平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的判課件

1、平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的判斷及調(diào)整編寫：黃吉鋒 中國建筑科學(xué)研究院軟件所 目錄1. 平面不規(guī)則的類型2. 樓層位移比3. 結(jié)構(gòu)周期比4. 樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的 調(diào)整和設(shè)計(jì)5. 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)的 調(diào)整和設(shè)計(jì)1.平面不規(guī)則的類型 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則 凹凸不規(guī)則 樓板局部不連續(xù)平面不規(guī)則的類型：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則q扭轉(zhuǎn)不規(guī)則 單向偶然偏心地震作用下的位移比超過1.2q扭轉(zhuǎn)特別不規(guī)則 A類高層建筑：單向偶然偏心地震作用下的位移比超過 1.5，或者Tt/T10.90 B類高層建筑、混合結(jié)構(gòu)、復(fù)雜高層：單向偶然偏心地震作用下的位移比超過 1.4，或者Tt/T10.85 平面不規(guī)則的類型：凹凸不規(guī)則q

2、平面太狹長 L/B6 (抗震設(shè)防烈度6，7度） L/B5 (抗震設(shè)防烈度8，9度）q凹進(jìn)太多 l/Bmax 0.35 (抗震設(shè)防烈度6，7度） l/Bmax 0.30 (抗震設(shè)防烈度8，9度）q凸出太細(xì) l/b 2.0 (抗震設(shè)防烈度6，7度） l/b 1.5 (抗震設(shè)防烈度8，9度）平面不規(guī)則的類型：凹凸不規(guī)則平面太狹長凹入太多凸出太細(xì)平面不規(guī)則的類型：凹凸不規(guī)則狹長平面實(shí)例平面不規(guī)則的類型：凹凸不規(guī)則凹凸不規(guī)則平面實(shí)例平面不規(guī)則的類型：凹凸不規(guī)則凹凸不規(guī)則平面實(shí)例平面不規(guī)則的類型:樓板局部不連續(xù)q一般不規(guī)則 有效寬度Be小于典型寬度B的50%：Be0.3Aq特別不規(guī)則有效凈寬度Be小于5米

3、或一側(cè)樓板最小有效寬度小于2米平面不規(guī)則的類型:樓板局部不連續(xù)相對有效寬度太?。?0%）絕對有效寬度太?。倢?m或單側(cè)2m）彈性板平面不規(guī)則的類型:樓板局部不連續(xù)嚴(yán)重樓板局部不連續(xù)平面實(shí)例：三條占全了！2.樓層位移比 基本概念 計(jì)算條件 相關(guān)參量取值 幾何解釋：位移比與形心轉(zhuǎn)心的關(guān)系 豎向變化規(guī)律，位移比立面控制樓層位移比：基本概念 樓層位移比的概念 樓層層間位移比的概念DDmaxmax樓層位移比：相關(guān)參量取值最大位移：墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大位移平均位移：墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大位移與最小位移之和除2最大層間位移：墻、柱層間位移的最大值平均層間位移：墻、柱層間位移的最大值與最小值之和除2不考慮無柱

4、節(jié)點(diǎn)的位移！是對結(jié)構(gòu)整體抗扭特性的衡量，是結(jié)構(gòu)的全局指標(biāo)，非局部指標(biāo)。為了保證位移比的全局意義，計(jì)算位移比時，應(yīng)采用強(qiáng)制剛性樓面假定規(guī)范僅對地震作用要求位移比控制樓層位移比：計(jì)算條件樓層位移比：計(jì)算條件取不利結(jié)果判斷單向地震計(jì)算計(jì)入偶然偏心位移比=1.2單向地震計(jì)算不計(jì)偶然偏心樓層位移比：幾何解釋控制樓層的位移比 等價于控制樓層 形心與樓層轉(zhuǎn)動中心的距離 r位移比與轉(zhuǎn)動中心的關(guān)系：yyxrB21xxyrB21樓層位移比：幾何解釋1432rB21位移比0.5B1.0B1.5B2.0B2.5BrB:垂直于地震方向的樓面寬度r：形心與轉(zhuǎn)心在垂直于地震方向的距離樓層位移比：幾何解釋Br5 . 22 .

