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关于10版规范中规定水平力的认识关于10版规范中“规定水平力”的认识 该帖被浏览了1143次 回复了3次 与02版规范不同在2010版建筑抗震设计规范GB 50011-2010以下简称10版抗规及高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2010以下简称10版高规中引用了“规定水平力”的概念主要体现在以下两处一、结构在地震作用下的位移比计算二、结构的倾覆力矩计算。其中后者包含了框架倾覆力矩、短肢墙倾覆力矩、框支框架倾覆力矩和一般剪力墙的倾覆力矩统计。下面做具体分析。 一、10版抗规3.4.3 和高规3.4.5 对“扭转不规则”采用 “规定水平力”定义。即楼层位移比不再采用根据CQC法直接得到的节点最大位移与平均位移比值计算而是根据给定水平力下的位移计算。 其中10版抗规3.4.3“在规定水平力下楼层的最大弹性水平位移或层间位移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 ”其条文说明解释了为何采用“规定水平力”来计算位移比扭转位移比计算时楼层的位移不采用各振型位移的CQC组合计算按国外的规定明确改为取“给定水平力”计算可避免有时CQC计算的最大位移出现在楼盖边缘的中部而不在角部而且对无限刚楼板分块无限刚楼盖和弹性楼盖均可采用相同的计算方法处理。 何为“规定水平力”10版高规3.4.5条文解释给出了详细定义扭转位移比计算时楼层的位移可取“规定水平地震力”计算由此得到的位移比与楼层扭转效应之间存在明确的相关性。“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每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连体下一层各塔楼的水平作用力可由总水平作用力按该层各塔楼的地震剪力大小进行分配计算。结构楼层位移和层间位移控制值验算时仍采用CQC的效应组合。 02版规范采用CQC方法计算位移比存在的问题是将结构各个振型的响应在概率的基础上采用完全二次方开方的组合方式得到总的结构响应每一点都是最大值可能出现两端位移大中间位移小所以CQC方法计算的结构位移比并不准确不能真实地反映结构的扭转不规则。而且不同组合的位移之间的运算也是无物理意义的。“在规定的水平力作用下”即为“在基本振型地震作用下” 基本振型单质点体系在谐波的作用下的 振型称为基本振型。任一地震波都可以分解为若干谐波的叠加多质点体系按振型分解法计算地震作用时可以简化为具有基本振型的等效单质点体系进行分析。而对建筑结构而言有时又称为主振型一般是指每个主轴方向以平动为主的第一振型。 结合10版PKPM软件除了原有各工况的位移统计结果当计算地震作用时软件同时给出规定水平力下的位移统计结果用于位移比的判断。具体实施SATWE总信息中关于“规定水平力”的确定方式的选择程序提供了两种方式1、楼层剪力差方法规范方法2、节点地震作用CQC组合方法。结合实际工程计算发现采用不同方式其位移计算结果相同但规定水平力作用下位移比结果相差较大比较如下 1、采用楼层剪力差方法规范方法计算结果 工况 17 Y偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-Y Ave-Y Ratio-Y h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h DyR/Dy Ratio_AY 以上层略 15 1 8097 50.84 44.94 1.13 3200. 8097 3.79 3.37 1.13 1/ 844. 0.0 0.84 中间层略 3 1 2679 5.39 4.11 1.31 4800. 2679 2.94 2.47 1.19 1/1632. 59.0 0.57 2 1 2170 2.45 1.58 1.00 5400. 2170 1.78 1.15 1.00 1/3034. 68.4 0.32 1 1 1300 0.67 0.43 1.00 6400. 1300 0.67 0.43 1.00 1/9497. 99.9 0.25 Y方向最大层间位移角: 1/ 844.第 15层第 1塔 Y方向最大位移与层平均位移的比值: 1.31第 3层第 1塔 Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值: 1.19第 3层第 1塔 2、采用节点地震作用CQC组合方法计算结果 工况 17 Y偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-Y Ave-Y Ratio-Y h JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h DyR/Dy Ratio_AY 以上层略 10 1 6006 78.87 56.46 1.40 3300. 6006 8.42 6.18 1.36 1/ 392. 0.2 0.85 中间层略 3 1 2679 14.36 9.36 1.53 4800. 2682 7.92 5.38 1.47 1/ 606. 55.8 0.59 2 1 2170 6.45 3.82 1.00 5400. 2170 4.56 2.71 1.00 1/1183. 65.9 0.34 1 1 1300 1.88 1.11 1.00 6400. 1300 1.88 1.11 1.00 1/3401. 99.9 0.27 Y方向最大层间位移角: 1/ 392.第 10层第 1塔 Y方向最大位移与层平均位移的比值: 1.53第 3层第 1塔 Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值: 1.47第 3层第 1塔 二、10版抗规6.1.3和10版高规8.1.3 中关于框架剪力墙结构倾覆力矩的计算应采用规定水平力方法。 其中10版抗规6.1.3.1条文设置少量抗震墙的框架结构在规定的水平力作用下底部框架所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50时其框架的抗震等级仍应按框架结构确定抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同。明确了少墙框架结构应属于框架结构其框架抗震等级应按框架结构采用即明确了地震倾覆力矩用于判断结构类型时即界定是否按框架-剪力墙设计或是否短肢墙较多的结构应采用规定水平力计算倾覆力矩只需要看嵌固端或第一层的计算结果。 10版PKPM在WV02Q.OUT文件中输出的地震倾覆力矩分三种情况 1、规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩抗规 2、规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩轴力方式 3、内力CQC的框架柱及短肢墙地震倾覆力矩。 第二种轴力方式是高规的编写专家提出的方法但并未写入规范里只可作为参考第三种内力CQC方法是08版及之前版本采用的方式按02版抗规设计时看此结果。第一种采用规定水平力方法按10版新规范计算时应看第一种结果。且SATWE总信息中“规定水平力”的确定方式也应选择楼层剪力差方法规范方法如选择节点地震作用CQC组合方法则计算结果有较大差异继续结合上述实际工程做比较WV02Q.OUT计算结果如下 1、采用楼层剪力差方法规范方法计算结果 规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比抗规 层号 塔号 框架柱 短肢墙 以上层略 15 1 X 50.54 0.33 Y 39.12 0.05 14 1 X 49.81 0.33 Y 38.66 0.05 13 1 X 49.14 0.32 Y 38.26 0.06 12 1 X 48.37 0.32 Y 37.72 0.07 以下层略 十四层以上开始出现框架柱倾覆力矩百分比大于50。 2、采用节点地震作用CQC组合方法计算结果 规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比抗规 层号 塔号 框架柱 短肢墙 以上层略 9 1 X 52.22 0.42 Y 39.63 0.08 8 1 X 50.06 0.44 Y 37.99 0.09 7 1 X 48.06 0