作用效應(yīng)的計(jì)算與調(diào)整

內(nèi)容恒載計(jì)算活載計(jì)算風(fēng)荷載計(jì)算地震作用計(jì)算地震作用調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整作用效應(yīng)組合當(dāng)前1頁，總共66頁。荷載取值模擬施工加載計(jì)算施工加載1施工加載21.恒載計(jì)算

當(dāng)前2頁，總共66頁。1.1施工加載過程當(dāng)前3頁，總共66頁。1.2模擬施工加載的機(jī)理在豎向恒載作用下，結(jié)構(gòu)變形基本上是在施工過程中逐層形成的。逐層形成結(jié)構(gòu)剛度；逐層找平；逐層加荷載。在逐層施工過程中，基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降。當(dāng)前4頁，總共66頁。恒載作用下結(jié)構(gòu)變形形成示意圖

當(dāng)前5頁，總共66頁。恒載作用下結(jié)構(gòu)變形形成近似示意圖當(dāng)前6頁，總共66頁。模擬施工加載1的計(jì)算簡圖

當(dāng)前7頁，總共66頁。1.3模擬施工加載1考慮了從下往上依次施工和逐層找平因素的影響；未考慮結(jié)構(gòu)地基的不均勻沉降；若結(jié)構(gòu)地基無不均勻沉降，模擬施工加載1能較準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)；若結(jié)構(gòu)地基有不均勻沉降，上述分析結(jié)果會存在一定的誤差，尤其對于框剪結(jié)構(gòu)，外圍框架柱受力偏小。當(dāng)前8頁，總共66頁。1.4模擬施工加載2考慮在模擬施工加載1的基礎(chǔ)上，近似考慮基礎(chǔ)的不均勻沉降：

（1）假定基礎(chǔ)的剛度是均勻的； （2）豎向構(gòu)件的軸向剛度放大10倍，間接減小豎 向變形差。“模擬施工加載2”在理論上并不嚴(yán)密，是一種經(jīng)驗(yàn)上的處理方法，但這種經(jīng)驗(yàn)上的處理，會使地基有不均勻沉降的結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果更合理，能更好地反映這類結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)。當(dāng)前9頁，總共66頁。上海環(huán)球金融中心（101層）當(dāng)前10頁，總共66頁。上海國際金融中心高101層巨型柱巨型支撐帶狀桁架伸臂桁架轉(zhuǎn)換桁架核心筒墻內(nèi)的鋼支撐當(dāng)前11頁，總共66頁。核心筒體系(-3-91層）當(dāng)前12頁，總共66頁。巨型支撐（19-30層）當(dāng)前13頁，總共66頁。頂部當(dāng)前14頁，總共66頁。連接內(nèi)筒和外柱的伸臂桁架和帶狀桁架當(dāng)前15頁，總共66頁。當(dāng)前16頁，總共66頁。活載作用隨機(jī)性的模擬活載作用的加載方式活載作用的折減2.活載計(jì)算

當(dāng)前17頁，總共66頁。3.風(fēng)荷載計(jì)算

當(dāng)前18頁，總共66頁。當(dāng)前19頁，總共66頁。

風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算當(dāng)前20頁，總共66頁。 2.1振型系數(shù)按新荷載規(guī)范條，采用條文說明中的公式計(jì)算：該公式是以高層建筑為主，且結(jié)構(gòu)以彎剪型變形為主的振型系數(shù)計(jì)算公式。當(dāng)前21頁，總共66頁。2.2結(jié)構(gòu)基本自振周期脈動增大系數(shù)ξ與結(jié)構(gòu)的基本周期有關(guān)（woT12）。結(jié)構(gòu)的基本周期可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算，對于比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)，也可以采用近似方法計(jì)算：框架結(jié)構(gòu) T=（）N框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu) T=（）N剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)T=（）N 其中N為結(jié)構(gòu)層數(shù)。也可采用結(jié)構(gòu)分析得到的結(jié)構(gòu)第1平動周期。當(dāng)前22頁，總共66頁。2.3風(fēng)作用的編輯修改文本文件修改圖形修改當(dāng)前23頁，總共66頁。4.地震作用計(jì)算有效質(zhì)量系數(shù)扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)雙向地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)偶然偏心多方向水平地震作用當(dāng)前24頁，總共66頁。抗震規(guī)范第條規(guī)定抗震計(jì)算時，不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算的結(jié)構(gòu)，水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)，可只取前2～3個振型，當(dāng)基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型個數(shù)應(yīng)適當(dāng)增加。其條文說明中還指出為使高柔建筑的分析精度有所改進(jìn)，其組合的振型個數(shù)適當(dāng)增加。振型個數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。高規(guī)條規(guī)定，抗震計(jì)算時，宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于15，對多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。4.1有效質(zhì)量系數(shù)當(dāng)前25頁，總共66頁。WILSONE.L.教授提出了振型有效質(zhì)量系數(shù)的概念，用于判斷參與振型數(shù)足夠與否。有效質(zhì)量因子的含義解釋。

