是限制结构扭转为主的第一自振周期tt与平动为主的第一自振周期t1之比,当两者接近时,由于振动耦联的影响,结构的扭转效应明显增大;若周期比小于0.5,则相对扭转振动效应一般很小,而当周期比大于0.85时,相对扭转效应急剧增大’;由此可见,抗震设计中应采取措施减小周期比值,使结构具有必要的抗扭刚度,工程中两个方向的第一振型周期比值均能满足限制要求,则抗扭刚度更为理想,因此结构计算中应调整结构刚度使第一周期、第二周期为平动周期,第三周期为扭转周期。
2、如何判定平动周期现阶段高层结构设计基本上采用中国建筑科学研究院satwe进行建模计算,satwe计算中扭转耦联振动的主振型,可通过计算振型方向扭转系数来判断,在两个平动和一个扭转方向系数中,当扭转系数小于0.5时,则该振型可认为是平动为主的振型,即该周期为平动周期;当扭转系数大于0.5时,则该振型可认为是扭转为主的振型,即该周期为扭转周期。
3、工程实例分析调整平动周期3.1 本工程位于6度抗震设防区,丙类建筑住宅工程,剪力墙结构,地上层高均为3米,地上层数为30层,建设场地基本风压值w0=0.55kn/㎡,基本雪压s0=0.45kn/㎡,剪力墙抗震等级为三级,各层剪力墙、梁、洞口布置见结构平面布置图1示。
规范条文:新高规的4.3.5条规定,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0.9;B 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。
对于通常的规则单塔楼结构对于通常的规则单塔楼结构,,如下验算周期比:1)根据各振型的平动系数大于0.5,还是扭转系数大于0.5,区分出各振型是扭转振型还是平动振型2)通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt ,周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T13)对照对照““结构整体空间振动简图”,考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动,如果仅是局部振动部振动,,不是第一扭转/平动周期平动周期。
再考察下一个次长周期。
4)考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大 计算Tt/T1,看是否超过0.9 (0.85)周期比控制什么? 如同位移比的控制一样,周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系,而非其绝对大小,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效的是使抗侧力构件的平面布置更有效、、更合理更合理,,使结构不致于出现过大结构不致于出现过大((相对于侧移相对于侧移))的扭转效应。
一句话,周期比控制不是在要求结构足够结实,而是在要求结构承载布局的合理性X 周期比不满足要求,如何调整?一旦出现周期比不满足要求的情况,一般只能通过调整平面布置来改善这一状况布置来改善这一状况,,这种改变一般是整体性的,局部的小调整往往收效甚微。
周期比不满足要求 说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小,总的调。
整原则是加强结构外圈刚度整原则是加强结构外圈刚度,,削弱结构内筒刚度。
验算周期比的目的验算周期比的目的,,主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效应应。
F 多塔结构周期比:对于多塔楼结构,不能直接按上面的方法验算。
如果上部没有连接如果上部没有连接,,应该各个塔楼分别计算并分别验算,如果上部有连接如果上部有连接,,验算方法尚不清楚。
首先周期比反映的是结构扭转刚度和平动刚度之间的一种比值关系,如果周期比大于0.9的话说明你的结构扭转刚度相对于平动刚度来说小了,地震中会发生扭转严重破坏,,既然周期比反映的是扭转刚度合平动刚度的关系的话很显然,处理办法就是两个:第一增加结构的扭转刚度,第二,减小结构的平动刚度。
那么什么时侯用第一呢,当结构的平动刚度比较合适的时候就是层间相对转角位移比较大(当然不能超过规范限制)这时候可以考虑增加扭转刚度,具体的做法是加强结构周边的梁和柱。
很多新人搞不懂为什么要加强周边,在这里可以举个简单的列子,同志们你们的自行车车架为什么用钢管做而不用相同钢材的钢筋做,一个很重要的因素就是钢管抗扭比钢筋强,当然自行车还涉及到抗压等其他的因素。
用第二种方法的话和第一个相反,就是结构平动刚度比较大(层间相对转角位移比较小)而导致动周期小,着时候考虑消减平动周期,具体做法是消减结构中部刚度,达到降低平动刚度同时增强扭转刚度的目的。
平动系数和扭转系数一、前言平动系数和扭转系数是材料力学中的两个重要参数,它们分别反映了材料在平动和扭转过程中的变形特性。
本文将从以下几个方面详细介绍平动系数和扭转系数的定义、计算方法、影响因素以及应用等方面。
二、平动系数1. 定义平动系数是指当材料受到外力作用时,单位压力下的长度变化率。
通俗地说,就是材料在受到外力作用时,单位压力下会发生多少长度变化。
2. 计算方法平动系数的计算方法为:α = ΔL / (L * ΔP)其中,α为平动系数;ΔL为长度变化量;L为原始长度;ΔP为受到的压力变化量。
3. 影响因素材料的组成、温度、应力状态等都会对其平动系数产生影响。
一般来说,金属类材料的平动系数较小,而非金属类材料则较大。
4. 应用在工程领域中,平动系数常常被用于设计各种机械结构。
例如,在设计液压缸时需要考虑其内部密封圈与活塞间的间隙,此时平动系数就是一个重要的参数。
三、扭转系数1. 定义扭转系数是指当材料受到外力作用时,单位压力下的扭转角度。
通俗地说,就是材料在受到外力作用时,单位压力下会发生多少扭转变形。
