结构第一周期扭转调整方法

1、 结构第一周期扭转调整方法 2021-04-21 16:34:10| 分类： 默认分类|标签：|字号大中小 订阅 标准条文：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 o 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 整原那么是要加强结构外圈，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

2、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。周期比不满足标准要求，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。 周期比不满足标准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 扭刚度奉献最大，所以总的调整原那么是加强结构外围墙、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

3、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X轴和丫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

4、第三振型转角方向的抗侧移刚度 那么过小，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。 5在进行上述调整的同时，应注意使周期比满足标准的要求。 6当第一振型为扭转时，周期比肯定不满足标准的要求；当第二振型为扭转时，周期比拟难满足标准的要 求。 昨天，有一个纯剪力墙结构的工程问过来，冲令狐顺便透露了一个小技巧 周期、地震力与振型输出文件 侧刚分析方法 如何判断纯扭转周期 考虑扭转耦联时的振动周期秒、X,Y方向的平动系数、扭转系数 振型号 周期 转角 平动系数X+Y 扭转系数 1 1.4675 88.39 0.61 ( 0.00+0.61 )

5、 0.39 2 1.3954 93.54 0.44 ( 0.00+0.44 ) 0.56 3 0.8524 0.57 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 4 0.3356 92.82 0.06 ( 0.01+0.05 ) 0.94 5 0.3174 91.93 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00 6 0.2319 2.03 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 7 0.1594 103.11 0.09 ( 0.02+0.07 ) 0.91 当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大 ，结构的扭转刚度相对其中一主轴 第 一振型转角方向的侧移刚度

6、是合理的；但相对于另一主轴第三振型转角方向的侧移刚度那么过小，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。 = 【局部内容】 如果看这个您判断扭转周期是第二周期吗？有人会断定第四周期才是第一扭转周期吗？ 【最最直接的判断方法】 看各个振型里面各个位移分量的质量参与系数，根据他们可以判断第二周期究竟是平动为主还是扭转为 主；可惜PKPM不提供这样的输出结果。 sap2000和etabs的输出结果就比拟详细一些。对于一般工程， 估计大局部设计人员都不会使用 etabs进行复核，那么在这种情况下，如何判别结构的固有周期特性？ 【问题】遇到这

7、种情况怎么看数据文件呢？ 冲令狐是这么看的： 继续看WZQ.OUT文件的下面的内容 步骤一：看两个方向的基底反力 各振型作用下 X方向的基底剪力 振型号 剪力kN 1 2.86 2 10.06 3 8468.62 4 6.92 5 5.62 6 3616.59 7 12.15 各振型作用下 Y方向的基底剪力 振型号 剪力(kN) 1 2884.64 2 2076.29 3 1.09 4 6.81 5 4538.90 6 5.99 7 33.10 = 【局部数据】 步骤二：看振型对应的位移 耦联时的振型 Floor : 层号 Tower : 塔号 X-Disp :耦联振型在X方向的位移分量 Y-

8、DISP :耦联振型在丫方向的位移分量 Angle-Z: 耦联振型绕 振型1 Z轴的转角 - Floor Tower X-Disp - Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 24 1 0.015 0.454 0.025 23 1 0.013 0.466 0.024 22 1 0.012 0.449 0.023 21 1 0.012 0.427 0.022 20 1 0.011 0.404 0.021 19 1 0.011 0.380 0.020 18 1 0.010 0.355 0.019 17 1 0.010 0.330 0.017 16 1 0.009 0.305

9、0.016 15 1 0.008 0.279 0.015 14 1 0.008 0.253 0.014 13 1 0.007 0.226 0.012 12 1 0.006 0.201 0.011 11 1 0.006 0.175 0.010 10 1 0.005 0.151 0.008 9 1 0.005 0.127 0.007 8 1 0.004 0.104 0.006 7 1 0.003 0.082 0.005 6 1 0.003 0.062 0.004 5 1 0.002 0.044 0.003 4 1 0.002 0.028 0.002 3 1 0.005 0.015 0.001 2

10、1 0.000 0.000 0.000 1 1 0.000 0.000 0.000 振型2 Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 24 1 -0.026 0.433 -0.029 23 1 -0.024 0.386 -0.029 22 1 -0.023 0.364 -0.028 21 1 -0.022 0.346 -0.026 20 1 -0.021 0.328 -0.025 19 1 -0.020 0.308 -0.024 18 1 -0.019 0.289 -0.022 17 1 -0.018 0.269 -0.021 16 1

11、 -0.017 0.248 -0.019 15 1 -0.015 0.227 -0.018 14 1 -0.014 0.206 -0.016 13 1 -0.013 0.185 -0.015 12 1 -0.012 0.164 -0.013 11 1 -0.011 0.143 -0.011 10 1 -0.009 0.123 -0.010 9 1 -0.008 0.104 -0.008 8 1 -0.007 0.085 -0.007 7 1 -0.006 0.067 -0.006 6 1 -0.005 0.051 -0.004 5 1 -0.003 0.035 -0.003 4 1 -0.00

