结构振型数的合理选取-文档资料

1.计算结构振动模式的数量。2.在采用振型分解反应谱法进行结构地震反应分析时，为了保证高振型的影响不丢失，程序要求用户指定一定数量的结构计算振型。然而，如果振动模式的数量太大，计算工作量将增加。如何正确选择结构计算模式的数量，介绍结构计算模式的数量与结构自由度的关系；计算振型数对结构抗震设计的影响；根据模式参与质量选择结构，计算模式数；工程实例表明，结构地震不安全是由于结构计算中振型选择不当造成的。3，1。规范和规程的有关规定当抗震规范第5.2.2条规定了抗震计算时，对于没有进行扭转耦合计算的结构，可以选择前2-3种振型。当基本自振周期大于1.5s或建筑物高宽比大于5时，应适当增加振型数。对其规定的解释还指出，为了提高高柔度建筑的分析精度，应适当增加其组合的振型数。振动模式的数量通常可视为振动模式的参与质量达到总质量的90%所需的振动模式的数量。高规范第5.1.13-2条规定，在抗震计算中应考虑平扭耦联结构的扭转效应。振动模式的数量不应少于15个。对于多塔结构，振型数不应小于塔数的9倍，计算出的振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。4，1。利用振型分解反应谱法分析计算结构振动的自由度，并利用结构振动特性：结构自振周期和振型。该程序提供了两种结构模型：横向刚度模型和总刚度模型。每个都有不同的结构振动自由度；这里的“结构振动自由度”是指在结构振动特性分析中考虑质量的位移自由度。它不同于结构静力荷载分析中的每个节点的位移，但与之相关。本节中提到的“横向刚度矩阵”和“整体刚度矩阵”是指用于结构振动特性分析的结构刚度矩阵。5，2.1。横向刚度模型采用刚性地板假设的简化结构刚度模型，即把房屋理想化为空间梁、柱和墙的组合，这些空间梁、柱和墙通过地板平面中的刚性地板相互连接。无论用户在建模中是具有弹性地板、刚性地板还是地板之外的大空间，对于没有塔结构的侧刚性模型，假设每个地板都是刚性地板。多塔结构假定一个塔和一个楼层是刚性楼层。每个刚性楼板有三个独立的位移自由度：两个水平平移自由度和一个垂直旋转自由度。横向刚度矩阵建立在这些结构自由度上，并且可以通过压缩整个结构模型的刚度矩阵来形成。横向刚性模型具有相对较少的自由度、较少的计算时间和较高的分析效率，但其应用范围有限。对于n层无塔结构，横向刚性模型的结构自由度为3 * n。例如，10层无塔结构具有30个结构自由度。塔式结构横向刚性模型的结构自由度计算较为复杂。首先，确定独立刚性楼层的数量m，其结构自由度为3 * m。例如，一个30层的多塔结构有3个塔楼。第一塔层数为1-30层，第二塔层数为6-25层(1-5层与其他塔相连)，第三塔层数为4-28层(1-3层与其他塔相连)，因此独立刚性楼层数M=30 (25-5) (28-3)=75，结构自由度为3*75=225。7，2.2。钻机总数对于n层无刚性楼层的结构，每层节点数分别为mi，则总刚性模型的结构自由度为，例如，10层无刚性楼层的结构，每层节点数为30，则总刚性模型的结构自由度为10*2*30=600。9。对于具有刚性楼层的N层结构，每层中独立于刚性楼层的节点数为，并且每层中的刚性楼层数为，则总刚性模型的结构自由度为，例如，具有刚性楼层的10层结构，每层中独立于刚性楼层的节点数为20，并且每层中有一个刚性楼层，则总刚性模型的结构自由度为10 * (2 * 23 * 1)=430。3.1。地震作用和作用效应在用振型分解反应谱法计算地震作用和作用效应时，不考虑扭转耦合计算的结构的每个振型J在质点1处都有水平地震作用。水平地震作用效应根据平方和和和平方根法SRSS进行组合，其中M是计算的结构振型数。11岁。考虑扭转耦联计算，结构的各振型J在I层也有水平地震作用，水平地震作用的扭转效应按照完全二次组合法CQC :进行组合，其中m为结构的计算振型数。12，3.2选择足够的结构振动模式。第3.1节中计算的结构振动模式数量将增加，水平地震效应将增加，这意味着内力和变形将增加。可以说，将结构刚度矩阵的自由度总数作为结构计算的振型数，可以完全包含振型分解反应谱法给出的所有地震作用效应。然而，对于大型结构工程，计算结构的所有振型、地震作用水平特征值和水平地震效应组合所需的计算机运行时间和存储开销太长，难以实现。有必要计算所有振动模式并参与地震效应的组合吗？没必要。因为最后一个高阶模态对结构的地震作用贡献很小，所以计算足够的模态就足够了。因此，如何选择足够多的结构振型成为计算中的一个关键问题。13，3.2.1。振动模式参与质量“抗震规范”和“高规范”，提出了“振动模式参与质量”的概念和应用原则。这个概念最早出现在WILSONE教授身上。Ls ETABS计划。在刚性地板的假设下，当x、y和z的累积模态的有效质量大于90%时，所采用的模态数量是足够的。本程序提供的方法是横向刚度模型和总刚度模型常用的方法，用于计算各地震方向的有效质量系数。用户可以在输出结果中找到每个地震方向的有效质量系数，以确保有效质量系数超过0.9。超过0.9表示计算的振动模式数量足够，否则计算的振动模式数量不够。如果这还不够，就意味着不能忽略由下列振动模式引起的地震效应。如果不能保证这一点，地震作用将很小，根据这一地震作用设计的结构将是不安全的，因此应增加振动模式的数量，以便重新计算。14，3.2.2。选择原则L规范和规定中给出的所选振动模式的具体数量，如前2-3个振动模式，振动模式的数量不应少于15个，多塔结构的振动模式的数量不应少于塔数的9倍，都是粗略的估算方法。对于柔性楼板、大开洞错列楼板、连体结构、空的工业厂房和体育馆等结构，如果按此下限选择振型数，地震作用将明显不足。L规范和规程中规定的振型参与质量的判定方法是一种严格的、通用的、基于计算机的方法。无论任何结构类型，用户应确保所有地震方向振动模式的参与质量超过总m的90%抗震设防烈度为7度(0.10克)的场地类别属于二类。总刚度模型用于分析振型分解反应谱法的地震作用。在X向地震作用下，结构应满足的最小楼层剪跨比为1.6%。下图是由SpaSCAD显示的实体模型。19，20，在分析过程中，我们根据该结构分别计算了15，45和80阶振型数三次。结构X向地震作用的结果如下：21 .不同振动模式和剪重比下各层剪力的比较，表4-2和表22。从表中的数据分析可以看出：1 .当结构振动模态数取15时，有效质量系数(在规范中称为参与质量)为49.81%，小于90%。同时，底部楼板的剪重比仅为0.9%，也小于楼板的最小剪重比(1.6%)。因此，为该结构选择15种结构振动模式是不够的。也可以说，如果某些结构的振型数减少，就会出现楼板最小剪重比不满足的现象。2.当结构振型数为45个时，有效质量系数(在规范中称为参与质量)为93.23%，超过90%，当振型数为15个时，基底剪力比显著增加到30177.50kN，底部剪力重比达到2.6%，满足最小楼板剪力重比的要求。23，3，当结构振型数为80时，其远大于45，但基底剪力增加不多。基底剪力仅增加30，298.29-30，177.50=120.79 kN，仅增加0.4%。可以看出，当有效质量系数达到90%时，高振动模态的影响可