带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩的计算
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地震倾覆力矩测试抗震设计时,地震造成的对房屋的倾覆力矩是由框架和剪力墙两部分共同承担的。
若由框架承担的部分大于总倾覆力矩的一定比例时,说明框架部分已居于较主要地位,应加强其抗震能力的储备。
另外,对于近年兴起的短肢剪力墙结构,新规程要求设置剪力墙筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的结构。
同时对短肢剪力墙结构中抗震设计时筒体和一般剪力墙承受的地震倾覆力矩作了相应的规定。
为便于操作,本次规范修订给出了框架部分承受的地震倾覆力矩的具体计算公式。
1. 规范、规程相关规定和测试内容1.1.规范、规程相关规定1. 抗震规范6.1.3-1和高规8.1.3条文,用于判定框剪结构的框架部分抗震等级的提高。
具体内容为“框架抗震墙结构,在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,(柱轴压比限值宜按框架结构的规定采用);最大适用高度可比框架结构适当增加”; 框架部分承受的地震倾覆力矩可按下式计算:11n mc ij i i j M V h ===∑∑式中 Mc ——框剪结构在基本振型地震作用下框架部分承受的地震倾覆力矩 n ——结构层数m ——框架i 层的柱根数Vij ——第i 层j 根框架柱的计算地震剪力 hi ——第i 层层高 2. 高规7.1.2-2,用于限定短肢剪力墙结构中短肢剪力墙的数量。
具体内容为“抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”;2. 测试例题2.1.例1-框架-剪力墙SOF15层框剪,层高均为3.3M ,总高度16.5M 。
无地下室。
地震信息 ............................................振型组合方法: CQC12345678123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536123456789Xm=8.00Ym=8.00Xs=8.00Ys=8.00Rx=0.56Ry=7.96第 2 层墙柱 墙梁编号及节点简图梁总数 = 36 柱总数 = 9 墙梁数 = 0 墙柱数 = 82.1.1 SATWE 计算取15个振型,刚性楼板假定。
框架承担倾覆力矩的合理计算方法
常磊;崔济东;廖耘;周定;李盛勇
【期刊名称】《建筑结构》
【年(卷),期】2024(54)4
【摘要】为理清框架倾覆力矩的相关概念区别,并给出各自合理计算方法,对计算框架、支撑、框架+支撑、局部框架或者局部框架+支撑倾覆力矩的统一解法进行总结,给出相应的力学法。
指出框架倾覆力矩和框架承担倾覆力矩之间的显著区别,给出两者的异同以及建筑结构中框架承担倾覆力矩的计算原则,并进一步给出合理计算框架承担倾覆力矩的方法,即修正的统一解法。
修正的统一解法适用于一般建筑结构和带竖向构件转换的结构,也适用于带伸臂框架-核心筒结构。
最后对典型结构算例的框架承担倾覆力矩进行计算分析,结果合理可行。
【总页数】12页(P124-135)
【作者】常磊;崔济东;廖耘;周定;李盛勇
【作者单位】广州容柏生建筑工程设计事务所
【正文语种】中文
【中图分类】TU973;TU318
【相关文献】
1.底层框架—抗震墙多层砖房在地震倾覆力矩作用下柱附加轴力计算方法的探讨
2.框架承担的倾覆力矩比例对框架—剪力墙结构抗震性能的影响
3.框架-剪力墙结
构框架部分承担倾覆力矩的计算方法研究4.部分框支-剪力墙结构框支框架部分承担倾覆力矩的计算方法研究5.能量法计算框架-剪力墙结构框架倾覆力矩比
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框支框架承担的地震倾覆力矩占结构总地震力矩之比例的算法解释一、规范要求:10.2.16 部分框支剪力墙结构的布置应符合下列规定:7 框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50%;二、规范要求的本意:规范条文说明:相比于02规程,此条有两处修改:一。
;二是增加第7款对框支框架承担的倾覆力矩的限制,防止落地剪力墙过少。
三、倾覆力矩算法:以下图的简单对称结构为例说明:1)V*H 求和方式(抗规方法)框架部分按刚度分配的地震倾覆力矩的计算公式in i mj ij c h V M ∑∑===11式中c M ——框架-抗震墙结构在规定的侧向力作用下框架部分分配的地震倾覆力矩;n ——结构层数; m ——框架i 层的柱根数;ij V ——第i 层第j 根框架柱的计算地震剪力; i h ——第i 层层高。
对一根框架柱来讲,根据其平衡条件,21M M h V c += (8) 同样根据平衡条件,此时梁上剪力N V b = (9) 在梁内由梁的平衡条件有Nl l V M b ==2 (10) 则按照抗规方法计算得到的柱倾覆力矩为:Nl M h V M c c 2221'+== (11)2)力学标准方式(即PKPM 中提供的轴力方式)按力学方法计算倾覆力矩,需要先计算合力作用点,然后用底部轴力对合力作用点取距。