2. 计算方法扭转系数的计算方法为:β = Δθ / (L * ΔP)其中,β为扭转系数;Δθ为扭转角度变化量;L为原始长度;ΔP为受到的压力变化量。
3. 影响因素与平动系数类似,材料的组成、温度、应力状态等都会对其扭转系数产生影响。
一般来说,金属类材料的扭转系数较小,而非金属类材料则较大。
4. 应用在工程领域中,扭转系数常常被用于设计各种机械结构。
例如,在设计轴线传动系统时需要考虑其所需的扭矩大小,此时扭转系数就是一个重要的参数。
四、总结平动系数和扭转系数是两个重要的材料力学参数,在工程领域中有着广泛应用。
它们的计算方法相似,都是通过单位压力下的变形量来计算。
同时,材料的组成、温度、应力状态等也会对其产生影响,需要在具体应用中进行考虑。
振动周期XY方向的平动因子及Z向扭转因子振型质量参与振动周期是指一个物体从一个极端位置运动到另一个极端位置并返回到初始位置所需的时间。
它是描述物体振动特征的重要参数之一在振动过程中,物体可以沿着不同的方向发生平动和扭转。
平动是指物体在空间内沿直线方向移动,扭转是指物体围绕一些轴旋转。
因此,对于一个三维物体,我们可以将它的平动和扭转分为三个方向:XY方向的平动和Z向的扭转。
在振动系统中,物体的平动和扭转通常由振型来描述。
振型是指在一些振动系统中,使系统产生稳定振动的特定形式。
每个振型都有其对应的振型质量,即在该振型下各个部分参与振动的质量比例。
对于振动周期而言,当振动的频率较高时,周期就会变短;而当振动的频率较低时,周期就会变长。
在XY方向的平动中,平动因子用于描述物体沿XY方向上的运动特征。
它是由物体在该方向上的受力和质量之比得到的。
平动因子越大,表示该方向上的受力较大,物体在该方向上的振动较为明显。
在Z向的扭转中,扭转因子用于描述物体围绕Z轴旋转的特征。
扭转因子的大小取决于物体在该方向上的受力矩和惯性矩之比。
扭转因子越大,表示物体在Z向的扭转运动越明显。
振型质量参与描述了每个振型中各个部分参与振动的质量比例。
振型质量参与的大小取决于每个部分的质量和振型的特征。
振型质量参与越大,表示该部分在振动中的作用越显著。
总结起来,振动周期、XY方向的平动因子、Z向的扭转因子和振型质量参与是描述物体振动特征的重要参数。
通过对这些参数的分析,可以更好地理解和描述振动现象。
在实际应用中,这些参数可以用于设计振动系统、控制振动和评估振动的影响。
规范条文:新高规的4.3.5条规定,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0.9;B 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。
对于通常的规则单塔楼结构对于通常的规则单塔楼结构,,如下验算周期比:1)根据各振型的平动系数大于0.5,还是扭转系数大于0.5,区分出各振型是扭转振型还是平动振型2)通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt ,周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T13)对照对照““结构整体空间振动简图”,考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动,如果仅是局部振动部振动,,不是第一扭转/平动周期平动周期。
再考察下一个次长周期。
4)考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大 计算Tt/T1,看是否超过0.9 (0.85)周期比控制什么? 如同位移比的控制一样,周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系,而非其绝对大小,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效的是使抗侧力构件的平面布置更有效、、更合理更合理,,使结构不致于出现过大结构不致于出现过大((相对于侧移相对于侧移))的扭转效应。
一句话,周期比控制不是在要求结构足够结实,而是在要求结构承载布局的合理性X 周期比不满足要求,如何调整?一旦出现周期比不满足要求的情况,一般只能通过调整平面布置来改善这一状况布置来改善这一状况,,这种改变一般是整体性的,局部的小调整往往收效甚微。
周期比不满足要求 说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小,总的调。
整原则是加强结构外圈刚度整原则是加强结构外圈刚度,,削弱结构内筒刚度。
验算周期比的目的验算周期比的目的,,主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效应应。
F 多塔结构周期比:对于多塔楼结构,不能直接按上面的方法验算。
如果上部没有连接如果上部没有连接,,应该各个塔楼分别计算并分别验算,如果上部有连接如果上部有连接,,验算方法尚不清楚。
一、评价结构扭转效应的指标如下,如何选择?1、扭转周期比扭转周期比指结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比值。
扭转周期比是控制结构的抗扭刚度不至于太弱,但是,从目前已有的文献来看,这一指标已逐步淡化,主要原因是周期比在偏心距较小的情况下提出的,对于不等高掉层框架结构,具有相对偏心距较大的特点,此时可能对结构扭转效应控制失真,具体工程应用时出现很多不合理的现象。
2、扭转位移比 P10 指的是楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移与楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的比值。
∂=δmaxδave=δmax(δmax+δmin)/2《高规》对A级高度高层建筑的限值为1.5,B级高度高层建筑的限值为1.4。
