周期、振型问题

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。

周期比规范条文：新高规的3.4.5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，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)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、更合理，使结构不致于出现过大（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，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，削弱结构内筒刚度。

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应。

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，应该各个塔楼分别计算并分别验算，如果上部有连接，验算方法尚不清楚。

体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑，没有特殊要求的，一般不需要控制周期比。

当高层建筑楼层开洞口较复杂，或为错层结构时，结构往往会产生局部振动，此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。

以过滤局部振动产生的周期。

atwe处理后最主要控制以下几个参数就可以了。

详细解读地震周期振型动力学认为结构的第一周期应该是出现该振形时所需要的能量最小,第二周期所需要的能量次之,依次往后推.我认为规范规定Tt/T1<0.9就是为了让对结构产生作用的能量中的大部分只够激起结构的平动而不是扭转.按照动力学理论,结构第一周期只与结构本身的质量、刚度和边界条件有关,与外界力没有关系,地震只是提供一个激振力,基底剪力是反映这个激振效果的一个指标,这个除了以上的条件外,同时就跟地震参数有关,比如加速度的值.而结构最容易出现振动的振型就应该是第一振型,这个振型所需要的能量最小,最容易发生.这个就很容易理解为什么扭转振型不能太靠前,起码不能出现再第一振型.关于第二平动周期与扭转周期比较接近的问题是相对的,我个人认为就是说能拉大到0.9以下最好,但是不能拉到0.9以下,也尽量不要超的太多.怎么理解主振型？pkpm采用了wilson教授的质量参与系数的概念（可以查看sap和etabs）,比如我们计算15个振型,质量参与系数达到了98%,那么15个振型当中就有一个质量参与系数最大的振型,比如是2振型,它对这个98%的贡献最大（比如达到40%）,那么我们就认为它就是主振型.而其它的振型的贡献可能相对很小.主振型的意义在于：它可能不是最容易被激励起的振型,但是它一旦被激励起了,那么它就是结构振动的主要成分,所以我们在抗震的时候我特别给与关注,尽量避免它与扭转振型靠近.这也就是我建议ljbwhu将T2与Tt拉大点的原因.在常规的高层结构设计中,由于各种限制,不容易出现以下这种情况：当结构中存在某些相对软弱的部分或者构件的时候,则结构的主振型会出现的比较靠后,这很容易理解,因为软弱的地方在激励能量相对小的时候就会局部振动,此时不是整体振动,所以该振型的质量参与系数很小,但是它们却是低阶振型.计算时某些构件的刚度、尺寸、材料等原因的错误,造成局部软弱,这种情况比较特殊,但是也可能出现,所以要避免.主振型：对于某个特定的地震作用引起的结构反应而言,一般每个参与振型都有着一定的贡献,贡献最大的振型就是主振型,贡献指标的确定一般有两个,一是基底剪力的贡献大小,二是应变能的贡献大小.一般而言,基底剪力的贡献大小比较直观,容易被我们接受扭转为主的振型中,周期最长的称为第一扭转为主的振型,其周期称为扭转为主的第一自振周期Tt.平动为主的振型中,根据确定的两个水平坐标轴方向X、Y,可区分为X向平动为主的振型和Y向平动为主的振型.假定X、Y方向平动为主的第一振型(即两个方向平动为主的振型中周期最长的振型)的周期值分别记为T1X和T1Y,其中的大者位T1,小者为T2.则T1即为《高规》第41315条中所说的平动为主的第一自振周期,T2姑且称作平动为主的第二自振周期.研究表明,结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值,对结构的扭转响应有明显影响,当两者接近时,结构的扭转效应显著增大[7].《高规》第41315条对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之比值进行了限制,其目的就是控制结构扭转刚度不能过弱,以减小扭转效应.《高规》对扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第二自振周期T2之比值没有进行限制,主要考虑到实际工程中,单纯的一阶扭转或平动振型的工程较少,多数工程的振型是扭转和平动相伴随的,即使是平动振型,往往在两个坐标轴方向都有分量.针对上述情况,限制Tt与T1的比值是必要的,也是合理的,具有广泛适用性;如对Tt与T2的比值也加以同样的限制,对一般工程是偏严的要求.对特殊工程,如比较规则、扭转中心与质心相重合的结构,当两个主轴方向的侧向刚度相差过大时,可对Tt与T2的比值加以限制,一般不宜大于1.0.实际上,按照《抗震规范》第31513条的规定,结构在两个主轴方向的侧向刚度不宜相差过大,以使结构在两个主轴方向上具有比较相近的抗震性能.当然,振型特征判断还与宏观振动形态有关.对结构整体振动分析而言,结构的某些局部振动的振型是可以忽略的,以利于主要问题的把握.注意上面这句话的意义说明了,某些局部振动可以忽略掉,那么如何判断某些局部振动呢？就转到我们上面所讨论的问题上来了,可以采用振型总剪力的大小来判断或者振型质量参与系数来判断.忽略某些总剪力很小或者质量参与系数很小的振型,而保留那些相对较大的振型,这样说的话,就没有必要强制要求将总剪力最大的平动周期作为第一平动周期了！第一扭转周期的确定也没有什么疑惑.。