SATWE 中的合力作用点计算方法为 ∑∑=ii i o N x N x (5) 其中o x ——x 向合力作用点i N ——x 向规定水平力下各构件的轴力 i x ——柱的x 坐标或者墙柱的中心点x 坐标。
则框架柱承担的倾覆力矩为: ()[]∑=+-=ni yi o ii cx M x x N M 1(6)即倾覆力矩为轴力产生的倾覆力矩与柱底弯矩之和,墙的计算方法与柱相同。
图6所示框剪结构在水平力F 作用下,在框架柱底部产生的轴力为N ,柱底弯矩为1M ,显然框架承担的倾覆力矩应该为:()12122M L L N M c ++= (7)四结论:从计算结果可以看出:1抗规方式算出的柱底部弯矩占结构总弯矩的比例与墙数量的相关性更强(主要跟墙柱的刚度在总刚度的占比有关),而轴力方式算出的柱底部弯矩的占结构总弯矩的比例与墙位置的相关性也有很大关系,甚至占主导的关系(根据轴力计算弯矩时的墙柱与结构合力作用点的距离(即力臂)的有关)。
6 地震作用下框架内力和侧移计算6.1刚度比计算刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值。
为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.4.2条规定:抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第3.5.2条规定:对框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比计的比值不宜小于0.7,且与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。
计算刚度比时,要假设楼板在平面内刚度无限大,即刚性楼板假定。
7.0939.0/1136076/1066908211>===∑∑mmN mmN DDγ,满足规范要求;()8.0939.0/113607611360761136076/10669083343212>=++⨯=++=∑∑∑∑mmN mmN DD D D γ,满足规范要求。
依据上述计算结果可知:刚度比满足要求,所以无竖向突变,无薄弱层,结构竖向规则,故可不考虑竖向地震作用。
将上述不同情况下同层框架柱侧移刚度相加,框架各层层间侧移刚度∑iD ,见表6-4。
表5-4框架各层层间侧移刚度楼层1层 2层 3层 4层 5层 6层 突出屋面层 ∑iD1066908113607611360761136076113607611360762583966.2水平地震作用下的侧移计算根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)附录C 中第C.0.2条可知:对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框架剪力墙结构和剪力墙结构,其基本周期可按公式6-1计算。
T T T μψ7.11= (6-1)式中:1T ——框架的基本自振周期;T μ——计算结构基本自振周期的结构顶点假想位移,单位为m ;T ψ——基本自振周期考虑非承重砖墙影响的折减系数。
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房屋建筑中带转换层的框支剪力墙结构设计分析1、引言2、框支剪力墙概述框支剪力墙是由墙体和横向刚性框架组成的结构体系,通过墙体承载竖向重力和施加竖向抗力来保证结构的稳定性和安全性。
在带转换层的结构中,墙体和横向刚性框架的转换层承载了水平荷载,并通过框架形成的水平屈曲和墙体的剪切变形来消化地震力。
3、设计分析3.1结构选择在设计带转换层的框支剪力墙结构时,应根据建筑物的高度、用途和地区的地震烈度等因素进行结构选择。
一般情况下,高层建筑采用剪力墙-框架体系结构,即在竖向采用剪力墙承担荷载,在水平采用剪力墙和框架相结合的形式。
3.2转换层设计转换层是连接上下两个结构体系的重要部分,需要保证转换层具有足够的刚度和强度。
对于大型建筑,转换层应采用剪力墙-框架结构,其中剪力墙用于承载竖向荷载和水平抗力,框架用于水平刚度的提供和承载水平荷载。
3.3墙体设计框支剪力墙的墙体设计应满足强度、刚度和稳定性的要求。
墙体应具有足够的抗剪承载力和剪切刚度,通过适当的墙体厚度和剪力墙的间隔来满足设计要求。
同时,墙体还要考虑弯矩和轴向力的作用,采用适当的构造措施来提高抗弯和抗轴能力。
3.4框架设计框支剪力墙的框架设计应满足刚度和韧度的要求。
框架应具有足够的刚度来承担水平荷载,并通过适当的布置和尺寸来满足整体结构的稳定性。
同时,框架的连接节点也需要进行合理的设计,采用适当的连接方式和强度来保证框架的整体性能。
4、结构分析和优化通过对框支剪力墙结构进行分析和优化,可以得到合理的结构方案。
在结构分析中,应考虑横向荷载、地震作用等因素,并进行抗震性能计算和受力分析。
在优化设计中,可以通过调整墙体和框架的布置、增加剪切墙和框架的数量等方式来改善结构的性能。
5、结论在房屋建筑中带转换层的框支剪力墙结构设计中,需要考虑结构选择、转换层设计、墙体设计和框架设计等方面的要求。
通过合理的结构分析和优化设计,可以得到安全、稳定和经济的结构方案。
同时,在实施设计过程中,还需要对结构进行动力计算和监测,以确保结构的抗震性能和使用安全。