5、 1控制轉(zhuǎn)心與形心的距離時，相當(dāng)于控制位移比BBB轉(zhuǎn)動中心 CR,理解樓面形心CSr=2.5B樓層位移比：幾何解釋BrBrBr50. 00 . 200. 15 . 125. 14 . 1控制轉(zhuǎn)心與形心的距離時，相當(dāng)于控制位移比控制轉(zhuǎn)心與形心的距離時，相當(dāng)于控制位移比控制轉(zhuǎn)心與形心的距離時，相當(dāng)于控制位移比樓層位移比：豎向變化規(guī)律抗扭剛度抗彎結(jié)構(gòu)總高度；質(zhì)量偏心距邊長；垂直于地震方向的樓面比公式偏心地震作用下的位移在偶然筆者推導(dǎo)了規(guī)則單塔樓/:/:) 10()2010(2)3(11)()(11201)(:322GJEIHeLHzFFGJHLeEI樓層位移比：豎向變化規(guī)律扭轉(zhuǎn)位移成分豎向變化規(guī)律0

6、0.10.20.30.40.50.60.70.80.91012345678910扭轉(zhuǎn)位移成分F(z/H)結(jié)構(gòu)相對標(biāo)高z/H樓層位移比：如何進(jìn)行立面控制通過考察位移比的豎向變化規(guī)律我們知道，結(jié)構(gòu)底部的位移比理論上會趨于無窮大，控制底部樓層的位移比有時難以實(shí)行。筆者建議，僅對于樓面標(biāo)高高于結(jié)構(gòu)主體總高度1/4的樓層，才按照規(guī)范限值控制其位移比；對于地下室以及樓面標(biāo)高不高于結(jié)構(gòu)主體總高度的1/4的樓層，可以不必控制其位移比。樓層位移比：如何進(jìn)行立面控制 控制1/4總高處的位移比小于1.5相當(dāng)于控制頂層位移比小于(1+0.5/3.68)=1.136 控制1/4總高處的位移比小于1.4相當(dāng)于控制頂層位移

7、比小于(1+0.4/3.68)=1.109 控制1/4總高處的位移比小于1.2相當(dāng)于控制頂層位移比小于(1+0.2/3.68)=1.054 如此看來，這個控制已經(jīng)足夠嚴(yán)格了！3.結(jié)構(gòu)周期比 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與周期比的關(guān)系 如何選取Tt,Tx1,Ty1結(jié)構(gòu)周期比：扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與周期比 結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)反應(yīng)與兩個因素有關(guān)：一是偏心率，二是周期比。用公式表示就是：ltTTreur,偏心率結(jié)構(gòu)相對扭轉(zhuǎn)反應(yīng)周期比結(jié)構(gòu)周期比：扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與周期比 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)隨周期比的變化曲線周期比接近1.0時，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)出現(xiàn)峰值結(jié)構(gòu)周期比：扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與周期比 周期比接近1.0時，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)出現(xiàn)峰值，故應(yīng)使周期比盡量遠(yuǎn)離1.0 理論上宜控制雙向

8、周期比均滿足限值: 實(shí)際運(yùn)用時,可采用較松的做法,滿足下式即可:)85. 0(9 . 0)85. 0(9 . 011ytxtTTTT)85.0(9.0),max(11yxtTTT結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1向平動為主的第一周期以向平動為主的第一周期以以扭轉(zhuǎn)為主的第一周期YTXTTyxt:11結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1何為扭轉(zhuǎn)為主？ 整體振動,部分震動就不是扭轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)成分超過80%何為平動為主？ 整體振動 平動成分超過80%結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1振型 周 期 轉(zhuǎn) 角 平動系數(shù) (X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù) 1 1.4541 3.44 0.98 ( 0.98+0

9、.00 ) 0.02 2 1.3492 123.47 0.06 ( 0.02+0.04 ) 0.94 3 1.1973 91.85 0.96 ( 0.00+0.95 ) 0.04 4 0.4985 4.10 0.97 ( 0.96+0.01 ) 0.03 5 0.4653 140.25 0.06 ( 0.03+0.02 ) 0.94 6 0.3877 92.42 0.62 ( 0.00+0.62 ) 0.38 7 0.2381 0.27 0.99 ( 0.99+0.00 ) 0.01 8 0.2182 57.47 0.05 ( 0.02+0.04 ) 0.95 9 0.1699 91.58 0

10、.97 ( 0.00+0.96 ) 0.03平動為主扭轉(zhuǎn)為主混合振型結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1這樣的局部平動振型對應(yīng)的周期不能作為驗(yàn)算周期比的素材，要采用強(qiáng)制剛性樓板假定以獲得整體平動振型結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1采用強(qiáng)制剛性樓板假定后變成整體平扭振型結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1這樣的局部扭轉(zhuǎn)振型對應(yīng)的周期也不能作為驗(yàn)算周期比的素材，要采用強(qiáng)制剛性樓板假定獲得整體扭轉(zhuǎn)振型結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1采用強(qiáng)制剛性樓板假定后變成整體扭轉(zhuǎn)振型結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1何為“第一”， “第二”， “第N” 振型？ 有幾個 “振幅零點(diǎn)”