程序自動計(jì)算該參數(shù)并輸出。TAT輸出在“TAT-4.OUT”文件中，SATWE輸出在“WZQ.OUT”文件中，PMSAP則輸出在“工程名.ABS”文件中。當(dāng)前26頁，總共66頁。4.2扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)對于多層和高層建筑，建議都考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)。新高規(guī)條規(guī)定，質(zhì)量、剛度不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，以及高度超過100m的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動影響的振型分解反應(yīng)譜法。新抗震規(guī)范條規(guī)定，規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦連計(jì)算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘增大系數(shù)。當(dāng)前27頁，總共66頁。對于非耦聯(lián)情況，89規(guī)范版采用簡化剛度計(jì)算；新規(guī)范版改為采用真實(shí)剛度計(jì)算。非耦聯(lián)

耦聯(lián)當(dāng)前28頁，總共66頁。

4.3雙向地震作用新抗震規(guī)范條規(guī)定，質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。一般情況，可根據(jù)不考慮偶然偏心的樓層最大位移與平均位移比判斷: A級>1.2，B級>1.2條給出的雙向地震作用計(jì)算公式如下當(dāng)前29頁，總共66頁。

雙向地震作用計(jì)算原則當(dāng)前30頁，總共66頁。

雙向地震作用計(jì)算示例單方向X方向Mxx=100Mxy=50Nx=100Y方向Myx=50Myy=100Ny=100雙方向X`方向Mxx`=109Mxy`=50Nx`=131Y`方向Myx`=50Myy`=109Ny`=131當(dāng)前31頁，總共66頁。當(dāng)前32頁，總共66頁。當(dāng)前33頁，總共66頁。

4.4偶然偏心新高規(guī)條規(guī)定，計(jì)算地震作用時，應(yīng)考慮偶然偏心的影響，附加偏心距可取與地震作用方向垂直的建筑物邊長的5%。從理論上講，各個樓層的質(zhì)心都可以在各自不同的方向出現(xiàn)偶然偏心，程序中只考慮四種最不利偏心方式： X正向偏心5%、X負(fù)向偏心5% Y正向偏心5%、Y負(fù)向偏心5%當(dāng)前34頁，總共66頁。當(dāng)前35頁，總共66頁。

偶然偏心計(jì)算方法考慮偶然偏心的計(jì)算。結(jié)構(gòu)分析涉及的因素有：剛度、質(zhì)量、周期、振型、地震作用、位移、內(nèi)力方法1（TBSA）：剛度、質(zhì)量、周期、振型、地震作用、位移、內(nèi)力方法2（SATWE、TAT、PMSAP）：剛度、質(zhì)量、周期、振型、地震作用、位移、內(nèi)力當(dāng)前36頁，總共66頁。

實(shí)例：偶然偏心對構(gòu)件內(nèi)力的影響

構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)力對比(FRAM1第8層)梁支座彎矩比∶1.16(2)1.01(24)AVER=1.06梁剪力比∶1.16(2)1.01(24)AVER=1.06柱剪力Vx比∶1.17(23)1.01(6)AVER=1.06柱剪力Vy比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱軸力N比∶1.09(20)1.02(2)AVER=1.05柱底彎矩Mx比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱底彎矩My比∶1.16(23)1.01(6)AVER=1.06柱頂彎矩Mx比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱頂彎矩My比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07當(dāng)前37頁，總共66頁。

偶然偏心對配筋（平均）的影響

柱梁15層框剪 11.9%2.3%13層框剪(PJ2) 0.4% 1.7%33層框支 0.8%8層框架 7.7% 3.9%21層框剪 0.9%1.2%19層框剪 1.3%1.2%18層框剪 0.7%3.0%當(dāng)前38頁，總共66頁。

偶然偏心對最大位移比的影響（最大/平均）

不考慮考慮增加15層框剪1.20

1.31

8.11%13層框剪(PJ2)1.821.95

6.99%33層框支1.051.530.32%8層框架1.762.3926.22%19層框剪1.57

1.75

10.04%18層框剪1.432.0329.16%當(dāng)前39頁，總共66頁。偶然偏向與雙向地震作用的關(guān)系高規(guī)條的條文說明：當(dāng)計(jì)算雙向地震作用時，可不考慮質(zhì)量偶然偏心的影響抗震規(guī)范條的條文說明： 如果考慮(雙向地震)扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)影響的地震作用效應(yīng)小于考慮偶然偏心引起的地震作用效應(yīng)時，應(yīng)取后者以策安全，但二者不疊加計(jì)算。當(dāng)前40頁，總共66頁。4.5多方向水平地震作用

規(guī)范條文抗震規(guī)范條規(guī)定,有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),當(dāng)相交角度大于15度時,應(yīng)分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。