盈建科常见对⽐问题分析常见对⽐问题分析北京盈建科软件有限责任公司2014年7⽉北京⽬录第⼀节不计算地震作⽤时柱轴压⽐与PKPM对不上 (2) 1.1全楼模型 (2)1.2⽤户问题 (2)1.3参数设计(⽤户) (2)1.4轴压⽐显⽰ (2)1.5构件信息对⽐ (2)1.6结论 (2)第⼆节次梁底部钢筋⽐PKPM⼩很多 (2)2.1⽤户问题 (2)2.2计算结果对⽐ (2)2.3差别原因分析对⽐ (2)2.4《⾼规》的相关条⽂ (2)2.5结论 (2)第三节带转换层的框⽀框架承担的地震倾覆⼒矩计算 (2) 3.1⽤户问题 (2)3.2计算结果对⽐分析 (2)3.3结论 (2)第四节弹性板计算考虑梁向下相对偏移对结果的影响 (2) 4.1⽤户问题 (2)4.2计算结果对⽐ (2)4.3差别原因分析 (2)4.4和国外软件对⽐分析 (2)4.5结论 (2)第五节地下室柱且⾓柱配筋为何⽐PKPM⼩很多 (2) 5.1⽤户问题 (2)5.2计算结果差别的分析 (2)5.3结论 (2)第六节顶层⾓柱钢筋⽐PKPM⼩很多 (2)6.1⽤户问题 (2)6.2计算结果对⽐ (2)6.4将对⽐柱设为⾮顶层后YJK与PKPM配筋相同 (2)6.5结论 (2)第七节刚⼼计算和SATWE存在差异的分析 (2)7.1⽤户问题 (2)7.2计算结果分析 (2)7.3SA TWE在刚⼼计算中存在的问题 (2)7.4模型简化的进⼀步对⽐分析 (2)7.5结论 (2)第⼋节剪⼒墙考虑平⾯外轴压配筋造成的与SATWE差异 (2)8.1例⼀:19368 (2)8.2例⼆:19377 (2)第九节框架梁由多段组成时梁下配筋有时⽐PKPM⼤ (2)9.1⽤户问题 (2)9.2计算结果对⽐ (2)9.3差别原因分析对⽐ (2)9.4对《⾼规》5.2.3.4条的不同处理 (2)9.5结论 (2)第⼗节为何梁配筋PKPM为1000⽽YJK不超限 (2)10.1⽤户问题 (2)10.2差别原因分析 (2)10.3结论 (2)第⼗⼀节误判梁受拉导致梁配筋增⼤ (2)11.1⽤户问题 (2)11.2计算结果对⽐ (2)11.3差别原因分析对⽐ (2)11.4结论 (2)第⼗⼆节有地下室时的SATWE质量参与系数99% (2)12.1⽤户问题 (2)12.2SA TWE增加计算振型个数到38个时基底剪⼒仍明显增加 (2) 12.3使⽤MIDAS软件进⾏对⽐ (2)12.4质量参与系数差异分析 (2)第⼗三节有斜杆时的楼层抗剪承载⼒计算对⽐ (2)13.1案例⼀、合肥⼯业⼤学建筑设计院项⽬ (2)13.2案例⼆、中建上海建筑设计院项⽬ (2)第⼗四节柱双偏压配筋计算差异问题 (2)14.1例1:17512 (2)14.2例2:17822 (2)第⼗五节⽆梁楼盖两种计算模式结果对⽐ (2)15.1将梁改为虚梁 (2)15.2该⼯程控制内⼒仍为恒载和活荷载 (2)15.3将上部结构弹性板单元设置为0.5⽶ (2)15.4⽆梁楼盖计算相关设置 (2)15.5上部结构为3层模型⽽平⾯楼板计算取1层模型 (2) 15.6将上部结构改为1层后⼆者计算相同 (2)第⼗六节梁中多余节点对计算结果的影响之⼀ (2)16.1⽤户问题 (2)16.2计算结果对⽐ (2)16.3差别原因分析 (2)16.4参数导荷边被打断时荷载类型简化为均布的应⽤ (2) 16.5将梁中的多余结点删除 (2)16.6结论 (2)第⼗七节梁中多余节点对计算结果的影响之⼆ (2)17.1⽤户问题 (2)17.2原因分析 (2)17.3清除梁中多余节点后的计算效果 (2)17.4结论 (2)第⼗⼋节空间结构应⽤常见问题 (2)18.1没有设置⽀座 (2)18.2斜杆铰接造成局部震动 (2)18.3施⼯次序错误造成计算不下去 (2)18.4约束设置不当造成机构 (2)18.5桁架之间缺乏纵向联系 (2)18.6空间结构⽀座和下⾯楼层位置偏差 (2)18.7单点约束和两点约束的使⽤ (2)18.8软件没有⾃动计算空间模型楼层的风荷载 (2)18.9空间层屋顶没有楼板 (2)第⼗九节抗倾覆⼒矩计算差异 (2)19.1⽤户问题 (2)19.2相关计算公式 (2)19.3计算差异分析 (2)19.4结论 (2)第⼆⼗节YJK⾃动合并施⼯次序后的计算差异 (2)20.1⽤户问题 (2)20.2楼层施⼯次序不同 (2)20.3另⼀⼯程对⽐ (2)20.4结论 (2)第⼆⼗⼀节不同施⼯次序对柱配筋的较⼤影响 (2)21.1⽤户问题 (2)21.2柱配筋差距原因分析 (2)21.3直接对⽆梁上柱⼯程合并施⼯次序可得到同样的减少柱配筋的效果 (2) 21.4将较⼤的⾮主体结构恒荷载当做⾃定义恒载输⼊ (2)21.5结论 (2)第⼆⼗⼆节SATWE柱轴压⽐有时偏⼩的原因分析 (2)22.1⽤户问题 (2)22.2⽤户邮件答复 (2)22.3柱内⼒差别分析 (2)22.4地震组合下活荷载不应再考虑按楼层折减 (2)22.5对剪⼒墙的轴压⽐有时SA TWE结果偏⼩ (2)22.6结论 (2)第⼆⼗三节多塔结构计算阵型个数不够造成的配筋异常 (2)23.1⽤户问题 (2)23.2多塔结构计算振型个数不够是计算异常的原因 (2)23.3计算⾜够的振型个数后结果正常 (2)23.4结论 (2)第⼆⼗四节如何忽略空间影响按平⾯框架计算 (2)24.1⽤户问题 (2)24.2空间结构计算和PK的框架结构计算对⽐ (2)24.3仿平⾯框架计算 (2)24.4对柱下独⽴基础0应⼒区的影响 (2)24.5结论 (2)第⼆⼗五节关于现浇空⼼板的暗梁加腋 (2)31.1YJK的暗梁在上部结构计算中的计算模型 (2)31.2有柱帽时YJK可对暗梁在柱帽的位置⾃动加腋 (2)31.3YJK对暗梁和现浇空⼼板分开两步计算 (2)第⼆⼗六节现浇空⼼板暗梁是否加腋对⽐分析 (2)25.1⽤户问题 (2)25.2暗梁加腋后梁端弯矩增加很多⽽跨中弯矩略有减少 (2) 25.3弹性板下暗梁不加腋时为何梁端弯矩变⼩ (2)25.4暗梁跨中配筋⼤是由于按照简⽀梁50%跨中弯矩控制 (2) 25.5按照刚性板模式的计算对⽐ (2)25.6结论 (2)第⼆⼗七节跃层⽀撑建模常见问题 (2)26.1分多段输⼊且中间⽆杆件相连的跃层⽀撑 (2)26.2对节点关联构件均为铰接的错误提⽰必须改正 (2)26.3改正错误的⽅法 (2)26.4结论 (2)第⼆⼗⼋节为何恒载下的位移动画不正常 (2)27.1⽤户问题 (2)27.2⽤户邮件答复 (2)第⼆⼗九节0.2V0调整不当造成的柱超筋 (2)28.1例题⼀ (2)28.2例题⼆ (2)第三⼗节带转换层的框⽀框架承担的地震倾覆⼒矩计算 (2) 29.1⽤户问题 (2)29.2计算结果对⽐分析 (2)29.3结论 (2)第三⼗⼀节弹性板6计算时梁截⾯尺⼨的改变对内⼒影响较⼤ (2) 30.1⽤户例1 (2)30.2⽤户例2 (2)30.3梁宽改变内⼒变化的原因分析 (2)30.4结论 (2)第三⼗⼆节不进⾏地震计算或⾮抗震设计的软件应⽤ (2)32.16度抗震设防区但不需进⾏地震作⽤计算 (2)32.2完全的⾮抗震区设计 (2)第⼀节不计算地震作⽤时柱轴压⽐与PKPM对不上1.1全楼模型1.2⽤户问题1、计算结果,轴压⽐PKPM没有超,YJK超了,为什么?1.3参数设计(⽤户)1.4轴压⽐显⽰PKPM轴压⽐计算结果YJK轴压⽐计算结果1.5构件信息对⽐PKPM构件信息YJK构件信息从对⽐分析可以看出,PKPM计算轴压⽐时轴⼒的公式为:1.2*(1.0*恒载+0.5*活载),这是重⼒荷载代表值的设计值;⽽YJK计算轴压⽐时轴⼒的公式为:1.2*恒载+1.4*活载,这是⽆地震作⽤组合的设计值;《抗规》第6.3.6条注1:轴压⽐指柱组合的轴压⼒设计值与柱的全截⾯⾯积和混凝⼟轴⼼抗压强度设计值乘积之⽐值;对本规范规定不进⾏地震计算的结构,可取⽆地震作⽤组合的轴⼒设计值计算。
一、有地下室时1、对“有地下室工程”的地震振型参与质量结果的复核《高规》5.1.13规定:“计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。
”当结构存在地下室时,当传统软件给出的有效质量系数达到90%以上,甚至达到99%,多数情况下这个给出的值将是偏高的。
可以将同样的模型转换到其它软件计算即可得到这样的结论。
或者当传统软件给出的有效质量系数达到99%时,原本说明已经达到地震作用理论上的最大值,但只要继续增加计算振型个数再计算,程序给出的剪重比还会大幅增加,有时增幅达到30%以上。
这就说明它第一次计算时将地震力少算了,质量系数达到99%属于虚报的情况。
由于一般的民用建筑都带有地下室,在其它类型结构中地下室也常常存在,因此这个问题的影响范围是很广泛的。
解决了传统软件地震力可能少算质量系数的情况。
2、地下室外墙不对称布置时的水土压力计算地下室外墙上作用有水土压力荷载时,水压力和土压力应作为墙的面外荷载,加载到上部结构整体计算模型中计算。
但是传统软件对地下室外墙上的水土压力荷载仅能在配筋时简化考虑,没有加到整体计算模型上,当地下室外墙不对称布置时,特别是在某方向上单边布置时,会形成整体计算中没有考虑水平荷载的重大疏漏。
改进方法是整体计算考虑水土压力等水平荷载。
解决了传统软件没有在整体计算时考虑地下室外墙上的水土压力荷载,而可能造成的安全隐患。
3、对“承受水土压力的地下室外墙”或“剪力墙承受面外荷载”的计算复核设计地下室外墙时,传统软件有限元计算时不能计算剪力墙承受面外荷载的情况,即整体计算时没有加载面外荷载,而只是在地下室外墙的截面配筋设计时才考虑面外荷载,并采用了简化模型计算,即将每层外墙按照竖向1米条带、两端支撑在楼板上的单跨模型计算。
这种方法由于不能考虑竖向各层连续的因素、将墙的周边支撑简化为上下两端支撑等,常造成地下室外墙配筋过大。
YJK的有限元计算可以计算剪力墙承受面外荷载的情况,即整体计算时加载了面外荷载,对承受面外荷载的墙给出墙的面外弯矩和配筋,由于整体有限元计算是按照各层连续、墙周边弹性支撑的精确模型完成的,配筋符合实际情况,减少了地下室外墙配筋过大的异常现象。
关于友商对YJK框支框架所占倾覆力矩百分比计算质疑的回复随着YJK的应用口碑逐年提升,近来友商多次对YJK程序提出了公开质疑。
首先这里表明一下态度:本着为用户负责的态度,盈建科会慎重对待这些质疑,也欢迎友商或各方用户进一步给我们提意见,我们秉承“有则改之,无则加勉”的态度,让YJK产品接受更多的考验,使产品更加完善。
以下内容是此前友商官方发在土木吧、微信公众号“框支转换结构倾覆力矩准确计算实例分析”对YJK软件质疑的回复。
一、YJK提供两种统计倾覆力矩百分比方式YJK软件为了提高适用性,对框支框架所占地震倾覆力矩百分比计算,同时提供《抗震规范》和《轴力统计》两种算法,均输出在“倾覆弯矩及0.2V0调整wv02q.out”文本中。
二、两种算法友商原文认为:框支转换结构是明显的强耦合结构,唯有“轴力方式”能够正确计算倾覆力矩。
对于部分框支剪力墙结构,由于框支框架仅在框支楼层存在,如果硬套抗规公式,则会得出框支框架承担的倾覆弯矩比例很小(按极端的全部楼层竖向构件均为框支柱来考虑,硬套公式的倾覆弯矩比例亦是如此),因此软件提出了计算框支框架倾覆弯矩比例时,扣除框支层以上楼层的倾覆力矩,仅取框支楼层部分的结果计算,相当于把框支楼层当做隔离体看待。