11、就是第幾階振型 第一振型第二振型第三振型一階振型實(shí)例結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1何謂振型的“階”？二階振型實(shí)例結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1何謂振型的“階”？三階振型實(shí)例結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1何謂振型的“階”？結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty1周期比驗(yàn)算中所用到的周期Tt,Tx1,Ty1，均為“第一”，不應(yīng)取其余?！暗诙保暗谌?，乃至于“第N”均為不可取。X,Y應(yīng)理解為結(jié)構(gòu)的剛度主軸，一般不同于 用戶建模時所采用的坐標(biāo)軸結(jié)構(gòu)周期比：如何選取Tt,Tx1,Ty11xT1yT沿結(jié)構(gòu)剛度主軸方向的第一側(cè)振周期示意XY4. 樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)結(jié)

12、構(gòu)的調(diào)整和設(shè)計(jì)合法分法基于性能的抗震設(shè)計(jì) 主體結(jié)構(gòu) 如何定義彈性板 關(guān)注有效質(zhì)量系數(shù) 弱連系樓蓋 主體結(jié)構(gòu)獨(dú)立工作復(fù)核 構(gòu)造加強(qiáng)結(jié)構(gòu)樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)的調(diào)整通過樓面調(diào)整消除凹凸不規(guī)則或樓板不連續(xù)，基本方法兩種: 合法：增設(shè)樓板（拉板、拉梁或陽臺板、空調(diào)設(shè)備平臺板） 分法：設(shè)縫分割為若干規(guī)則子結(jié)構(gòu)，低矮的弱連廊采用滑支座等結(jié)構(gòu)樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)的調(diào)整 合法：紅色的拉板或藍(lán)色的設(shè)備板結(jié)構(gòu)樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)的調(diào)整 分法：設(shè)防震縫或滑動鉸支防震縫防震縫，滑動鉸支連廊樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 若經(jīng)分、合二法調(diào)整未果，或受到客觀條件限制不能作此類調(diào)整，則須對此類不規(guī)則結(jié)

13、構(gòu)采用更為嚴(yán)格的方法進(jìn)行基于性能的抗震設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：中震彈性設(shè)計(jì) 考慮彈性樓板； 偶然偏心、雙向地震取不利； 位移角及承載力均作小震、中震雙控；樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)彈性板如何定義彈性樓板樓板局部大開洞造成的明顯的薄弱部位應(yīng)定義彈性板樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如何定義彈性樓板彈性板樓板開洞較多或較復(fù)雜時應(yīng)整層整層定義彈性板樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如何定義彈性樓板彈性板多塔樓之間的連廊應(yīng)定義成彈性板樓面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)考慮樓板的幾種方式剛性樓板假定剛性樓板假定 面內(nèi)剛度無限大，面外剛度為零適用范圍適用范圍 樓板面內(nèi)剛度足夠大

14、的工程，但板厚較小（ 0.85,不滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例轉(zhuǎn)換層及以下平面(計(jì)3層)轉(zhuǎn)換層以上平面(計(jì)11層)序號 周期 轉(zhuǎn)角 屬性 扭轉(zhuǎn)成分 平動成分 1 1.578510 8.1 X 0.14 0.86 2 1.455939 -22.4 TORSION 0.81 0.19 3 1.266284 91.4 Y 0.06 0.94層號 節(jié)點(diǎn) 最大位移 平均位移 位移比 1 2 1.54 1.18 1.30 2 186 4.26 3.32 1.28 3 316 6.18 4.93 1.25 4 547 6.68 5

15、.41 1.23 5 797 7.38 6.08 1.21 6 1033 8.16 6.82 1.20 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例調(diào)整之前的周期比和位移比周期比=0.9220.85結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例通過外周加墻調(diào)整后的轉(zhuǎn)換層及以下平面轉(zhuǎn)換層以上平面 不必調(diào)整！序號 周期 轉(zhuǎn)角 屬性 扭轉(zhuǎn)成分 平動成分 1 1.436491 -1.8 X 0.02 0.98 2 1.086506 87.5 Y 0.01 0.99 3 1.045773 57.8 TORSION 0.92 0.08層號 節(jié)點(diǎn) 最大位移 平均位移 位移比 1 48 0.98 0.89

16、1.10 2 223 2.77 2.42 1.14 3 358 4.24 3.59 1.18 4 736 4.78 4.04 1.18 5 986 5.56 4.71 1.18 6 1221 6.43 5.45 1.18 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例調(diào)整之后的周期比和位移比周期比=0.728 0.85 調(diào)整后周期比： Tt/T1= 1.046/1.436 = 0.728 0.852.調(diào)整前最大位移比：Umax/Uaver=1.30 調(diào)整后最大位移比： Umax/Uaver=1.18匯總本工程調(diào)整前后的扭轉(zhuǎn)指標(biāo)變化：3.調(diào)整前振型純粹性（前三個）：0.86 0.81 0.94

