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文檔簡介
1、SATWE軟件計算結果分析一、位移比主要為限制結構平面布置的不規(guī)則性,以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。見抗規(guī)3.4.2,高規(guī) 4.3.5及相應的條文說明。規(guī)范條文:新高規(guī)3.4.5規(guī)定:結構平面布置應減少扭轉的影響。在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下,樓層豎向構件最大的水平位移和層間位移,A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應大于該樓層平均值的1.5倍;B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結構及本規(guī)程第10章所指的復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應大于該樓層平均值的1.4倍?;靖拍睿何灰票劝瑑身梼热?(1)樓層豎向構件的最大水平位移與平均
2、水平位移的比值;(2)樓層豎向構件的最大層間位移與平均層間位移的比值;計算位移比僅考慮墻頂,柱頂等豎向構件上節(jié)點的最大位移,不考慮其他節(jié)點的位移。位移比可以用結構剛心與質心的相對位置(偏心率)表示,二者相距較遠的結構在地震作用下扭轉效應較大,位移比是控制結構整體抗扭特性和平面不規(guī)則性的重要指標。鋼筋混凝土高層建筑結構的最大適用高度應區(qū)分為A級和B級:A級高度鋼筋混凝土乙類和丙類高層建筑最大適用高度結構體系非抗震設計抗震設防烈度6度7度8度9度0.20g0.30g框架7060504035-框架-剪力墻1501301201008050剪力墻全部落地剪力墻1501401201008060部分框支剪力
3、墻1301201008050不應采用筒體框架-核心筒1601501301009070筒中筒20018015012010080板柱-剪力墻11080705540不應采用B級高度鋼筋混凝土乙類和丙類高層建筑最大適用高度結構體系非抗震設計抗震設防烈度6度7度8度0.20g0.30g框架-剪力墻170160140120100剪力墻全部落地剪力墻180170150130110部分框支剪力墻15014012010080筒體框架-核心筒220210180140120筒中筒300280230170150操作要點:位移比在(WDISP.OUT)中輸出,各樓層位移比為Ratio(X)和Radio(Y)。其中,Ra
4、tio(X)=Max(X)/Ave(X) 位移比不滿足,簡便的調整方法:1)程序調整:satwe程序不能實現(xiàn)2)人工調整:只能人工調整改變結構平面布置,使結構規(guī)則,剛度均勻,減小結構剛心與形心的偏心距:可利用程序的節(jié)點搜索功能在satwe的“分析結構圖形和文本顯示”中的“各層配筋構件編號簡圖”中快速找到位移最大的節(jié)點,加強該節(jié)點對應的墻、柱等構件剛度;也可以找出位移最小的節(jié)點削弱其剛度;直到位移比滿足要求。注意事項及電算調整:(1)新高規(guī)5.1.5規(guī)定,進行高層建筑內力與位移計算時,可假定樓板在其自身平面內為無限剛性,如果在結構模型中設定了彈性板或樓板開大洞,應計算兩次,第一次抗震計算時選擇s
5、atwe分析與設計參數補充定義總信息對所有樓層強制采用剛性樓板假定,按規(guī)范要求的條件計算位移比,第二次應在位移比滿足要求后,不選擇該項,以彈性樓板假定進行配筋計算。(2)但需注意的是,對于復雜結構,如不規(guī)則的坡屋頂、體育館看臺、工業(yè)廠房、錯層和越層結構,或者柱、墻不在同一標高,或者沒有樓板等情況,如果采用強制剛性樓板假定,結構分析會嚴重失真,所以,一般這些結構都不強行進行位移比控制。(3)高層建筑位移比計算應考慮偶然偏心的影響,多層建筑可以不考慮。(4)位移比是判斷結構規(guī)則性的重要依據,對是否考慮雙向地震有重要參考作用。(5)當樓層的最大層間位移角不大于新高規(guī)第373條規(guī)定的限值的40時,該樓