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。

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）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，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“第三振型转角方向”的刚度，或适当加强结构外围（主要是沿第一振型扭转）的刚度。

7）某主轴方向的层间位移角小于限值（见高规表4.6.3，下同）较多时，对该主轴方向宜采用“加强结构外围刚度”的方法；某主轴方向的层间位移角大于限值较多时，对该主轴方向宜采用“削弱结构内部刚度”的方法；某主轴方向的层间位移角接近限值时，对该主轴方向宜同时采用“加强结构外围刚度”和“削弱结构内部刚度”的方法。

8）在进行上述调整的同时，应注意使周期比满足高规4.3.5条的要求。

9）当第一振型为扭转时，周期比肯定不满足规范的要求；当第二振型为扭转时，周期比较难满足度。

把扭转周期下面那个轴的刚度调弱或把第一周期对应的轴刚度调强就解决了。

pkpm计算振型个数和周期折减系数pkpm计算振型个数和周期折减系数1. 计算振型数NMODE)《抗规》5.2.2条2款，5.2.3条2款；《高规》5.1.13条2款；[耦联取3的倍数，且≤3倍层数，[非耦联取≤层数，参与计算振型的[有效质量系数应≥90％双向地震有扭转，单向地震也有扭转。

结构上某质点（层）有三个自由度：x,y,t,t就是转角反应，不同的是，当不计算扭转偶联的时候，就不考虑转角反应t。

双向地震、单向地震都不考虑扭转偶联的话，就是这样。

就是说，这个时候对于结构，不考虑其转角反应。

结构上的层质点只有2个自由度，要么是x, 要么是y。

最后求出来的地震效应也只是一个方向的反应，要么是x, 要么是y。

程序当然两个方向都算。

都是分开计算的，单独计算的。

当考虑扭转偶联的时候，结构和其上层质点就有三个自由度――不管是单向地震还是双向地震。

计算x方向的地震效应的时候，要考虑其它两个方向效应对x方向效应的影响，而不是只单独考虑x方向效应。

对y,t两个方向也同理。

扭转偶联的时候，单向地震的扭转效应，是考虑振型之间的组合效应。

双向地震扭转效应，是按x、y两个方向的方向组合，见抗规5.2.3-8式。

这个方向组合有一个0.85的系数，sap2k里面是没有这样的方向组合的，只有原始的SRSS组合，即系数是1.0。

etabs中文版里有修正的SRSS组合，是按中国规范的（其实仍是参考美日规范条文得来的）。

老版pkpm有偶联这个选项，设计者可选择偶联也可不选择。

新版没有这个选项，就是说，任何时候都是默认考虑偶联的。

因为考虑扭转效应，就必须进行偶联计算。

所以“扭转偶联效应”就是指“扭转效应”。

当不考虑偶联计算的时候，程序就没法进行扭转效应的分析，而只能人工对内力进行调整（或在程序里嵌套人工内力调整的步骤）。

2.振型组合方法：(CQC耦联;SRSS非耦联)CQC：《抗规》3.4.3条，5.2.3条；《高规》3.3.1条2款；一般工程选[耦联，规则结构用非耦联补充验算3.周期折减系数TC)框架：砖填充墙多0.6-0.7，砖填充墙少0.7-0.8；框剪：砖填充墙多0.7-0.8，砖填充墙少0.8-0.9；剪力墙 1.0；《高规》3.3.16条（强条），3.3.17条计算振型个数如何取？计算震型个数：这个参数需要根据工程的实际情况来选择。

结构第一周期扭转调整方法规范条文：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。

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结构外圈，或者削弱内筒。

周期比：主要为限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响。

见高规4.3.5及相应的条文说明。

周期比不满足规范要求，说明结构的抗扭刚度相对于侧移刚度较小，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不合理。