扭转位移比∂是一个能反应结构扭转效应大小的相对指标量,故不能有效地反应结构扭转效应的大小,也不是唯一能够决定结构抗震性能的指标,应结合结构层间位移,层间扭转角等指标综合评定。
3、层间扭转角:刚性楼板的转动的角度,是对结构扭转状态的直接描述。
层间扭转角是反应结构扭转效应最直接的指标之一。
在弹塑性状态下,结构上接地层处的扭转角与静力偏心距不再呈线性关系。
不规则结构在水平力作用下产生扭转,其结构扭转效应在与受力方向垂直的建筑物两端框架位置最为明显。
端框架扭转效应主要由两部分构成:框架附加层间位移Δδ及竖向构件附加扭转角Δθi,如下图所示:在框架内产生了附加的弯矩和剪力,而两端框架的附加层间位移Δδ竖向构件附加扭转角Δθi在竖向构件中产生了附加的扭矩。
其中,附=tanθi×L/2,附加扭转角Δθi=θi−θi−1。
可见,加层间位移Δδ结构的扭转效应与结构的层间扭转角直接相关。
层间扭转角目前规范对其没有介绍,也没有限值,如果应用此作为评价结构扭转的指标,限值如何确定?参考文献:关于采用层间扭转角作为结构扭转控制辅助判别指标的探讨4、层间位移角。
刚入行自己的理解如下正好和前人有相同之处不足不对的额地方请大家指教扭转系数和平动系数加起来为一,第一个扭转系数超过50%,也就是0.5以上的,就可以认为是以扭转为主的周期,平动也是这样平动系数中须X或Y方向任一方向大于0。
5,则视为平动;若平动系数中X或Y方向无任一方向大于0。
5,则视为扭转;我也是这样理解这样做的。
PKPM软件如何判断扭转周期昨天,有一个纯剪力墙结构的工程问过来,透露一个小技巧——如何判断“纯”扭转周期。
周期、地震力与振型输出文件(侧刚分析方法)===================================================================== 考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数振型号周期转角平动系数 (X+Y) 扭转系数1 1.4675 88.39 0.61 ( 0.00+0.61 ) 0.392 1.3954 93.54 0.44 ( 0.00+0.44 ) 0.563 0.8524 0.57 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.004 0.3356 92.82 0.06 ( 0.01+0.05 ) 0.945 0.3174 91.93 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.006 0.2319 2.03 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.007 0.1594 103.11 0.09 ( 0.02+0.07 ) 0.91===================================================================== 如果看这个您判断扭转周期是第二周期吗?有人会断定第四周期才是第一扭转周期吗?【问题】遇到这种情况怎么看数据文件呢?继续看WZQ.OUT文件的下面的内容步骤一:看两个方向的基底反力各振型作用下 X 方向的基底剪力-------------------------------------------------------振型号剪力(kN)1 2.862 10.063 8468.624 6.925 5.626 3616.597 12.15各振型作用下 Y 方向的基底剪力-------------------------------------------------------振型号剪力(kN)1 2884.642 2076.293 1.094 6.815 4538.906 5.997 33.10============================================================【局部数据】步骤二:看振型对应的位移============================================================ 耦联时的振型Floor : 层号Tower : 塔号X-Disp : 耦联振型在 X 方向的位移分量Y-DISP : 耦联振型在 Y 方向的位移分量Angle-Z: 耦联振型绕 Z 轴的转角振型 1------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z(mm) (mm) (rad)24 1 0.015 0.454 0.02523 1 0.013 0.466 0.02422 1 0.012 0.449 0.02321 1 0.012 0.427 0.02220 1 0.011 0.404 0.02119 1 0.011 0.380 0.02018 1 0.010 0.355 0.01917 1 0.010 0.330 0.01716 1 0.009 0.305 0.01615 1 0.008 0.279 0.01514 1 0.008 0.253 0.01413 1 0.007 0.226 0.01212 1 0.006 0.201 0.01111 1 0.006 0.175 0.01010 1 0.005 0.151 0.0089 1 0.005 0.127 0.0078 1 0.004 0.104 0.0066 1 0.003 0.062 0.004 5 1 0.002 0.044 0.003 4 1 0.002 0.028 0.002 3 1 0.005 0.015 0.001 2 1 0.000 0.000 0.000 1 1 0.000 0.000 0.000振型 2------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 24 1 -0.026 0.433 -0.02923 