《建筑结构》第47卷第9期的“部分框支剪力墙结构中框支框架承担倾覆力矩的计算方法及应用”中指出了直接套用抗规公式是不适用的;按轴力方法统计,由于力学方法的计算假定与抗规方法不一致,以其结果来判断框支层是否属于少墙框架结构,与规范判断准则有一定的差异。
文章中给出了取底部框支框架部分作为隔离体进行分析的方法,与软件的计算方法在思路上是一致的。
三、YJK 的《抗规》算法技术条件按照《抗震规范》6.1.3条条文说明中的公式计算框架部分按刚度分配的地震倾覆力矩,同时输出按照轴力方式统计结果。
在《抗震规范》6.1.3条该公式中,总的框架倾覆力矩是各层分别计算的框架倾覆力矩的叠加结果。
框支框架承担的地震倾覆力矩占结构总地震力矩之比例的算法说明一、标准要求:10.2.16 部份框支剪力墙结构的布置应符合以下规定:7 框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50%;二、标准要求的本意:标准条文说明:相较于02规程,此条有两处修改:一。
;二是增加第7款对框支框架承担的倾覆力矩的限制,避免落地剪力墙过少。
三、倾覆力矩算法:以以下图的简单对称结构为例说明:1)V*H求和方式(抗规方式)框架部份按刚度分派的地震倾覆力矩的计算公式in i mj ij c h V M ∑∑===11式中c M ——框架-抗震墙结构在规定的侧向力作用下框架部份分派的地震倾覆力矩;n ——结构层数; m ——框架i 层的柱根数;ij V ——第i 层第j 根框架柱的计算地震剪力; i h ——第i 层层高。
对一根框架柱来讲,依照其平稳条件,21M M h V c += (8) 一样依照平稳条件,现在梁上剪力N V b = (9) 在梁内由梁的平稳条件有Nl l V M b ==2 (10) 那么依照抗规方式计算取得的柱倾覆力矩为:Nl M h V M c c 2221'+== (11)2)力学标准方式(即PKPM 中提供的轴力方式)按力学方式计算倾覆力矩,需要先计算合力作用点,然后用底部轴力对合力作用点取距。
SATWE 中的合力作用点计算方式为 ∑∑=ii i o N x N x (5) 其中o x ——x 向合力作用点i N ——x 向规定水平力下各构件的轴力 i x ——柱的x 坐标或墙柱的中心点x 坐标。
那么框架柱承担的倾覆力矩为: ()[]∑=+-=ni yi o ii cx M x x N M 1(6)即倾覆力矩为轴力产生的倾覆力矩与柱底弯矩之和,墙的计算方式与柱相同。
图6所示框剪结构在水平力F 作用下,在框架柱底部产生的轴力为N ,柱底弯矩为1M ,显然框架承担的倾覆力矩应该为:()12122M L L N M c ++= (7)四结论:从计算结果能够看出:1抗规方式算出的柱底部弯矩占结构总弯矩的比例与墙数量的相关性更强(要紧跟墙柱的刚度在总刚度的占比有关),而轴力方式算出的柱底部弯矩的占结构总弯矩的比例与墙位置的相关性也有专门大关系,乃至占主导的关系(依照轴力计算弯矩时的墙柱与结构合力作用点的距离(即力臂)的有关)。
抗震倾覆稳定验算公式
我们要计算抗震倾覆稳定验算公式。
首先,我们需要了解这个公式是用来做什么的。
抗震倾覆稳定验算公式主要用于评估建筑物在地震作用下的稳定性。
公式如下:
Kc = (Gd / G0) × (Hd / H0)
其中:
Gd 是倾覆力矩设计值
G0 是倾覆力矩标准值
Hd 是倾覆力矩计算高度
H0 是倾覆力矩计算高度标准值
Kc 是倾覆稳定系数,用于评估建筑物在地震作用下的稳定性。
为了得到具体的数值,我们需要知道这些参数的具体数值。
计算结果为:Kc =
所以,该建筑物的抗震倾覆稳定验算结果为:。
地震倾覆力矩测试抗震设计时,地震造成的对房屋的倾覆力矩是由框架和剪力墙两部分共同承担的。
若由框架承担的部分大于总倾覆力矩的一定比例时,说明框架部分已居于较主要地位,应加强其抗震能力的储备。
另外,对于近年兴起的短肢剪力墙结构,新规程要求设置剪力墙筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的结构。
同时对短肢剪力墙结构中抗震设计时筒体和一般剪力墙承受的地震倾覆力矩作了相应的规定。
为便于操作,本次规范修订给出了框架部分承受的地震倾覆力矩的具体计算公式。
1.规范、规程相关规定和测试内容1.1.规范、规程相关规定1.抗震规范6.1.3-1和高规8.1.3条文,用于判定框剪结构的框架部分抗震等级的提高。
具体内容为“框架抗震墙结构,在基本振型地震作用下,若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,(柱轴压比限值宜按框架结构的规定采用);最大适用高度可比框架结构适当增加”;框架部分承受的地震倾覆力矩可按下式计算:式中Mc——框剪结构在基本振型地震作用下框架部分承受的地震倾覆力矩n ——结构层数m ——框架i层的柱根数Vij ——第i层j根框架柱的计算地震剪力hi ——第i层层高2.高规7.1.2-2,用于限定短肢剪力墙结构中短肢剪力墙的数量。
具体内容为“抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”;2. 测试例题2.1.例1-框架-剪力墙SOF15层框剪,层高均为3.3M,总高度16.5M。
无地下室。