6、層豎向構件的最大水平位移和層間位移與該樓層平均值的比值可適當放松,但不應大于1.6。(6)若位移比超過1.2,則需要在總信息參數設置中考慮雙向地震作用;(7)因為高層建筑在水平力作用下,幾乎都會產生扭轉,故樓層最大位移一般都發(fā)生在結構單元的邊角部位。二、層間最大位移與層高之比(層間位移角)規(guī)范條文:新高規(guī)的3.7.3條規(guī)定,按彈性方法計算的風荷載或多遇地震標準值作用下的樓層層間最大水平位移與層高之比uh宜符合下列規(guī)定:1 高度不大于150m的高層建筑,其樓層層間最大位移與層高之比uh不宜大于表373的限值。表3.7.3結構體系u/h框架1/550框架剪力墻、框架核心筒、板柱剪力墻1/800筒中
7、筒、剪力墻1/1000除框架結構外的轉換層1/10002 高度不小于250m的高層建筑,其樓層層間最大位移與層高之比uh從不宜大于1500。3 高度在150m250m之間的高層建筑,其樓層層間最大位移與層高之比uh從的限值可按本條第1款和第2款的限值線性插入取用。注:樓層層間最大位移u以樓層豎向構件最大的水平位移差計算,不扣除整體彎曲變形??拐鹪O計時,本條規(guī)定的樓層位移計算可不考慮偶然偏心的影響??挂?guī)5.5.1條文說明:第一階段設計,變形驗算以彈性層間位移角表示。名詞釋義:(1)層間位移比:即樓層豎向構件的最大層間位移角與平均層間位移角的比值。其中:層間位移角:墻、柱層間位移與層高的比值。最大
8、層間位移角:墻、柱層間位移角的最大值。平均層間位移角:墻、柱層間位移角的最大值與最小值之和除2。控制目的:高層建筑層數多,高度大,為了保證高層建筑結構具有必要的剛度,應對其最大位移和層間位移加以控制,主要目的有以下幾點: 1保證主體結構基本處于彈性受力狀態(tài),避免混凝土墻柱出現(xiàn)裂縫,控制樓面梁板的裂縫數量,寬度。 2保證填充墻,隔墻,幕墻等非結構構件的完好,避免產生明顯的損壞。結構位移輸出文件(WDISP.OUT)MaxDx、MaxDy: x和y方向層間最大位移 即要求:MaxDx/h和MaxDy/h滿足規(guī)范要求電算結果的判別與調整要點:1驗算層間位移角則不需要考慮偶然偏心;2最大層間位移是在剛
9、性樓板假設下的控制參數。構件設計與位移信息不是在同一條件下的結果(即構件設計可以采用彈性樓板計算,而位移計算必須在剛性樓板假設下獲得),故可先采用剛性樓板算出位移,而后采用彈性樓板進行構件分析。3因為高層建筑在水平力作用下,幾乎都會產生扭轉,故樓層最大位移一般都發(fā)生在結構單元的邊角部位。4.當結構層間位移角很小,例如一般結構彈性位移角小于規(guī)定限值的1/2,復雜結構和高層結構彈性位移角小于規(guī)定限值的1/3,位移比可適當放寬,如放大20%。周期比控制主要為限制結構的抗扭剛度不能太弱,使結構具有必要的抗扭剛度,減小扭轉對結構產生的不利影響,見高規(guī)4.3.5及相應的條文說明。周期比不滿足要求,說明結構
10、的抗扭剛度相對于側移剛度較小,扭轉效應過大,結構抗側力構件布置不合理。規(guī)范條文:新高規(guī)的3.4.5條規(guī)定,結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期Tl之比,A級高度高層建筑不應大于0.9,B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結構及本規(guī)程第10章所指的復雜高層建筑不應大于0.85。(抗規(guī)中沒有明確提出該概念,所以多層時該控制指標可以適當放松,但一般不大于1.0。)新高規(guī)5.1.13條規(guī)定,抗震設計時,B級高度的高層建筑結構、混合結構和本規(guī)程第10章規(guī)定的復雜高層建筑結構,尚應符合下列規(guī)定:1 宜考慮平扭耦聯(lián)計算結構的扭轉效應,振型數不應小于15,對多塔樓結構的振型數不應小于塔樓數的
