调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比调整
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PKPM高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”,-1、轴压比:主要为控制结构的延性,规范对墙肢和柱均有相应限值要求-2、剪重比:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性-3、刚度比:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层-4、位移比:主要为控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
-5、周期比:主要为控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响-6、刚重比:主要为控制结构的稳定性,以免结构产生滑移和倾覆-位移比(层间位移比):-1.1 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。
-1.3 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。
-1.2 相关规范条文的控制:-[抗规]3.4.2条规定,建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。
高层结构抗扭设计的两个“比”摘要:结构设计人员在高层建筑设计中会通过七大比值来判断结构是否合理,本文主要通过“位移比”和“周期比”两个比值并结合相对扭转效应公式展开关于抗扭设计的论述,且介绍高层建筑结构设计中控制扭转的一些具体措施。
关键词:位移比周期比相对扭转效应抗扭措施1 位移比、周期比的概念位移比、周期比都是限制扭转,但概念不同。
位移比是控制结构整体抗扭特性和平面规则性的重要指标。
主要为控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
侧重结构实际存在的扭转量值。
控制周期比的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不出现过大的扭转效应。
控制结构周期比的实质是控制结构的扭转变形要小于结构的平动变形。
周期比不是要求结构足够结实,而是要求结构刚度布局合理,以此控制地震作用下结构扭转振动效应不成为主振动效应,避免结构扭转破坏。
扭转周期过大,说明该结构的抗扭能力弱(结构可能完全对称,不一定扭转,但抗侧刚度集中在平面中部的框架—核心筒等结构,但周期比可能会比较大)这也说明两个概念的差别。
侧重结构的抗扭能力。
2 位移比、周期比控制的标准及解说文献[5]给出了一个相对扭转效应式(为结构相对扭转效应,为结构相对偏心距,为周期比),若周期比 tt/t1小于 0.5,则相对扭转振动效应θr/u一般较小,即使结构的刚度偏心很大,偏心距e达到 0.7r,其相对扭转效应θr/u值亦仅为0.2 。
而当周期比tt/t1大于 0.85 以后,相对扭振效应θr/u值急剧增加。
即使刚度偏心很小,偏心距e仅为 0.1r ,当周期比 tt/t1等于 0.85 时,相对扭转效应θr/u值可达0.25 ;当周期比tt/t1接近 1 时,相对扭转效应θr/u值可达 0.5 。
由此可见,抗震设计中应采取措施减小周期比tt/t1值。
文献[5]中还绘制出θr/u与e/r及tt/t1的关系曲线,从图中可以看出结构相对扭转反应随着周期比的增大存在明显的动力增大效应。
引言:高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛,由于高层建筑相对较柔,水平荷载作用效应明显,在满足使用条件下如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须去追求与面对的。
对于混凝土结构,一般需要控制一些参数,宏观控制的5大比值:周期比,位移比,刚度比,剪重比,刚重比。
微观控制的6大比值:轴压比,剪压比,剪跨比,跨高比,高厚比(剪力墙),长细比(柱),位移比。
对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的六个极其重要的参数,《建筑抗震设计规范GB 50011-2010》(以下简称为抗规);《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》(以下简称为砼规);《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》(以下简称为高规)均在相关章节对以上”六个比”进行了严格控制。
在初步设计和施工图设计阶段,结构设计和审图人员对以上”六个比”都非常重视,各类结构设计软件也对这”六个比”有详细的电算结果输出,便于设计人员进行分析与调整。