地震信息 ............................................振型组合方法: CQC计算振型数: NMODE= 15地震烈度: NAF = 8.50场地土类别: KD = 2设计地震分区: 二组* 各层构件数量、构件材料和层高*层号塔号梁数柱数墙数层高累计高度(混凝土) (混凝土) (混凝土) (m) (m)1 1 36(30) 5(30) 8(30) 3.300 3.3002 1 36(30) 9(30) 8(30) 3.300 6.6003 1 32(30) 5(30) 8(30) 3.300 9.9004 1 32(30) 5(30) 8(30) 3.300 13.2005 1 32(30) 5(30) 8(30) 3.300 16.500 总结构有二个标准层,平面布置图见下:第一标准层,结构第1、3、4、5层属于此标准层。
Vol.51 No.10May 2021第51卷第10期2021年5月下建筑结构Building StructureDOI :10. 19701/j.jzjg.2021. 10. 002部分框支-剪力墙结构框支框架部分承担倾覆力矩的计算方法研究曾庆立1>2,魏 琏2,王 森2,杜宏彪1(1深圳大学土木与交通工程学院,深圳518060;2深圳市力鹏工程结构技术有限公司,深圳518034)[摘要]分析了现行计算部分框支-剪力墙结构框支框架部分承担倾覆力矩比不同算法所存在的问题及不足。
通 过引入倾覆力矩比计算系数量化了 PKPM,ETABS 软件应用抗规法的计算结果。
计算结果表明,框支层的倾覆力矩比计算系数随结构楼层总数的增加逐渐减小,随框支层所在位置的增加逐渐增大,PKPM , ETABS 软件计算得到 的框支框架部分承担的倾覆力矩比偏小;通过对YJK 软件提供的计算结果反推了其算法的实质,指出其将框支层上部楼层的规定水平力均作用于框支层,将框支层以下楼层视为框架-剪力墙结构计算框支框架部分承担的倾覆 力矩比;在此基础上,结合其他学者的研究成果,提出了抗规法框支框架部分部分承担的倾覆力矩应为框支层框支框架部分及以上隔离体所分配到的层水平外力对框支层框支框架部分的力矩之和;除此以外,还给出了力偶法在部分框支-剪力墙结构的合理应用。
[关键词]框支-剪力墙;倾覆力矩;计算方法;框支框架;抗规法;力偶法中图分类号:TU375 文献标识码:A 文章编号:1002-848X ( 2021) 10-0007-05[引用本文]曾庆立,魏琏,王森,等.部分框支-剪力墙结构框支框架部分承担倾覆力矩的计算方法研究[J ].建筑结构,2021,51( 10):7-11,6. ZENG Qingli , WEI Lian, WANG Sen, et al. Study on calculation method for overturningmoment carried by the frame -supported frame part of the partially frame -supported shear wall structure [J ]. Building Structure,2021,51(10) :7-ll,6.Study on calculation method for overturning moment carried by the frame-supported framepart of the partially frame-supported shear wall structureZENG Qingli 1,2, WEI Lian 2, WANG Sen 2, DU Hongbiao 1(1 College of Civil and Transportation Engineering , Shenzhen University , Shenzhen 518060, China ;2 Shenzhen Li Peng Structural Engineering Technology Co., Ltd., Shenzhen 518034, China)Abstract : The problems and shortcomings of different algorithms for calculating the overturning moment ratios carried by theframe -supported frame part of the partially frame -supported shear wall structure were analyzed. The calculation results ofPKPM and ETABS software according to the method of seismic design code were quantified by introducing the calculationcoefficient of overturning moment ratio. The calculation results show that the calculation coefficient of overturning moment ratio of the frame-supported layer gradually decreases with the increase of the total number of layers of the structure and gradually increases with the increase of the positions of the frame-supported