11、9倍,且計算振型數應使各振型參與質量之和不小于總質量的90;2 應采用彈性時程分析法進行補充計算;3 宜采用彈塑性靜力或彈塑性動力分析方法補充計算。名詞釋義:周期比:即結構扭轉為主的第一自振周期(也稱第一扭振周期)Tt與平動為主的第一自振周期(也稱第一側振周期)T1的比值。周期比主要控制結構扭轉效應,減小扭轉對結構產生的不利影響,使結構的抗扭剛度不能太弱。因為當兩者接近時,由于振動藕連的影響,結構的扭轉效應將明顯增大。對于通常的規(guī)則單塔樓結構,如下驗算周期比:(1)計算結果詳周期、地震力與振型輸出文件(WZQ.OUT),因satwe電算結果中并未直接給出周期比,故對于通常的規(guī)則單塔樓結構,需人
12、工按如下步驟驗算周期比。(2)根據各振型的兩個平動系數和一個扭轉系數(三者之和等于1)判別各振型分別是扭轉為主的振型(也稱扭轉振型)還是平動為主的振型(也稱平動振型)。一般情況下,當扭轉系數大于0.5時,可認為該振型是扭振振型,反之應為平動振型。當然,對某些極為復雜的結構還應結合主振型信息來進行判斷;(3)通常周期最長的扭轉振型對應的就是第一扭轉周期Tt,周期最長的平動振型對應的就是第一平動周期T1 (4)對照“結構整體空間振動簡圖”,考察第一扭轉/平動周期是否引起整體振動,局部振動不能當做第一扭轉/平動周期。需考察下一個次長周期。(5)考察第一平動周期的基底剪力比是否為最大 (6)計算Tt/
13、T1,看是否超過0.9 (0.85)多塔結構周期比: 對于多塔樓結構,不能直接按上面的方法驗算,而應該將多塔結構切分成多個單塔,按多個單塔結構分別計算。體育場館、空曠結構和特殊的工業(yè)建筑,沒有特殊要求的,一般不需要控制周期比。體育場館、空曠結構和特殊的工業(yè)建筑,沒有特殊要求的,一般不需要控制周期比。周期、地震力與振型輸出文件(WZQ.OUT) 考慮扭轉耦聯(lián)時的振動周期(秒)、X,Y 方向的平動系數、扭轉系數 振型號 周期 轉角 平動系數 (X+Y) 扭轉系數 1 0.6306 110.18 0.99 ( 0.12+0.88 ) 0.01 2 0.6144 21.19 0.95 ( 0.82+0
14、.12 ) 0.05 3 0.4248 2.39 0.06 ( 0.06+0.00 ) 0.94 4 0.1876 174.52 0.96 ( 0.95+0.01 ) 0.04 5 0.1718 85.00 1.00 ( 0.01+0.99 ) 0.00 6 0.1355 5.03 0.05 ( 0.05+0.00 ) 0.95 7 0.0994 177.15 0.97 ( 0.97+0.00 ) 0.03 8 0.0849 87.63 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00 9 0.0752 12.73 0.03 ( 0.03+0.00 ) 0.97 X 方向的有效質量系數: 97.
15、72%Y 方向的有效質量系數: 96.71%即要求:0.4248/0.6306=0.67 90%說明無需再增加振型計算(高規(guī)5.1.13,計算振型數應使各振型參與質量之和不小于總質量的90) 周期比不滿足的調整方法:1)程序調整:satwe程序不能實現(xiàn)2)人工調整:只能人工調整改變結構平面布置,提高結構規(guī)扭轉剛度;總的調整原則是加強結構外圍墻、柱或梁的剛度,適當削弱結構中間墻、柱的剛度。電算結果的判別與調整要點:1.對于剛度均勻的結構,在考慮扭轉耦連計算時,一般來說前兩個或幾個振型為其主振型,但對于剛度不均勻的復雜結構,上述規(guī)律不一定存在??傊诟邔咏Y構設計中,使得扭轉振型不應靠前,以減小震害
16、。SATWE程序中給出了各振型對基底剪力貢獻比例的計算功能,通過參數Ratio(振型的基底剪力占總基底剪力的百分比)可以判斷出那個振型是X方向或Y方向的主振型,并可查看以及每個振型對基底剪力的貢獻大小。2.振型分解反應譜法分析計算周期,地震力時,還應注意兩個問題,即計算模型的選擇與振型數的確定。一般來說,當全樓作剛性樓板假定后,計算時宜選擇“側剛模型”進行計算。而當結構定義有彈性樓板時則應選擇“總剛模型”進行計算較為合理。至于振型數的確定,應按上述高規(guī)5.1.13條(B級高度的高層建筑結構和本規(guī)程第10章規(guī)定的復雜高層建筑結構,抗震設計時,宜考慮平扭耦聯(lián)計算結構的扭轉效應,振型數不應小于15,
