層剛度計(jì)算的三種計(jì)算方法.doc

層剛度計(jì)算的三種計(jì)算方法?層剛度比的含義是什么?（一）地震力與地震層間位移比的理解與應(yīng)用 規(guī)范要求：抗震規(guī)范第3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條均規(guī)定：其樓層側(cè)向剛度不宜小于上部相鄰樓層側(cè)向剛度的70或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80。 計(jì)算公式：Ki=Vi/ui 應(yīng)用范圍： 可用于執(zhí)行抗震規(guī)范第3.4.2和3.4.3條及高規(guī)第4.4.2條規(guī)定的工程剛度比計(jì)算。 可用于判斷地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端。 （二）剪切剛度的理解與應(yīng)用 規(guī)范要求： 高規(guī)第E.0.1條規(guī)定：底部大空間為一層時(shí)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剪切剛度比表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2.計(jì)算公式見高規(guī)151頁(yè)。 抗震規(guī)范第6.1.14條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于2.其側(cè)向剛度的計(jì)算方法按照條文說(shuō)明可以采用剪切剛度。計(jì)算公式見抗震規(guī)范253頁(yè)。 SATWE軟件所提供的計(jì)算方法為抗震規(guī)范提供的方法。 應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第E.0.1條和抗震規(guī)范第6.1.14條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。 （三）剪彎剛度的理解與應(yīng)用 規(guī)范要求： 高規(guī)第E.0.2條規(guī)定：底部大空間大于一層時(shí)，其轉(zhuǎn)換層上部與下部結(jié)構(gòu)等效側(cè)向剛度比e可采用圖E所示的計(jì)算模型按公式（E.0.2）計(jì)算。e宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)e不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)e不應(yīng)大于1.3.計(jì)算公式見高規(guī)151頁(yè)。 高規(guī)第E.0.2條還規(guī)定：當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度比不應(yīng)小于相鄰上部樓層的60。 SATWE軟件所采用的計(jì)算方法：高位側(cè)移剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算 應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行高規(guī)第E.0.2條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。 （四）上海規(guī)程對(duì)剛度比的規(guī)定 上海規(guī)程中關(guān)于剛度比的適用范圍與國(guó)家規(guī)范的主要不同之處在于： 上海規(guī)程第6.1.19條規(guī)定：地下室作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時(shí)，地下室的樓層側(cè)向剛度不宜小于上部樓層剛度的1.5倍。 上海規(guī)程已將三種剛度比統(tǒng)一為采用剪切剛度比計(jì)算。 （五）工程算例： 工程概況：某工程為框支剪力墻結(jié)構(gòu)，共27層（包括二層地下室），第六層為框支轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)三維軸測(cè)圖、第六層及第七層平面圖如圖1所示（圖略）。該工程的地震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本加速度為0.3g. 113層X(jué)向剛度比的計(jì)算結(jié)果： 由于列表困難，下面每行數(shù)字的意義如下：以“”分開三種剛度的計(jì)算方法，第一段為地震剪力與地震層間位移比的算法，第二段為剪切剛度，第三段為剪彎剛度。具體數(shù)據(jù)依次為：層號(hào)，RJX，Ratx1，薄弱層RJX，Ratx1，薄弱層RJX，Ratx1，薄弱層。 其中RJX是結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系中塔的側(cè)移剛度（應(yīng)乘以10的7次方）；Ratx1為本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70的比值或上三層平均剛度80的比值中的較小者。具體數(shù)據(jù)如下： 1，7.8225，2.3367，否13.204，1.6408，否11.694，1.9251，否 2，4.7283，3.9602，否11.444，1.5127，否8.6776，1.6336，否 3，1.7251，1.6527，否9.0995，1.2496，否6.0967，1.2598，否 4，1.3407，1.2595，否9.6348，1.0726，否6.9007，1.1557，否 5，1.2304，1.2556，否9.6348，0.9018，是6.9221，0.9716，是 6，1.3433，1.3534，否8.0373，0.6439，是4.3251，0.4951，是 7，1.4179，2.2177，否16.014，1.3146，否11.145，1.3066，否 8，0.9138，1.9275，否16.014，1.3542，否11.247.1.3559，否 9，0.6770，1.7992，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否 10，0.5375，1.7193，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否 11，0.4466，1.6676，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否 12，0.3812，1.6107，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否13，0.3310，1.5464，否14.782，1.2500，否10.369，1.2500，否 注1：SATWE軟件在進(jìn)行“地震剪力與地震層間位移比”的計(jì)算時(shí)“地下室信息”中的“回填土對(duì)地下室約束相對(duì)剛度比”里的值填“0”； 注2：在SATWE軟件中沒(méi)有單獨(dú)定義薄弱層層數(shù)及相應(yīng)的層號(hào)； 注3：本算例主要用于說(shuō)明三種剛度比在SATWE軟件中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，對(duì)結(jié)構(gòu)方案的合理性不做討論。 計(jì)算結(jié)果分析 按不同方法計(jì)算剛度比，其薄弱層的判斷結(jié)果不同。 設(shè)計(jì)人員在SATWE軟件的“調(diào)整信息”中應(yīng)指定轉(zhuǎn)換層第六層薄弱層層號(hào)。指定薄弱層層號(hào)并不影響程序?qū)ζ渌∪鯇拥淖詣?dòng)判斷。 當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，高規(guī)還規(guī)定其樓層側(cè)向剛度比不應(yīng)小于相鄰上部樓層的60。這一項(xiàng)SATWE軟件并沒(méi)有直接輸出結(jié)果，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)程序輸出的每層剛度單獨(dú)計(jì)算。例如本工程計(jì)算結(jié)果如下： 1.3433107（1.4179107）94.7460 滿足規(guī)范要求。 地下室頂板能否作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端的判斷： a）采用地震剪力與地震層間位移比 4.7283107（1.7251107）2.742 地下室頂板能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端 b）采用剪切剛度比 11.444107（9.0995107）1.252 地下室頂板不能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端 SATWE軟件計(jì)算剪彎剛度時(shí)，H1的取值范圍包括地下室的高度，H2則取等于小于H1的高度。這對(duì)于希望H1的值取自0.00以上的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，或者將地下室去掉，重新計(jì)算剪彎剛度，或者根據(jù)程序輸出的剪彎剛度，人工計(jì)算剛度比。以本工程為例，H1從0.00算起，采用剛度串模型，計(jì)算結(jié)果如下： 轉(zhuǎn)換層所在層號(hào)為6層（含地下室），轉(zhuǎn)換層下部起止層號(hào)為36，H1=21.9m，轉(zhuǎn)換層上部起止層號(hào)為713，H2=21.0m. K1=1/（1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251）107=1.4607107 K2=1/（1/11.145+1/11.247+1/10.369）107=1.5132107 1=1/K1 ； 2=1/K2 則剪彎剛度比e=（1H2）/（2H1）=0.9933 （六）關(guān)于三種剛度比性質(zhì)的探討 地震剪力與地震層間位移比：是一種與外力有關(guān)的計(jì)算方法。規(guī)范中規(guī)定的ui不僅包括了地震力產(chǎn)生的位移，還包括了用于該樓層的傾覆力矩Mi產(chǎn)生的位移和由于下一層的樓層轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的本層剛體轉(zhuǎn)動(dòng)位移。 剪切剛度：其計(jì)算方法主要是剪切面積與相應(yīng)層高的比，其大小跟結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的剪切面積和層高密切相關(guān)。但剪切剛度沒(méi)有考