周期比不满足规范要求时的调整方法（转）：1、程序调整：SATWE程序不能实现。

2、结构调整：只能通过调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度。

由于结构外围的抗侧力构件对结构的抗扭刚度贡献最大，所以总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，或适当削弱结构中间墙、柱的刚度。

利用结构刚度与周期的反比关系，合理布置抗侧力构件，加强需要减小周期方向（包括平动方向和扭转方向）的刚度，削弱需要增大周期方向的刚度。

当结构的第一或第二振型为扭转时，可按以下方法调整：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”。

3）当第一振型为扭转时，说明结构的抗扭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）的抗侧移刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当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抗侧移刚度相差较大，结构的抗扭刚度相对其中一主轴（第一振型转角方向）的抗侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（第三振型转角方向）的抗侧移刚度则过小，此时宜适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度，并适当加强结构外围（主要是沿第一振型转角方向）的刚度。

概念题1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么？答：主要区别表现在：(1) 在动力分析中要计入惯性力，静力分析中无惯性力；(2) 在动力分析中，结构的内力、位移等是时间的函数，静力分析中则是不随时间变化的量；(3) 动力分析方法常与荷载类型有关，而静力分析方法普通与荷载类型无关。

1.2 什么是动力自由度，确定体系动力自由度的目的是什么？答：确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或者变形形态所需要的独立参数的个数，称为体系的动力自由度 (质点处的基本位移未知量)。

确定动力自由度的目的是：(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数(运动方程数= 自由度数)，自由度不同所用的分析方法也不同；(2) 因为结构的动力响应(动力内力和动位移)与结构的动力特性有密切关系，而动力特性又与质量的可能位置有关。

1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别？答：二者的区别是：几何组成份析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目，分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。

结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目，分析的目的是要确定结构振动形状。

1.4 结构的动力特性普通指什么？答：结构的动力特性是指：频率(周期)、振型和阻尼。

动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数(质量、刚度)所确定的、表征结构动力响应特性的量。

动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。

1.5 什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因普通有哪些？什么是等效粘滞阻尼？答：振动过程的能量耗散称为阻尼。

产生阻尼的原因主要有：材料的内磨擦、构件间接触面的磨擦、介质的阻力等等。

固然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。

阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。

粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。

粘滞阻尼理论的优点是便于求解，但其缺点是与往往实际不符，为扬长避短，按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数，这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。

结构计算结果的正确性判断探讨【摘要】对于结构设计来说，通过采取电算计算后，应从判断其计算结果是否合理，如判断结构的周期、振型、刚度、整体稳定性等指标，本文通过结合工程实践，提出了判断计算结果合理性的标准，以及相应的调整措施，以确保结构安全。

【关键词】结构设计；计算分析；计算结果；结构合理性1.引言目前，采用计算机软件进行高层建筑结构分析和设计是相当普遍的。

因此，对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的。

结构工程师应以力学概念和丰富的工程经验为基础，从结构整体和局部两个方面对计算结果的合理性进行判断，确认其可靠性后，方可用于工程设计。

一般可参考以下各点进行分析：2.计算结果的合理性判断根据结构类型分析其动力特性和位移特性，判断其合理性。

（1）周期和地震力：周期大小与刚度的平方根成反比，与结构质量的平方根成正比。

周期的大小与结构在地震反应有密切关系，最基本的是不能与场地土的卓越周期—致，否则会发生类共振。

按正常设计，非藕联计算地震作用时，结合工程实践计算结果表明，结构第一周期大致在以下范围内，即框架结构 t1=（0.08—0.10）n，框剪结构tl=（0.06—0.08）n，剪力墙结构t1=（0.04—0.05）n，其中n为计算层数。

如果周期偏离上述数值太远，应当考虑本工程刚度是否合适，必要时调整结构截面尺寸。

如果结构截面尺寸和布置正常，无特殊情况而计算周期相差太远，应检查输入数据有无错误。

藕联计算地震作用时，其第一周期剪重比也应在常规范围之内，但不能简单地与非藕联时计算比较，因其振型较为复杂，地震底部剪力与非藕联计算结果相近或略小。

（2）振型。

正常计算结果的振型曲线多为连续光滑曲线，当沿竖向有非常明显的刚度和质量突变时振型曲线可能有不光滑的畸变点。

（3）位移：结构的弹性层间位移角需要满足《建筑抗震设计规范》的要求。

同时应当注意的是，此时位移的计算是在“楼板平面内刚度无限大”这一假定下的。

位移与结构的总体刚度有关，计算位移愈小，其结构的总体刚度就愈大，故可以根据初算的结果对整体结构进行调整。