17、對多塔樓結構的振型數不應小于塔樓數的9倍,且計算振型數應使各振型參與質量之和不小于總質量的90)執(zhí)行,振型數是否足夠,應以計算振型數使振型參與質量不小于總質量的90%作為唯一的條件進行判別。(耦聯(lián)取3的倍數,且3倍層數,非耦聯(lián)取層數,直到參與計算振型的有效質量系數90)3.如同位移比的控制一樣,周期比側重控制的是側向剛度與扭轉剛度之間的一種相對關系,而非其絕對大小,它的目的是使抗側力構件的平面布置更有效、更合理,使結構不至于出現(xiàn)過大(相對于側移)的扭轉效應。即周期比控制不是在要求結構足夠結實,而是在要求結構承載布局的合理性??紤]周期比限制以后,以前看來規(guī)整的結構平面,從新規(guī)范的角度來看,可能成
18、為“平面不規(guī)則結構”。一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況,一般只能通過調整平面布置來改善這一狀況,這種改變一般是整體性的,局部的小調整往往收效甚微。周期比不滿足要求,說明結構的扭轉剛度相對于側移剛度較小,總的調整原則是要加強外圈結構剛度、增設抗震墻、增加外圍連梁的高度、削弱內筒的剛度。4.扭轉周期控制及調整難度較大,要查出問題關鍵所在,采取相應措施,才能有效解決問題。a)扭轉周期大小與剛心和形心的偏心距大小無關,只與樓層抗扭剛度有關;b)剪力墻全部按照同一主軸兩向正交布置時,較易滿足;周邊墻與核心筒墻成斜交布置時要注意檢查是否滿足;c)當不滿足周期限制時,若層位移角控制潛力較大,宜減小結構豎向構件
19、剛度,增大平動周期;d)當不滿足周期限制時,且層位移角控制潛力不大,應檢查是否存在扭轉剛度特別小的層,若存在應加強該層的抗扭剛度;e)當不滿足扭轉周期限制,且層位移角控制潛力不大,各層抗扭剛度無突變,說明核心筒平面尺度與結構總高度之比偏小,應加大核心筒平面尺寸或加大核心筒外墻厚,增大核心筒的抗扭剛度。f)當計算中發(fā)現(xiàn)扭轉為第一振型,應設法在建筑物周圍布置剪力墻,不應采取只通過加大中部剪力墻的剛度措施來調整結構的抗扭剛度。5.新高規(guī)5.1.5規(guī)定,進行高層建筑內力與位移計算時,可假定樓板在其自身平面內為無限剛性,如果在結構模型中設定了彈性板或樓板開大洞,應計算兩次,第一次抗震計算時選擇(satw
20、e分析與設計參數補充定義總信息對所有樓層強制采用剛性樓板假定),按規(guī)范要求的條件計算周期比,第二次應在周期比滿足要求后,不選擇該項,以彈性樓板假定進行配筋計算。對于不適宜剛性樓板假定的復雜高層建筑結構,不宜考慮周期比控制。5.調整周期比原則總結如下:結構抗側力構件的布局均勻對稱。增加結構周邊剛度:a.增大周邊柱、剪力墻的截面或數量。b.增大周邊梁的高度,樓板的厚度。c.在樓板外伸段凹槽處設置連接梁或連接板。d.加強轉角窗周邊構件的截面和強度,包括剪力墻暗柱,窗間墻,樓板等,特別是增設暗梁。e.減小周邊剪力墻洞口。降低結構中部的剛度:a.結構中部剪力墻上開洞;b.中部核心筒開結構洞再填充。四、層
21、剛度比控制主要為限制結構豎向布置的不規(guī)則性,避免結構剛度沿豎向突變,形成薄弱層,見抗規(guī)3.4.2,高規(guī)4.4.2及相應的條文說明;對于形成的薄弱層則按高規(guī)5.1.14予以加強。規(guī)范條文:1抗震規(guī)范附錄E.2.1規(guī)定,筒體結構轉換層上下的結構質量中心宜接近重合(不包括裙房),轉換層上下層的側向剛度比不宜大于2。2高規(guī)的3.5.2條規(guī)定,抗震設計的高層建筑結構:對框架結構,樓層與其相鄰上層的側向剛度比1可按式(3521)計算,且本層與相鄰上層的比值不宜小于0.7,與相鄰上部三層剛度平均值的比值不宜小于0.8。358 側向剛度變化、承載力變化、豎向抗側力構件連續(xù)性不符合本規(guī)程第352、353、354
