《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中在计算扭转位移比和框剪结构的倾覆弯矩时需要用到“规定的水平力”。以前一直没搞清楚这个所谓的“规定的水平力”具体如何计算的。这两天借助一个高层结构顺便按自己的理解算了一下,在这里作一下总结。《抗规》3.4.4条条文说明(P272)这样说:该水不力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心。今年考注册复习时读这句就觉得比较含糊,好在《高规》3.4.5条条文说明(P214)又做了更清楚的说明,《高规》说:“规定水平地震力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心。水平作用力的换算原则为,第一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值。这第一句像是从《抗规》里抄来的,第二句倒是解释了这个“规定水平力”的算法。可我对这句的理解又有歧义了(如下图),第一层楼板处的水平力是求哪两个截面的剪力差呢?方法1是上层柱根和下层柱顶,方法2是上层柱中和下层柱中,方法3是上层柱根和下层柱根。
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中在计算扭转位移比和框剪结构的倾覆弯矩时需要用到“规定的水平力”。以前一直没搞清楚这个所谓的“规定的水平力”具体如何计算的。这两天借助一个高层结构顺便按自己的理解算了一下,在这里作一下总结。
《抗规》3.4.4条条文说明(P272)这样说:该水不力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心。今年考注册复习时读这句就觉得比较含糊,好在《高规》3.4.5条条文说明(P214)又做了更清楚的说明,《高规》说:“规定水平地震力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心。水平作用力的换算原则为,第一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值。这第一句像是从《抗规》里抄来的,第二句倒是解释了这个“规定水平力”的算法。可我对这句的理解又有歧义了(如下图),第一层楼板处的水平力是求哪两个截面的剪力差呢?方法1是上层柱根和下层柱顶,方法2是上层柱中和下层柱中,方法3是上层柱根和下层柱根。
通过在Sap2000中做每个面的截面切割,提取剪力,我发现应该方法3合理一点,也应该是规范的意图。事实证明也只有方法3算得的各层的水平剪力之和正好等于振型分解反应谱法求得的基底剪力。将这个水平力按楼层绘于一个坐标系下,就得到了规定水平力分布曲线,如下图。可以看出这个所谓的“规定水平力”上大下小,有点类似倒三角形可也不是完全意义上的倒三角,结构中上部变化更加剧烈一点。
那么这个规定的不平力是谁规定的呢?谁知道?
2楼
八卦一下:
提到规定水平力,实际上涉及的是南北两方的学术争论。
国内较早提出水平地震下的扭转问题是中国建研院,但此后南方(主要是广东)一直不认可,认为论文的假定有问题,结论武断,并提出反例...,结果,出现了“给定的水平力”。
而且到现在,南方也并不认可,比较典型的话就是:“平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构”,结构“在地震中遭受到严重的破坏”的原因,不是“平面不规则”,也不是“质量与刚度偏心”,更不是“抗扭刚度太弱”。其根本原因是结构或构件承载力不足。其深层次的原因是设计方法存在问题,如抗震设计理论存在问题,结构的计算模型存在问题。
广东省地方规范对扭转位移比、周期比等要求就比国标低。
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3楼
小面片 发表于 2015-5-8 20:23 八卦一下: 提到规定水平力,实际上涉及的是南北两方的学术争论。 国内较早提出水平 …学习了,真好,谢谢
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4楼
向楼主这种精神学习,关于这句话自己也是一知半解的,但是就没有楼主这种精神去探讨
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5楼
向楼主这种精神学习,关于这句话自己也是一知半解的,但是就没有楼主这种精神去探讨
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6楼
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7楼
“楼层位移比”的定义:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的比值。对其进行目的是限制结构的扭转量值,它与结构的扭转平动周期比同属于控制结构扭转方面的概念,而扭转平动周期比主要是考察结构的抗扭转能力,扭转周期过大,说明该结构抗扭能力弱.
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8楼
http://bbs.co188.com/thread-9007658-1-1.html
关于“楼层位移比”和“层间位移角”问题(转自朱炳寅博客)
1、“楼层位移比”
1)定义——“楼层位移比”指:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的比值;
2)目的——限制结构的扭转;
3)计算要求——考虑偶然偏心(注意:不考虑双向地震)。
2、“层间位移角”
1)定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比;
2)目的——控制结构的侧向刚度;
3)计算要求——不考虑偶然偏心,不考虑双向地震。
3、综合说明:
1)现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制,即通过对“扭转位移比”的控制,达到限制结构扭转的目的;通过对“层间位移角”的控制,达到限制结构最小侧向刚度的目的。
2)对“层间位移角”的限制是宏观的。“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联,无需考虑偶然偏心及双向地震。
3)双向地震作用计算,本质是对抗侧力构件承载力的一种放大,属于承载能力计算范畴,不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。
4)常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角”,这是没有依据的。但对特别重要或特别复杂的结构,作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。
4、相关索引
1)江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则第5.1.3条规定:先计算在刚性楼板、偶然偏心情况下的扭转位移比,当扭转位移比大于等于1.2时,分别按偶然偏心和双向地震计算,再取最不利的扭转位移比进行扭转不规则判别。(博主提示:请注意,这是很严格的要求)。
2)复杂高层建筑结构设计(徐培福主编)第195页,图7.1.7,先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比,根据计算结果分两种情况分别计算,一是,当扭转位移比小于1.2时,按偶然偏心计算;二是,当扭转位移比大于等于1.2时,按双向地震计算。再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别。(博主提示:请注意,这里对采用双向地震的判别是比1)放松许多,注意,这里的规定都是对复杂高层建筑而言的,对一般工程,原则上不需要进行这样严格的判别)。
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9楼
位移比和周期比控制高层结构扭转效应的原因
从《高规》条文说明的解释来看,位移比即是用来限制结构平面布置的不规则性,避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应;而周期比是用来限制结构的抗扭刚度不能太弱,从而用来限制振动耦联,因为振动耦联会使结构的扭转效应明显增大。
位移比和周期比缺一不可,对于平面规则的结构,可能位移比很小,但是周期比很大,同样对于平面不规则,但是抗扭刚度很大的结构,可能位移比很大,但是周期比却很小。
使用etabs等程序做高层结构分析的时候,注意这些程序的位移计算结果均是采用振形分解组合之后的绝对值,因此,对于楼层最小位移的计算可能不准确,因为尤其是结构的底部,可能出现最小位移为负数的情况。
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10楼
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