1 -0.024 0.386 -0.02922 1 -0.023 0.364 -0.02821 1 -0.022 0.346 -0.02620 1 -0.021 0.328 -0.02519 1 -0.020 0.308 -0.02418 1 -0.019 0.289 -0.02217 1 -0.018 0.269 -0.02116 1 -0.017 0.248 -0.01915 1 -0.015 0.227 -0.01814 1 -0.014 0.206 -0.01613 1 -0.013 0.185 -0.01512 1 -0.012 0.164 -0.01311 1 -0.011 0.143 -0.01110 1 -0.009 0.123 -0.0109 1 -0.008 0.104 -0.008 8 1 -0.007 0.085 -0.0076 1 -0.005 0.051 -0.004 5 1 -0.003 0.035 -0.003 4 1 -0.002 0.022 -0.002 3 1 -0.006 0.012 -0.001 2 1 0.000 0.000 0.000 1 1 0.000 0.000 0.000振型 3------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 24 1 0.960 0.010 -0.00323 1 0.918 0.007 -0.00322 1 0.886 0.007 -0.00321 1 0.852 0.007 -0.00320 1 0.816 0.007 -0.00319 1 0.778 0.007 -0.00218 1 0.738 0.007 -0.00217 1 0.696 0.007 -0.00216 1 0.653 0.007 -0.00215 1 0.607 0.007 -0.00214 1 0.560 0.007 -0.00113 1 0.512 0.007 -0.00112 1 0.463 0.006 -0.00111 1 0.414 0.006 -0.00110 1 0.364 0.006 -0.0019 1 0.315 0.005 0.000 8 1 0.266 0.005 0.0006 1 0.171 0.004 0.000 5 1 0.126 0.003 0.000 4 1 0.084 0.002 0.000 3 1 0.048 0.002 0.000 2 1 0.002 0.000 0.000 1 1 0.000 0.000 0.000振型 4------------------------------------------------------- Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 24 1 0.037 -0.098 0.04223 1 0.031 -0.028 0.04122 1 0.027 -0.015 0.03321 1 0.022 -0.010 0.02520 1 0.017 -0.005 0.01619 1 0.012 0.000 0.00818 1 0.007 0.005 -0.00117 1 0.002 0.010 -0.00916 1 -0.003 0.014 -0.01615 1 -0.008 0.018 -0.02314 1 -0.012 0.021 -0.02813 1 -0.016 0.024 -0.03212 1 -0.018 0.025 -0.03511 1 -0.021 0.025 -0.03710 1 -0.022 0.025 -0.0369 1 -0.022 0.024 -0.035 8 1 -0.022 0.021 -0.0326 1 -0.020 0.014 -0.0245 1 -0.018 0.010 -0.0194 1 -0.015 0.006 -0.0133 1 -0.046 0.001 -0.0082 1 0.000 0.000 0.0001 1 0.000 0.000 0.000============================================================【局部数据】步骤三,进行判断通过以上的数据,我们可以确认:1、第二周期是平动加扭转,第四周期是纯扭转;2、第一周期和第二周期的变形结果通过对比可以看出二者只是x向平动成分的方向有所改变;3、第二周期作为第一扭转周期不太合适,第四周期定为扭转周期比较合适。
一、位移比、层间位移比控制规范条文:新高规的3.4.5条规定,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
高规4.6.3条规定,高度不大于150m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层间之比(即最大层间位移角)Δu/h应满足以下要求:结构休系Δu/h限值框架1/550框架-剪力墙,框架-核心筒1/800筒中筒,剪力墙1/1000框支层1/1000名词释义:(1)位移比:即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
(2)层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
其中:最大水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
平均水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
层间位移角:墙、柱层间位移与层高的比值。
最大层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值。
平均层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