22、條要求的樓層,其對應于地震作用標準值的剪力應乘以1.25的增大系數。3高規(guī)的5.3.7條規(guī)定,高層建筑結構整體計算中,當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時,地下一層與首層側向剛度比不宜小于2。4高規(guī)的10.2.3條規(guī)定,轉換層上部結構與下部結構的側向剛度變化應符合本規(guī)程附錄E的規(guī)定。:E.0.1) 當轉換層設置在1、2層時,可近似采用轉換層與其相鄰上層結構的等效剪切剛度比e1表示轉換層上、下層結構剛度的變化,e1宜接近1,非抗震設計時e1不應小于0.4,抗震設計時e1不應小于0.5。E.0.2) 當轉換層設置在第2層以上時,按本規(guī)程式(3521)計算的轉換層與其相鄰上層的側向剛度比不應小于0.6
23、。E.0.3) 轉換層設置在第2層以上時,尚宜采用圖E所示的計算模型按公式(E03)計算轉換層下部結構與上部結構的等效側向剛度比e2。e2宜接近1,非抗震設計時e2不應小于0.5,抗震設計時e2不應小于0.8。名詞釋義: 剛度比指結構豎向不同樓層的側向剛度的比值(也稱層剛度比),該值主要為了控制高層結構的豎向規(guī)則性,以免豎向剛度突變,形成薄弱層。對于地下室結構頂板能否作為嵌固端,轉換層上、下結構剛度能否滿足要求,及薄弱層的判斷,均以層剛度比作為依據??挂?guī)與高規(guī)提供有三種方法計算層剛度,即剪切剛度(Ki=GiAi/hi)、剪彎剛度(Ki=Vi/i)、地震剪力與地震層間位移的比值(Ki=Vi/ui
24、)(Ki = Fi / i,satwe實際計算方式)。 通常選擇第三種算法。 剛度的正確理解應為產生一個單位位移所需要的力 建筑結構的總信息(WMASS.OUT)=各層剛心、偏心率、相鄰層側移剛度比等計算信息Ratx1,Raty1 : X,Y 方向本層塔側移剛度與上一層相應塔側移剛度70%的比值或上三層平均側移剛度80%的比值中之較小者=即要求:Ratx1、Raty1 1 剛度比不滿足時的調整方法:程序調整:如果某樓層剛度比的計算結果不滿足要求,satwe自動將該樓層定義為薄弱層,并按10版高規(guī)3.5.8將該樓層地震剪力放大1.25倍。2)人工調整:如果還需人工干預,可適當降低本層層高和加強本
25、層墻、柱或梁的剛度,適當提高上部相關樓層的層高和削弱上部相關樓層墻、柱或梁的剛度。電算結果的判別與調整要點:1.規(guī)范對結構層剛度比和位移比的控制一樣,也要求在剛性樓板假定條件下計算。對于有彈性板或板厚為零的工程,應計算兩次,在剛性樓板假定條件下計算層剛度比并找出薄弱層,然后在真實條件下完成其它結構計算。2.層剛比計算及薄弱層地震剪力放大系數的結果詳見結構的總信息WMASS.OUT。一般來說,結構的抗側剛度應該是沿高度均勻或沿高度逐漸減少,但對于框支層或抽空墻柱的中間樓層通常表現(xiàn)為薄弱層,由于薄弱層容易遭受嚴重震害,故程序根據剛度比的計算結果或層間剪力的大小自動判定薄弱層,并乘以放大系數,以保證
26、結構安全。當然,薄弱層也可在調整信息中通過人工強制指定。3.對于上述三種計算層剛度的方法,我們應根據實際情況進行選擇:對于底部大空間為一層時或多層建筑及磚混結構應選擇“剪切剛度”;對于底部大空間為多層時或有支撐的鋼結構應選擇“剪彎剛度”;而對于通常工程來說,則可選用第三種規(guī)范建議方法,此法也是SATWE程序的默認方法。Satwe主菜單第二項(satwe計算控制參數)層剛度比計算。五、層間受剪承載力之比控制主要為限制結構豎向布置的不規(guī)則性,避免樓層抗側力結構的受剪承載能力沿豎向突變,形成薄弱層,見抗規(guī)3.4.2,高規(guī)4.4.3及相應的條文說明;對于形成的薄弱層應按高規(guī)5.1.14予以加強。規(guī)范條