本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件中的SATWE程序的电算结果,结合规范条文的要求,谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。
1.位移比(层间位移比):1.1名词释义: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。
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。
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。
1.2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,位移比的大小是反映结构平面规则与否的重要依据,它侧重控制的是结构侧向刚度和扭转之间的一种相对关系,而非绝对大小,它的目的是使结构抗侧力构件布置更有效、更合理。
浅析高层结构周期比的调整摘要:通过周期比的相关概念分析,指出控制周期比的目的,实际是控制结构的扭转效应;控制周期比的实质,实际是避免结构的扭转破坏。
同时,对周期比计算时应注意的问题做了一些总结。
重点阐述了几种周期比有效调整的方式方法。
关键词:周期比;扭转周期;平动周期;振型;扭转刚度;侧移刚度abstract: through the analysis of related concepts of cycle ratio, and points out that the control cycle than the objective, practical is to control the torsion effect; the control cycle than real, practical is to avoid the damage of structure torsion. the methods for several cycles than effective adjustment method.keywords: periodic ratio;torsional period;translation period;vibration; torsional stiffness;lateral stiffness 中图分类号:tu973文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)引言国内、外历次大地震震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中极易遭受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明,过大的扭转效应会导致结构的严重破坏。
限制结构的抗扭刚度成为限制结构扭转效应的一个主要方面,而限制结构的抗扭刚度不能太弱,关键是限制结构的周期比。
1周期比的相关概念新《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.4.5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,a级高度高层建筑不应大于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。
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。
建筑结构设计中地震扭转效应的分析与控制广东博意建筑设计院有限公司 王浩摘要:本文在分析结构扭转机理、扭转变形特点以及扭转效应影响因素的基础上,提出控制结构扭转效应的控制指标和技术措施。
关键词:地震作用 扭转效应 周期比 位移比 控制指标1 概述历次地震震害表明,扭转效应是引起建筑结构地震破坏的重要因素,许多不规则的偏心建筑物表现出了明显的扭转破坏特征。
1972年南美洲马那瓜地震、1985年墨西哥地震、1995年日本阪神地震、1999年9月台湾集集地震中,许多房屋都出现了明显的扭转震害特征。
为了控制结构在地震中的扭转效应和提高其抗扭能力,我国学者和专家在研究并参考国外资料的基础上,在《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)[1]和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)[2](以下简称《抗规》和《高规》)中都对结构扭转问题从周期比和位移比两方面做了相关的规定。
2 结构扭转机理及扭转变形分析2.1结构扭转机理[3]根据材料力学可知,当一个构件受到扭矩作用时,离构件刚度中心越远的地方剪应力越大,剪切变形也越大。
在整体建筑结构中,当结构受到扭矩作用时,竖向构件将承受剪力。
如图1所示的一均匀对称的结构,质心和刚心重合于O点,当结构受到一扭矩T,那么将在各柱中产生F1和F2的剪力。
其中离刚心远的柱受的剪力F1要大于离刚心近的柱受的剪力F2。
也就是说当结构受到扭矩作用时,离刚心越远的竖向构件将承受越大的剪力。
