YJK中“倾覆力矩”的简单总结
我在南方
2023年03月24日 10:04:21
来自于盈建科
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     盈建科文本结果中关于地震倾覆力矩有好几处输出,包括:wmass.out、wzq.out、wv02q.out。那么它们都是按照什么规则统计的,用来反映结构的哪方面属性呢?本篇将以一个简单的框架剪力墙结构进行说明。实例模型为4层框剪结构,其中地下室1层,层高为5m;地面3层,层高4m。轴线网格均为4mx4m。

     盈建科文本结果中关于地震倾覆力矩有好几处输出,包括:wmass.out、wzq.out、wv02q.out。那么它们都是按照什么规则统计的,用来反映结构的哪方面属性呢?本篇将以一个简单的框架剪力墙结构进行说明。实例模型为4层框剪结构,其中地下室1层,层高为5m;地面3层,层高4m。轴线网格均为4mx4m。

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wmass.out中的倾覆力矩

     wmass.out文本中输出的倾覆力矩采用《复杂高层建筑结构设计》的简化计算方法,进行结构整体抗倾覆验算。此方法假定水平荷载为倒三角分布,合力作用点位置在2H/3处。如下图:

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公式:

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      实例模型wv02q.out输出的地震总水平力标准值如下图(注:也可采用wzq.out文本末尾剪重比调整后的地震水平力):

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模型倾覆力矩标准值:

X方向Mov=315.0x(2x3x4/3+5)=4095.0

Y方向Mov=319.1x(2x3x4/3+5)=4148.3

与程序输出结果一致:

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wzq .out中的倾覆力矩

      wzq.out文本中的地震倾覆力矩,为先单振型按外力求倾覆弯矩,然后CQC组合得到,未对结构进行剪重比调整(文本末尾进行了放大系数的调整),结构满足剪重比要求时输出结果与wv02q.out一致。

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wv02q.out中的倾覆力矩

      wv02q.out文本中框架柱倾覆力矩的统计,输出结果包含“抗规方式”、“轴力方式”、“改进轴力方式”,为规定水平力统计结果。

1. 抗规方式

    根据《抗规》6.1.3条文说明:

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模型中运用选择显示、统计当前的功能,自动统计每层柱剪力之和

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则X方向倾覆力矩:

(188.7+149.3+99.6)x4=1750.4

Y方向倾覆力矩:

(168.0+136.2+99.8)x4=1616.0

手核结果与wv02q.out输出结果基本一致:

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2.  轴力方式

轴力方式统计框架柱倾覆力矩,需要先求出合力作用点,计算方法如下:

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     再对合力点取矩,最后再加上每根框架柱柱底局部弯矩,得到框架柱部分的倾覆力矩。

     下图为X向地震作用下竖向构件的内力,红色字母对应坐标如下:

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o(0,0);a(0,4);b(0,8);c(0,12);d(4,12);e(8,12);

f(12,12);g(12,8);h(12,4);i(12,0);j(8,0);k(4,0)

以下为手核过程(此算例为对称结构,也可采用大小相同、方向相反力直接求力矩的简化算法)

X0=(0.3x4x2+0.3x8x2+36.9x12x2+43.3x12x2)/(36.9x4+43.3x4+0.3x4)

X0=1932/322=6

框架柱对X0求矩:

M轴力=36.9x 6x4+43.3x6x4+0.3x2x4=1927.2

框架柱柱底局部弯矩:

M柱底局部弯矩=38.9x4+39.5x4+44.2x4=490.4

框架柱倾覆力矩:

M总= M轴力+ M柱底局部弯矩=1927.2+490.4=2417.6

与wv02q.out输出结果基本一致

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3. 改进轴力方式

    改进轴力方式手核较复杂,基本思路是将结构底部总轴力细化为几部分轴力,轴力再组合成几种不同力偶。有兴趣的读者可以参考魏链等《框架部分承担倾覆力矩的力偶算法》。

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小结

     Wmass.out中输出为整体抗倾覆验算内容,倾覆力矩按照假定地震外力为倒三角分布的规则统计。Wzq.out中的地震倾覆弯矩,为先单振型按外力求倾覆弯矩,然后CQC组合得到。Wv02q.out中的地震倾覆弯矩为规定水平力下的结果,可以用来判断框架部分设计规则、短肢墙倾覆弯矩是否超限、框支柱倾覆弯矩是否超限等内容,倾覆力矩的统计方式包含抗规方式、轴力方式、改进轴力方式。


知识点:YJK中“倾覆力矩”的简单总结

关于倾覆力矩的小小总结(2014.11.04)

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