27、文:層間受剪承載力比也是控制結構豎向不規(guī)則性和判斷薄弱層的重要指標。新高規(guī)的3.5.3條規(guī)定,A級高度高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的80,不應小于其相鄰上一層受剪承載力的65;B級高度高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不應小于其相鄰上一層受剪承載力的75??挂?guī)3.4.4-2(3)規(guī)定:平面規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑,剛度小的樓層的地震剪力應乘以不小于1.15的增大系數;樓層承載力突變時,薄弱層抗側力結構的受剪承載力不應小于相鄰上一樓層的65。新高規(guī)3.5.8條規(guī)定:側向剛度變化、承載力變化、豎向抗側力構件連續(xù)性不符合本規(guī)程第3.5.2、3.5.3、3
28、.5.4條要求的樓層,其對應于地震作用標準值的剪力應乘以1.25的增大系數。建筑結構的總信息(WMASS.OUT)*樓層抗剪承載力、及承載力比值*Ratio_Bu: 表示本層與上一層的承載力之比即要求:Ratio_Bu 0.8(0.75)如不符,說明本層為薄弱層,加強軟件實現(xiàn)方法:1.層間受剪承載力的計算與砼強度、實配鋼筋面積等因素有關,在用SATWE軟件接PK出施工圖之前,實配鋼筋面積是不知道的,因此SATWE程序以計算配筋面積代替實配鋼筋面積是不真實的。2.目前的SATWE軟件在結構設計信息(WMASS.OUT)文件中輸出了相鄰層層間受剪承載力之比的比值,該比值是否滿足規(guī)范要求需要設計人員
29、人為判斷。 3.受剪承載力計算以矩形柱代替異性柱和剪力墻作近似計算,結果僅供參考。六、剛重比控制主要是控制在風荷載或水平地震作用下,重力荷載產生的二階效應不致過大,避免結構的失穩(wěn)倒塌,見高規(guī)5.4.1和5.4.4及相應的條文說明。剛重比不滿足要求,說明結構的剛度相對于重力荷載過小;但剛重比過分大,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減少墻、柱等豎向構件的截面面積。規(guī)范條文:(新高規(guī)5.4.4條)1對于剪力墻結構,框剪結構,筒體結構穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定: EJd1.4H2Gi2對于框架結構穩(wěn)定性必須符合下列規(guī)定: Di10H2Gj/hi名詞釋義:結構的側向剛度與重力荷載設計值之比稱為剛重比。它
30、是控制結構整體穩(wěn)定的重要指標,也是影響重力二階(p-)效應的主要參數,且重力二階效應隨著結構剛重比的降低呈雙曲線關系增加。高層建筑在風荷載或水平地震作用下,若重力二階效應過大則會引起結構的失穩(wěn)倒塌,故控制好結構的剛重比,則可以控制結構不失去穩(wěn)定。 建筑結構的總信息(WMASS.OUT)=結構整體穩(wěn)定驗算結果=X向剛重比 EJd/GH2= 47.79Y向剛重比 EJd/GH2= 41.49該結構剛重比EJd/GH2大于1.4,能夠通過高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗算該結構剛重比EJd/GH2大于2.7,可以不考慮重力二階效應(見七、重力二階效應)剛重比不滿足時的調整方法:1、程序調整:剛重比不滿
31、足規(guī)范上限要求,在SATWE的“設計信息”中勾選“考慮P-效應”,程序自動計入重力二階效應的影響。2、人工調整:剛重比不滿足規(guī)范下限要求,只能通過調整增強豎向構件,加強墻、柱等豎向構件的剛度。七、重力二階效應(p-):規(guī)范條文:新高規(guī)5.4.1規(guī)定:當高層建筑結構滿足下列規(guī)定時,彈性計算分析時可不考慮重力二階效應的不利影響。1.對于剪力墻結構,框剪結構,筒體結構:EJd2.7H2Gi2對于框架結構Di20H2Gj/hi當高層建筑結構不滿足本規(guī)程第541條的規(guī)定時,結構彈性計算時應考慮重力二階效應對水平力作用下結構內力和位移的不利影響。新抗規(guī)3.6.3規(guī)定:當結構在地震作用下的重力附加彎矩大于初