根据结构理论可知,构件的剪切破坏是脆性的;一旦由于扭转作用而使得地震作用产生的水平剪力大于竖向墙柱构件所能承担的剪力,这将导致结构竖向墙柱构件发生脆性剪切破坏,结构将可能在瞬间发生脆性破坏而倒塌。
2.2结构扭转变形分析假定楼板为平面内无限刚,当结构发生平动和扭转时,将发生图2所示的变形。
那么δavg=(δmax-δmin)/2 (1)图1 结构扭转受力示意图 图2结构扭转变形示意图式中,δmax为按刚性楼盖假定,同一侧楼层角点竖向构件最大水平位移或最大层间位移;δmin为按刚性楼盖假定,同一侧楼层角点竖向构件最小水平位移或最小层间位移;δavg为按刚性楼盖假定,该楼层平均水平位移或平均层间位移;令位移比ζ=δmax/δavg,将其代入(1)式,可得,δmax/δmin=ζ/(2-ζ) (2)由此可得下表数据:ζ=δmax/δavg 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 δmax/δmin 1 1.22 1.50 1.86 2.33 3.0 4.0 5.679.0 19 ∞ 从上表中数据可以看出,当ζ<1.5时,随着位移比ζ的增大,δmax/δmin增加缓慢;当ζ>1.5时,δmax>3δmax,此时随着ζ的增加,δmax/δmin迅速增大,整个结构变形受力将变得十分不均匀,结构在地震作用下将在变形最大的竖向构件处首先破坏,从而造成结构破坏。
高层建筑结构扭转控制及调整高层建筑结构扭转控制及调整【摘要】:本文详细阐述了高层建筑结构扭转问题,探讨了引起扭转的两个指标位移比和周期比的参数,结合设计经验指出在设计中进行相应的调整,加强结构抵抗扭转的能力,以减小结构的扭转,是结构更加合理。
【关键词】:结构扭转楼层位移比周期比中图分类号: [TU208.3]文献标识码:A 文章编号:1.前言地震造成的建筑物扭转破坏的实例很多,对结构的危害很大。
减小结构扭转引起的破坏一般从两个方面考虑,一是减小结构在地震作用下的扭转效应,二是增加结构抵抗扭转的能力。
结构的楼层位移比和周期比是结构扭转控制的两个重要指标,在高层结构设计时如何计算和调整,必须予以重视。
2、结构扭转控制的两个指标1)楼层位移比楼层位移比是指在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层最大水平位移和层间位移与该楼层平均水平位移和层间位移的比值。
《高规》3.4.5条规定A级高度高层建筑不宜大于1.2,不应大于1.5;B级高度高层建筑、复杂高层建筑不宜大于1.2,不应大于1.4。
2)扭转平动周期比结构的扭转平动周期比是指在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之比。
《高规》3.4.5条规定A级高度高层建筑不应大于0.9,;B级高度高层建筑、复杂高层建筑不应大于0.85。
3)楼层位移比与周期比在限制结构扭转方面的异同楼层位移比的限制的是楼层端部的最大位移与平均位移的相对关系,关注的是结构实际承受的扭转效应;而扭转平动周期比限制的是对结构扭转刚度与平动刚度的相对关系,关注的是结构抗扭能力大小的要求。
通过以上分析可以看出,结构实际存在的扭转和结构的抗扭能力是两个不完全相同的问题,二者都与结构的抗扭有关,但关注的角度不同。
3、结构扭转位移比计算和周期比计算时应注意的问题1)在进行结构的楼层位移比和周期比计算时应采用刚性楼板假定。
结构的楼层位移比和周期比计算主要是考察结构的整体扭转效应和抗扭能力。
高层结构设计注意问题高层结构设计中六个“比”的控制与调整 2008-09-03 15:40 引言: 随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10 层及 10 层以上或房屋高度超过28m 的建筑物)的应用日益广泛, 由于高层建筑相对较柔,水平荷载作用效应明显,在满足使用条件下如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须去追求与面对的。
笔者认为,对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的六个极其重要的参数,《建筑抗震设计规范 GB50011-2001》(以下简称为抗规);《混凝土结构设计规范 GB50010-2002》(以下简称为砼规);《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002》(以下简称为高规)均在相关章节对以上“六个比”进行了严格控制。
在初步设计和施工图设计阶段,结构设计和审图人员对以上“六个比”都非常重视,各类结构设计软件也对这“六个比”有详细的电算结果输出,便于设计人员进行分析与调整。
本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的 PKPM 软件中的 SATWE 程序的电算结果,结合规范条文的要求,谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。