控制目的:高层建筑层数多,高度大,为了保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其最大位移和层间位移加以控制,主要目的有以下几点:1.保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
2.保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
3.控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
结构位移输出文件(WDISP.OUT)Max-(X)、Max-(Y)----最大X、Y向位移。
(mm)Ave-(X)、Ave-(Y)----X、Y平均位移。
(mm)Max-Dx ,Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移Ave-Dx ,Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移Ratio-(X)、Ratio-(Y)---- X、Y向最大位移与平均位移的比值。
Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值即要求:Ratio-(X)= Max-(X)/ Ave-(X) 最好<1.2 不能超过1.5Ratio-Dx= Max-Dx/ Ave-Dx 最好<1.2 不能超过1.5Y方向相同电算结果的判别与调整要点:1.若位移比(层间位移比)超过1.2,则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用;2.验算位移比需要考虑偶然偏心作用,验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心;3.验算位移比应选择强制刚性楼板假定,但当凸凹不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型,当平面不对称时尚应计及扭转影响4.最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。
构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果(即构件设计可以采用弹性楼板计算,而位移计算必须在刚性楼板假设下获得),故可先采用刚性楼板算出位移,而后采用弹性楼板进行构件分析。
5.因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层最大位移一般都发生在结构单元的边角部位。
二、周期比控制规范条文:新高规的4.3.5条规定,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0.9;B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。
(抗归中没有明确提出该概念,所以多层时该控制指标可以适当放松,但一般不大于1.0。
)名词释义:周期比:即结构扭转为主的第一自振周期(也称第一扭振周期)Tt与平动为主的第一自振周期(也称第一侧振周期)T1的比值。
周期比主要控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响,使结构的抗扭刚度不能太弱。
因为当两者接近时,由于振动藕连的影响,结构的扭转效应将明显增大。
对于通常的规则单塔楼结构,如下验算周期比:1)根据各振型的平动系数大于0.5,还是扭转系数大于0.5,区分出各振型是扭转振型还是平动振型2)通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt,周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T13)对照“结构整体空间振动简图”,考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动,如果仅是局部振动,不是第一扭转/平动周期。
再考察下一个次长周期。
4)考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大5)计算Tt/T1,看是否超过0.9 (0.85)多塔结构周期比:对于多塔楼结构,不能直接按上面的方法验算,而应该将多塔结构切分成多个单塔,按多个单塔结构分别计算。
周期、地震力与振型输出文件(WZQ.OUT)考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数振型号周期转角平动系数(X+Y) 扭转系数1 0.6306 110.18 0.99 ( 0.12+0.88 ) 0.012 0.6144 21.19 0.95 ( 0.82+0.12 ) 0.053 0.4248 2.39 0.06 ( 0.06+0.00 ) 0.944 0.1876 174.52 0.96 ( 0.95+0.01 ) 0.045 0.1718 85.00 1.00 ( 0.01+0.99 ) 0.006 0.1355 5.03 0.05 ( 0.05+0.00 ) 0.957 0.0994 177.15 0.97 ( 0.97+0.00 ) 0.038 0.0849 87.63 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.009 0.0752 12.73 0.03 ( 0.03+0.00 ) 0.97X 方向的有效质量系数: 97.72%Y 方向的有效质量系数: 96.71%即要求:0.4248/0.6306=0.67 <0.997.72% 96.71% >90% 说明无需再增加振型计算电算结果的判别与调整要点:1. 对于刚度均匀的结构,在考虑扭转耦连计算时,一般来说前两个或几个振型为其主振型,但对于刚度不均匀的复杂结构,上述规律不一定存在。