12、2 0.022 -0.002 3 1 -0.006 0.012 -0.001 2 1 0.000 0.000 0.000 1 1 0.000 0.000 0.000 振型3 Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 24 1 0.960 0.010 -0.003 23 1 0.918 0.007 -0.003 22 1 0.886 0.007 -0.003 21 1 0.852 0.007 -0.003 20 1 0.816 0.007 -0.003 19 1 0.778 0.007 -0.002 18 1 0.738 0.007 -0

13、.002 17 1 0.696 0.007 -0.002 16 1 0.653 0.007 -0.002 15 1 0.607 0.007 -0.002 14 1 0.560 0.007 -0.001 13 1 0.512 0.007 -0.001 12 1 0.463 0.006 -0.001 11 1 0.414 0.006 -0.001 10 1 0.364 0.006 -0.001 9 1 0.315 0.005 0.000 8 1 0.266 0.005 0.000 7 1 0.218 0.004 0.000 6 1 0.171 0.004 0.000 5 1 0.126 0.003

14、 0.000 4 1 0.084 0.002 0.000 3 1 0.048 0.002 0.000 2 1 0.002 0.000 0.000 1 1 0.000 0.000 0.000 振型4 Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z (mm) (mm) (rad) 24 1 0.037 -0.098 0.042 23 1 0.031 -0.028 0.041 22 1 0.027 -0.015 0.033 21 1 0.022 -0.010 0.025 20 1 0.017 -0.005 0.016 19 1 0.012 0.000 0.008 18 1 0.0

15、07 0.005 -0.001 17 1 0.002 0.010 -0.009 16 1 -0.003 0.014 -0.016 15 1 -0.008 0.018 -0.023 14 1 -0.012 0.021 -0.028 13 1 -0.016 0.024 -0.032 12 1 -0.018 0.025 -0.035 11 1 -0.021 0.025 -0.037 10 1 -0.022 0.025 -0.036 9 1 -0.022 0.024 -0.035 8 1 -0.022 0.021 -0.032 7 1 -0.021 0.018 -0.028 6 1 -0.020 0.

16、014 -0.024 5 1 -0.018 0.010 -0.019 4 1 -0.015 0.006 -0.013 3 1 -0.046 0.001 -0.008 0.000 0.000 0.0001 1 0.000 0.000 0.000 = 【局部数据】 步骤三，进行判断 通过以上的数据，我们可以确认： 1、第二周期是平动加扭转，第四周期是纯扭转； 2、第一周期和第二周期的变形结果通过比照可以看出二者只是 x向平动成分的方向有所改变； 3、第二周期作为第一扭转周期不太适宜，第四周期定为扭转周期比拟适宜。 4、如果需要调整模型，让结构第二周期不出现扭转，就要从结构布置上面做文章，将 x向的

17、刚度进一步削 弱或者适当加强 Y向刚度。而进行削弱和加强的位置就要结合建筑布置，尽量远离变形的中心，这样的效 果会更好。 后话： 结构分析是结构设计中非常重要的一环，懂得计算软件的工作原理，熟悉分析假定和流程，对结果有判断 能力，对结果数据的含义有深刻而正确的理解。这些都是结构分析需要掌握的必备能力。 目前国内设计院中结构设计的骨干3550岁具备上述能力的能有多少比例？ 结构分析能力和结构概念、工程经验相互结合才能胜任大型复杂工程的设计，才能真正担负起公共平安责 任，才能真正平安的为业主省钱。 DYGANGJIEGOU 个人做法： 1. 从周期文件中找出所有扭转系数大于 0.5 的扭转周期，按

18、周期大小排列；同理将所有平动 系数大于 0.5 的平动周期从大到小排列。 2. 第一周期的判断：从队列中选出数值最大的扭转和平动周期，查看 SATWE 软件的 结构 整体空间振动简图看该周期值对应的振型的空间振动是不是整体振动，如仅为局部振动， 那么不能为第一扭转或平动周期， 要从队列中选出下一个最大值进行考察 ，直到某周期值对应 的振型图为结构整体振动，那么为第一扭转和平动周期。值得注意的是在判断某些复杂工程 的第一平动周期时，还应考察该振型产生的基底剪力是否为各振型中的最大值，如果该振型 产生的基底剪力很小，那么在地震力作用下他出现的概率就很小，因而也就不是平动主振 型，当然也就不能成为第