32、始彎矩的10時,應計入重力二階效應的影響。(注:重力附加彎矩指任一樓層以上全部重力荷載與該樓層地震平均層間位移的乘積;初始彎矩指該樓層地震剪力與樓層層高的乘積。)新抗規(guī)8.2.3-1規(guī)定:鋼結構應按本規(guī)范第363條規(guī)定計入重力二階效應。進行二階效應的彈性分析時,應按現(xiàn)行國家標準鋼結構設計規(guī)范GB 50017的有關規(guī)定,在每層柱頂附加假想水平力。新混規(guī)5.3.4規(guī)定: 當結構的二階效應可能使作用效應顯著增大時,在結構分析中應考慮二階效應的不利影響。 混凝土結構的重力二階效應可采用有限元分析方法計算,也可采用本規(guī)范附錄B的簡化方法。當采用有限元分析方法時,宜考慮混凝土構件開裂對構件剛度的影響。新混
33、規(guī)附錄B:在框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構及筒體結構中,當采用增大系數法近似計算結構因側移產生的二階效應(P效應)時,應對未考慮P效應的一階彈性分析所得的柱、墻肢端彎矩和梁端彎矩以及層間位移分別按公式(B011)和公式(B012)乘以增大系數s。名詞釋義:側向剛度較柔的建筑物,在風荷載或水平地震作用下將產生較大的水平位移,由于結構在豎向荷載P的作用下,使結構進一步增加側移值且引起結構內部各構件產生附加內力。這種使結構產生幾何非線性的效應,稱之為重力二階效應。操作說明:在satwe分析與設計參數補充定義設計信息考慮p-效應,通常當側移附加彎矩大于水平力作用下構件彎矩的1/10時,應考慮重
34、力二階效應。通?;炷两Y構可以不考慮重力二階效應,鋼結構按抗規(guī)8.2.3-1考慮。也可以根據WMASS.OUT中提示,若顯示可以不考慮重力二階效應,則不考慮該選項。Satwe軟件采用的是等效幾何剛度的有限元法,采用這種方法考慮P效應影響與不考慮P效應的分析結果相比,結構周期不變,變化的僅僅是結構的位移和構件內力,這種方法既適用于采用剛性樓板假定的結構,也適用于存在獨立彈性節(jié)點的結構。程序采用偏心距增大系數法近似計算偏心受壓細長柱的P效應,也即考慮P效應時,不改變柱計算長度系數。注意:考慮二階效應后計算的位移仍應滿足新高規(guī)第373條的規(guī)定。八、剪重比控制主要為限制各樓層的最小水平地震剪力,確保周
35、期較長的結構的安全,見抗規(guī)5.2.5,高規(guī)3.3.13及相應的條文說明。這個要求如同最小配筋率的要求,算出來的水平地震剪力如果達不到規(guī)范的最低要求,就要人為提高,并按這個最低要求完成后續(xù)的計算。規(guī)范條文:新抗規(guī)5.2.5條與高規(guī)4.3.12條規(guī)定,抗震驗算時,結構任一樓層的水平地震剪力應符合下式要求:名詞釋義:剪重比即最小地震剪力系數,主要是控制各樓層最小地震剪力,尤其是對于基本周期大于3.5S的結構,以及存在薄弱層的結構,剪重比若不滿足最小值要求,說明結構有可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱地位,出于對結構安全的考慮,規(guī)范增加了對剪重比的要求。周期、振型、地震力(WZQ.OUT),各塔的地震剪力為Vx和
36、Vy。操作說明:在satwe分析與設計參數補充定義調整信息按抗震規(guī)范(5.2.5)調整各樓層地震內力 剪重比不滿足時的調整方法:程序調整:satwe程序“調整信息”中勾選“按抗震規(guī)范5.2.5調整個樓層地震內力”后,satwe按10抗5.2.5自動將樓層最小地震剪力系數直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和,用以調整該樓層地震剪力,以滿足剪重比要求。人工調整:如果還需人工干預,可按下列三種情況進行調整: a)當地震剪力偏小而層間側移角又偏大時,說明結構過柔,宜適當加大墻、柱截面,提高剛度; b)當地震剪力偏大而層間側移角又偏小時,說明結構過剛,宜適當減小墻、柱截面,降低剛度以取得合適的經濟技術指
37、標; c)當地震剪力偏小而層間側移角又恰當時,可在satwe的“調整信息”重的“全樓地震作用放大系數”中輸入大于1的系數增大地震作用,以滿足剪重比要求。電算結果的判別與調整要點:1.若結構剪重比不滿足規(guī)范要求,建議先不選擇程序自動調整,首先考查剪重比原始值,若與規(guī)范要求相差較大,應優(yōu)化設計方案,改進結構布局、調整結構剛度;當剪重比與規(guī)范要求相差不大時,再選擇該項自動調整地震剪力,以完全滿足規(guī)范要求。2對于一般高層建筑而言,結構剪重比底層為最小,頂層最大,故實際工程中,結構剪重比由底層控制,由下到上,哪層的地震剪力不夠,就放大哪層的設計地震內力。3各層地震內力自動放大與否在調整信息欄設開關;如果