1. 位移比(层间位移比):1.1 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。
1.2 相关规范条文的控制:[抗规]3.4.2 条规定,建筑及其抗侧力结构的平面布臵宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的 1.2 倍。
高层结构如何调位移比和周期比-本质分析位移比本质是结构抗扭:1 调整结构平面布置的不规则性。
减小结构相对偏心距;结构扭转效应与结构相对偏心距成线性关系。
因此调整结构平面布置,使结构的质心与刚心接近或者比较接近将会明显减小楼层位移比值,从而改善结构的扭转效应。
调整结构平面布置的不规则性一般是在初步计算分析以后,从计算结果文件中找出结构的质心和刚心位置,从而判断结构的刚度分布情况。
然后再根据具体情况适当增加或者减少离质心较远处的剪力墙.从而达到减小质心和刚心偏心率,改善结构扭转效应的目的。
2 调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比.控制结构周期比:结构扭转效应与结构周期比Tt/T1的平方成线性关系。
因此结构方案设计时,除了调整结构平面布置的不规则性减小相对偏心距外,还应该更加重视减小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Tt/T1。
因为当两者接近时,由于振动耦联的影响.结构的扭转效应明显增大。
调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比一般采取以下措施:(1) 在建筑允许的情况下,尽量加长或加厚周边剪力墙尤其是离刚心最远处的剪力墙,提高抗扭刚度,减小结构扭转周期Tt:(2) 减少核心筒的剪力墙厚度或采用弱连梁连接剪力墙,从而减少核心筒刚度,削弱结构侧移刚度,加大第一平动周期T1;(3) 在结构周边加设拉梁,加强周边连梁刚度,增强结构抗扭刚度,减小结构扭转周期Tt:(4) 结构刚心附近的剪力墙对结构抗扭刚度贡献不大,但对侧移刚度贡献较大,因此削弱刚心附近的剪力墙,可以加大第一平动周期T1;(5) 在既不能加强周边剪力墙也不能削弱中部剪力墙的情况下,可以适当加强周边框架梁的刚度,从而对结构整体形成套箍效应,增强结构抗扭刚度,减小结构扭转周期Tt。
显然这种方法是不经济的。
只有在以上办法都行不通的情况下才迫不得已的情况下才采用。
3、适当提高周边抗扭构件的抗剪能力,增强结构抗扭能力安全度;。
SATWE前、后处理中重要参数的控制调整一、 前处理的参数(接PM生成SATWE数据):1.振型组合数(计算振型个数)是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。
该值取值太小,不能正确反映模型应当考虑的振型数量,使计算结果失真;取值太大,不仅浪费时间,还可能使计算结果发生畸变。
《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13-2条规定,抗震计算时,宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应,振型数不宜小于15,对多塔结构的振型数不应小于塔楼的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。
一般而言,振型数的多少于结构层数及结构自由度有关,当结构层数较多或结构层刚度突变较大时,振型数应当取得多些,如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。
振型组合数是否取值合理,可以看计算书“周期 振型 地震力WZQ.OUT”中的x,y向的有效质量系数是否大于0.9。
具体操作是,首先根据工程实际情况及设计经验预设一个振型数计算后考察有效质量系数是否大于0.9,若小于0.9,可逐步加大振型个数,直到x,y两个方向的有效质量系数都大于0.9为止。
必须指出的是,结构的振型组合数并不是越大越好,其最大值不能超过结构得总自由度数。
例如对采用刚性板假定得单塔结构,考虑扭转藕联作用时,其振型不得超过结构层数的3倍。
如果选取的振型组合数已经增加到结构层数的3倍,其有效质量系数仍不能满足要求,也不能再增加振型数,而应认真分析原因,考虑结构方案是否合理。
2.最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用,结构地震反映的大小也各不相同,那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方向。
设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书“周期、振型、地震力WQZ.OUT”中输出。
设计人员如发现该角度绝对值大于15度,应将该数值回填到软件的“斜交抗侧力附加地震方向”选项里并重新计算,以体现最不利地震作用方向的影响。