19、一平动周期 .= 动力学认为结构的第一周期应该是出现该振形时所需要的能量最小，第二周期所需要的能量次之，依次往 后推。我认为标准规定 Tt/T10.9就是为了让对结构产生作用的能量中的大局部只够激起结构的平动而不 是扭转。 按照动力学理论，结构第一周期只与结构本身的质量、刚度和边界条件有关，与外界力没有关系，地震只 是提供一个激振力，基底剪力是反映这个激振效果的一个指标，这个除了以上的条件外，同时就跟地震参 数有关，比方加速度的值。而结构最容易出现振动的振型就应该是第一振型，这个振型所需要的能量最小， 最容易发生。这个就很容易理解为什么扭转振型不能太靠 前，起码不能出现再第一振型。 通高层设计

20、中是可行的。关于第二平动周期与扭转周期比拟接近的问题是相对的，我个人认为就是说能拉 大到0.9以下最好，但是不能拉到 0.9以下，也尽量不要超的太多。 怎么理解主振型？ pkpm采用了 wilson教授的质量参与系数的概念可以查看 sap和etabs ，比方我们 计算15个振型，质量参与系数到达了 98%，那么15个振型当中就有一个质量参与系数最大的振型，比方 是2振型，它对这个98%的奉献最大 比方到达 40%,那么我们就认为它就是主振型。而其它的振型的 奉献可能相对很小。主振型的意义在于：它可能不是最容易被鼓励起的振型，但是它一旦被鼓励起了，那 么它就是结构振动的主要成分，所以我们在抗震的

21、时候我特别给与关注，尽量防止它与扭转振型靠近。这 也就是我建议ljbwhu将T2与Tt拉大点的原因。 在常规的高层结构设计中，由于各种限制，不容易出现以下这种情况：当结构中存在某些相对软弱的局部 或者构件的时候，那么结构的主振型会出现的比拟靠后，这很容易理解，因为软弱的地方在鼓励能量相对小 的时候就会局部振动，此时不是整体振动，所以该振型的质量参与系数很小，但是它们却是低阶振型。所 以我前面的贴子提到了模型错误，这里的错误并不是指模型逻辑上的错误，而是某些构件的刚度、尺寸、 材料等原因的错误，造成局部软弱。这种情况比拟特殊，但是也可能出现，所以要防止。 主振型：对于某个特定的地震作用引起的结构

22、反响而言，一般每个参与振型都有着一定的奉献，奉献最大 的振型就是主振型，奉献指标确实定一般有两个，一是基底剪力的奉献大小，二是应变能的奉献大小。一 般而言，基底剪力的奉献大小比拟直观，容易被我们接受 扭转为主的振型中，周期最长的称为第一扭转为主的振型 ，其周期称为扭转为主的第一自振周期 Tt。平动 为主的振型中，根据确定的两个水平坐标轴方向 X、Y ,可区分为X向平动为主的振型和 Y向平动为主 的振型。假定X、Y方向平动为主的第一振型即两个方向平动为主的振型中周期最长的振型 的周期值 分别记为T1 X和T1 Y,其中的大者位T1,小者为T2。那么T1即为高规?第41315条中所说的平动为主 的

23、第一自振周期，T2姑且称作平动为主的第二自振周期。 研究说明，结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值 ，对结构的扭转响应有明显 影响，当两者接近时，结构的扭转效应显著增大7 。高规?第41315条对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之比值进行了限制，其目的就是控制结构扭转刚度不能过弱 ，以减小 扭转效应。 高规?对扭转为主的第一自振周期 Tt与平动为主的第二自振周期 T2之比值没有进行限制，主要考虑到 实际工程中，单纯的一阶扭转或平动振型的工程较少 ，多数工程的振型是扭转和平动相伴随的 ，即使是平 动振型，往往在两个坐标轴方向都有分量。针对上述情

24、况，限制Tt与T1的比值是必要的，也是合理的，具 有广泛适用性；如对Tt与T2的比值也加以同样的限制，对一般工程是偏严的要求。对特殊工程，如比拟规 那么、扭转中心与质心相重合的结构 ，当两个主轴方向的侧向刚度相差过大时 ，可对Tt与T2的比值加以限 制，一般不宜大于1.0。实际上，按照抗震标准?第31513条的规定，结构在两个主轴方向的侧向刚度不 宜相差过大，以使结构在两个主轴方向上具有比拟相近的抗震性能。 当然，振型特征判断还与宏观振动形态有关 。对结构整体振动分析而言，结构的某些局部振动的振型是可以 忽略的，以利于主要问题的把握。 注意上面这句话的意义说明了，某些局部振动可以忽略掉，那么如何判断某些局部振动呢？就转到我们上 面所讨论的问题上来了，可以采用振型总剪力的大小来判断或者振型质量参与系数来判断。忽略某些总剪 力很小或者质量参与系数很小的振型，而保存那些相对较大的振型，这样说的话，就没有必要强制 制要求将总剪力最大的平动周期作为第一平动周期了！第一扭转周期确实定也没有什么疑惑。那个审图中 心的意见有问题! 1如果一个结构 X, 丫方向周期相差很大时，前几个平动周期往往是一个方向的 如均为X方向