layer , and the overturning moment ratio of the frame -supported frame part calculated by the PKPM and ETABS software is smaller. Through the calculation resultsprovided by the YJK software , the essential of the algorithm is deduced and it is pointed out that the overturning moment ratio of the frame -supported frame part is calculated by enforcing the required horizontal forces to upper floors of the frame-supported layer and the floors below the frame-supported layer as the frame-shear wall structure. On this basis , combinedwith the research results of other scholars , it is proposed that the overturning moment borne by the frame-supported frame part of the method of seismic design code should be the sum of the moments of the frame-supported frame part of the frame-supported layer distributed by the frame-supported frame and the above isolators to the frame-supported layer. In addition ,the reasonable application of the couple method in partially frame-supported shear wall structure is also given.Keywords : frame-supported shear wall ; overturning moment ; calculation method ; frame-supported frame ; method ofseismic design code ; couple method作者简介:曾庆立,博士研究生,一级注册结构工程师,Email :************************;通信作者:杜宏彪,博士,教授, 博士生导师,Email : gmms361@ 163. com 。
框架承担倾覆力矩的合理计算方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:框架结构在建筑设计中扮演着重要的角色,它可以承担一定的倾覆力矩,确保建筑物的稳定性和安全性。
在设计过程中,如何合理计算框架结构所需承担的倾覆力矩是一个关键问题。
本文将探讨框架结构承担倾覆力矩的合理计算方法,以及其中涉及的相关理论和技术。
一、倾覆力矩的定义和作用倾覆力矩是指外部作用力(如风载和地震作用)对建筑物产生的侧向力矩,是导致建筑物倾覆的主要力矩之一。
倾覆力矩的大小取决于建筑物的高度、形状、结构类型等因素。
在设计过程中,需要计算建筑物能够承受的最大倾覆力矩,以保证建筑物在外部作用力的影响下不会倾覆。
二、框架结构承担倾覆力矩的原理框架结构在承担倾覆力矩时,其主要作用是通过牢固的连接和合理的结构布局将外部作用力传递到基础中,使建筑物保持稳定。
框架结构的承载能力取决于其结构形式、材料特性和连接方式等因素。
在计算框架结构承担倾覆力矩时,需要考虑框架结构的整体刚度和受力性能,以确定其受力状态和承载能力。
1. 确定设计参数:在计算框架结构承担倾覆力矩时,首先需要确定设计参数,包括建筑物的高度、结构形式、设计风载或地震作用等参数。
2. 选择合适的理论方法:根据建筑物的特点和设计要求,选择合适的计算方法,常用的有静力分析法、动力分析法和有限元分析等方法。
3. 进行结构分析:对框架结构进行力学分析,计算其在外部作用力作用下的受力状态和承载能力。
4. 校核设计方案:根据计算结果对设计方案进行校核,确保框架结构能够承担倾覆力矩,满足设计要求。
5. 考虑安全系数:在计算框架结构承担倾覆力矩时,需要考虑安全系数,确保建筑物在实际使用中不会发生倾覆事故。
四、结论框架结构在建筑设计中承担着重要的倾覆力矩,其合理计算方法是确保建筑物稳定性和安全性的关键。
设计师在进行框架结构设计时,应根据建筑物的特点和设计要求,选择合适的计算方法,并进行严谨的结构分析和校核,以确保框架结构能够承担倾覆力矩,保证建筑物的安全稳定。
框支框架承担的地震倾覆力矩占结构总地震力矩之比例的算法解释一、规范要求:10.2.16 部分框支剪力墙结构的布置应符合下列规定:7 框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50%;二、规范要求的本意:规范条文说明:相比于02规程,此条有两处修改:一。
;二是增加第7款对框支框架承担的倾覆力矩的限制,防止落地剪力墙过少。