“斜交抗侧力附加地震方向”选项在下列两种情况下使用:1)符合抗震规范5.1.1-2规定,有斜交抗侧力构件,且大于15度,需填入;2)不规则结构,最大地震作用方向绝对值超过15度,需要补充填入。
工程技术复杂高层建筑(转换+角部重叠)结构设计探讨张德聪脯要1为避免超限审查,作者对采复杂高层建筑(转换+角部重叠)采取适当措施彼结构计算各项指标符合靓范要求。
饫蓦聋瞄司复杂高层建筑;结构设计;措施1工程概况该工程为湛江市燕宇房地产开发有限公司投资的高档住宅小区中的其中一栋28层复杂高层建筑。
7度设防。
为了满足建筑造型及不同使用功能的需求,结合地型,建筑一层为架空层,二层及以上为住宅,需在一层顶设置转换构件,转换层以上为剪力墙结构,转换形式为梁式,整个结构体系为框支一剪力墙结构。
转换层与标准层平面布置图见图1和图2:‘图l转换层平面图图2标准层平面图2结构各项计算指标的调整.21周期比该工程平面复杂,不规则,不对称。
国内、外历次大地震震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中受到严重的破坏。
因此,一定要在建筑的周边尽量多地布置剪力墙。
又因为住宅的使用功能要求,抗侧力剪力墙布置往往受到限制,所以在那些隔墙的位置布置剪力墙也是很重要的。
既不能使刚度偏心太大,也不能使结构抗扭刚度太弱。
角部重叠部位是关键部位,既是两个侧翼的联接点,又是逃生通道,—般要求谢十成简体。
但其抗侧力不能太刚也不能太弱。
太刚或太弱都不能使周期比满足规范要求。
所以角部重叠部位应合理布置剪力墙。
调整结构的扭转效应措旌可从以下几个面出发:1)调整结构平面布置的不规则性,减小结构相对偏心距。
调整结构平面布置的不规则性—般是在初步计算分析以后,从计算结果文件中找出结构的质,泖刚,0位置,从而判断结构的刚度分布情况:然后再根据具俸情况适当增加或者减!!,离质,蹴处的剪力墙,从而达到减小质心和刚心偏,D瘁,改善络#鞋丑转效应的目的。
2)调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比,控制结构周期比。
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。
调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比可采取以下措施:在建筑允许的情况下,尽量加长或加厚周边剪力墙尤其是离刚,漱处的剪力墙,提高院扭冈9度,减小结构扭转周期;减少核心筒的剪力墙厚度或采用弱连梁连接剪力墙,从而减少核,0筒刚度,削弱结构侧移网憧,加大第一平动周期;在结构周边加设拉梁,加强周边连梁刚度,增强结构抗扭刚度,减小结构扭转周期;结构冈4心附近的剪力墙对结构抗扭刚度贡献不大,但对侧移刚度贡献较大,因此削弱刚心附近的剪力墙,可以加大第一平动周期:在既不能加强周边剪力墙也不能削弱中部剪力墙的情况下,可以适当加强周边框架梁的刚度,从而对结构整体形成套箍效应,增强结构抗扭刚度,减小结构扭转周期。
基于建筑结构扭转效应分析的抗扭设计方法作者:苏尧来源:《城市建设理论研究》2013年第32期摘要:国内外历次震害表明,建筑物因扭转破坏占地震破坏的比例非常大,随着高层建筑结构平面,立面的多样化和复杂化,扭转破坏问题日益凸显。
本文分析了影响建筑结构扭转效应的主要因素,强调建筑抗扭设计在抗震中的作用,并提出减小由于平面不规则导致扭转效应的方法,并且根据建筑结构扭转的成因提出了抗扭设计的方法和控制措施。
关键词:建筑结构,扭转效应,抗扭设计中图分类号:TU2文献标识码: A1 前言随着震害经验的积累,人们不断认识到,地震作用时的板块运动是不确定的、多维的,不论是对称的结构,还是不对称的结构,都会产生扭转运动,震害现象也证明了这一点。
例如1995年日本阪神地震和1999年台湾集集地震中,震害特点是临街一侧钢筋混凝土柱严重破坏,整幢建筑往街道一侧倾倒[1]。
事实表明,现代建筑形式多样化,不规则结构的出现难以避免,扭转问题就显得较为突出。
鉴于上述扭转破坏震害,对建筑结构进行扭转振动分析和控制并进行相应的合理设计是十分必要和重要的。
2 建筑结构扭转效应原因分析由地面的扭转运动(地面运动的相位差)引发的建筑物扭转振动,建筑物质量分布平面和竖向不均匀、结构平面布置的不规则等都会引起建筑物产生扭转效应[2]。
2.1外来干扰:当发生地震时,由于地面质量间存在着差别性的运动,从而使地面在产生平动分量的同时,还产生了转动分量,结构发生扭转的原因正是由于转动分量的迫使。
现在的抗震规范大多都没有将地震扭转分量的计算考虑进去。
我国的规范考虑了这方面的影响,并给出了明确的规定:当不规则结构进行扭转耦联计算时,可以将平行于地震作用方向的两个边的地震作用效应和一个适当的增大系数进行相乘,在通常情况下,短边可以取1.15,长边可以取1.05,如果扭转的刚度比较小的话,那么增大系数最小应该是1.3。
2.2 建筑结构本身原因:如果建筑结构的刚度中心不能够重合质量中心,那么在地震的作用下就会导致结构的扭转振动。
高层结构设计三大准则之一
合理的刚度
2019年10月
一、材料的弹性模量
天下至柔莫过于水?
天下至坚莫过于钢?
软弱与刚强?
材料的弹性模量?