38、用戶考慮自動放大,SATWE將在WZQ.OUT中輸出程序內部采用的放大系數。4. 正確計算剪重比,必須選取足夠的振型個數使有效質量系數大于0.9。5六度區(qū)剪重比可在0.71取。若剪重比過小,均為構造配筋,說明底部剪力過小,要對構件截面大小、周期折減等進行檢查;若剪重比過大,說明底部剪力很大,也應檢查結構模型,參數設置是否正確或結構布置是否太剛。6. 地下室由于受回填土的約束作用,可以不考慮剪重比調整。7. 對于豎向不規(guī)則結構的薄弱層的水平地震剪力應增大1.15倍,即上表中樓層最小地震剪力系數應乘以1.15倍,當周期介于3.5s和5.0s之間時,可對于上表采用插入法求值。九、軸壓比驗算 主要為限
39、制結構的軸壓比,保證結構的延性要求,規(guī)范對墻肢和柱均有相應限值要求,見抗規(guī)6.3.7和6.4.6,高規(guī) 6.4.2和7.2.14及相應的條文說明。軸壓比不滿足要求,結構的延性要求無法保證;軸壓比過小,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減少相應墻、柱的截面面積。規(guī)范條文:砼規(guī)11.4.16條抗規(guī)6.3.6條,高規(guī)6.4.2條同時規(guī)定:柱軸壓比不宜超過下表中限值。一、二、三、四級抗震等級的各類結構的框架柱、框支柱,其軸壓比不宜大于下表規(guī)定的限值。對類場地上較高的高層建筑,柱軸壓比限值應適當減小。柱軸壓比限值見下表:結構體系抗震等級一級二級三級四級框架結構0.650.750.850.90框架剪力墻
40、結構、筒體結構0.750.850.900.95部分框支剪力墻結構0.600.70砼規(guī)11.7.16條高規(guī)7.2.13條同時規(guī)定: 一、二、三級抗震等級的剪力墻,其底部加強部位的墻肢軸壓比不宜超過下表的限值。剪力墻軸壓比限值抗震等級(設防烈度)一級(9度)一級(7、8度)二級、三級軸壓比限值0.40.50.6 砼規(guī)11.7.17條高規(guī)7.2.15條同時規(guī)定:剪力墻兩端及洞口兩側應設置邊緣構件,并宜符合下列要求:一、二、三級抗震等級剪力墻,在重力荷載代表值作用下,當墻肢底截面軸壓比大于下表規(guī)定時,其底部加強部位及其以上一層墻肢應按本規(guī)范第11718條的規(guī)定設置約束邊緣構件;當墻肢軸壓比不大于下規(guī)定
41、時,可按本規(guī)范第11719條的規(guī)定設置構造邊緣構件;剪力墻設置構造邊緣構件的最大軸壓比:抗震等級(設防烈度)一級(9度)一級(7、8度)二級、三級軸壓比限值0.10.20.3名詞釋義:軸壓比n=N/fcA指柱地震作用組合的軸向壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比值。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一,為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力,規(guī)范采取的措施之一就是限制軸壓比。對不進行地震作用計算的結構,取無地震作用組合的軸力設計值。 剪力墻肢軸壓比指在重力荷載代表值作用下墻的軸壓力設計值與墻的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積的比值混凝土構件配筋、鋼構件驗算輸出文件(WPJ*.OUT)Uc - 軸壓比(N/Ac/fc) 也可在satwe分析結果圖形和文本顯示梁彈性撓度、柱軸壓比、墻邊緣構件簡圖中查看。(程序會自動對超出規(guī)范的值用紅色標注出)軸
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