三、倾覆力矩算法:以下图的简单对称结构为例说明:1)V*H 求和方式(抗规方法)框架部分按刚度分配的地震倾覆力矩的计算公式in i mj ij c h V M ∑∑===11式中c M ——框架-抗震墙结构在规定的侧向力作用下框架部分分配的地震倾覆力矩;n ——结构层数; m ——框架i 层的柱根数;ij V ——第i 层第j 根框架柱的计算地震剪力; i h ——第i 层层高。
对一根框架柱来讲,根据其平衡条件,21M M h V c += (8) 同样根据平衡条件,此时梁上剪力N V b = (9) 在梁内由梁的平衡条件有Nl l V M b ==2 (10) 则按照抗规方法计算得到的柱倾覆力矩为:Nl M h V M c c 2221'+== (11)2)力学标准方式(即PKPM 中提供的轴力方式)按力学方法计算倾覆力矩,需要先计算合力作用点,然后用底部轴力对合力作用点取距。
SATWE 中的合力作用点计算方法为 ∑∑=ii i o N x N x (5) 其中o x ——x 向合力作用点i N ——x 向规定水平力下各构件的轴力 i x ——柱的x 坐标或者墙柱的中心点x 坐标。
则框架柱承担的倾覆力矩为: ()[]∑=+-=ni yi o ii cx M x x N M 1(6)即倾覆力矩为轴力产生的倾覆力矩与柱底弯矩之后,墙的计算方法与柱相同。
图6所示框剪结构在水平力F 作用下,在框架柱底部产生的轴力为N ,柱底弯矩为1M ,显然框架承担的倾覆力矩应该为:()12122M L L N M c ++= (7)四结论:从计算结果可以看出:1抗规方式算出的柱底部弯矩占结构总弯矩的比例与墙数量的相关性更强(主要跟墙柱的刚度在总刚度的占比有关),而轴力方式算出的柱底部弯矩的占结构总弯矩的比例与墙位置的相关性也有很大关系,甚至占主导的关系(根据轴力计算弯矩时的墙柱与结构合力作用点的距离(即力臂)的有关)。
带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩计算(邮件
21190)
一、用户问题
邮件21190,
标题:请教关于倾覆力矩的问题
SATWE算出的框支框架倾覆力矩百分比和盈建科算出的差别较大,以转换层第九层数据为例:**********************************************************************
规定水平力框架柱、框支框架及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规) **********************************************************************
层号塔号框架柱框支框架
SA TWE:9 1 X 7.17% 7.17%
Y 5.20% 5.20%
YJK: 9 1 X 0.0% 79.3% 框支框架倾覆力矩超限
9 1 Y 0.0% 58.3% 框支框架倾覆力矩超限
对于框支框架所占的地震倾覆力矩百分比(X向),SATWE为7.17%,而YJK为79.3%,超出了规范要求不大于50%的限制。
从9层转换层的平面布置直观地看,SA TWE计算的7.17%,似乎太小。
二、计算结果对比分析
《高规》10.2.16-7规定:框支框架承担的地震倾覆力矩应小于结构总地震倾覆力矩的50%。
软件按照《抗规》6.1.3条条文说明中的公式计算框架部分按刚度分配的地震倾覆力矩。
在该公式中,总的框架倾覆力矩是是各层分别计算的框架倾覆力矩的叠加结果。
Mc=��VV ij m j=1n i=1ℎii
对于带框支转换层的结构,在转换层及其以下各层,框支框架所占的比例较多,按照这些层计算出的框支框架所占地震倾覆力矩的比例较高。
但是在转换层以上各层,没有框架柱或框架柱所占的比例很小,更不会再有框支框架柱,因此按照这些层计算出的框支框架所占地震倾覆力矩基本是0,而剪力墙承担的倾覆力矩占了绝大部分。
SATWE是按照全楼所有层统计框支框架所占的地震倾覆力矩比例,由于在转换层以上全是剪力墙而框支框架基本不存在,这样统计的结果必然是框支框架所占比例很小。
应该说这样的统计不符合规范的要求的目标,规范是控制框支框架在平面中所占比例不能太高,一般在各层中框支框架承担的地震倾覆力矩应也应小于该层总地震倾覆力矩的50%。
但如果按照全楼统计,即便在某几层全是框支框架柱,由于转换层上面纯剪力墙的层数很多,仍可以得到框支框架所占的地震倾覆力矩比例很小的结论。
YJK按照带框支转换层的结构特点进行框支框架所占的地震倾覆力矩比例的计算,即统计计算仅在转换层及其以下各层进行,总的框支框架所占的地震倾覆力矩比例是转换层及其以下各层分别计算的叠加,不再把分母叠加上转换层以上各层剪力墙承担的倾覆力矩。
这样的结果才符合规范控制的要求。
四、结论
带转换层的框支框架承担的地震倾覆力矩的计算,SATWE计算结果太小,不符合规范的要求,因为SATWE按照全楼所有层统计框支框架所占的地震倾覆力矩比例,由于在转换层以上全是剪力墙而框支框架基本不存在,这样统计的结果必然是框支框架所占比例很小。
YJK按照带框支转换层的结构特点进行框支框架所占的地震倾覆力矩比例的计算,即统计计算仅在转换层及其以下各层进行,总的框支框架所占的地震倾覆力矩比例是转换层及其以下各层分别计算的叠加,不再把分母叠加上转换层以上各层剪力墙承担的倾覆力矩。
这样的结果才符合规范控制的要求。
因此YJK计算出的框支框架承担的地震倾覆力矩百分比要比SATWE大很多。