土的压缩模量5~50MPa
C30混凝土的弹性模量30000MPa 钢材的弹性模量200000MPa
水的弹性模量00000MPa
二、构件的截面刚度
I=bh^3/12 A=bh
抗弯刚度 EI
轴向刚度 EA
剪切刚度 GA
抗扭刚度
GIp
三、构件的线刚度和相对刚度
四、楼盖刚度的控制
1、楼盖面外刚度
(1)梁板长期挠度(大于9米的混凝土梁,大于6米的板)(2)适宜的舒适度(大跨度(12米以上)钢结构楼盖)2、楼盖面内刚度
(1)楼盖面内刚度无限大——协同各竖向构件抗侧;(2)首层板
(3)转换层板
(4)楼板开洞率的限制
五、整体抗侧刚度强弱的控制
1、高宽比(宏观控制)
2、侧移限值
3、剪重比
4、第一、第二平动周期
广州(7度区、0.5~0.6的风) 高层剪力墙住宅
第一平动周期 40层 第一平动周期 30层 T 约为4.0s T 约为3.0s
K
m T = 2π
5、刚重比
6、顶点加速度
六、整体刚度分布合理的控制
1、刚度的平面分布
(1)两主轴方向刚度宜相近
(2)周期比(抗扭刚度与抗侧刚度之比)
(3)刚心与质心的偏差(规范通过位移比表达)
2、刚度的竖向分布
3、框架与核心筒刚度协调性
4、塔楼刚度相似性。
结构第一周期扭转调整方法[转帖]结构第一周期扭转调整方法2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,一般都靠近某轴和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。
试述不规则性高层建筑的结构设计要点摘要:在设计高层建筑结构的时候,因为会受到多种因素的影响,导致建筑结构经常出现不规则性,主要就是体现在局部楼板不规则、竖向自身刚度不规则以及凹凸不规则等,所以,在实施设计建筑结构的时候,需要准确判断设计建筑不规则性,保证建筑的安全性和稳定性,高层建筑设计不规则性不但能够提供良好视觉效果,也能影响建筑整体安全性,因此,在设计建筑结构的时候,需要高度重视不规则性,提升建筑结构的设计质量。
关键词:不规则性;高层建筑;结构设计1.高层建筑结构中不规则结构类型1.1平面不规则的类型1.1.1扭转不规则判断标准是每一楼层自身最大的弹性水平位移大于该楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍,或者是最大的层间位移大该楼层两端层间位移平均值的1.2倍。
1.1.2凹凸不规则判断标准是建筑结构平面凹进一侧的尺寸大于其投影方向上总尺寸的30%。
1.1.3楼板局部的不连续:判断的标准是楼板的尺寸以及平面刚度发生急剧的变化。
1.2竖向不规则的类型1.2.1侧向刚度不规则判断的标准是该楼层的侧向刚度值大小小于与其相邻上一楼层的70%,或者小于该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%,排除顶层不算,楼层局部收进的水平向尺寸大于其相邻下一层的25%。
1.2.2竖向抗侧力构件不连续判断标准是竖直方向上的抗侧力构件的内力通过水平转换构件而向下传递。
1.2.3楼层承载力突变判断标准是层间的抗侧力结构的受剪程度小于其上一层的80%。
1.2.4楼层间质量突变判断标准是楼层质量大于相邻下一楼层质量的1.5倍。
2.不规则性高层建筑结构设计方法2.1提高建筑物抗扭构件的抗剪力高层建筑物的抗震设计就是达到建筑物在地震时安然无恙的效果,这单单依靠结构布局的调整是不够的,由于建筑物结构在非弹性时期内,对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象,那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能。
调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比一般采取以下措施:
(1)在建筑允许的情况下,尽量加长与加厚周边剪力墙尤其是离刚心最远处的剪
力墙,提高抗扭刚度,减小结构扭转周期T1;
(2)减少核心筒的剪力墙厚度或采用弱连梁连接剪力墙,从而减少核心筒刚度,
削弱结构侧移刚度,加入第一平动周期T1;
(3)在结构周边加设拉梁,加强周边连梁刚度,增强结构抗扭刚度,减小结构扭
转周期T1;
(4)结构刚心附近的剪力墙对结构抗扭刚度贡献不大,但对侧移刚度贡献较大,
因此削弱刚心附近的剪力墙,可以加入第一平动周期T1;
(5)在即不能加强周边剪力墙也不能削弱中部剪力墙的情况下,可以适当加强周
边框架梁的刚度,从而对结构整体形成套箍效应,增强结构抗扭刚度,减小结构扭转周期T,显然这种方法是不经济的,只有在以上办法行不通的情况下才迫不得已的情况下采用。
在Autocad中点取下拉菜单【工具(T)/加载应用程序(L)],选择加载PKPM\cfg\目录中的ET.lsp程序,在命令行中键入ETS命令,用窗口选择需要修改的范围,再用鼠标双击已经选择的修改对象,即可以将文字对齐方式改为其他对齐方式。
(PKPM出图文字对齐?)。