17、調(diào)整后振型純粹性（前三個）: 0.98 0.99 0.92 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例周期比不滿足要求的實(shí)際工程平面幾何上規(guī)則、抗側(cè)剛度大但周期比超限 振型號振型號 周周 期期 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 角角 平動系數(shù)平動系數(shù) ( (X+Y) X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù)扭轉(zhuǎn)系數(shù) 1 1.5742 83.44 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.941 1.5742 83.44 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94 2 1.4524 90.89 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06 2 1.4524 90.89 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06 3 1.2665

18、0.45 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 3 1.2665 0.45 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 4 0.5302 90.56 0.03 ( 0.00+0.03 ) 0.97 4 0.5302 90.56 0.03 ( 0.00+0.03 ) 0.97 5 0.4025 103.18 0.97 ( 0.05+0.92 ) 0.03 5 0.4025 103.18 0.97 ( 0.05+0.92 ) 0.03 6 0.3748 14.35 1.00 ( 0.94+0.05 ) 0.00 6 0.3748 14.35 1.00 ( 0.94+0.05 ) 0.

19、00 7 0.3631 138.63 0.50 ( 0.29+0.21 ) 0.50 7 0.3631 138.63 0.50 ( 0.29+0.21 ) 0.50 8 0.3082 93.37 0.05 ( 0.00+0.05 ) 0.95 8 0.3082 93.37 0.05 ( 0.00+0.05 ) 0.95 9 0.2126 92.74 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94 9 0.2126 92.74 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94第一振型為扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例周期比不滿足要求的實(shí)際工程平面平面貌似規(guī)整的剪力墻結(jié)構(gòu)，第一振型

20、為扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整示例周期比不滿足要求的實(shí)際工程平面平面貌似規(guī)整的框筒結(jié)構(gòu)，第一振型為扭轉(zhuǎn)幾何上規(guī)則，但周期比超限結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整小結(jié)周期比側(cè)重控制什么？ 周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對 關(guān)系，而非其絕對大小，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布 置兼顧抗側(cè)剛度和抗扭剛度，從而有效減小地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。周期比控制的認(rèn)識誤區(qū) 抗側(cè)力剛度大，就意味著抗扭特性好 幾何上、視覺上很規(guī)則，就意味著抗扭特性好記住改善周期比的兩招 抗側(cè)力剛度均勻布置 相對加強(qiáng)外圈非也！結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:多塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整總原則各塔之間宜均衡同一塔內(nèi)宜均

21、衡位移比采用整體模型計(jì)算，且宜對每一樓層的各個塔塊采用強(qiáng)制剛性樓板假定周期比可分塔驗(yàn)算，上部有強(qiáng)連接的多塔應(yīng)補(bǔ)充驗(yàn)算整體周期比結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:多塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整同基多塔結(jié)構(gòu)：驗(yàn)算分塔周期比 對于同基多塔結(jié)構(gòu)，將各個塔樓與裙房交界處、與連廊交界處切開，只保留各單塔樓主體結(jié)構(gòu)范圍以內(nèi)的部分，從而形成多個獨(dú)立的單塔。對每個獨(dú)立的單塔，依據(jù)上節(jié)調(diào)整控制其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)、驗(yàn)算其周期比。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:多塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整無上連多塔的分拆示意結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:多塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整有上連多塔的分拆示意結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:多塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整上部有強(qiáng)連接的同基多塔結(jié)構(gòu)：驗(yàn)算整體周期比 如果多塔結(jié)

22、構(gòu)存在足夠強(qiáng)的上部連接，以至于這些連接能夠使兩個或多個塔樓形成整體的扭轉(zhuǎn)振型，那么此時應(yīng)進(jìn)一步在分拆調(diào)整驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，將這幾個塔樓作為一個整體（即看成一個復(fù)合的單塔）進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、進(jìn)行周期比驗(yàn)算。 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制:多塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整上部強(qiáng)連接的多塔應(yīng)驗(yàn)算整體周期比結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制：基于性能的抗震設(shè)計(jì)中震彈性計(jì)算）以加強(qiáng)之作基于性能的抗震設(shè)計(jì)且應(yīng)在此基礎(chǔ)上對結(jié)構(gòu)，那么底線是至少應(yīng)滿足，）（足：結(jié)構(gòu)經(jīng)調(diào)整后仍不能滿(95. 08 . 1)85. 0(9 . 04 . 15 . 1ltltTTTT結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制：基于性能的抗震設(shè)計(jì)中震中震/ /大震彈性計(jì)算大震彈性計(jì)算1 1）地震影響系數(shù)最大值）地震影響系數(shù)最大值A(chǔ)LPHAmax ALPHAmax 按中震