总之在高层结构设计中,使得扭转振型不应靠前,以减小震害。
SATWE程序中给出了各振型对基底剪力贡献比例的计算功能,通过参数Ratio(振型的基底剪力占总基底剪力的百分比)可以判断出那个振型是X方向或Y方向的主振型,并可查看以及每个振型对基底剪力的贡献大小。
2. 振型分解反应谱法分析计算周期,地震力时,还应注意两个问题,即计算模型的选择与振型数的确定。
一般来说,当全楼作刚性楼板假定后,计算时宜选择“侧刚模型”进行计算。
而当结构定义有弹性楼板时则应选择“总刚模型”进行计算较为合理。
至于振型数的确定,应按上述[高规]5.1.13条(高层建筑结构计算振型数不应小于9,抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不小于15,对于多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%)执行,振型数是否足够,应以计算振型数使振型参与质量不小于总质量的90%作为唯一的条件进行判别。
([耦联]取3的倍数,且≤3倍层数,[非耦联]取≤层数,直到参与计算振型的[有效质量系数]≥90%)3. 如同位移比的控制一样,周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系,而非其绝对大小,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不致于出现过大(相对于侧移)的扭转效应。
即周期比控制不是在要求结构足够结实,而是在要求结构承载布局的合理性。
考虑周期比限制以后,以前看来规整的结构平面,从新规范的角度来看,可能成为“平面不规则结构”。
一旦出现周期比不满足要求的情况,一般只能通过调整平面布置来改善这一状况,这种改变一般是整体性的,局部的小调整往往收效甚微。
周期比不满足要求,说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小,总的调整原则是要加强外圈结构刚度、增设抗震墙、增加外围连梁的高度、削弱内筒的刚度。
4. 扭转周期控制及调整难度较大,要查出问题关键所在,采取相应措施,才能有效解决问题。
a)扭转周期大小与刚心和形心的偏心距大小无关,只与楼层抗扭刚度有关;b)剪力墙全部按照同一主轴两向正交布置时,较易满足;周边墙与核心筒墙成斜交布置时要注意检查是否满足;c)当不满足周期限制时,若层位移角控制潜力较大,宜减小结构竖向构件刚度,增大平动周期;d)当不满足周期限制时,且层位移角控制潜力不大,应检查是否存在扭转刚度特别小的层,若存在应加强该层的抗扭刚度;e)当不满足扭转周期限制,且层位移角控制潜力不大,各层抗扭刚度无突变,说明核心筒平面尺度与结构总高度之比偏小,应加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墙厚,增大核心筒的抗扭刚度。
f)当计算中发现扭转为第一振型,应设法在建筑物周围布置剪力墙,不应采取只通过加大中部剪力墙的刚度措施来调整结构的抗扭刚度。
三、层刚度比控制规范条文:1.抗震规范附录E2.1规定,筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2;2.高规的4.4.2条规定,抗震设计的高层建筑结构,其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%;3.高规的5.3.7条规定,高层建筑结构计算中,当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍;4.高规的10.2.3条规定,底部大空间剪力墙结构,转换层上部结构与下部结构的侧向刚度,应符合高规附录E的规定:E.0.1) 底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构,可近似采用转换层上、下层结构等效刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时不应大于2。
E.0.2) 底部大空间层数大于一层时,其转换层上部框架-剪力墙结构的与底部大空间层相同或相近高度的部分的等效侧向刚度与转换层下部的框架-剪力墙结构的等效侧向刚度比γe宜接近1,非抗震设计时不应大于2,抗震设计时不应大于1.3。
名词释义:刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值(也称层刚度比),该值主要为了控制高层结构的竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层。
对于地下室结构顶板能否作为嵌固端,转换层上、下结构刚度能否满足要求,及薄弱层的判断,均以层刚度比作为依据。
[抗规]与[高规]提供有三种方法计算层刚度,即剪切刚度(Ki=GiAi/hi)、剪弯刚度(Ki=Vi/Δi)、地震剪力与地震层间位移的比值(Ki=Qi/Δui)。
通常选择第三种算法。
刚度的正确理解应为产生一个单位位移所需要的力建筑结构的总信息(WMASS.OUT)===============================================================各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息……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……==============================================================即要求:Ratx1、Raty1 >1电算结果的判别与调整要点:1. 规范对结构层刚度比和位移比的控制一样,也要求在刚性楼板假定条件下计算。