程序?qū)崿F(xiàn)針對這一條，程序增加了自動計(jì)算多方向水平地震作用的功能。用戶可以根據(jù)需要指定多個（最多允許12個）地震作用方向，程序?qū)γ恳坏卣鸱较蜻M(jìn)行地震反應(yīng)譜分析，計(jì)算相應(yīng)的構(gòu)件內(nèi)力。在構(gòu)件設(shè)計(jì)階段，也將考慮每一方向地震作用下構(gòu)件內(nèi)力的組合，這樣不至于漏掉最不利情形，保證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全。當(dāng)前41頁，總共66頁。當(dāng)前42頁，總共66頁。無斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)當(dāng)前43頁，總共66頁。無斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)當(dāng)前44頁，總共66頁。有斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)當(dāng)前45頁，總共66頁。有斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)當(dāng)前46頁，總共66頁。5.地震作用調(diào)整

最小地震剪力調(diào)整0.2Qo調(diào)整邊榀地震作用效應(yīng)調(diào)整豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)調(diào)整轉(zhuǎn)換梁地震作用下的內(nèi)力調(diào)整框支柱地震作用下的內(nèi)力調(diào)整板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)地震作用調(diào)整

當(dāng)前47頁，總共66頁。

5.1

最小地震剪力調(diào)整新規(guī)范條規(guī)定，抗震驗(yàn)算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震的剪重比不應(yīng)小于表給出的最小地震剪力系數(shù)λ。對于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)。

類別7度7.5度8度8.5度9度扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯或基本周期小于3.5s1.62.43.24.86.4基本周期大于5.0s1.2

1.82.43.24.0基本周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值。當(dāng)前48頁，總共66頁。

最小地震剪力調(diào)整軟件實(shí)現(xiàn)：設(shè)置控制開關(guān)，設(shè)計(jì)人員可以干預(yù)；僅調(diào)整內(nèi)力，而且調(diào)整后的內(nèi)力不平衡。當(dāng)前49頁，總共66頁。

5.20.2Qo調(diào)整

抗震規(guī)范條規(guī)定，側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻的框—剪結(jié)構(gòu)，任一層框架部分的地震剪力，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力Vo的20%和按框—剪結(jié)構(gòu)分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值Vfmax的1.5倍二者的較小值。高規(guī)條（分段0.2Qo調(diào)整）： 對框架柱數(shù)量從下到上有規(guī)律變化的結(jié)構(gòu)，Vo應(yīng)取每段最下一層結(jié)構(gòu)對應(yīng)地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)構(gòu)底部總剪力。當(dāng)前50頁，總共66頁。SATWE程序0.2Q0調(diào)整系數(shù)的修改用戶在工作目錄建立文本文件SATINPUT.02Q該文件格式如下：ISTCxCyISTCxCy………..ISTCxCy比如：21.51.8指定第2層x、y方向的調(diào)整系數(shù)62.01.271.21.2當(dāng)前51頁，總共66頁。SATWE在文件WV02Q.OUT中輸出0.2Q0系數(shù)當(dāng)前52頁，總共66頁。

5.3邊榀地震作用效應(yīng)調(diào)整

新規(guī)范條規(guī)定，規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦連計(jì)算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應(yīng)應(yīng)乘增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15采用，長邊可按1.05采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時，宜按不小于1.3采用。軟件未執(zhí)行這一條規(guī)定。

可通過考慮扭轉(zhuǎn)耦連來避開這一條規(guī)定。當(dāng)前53頁，總共66頁。

5.4豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)調(diào)整新規(guī)范條規(guī)定，豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，其薄弱層的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)。新高規(guī)條規(guī)定，樓層側(cè)向剛度小于上層的70%或其上三層平均值的80%時，該樓層地震剪力應(yīng)乘1.15增大系數(shù)。軟件要求在參數(shù)定義菜單指定薄弱層。當(dāng)前54頁，總共66頁。

5.5轉(zhuǎn)換梁地震作用下的內(nèi)力調(diào)整新規(guī)范條規(guī)定，豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)乘以的增大系數(shù)。新高規(guī)條規(guī)定，轉(zhuǎn)換梁在特一級和一、二級抗震設(shè)計(jì)時，其地震作用下的內(nèi)力分別放大1.8、1.5、1.25倍。

軟件要求在“特殊構(gòu)件定義”中定義轉(zhuǎn)換梁。

當(dāng)前55頁，總共66頁。

5.6

框支柱地震作用下的內(nèi)力調(diào)整新高規(guī)條規(guī)定，框支柱數(shù)目不多于10根時:當(dāng)框支層為1—2層時各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%； 當(dāng)框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%。；框支柱數(shù)目多于10根時，當(dāng)框支層為1—2層時每層框支柱所承受剪力之和應(yīng)取基底剪力20%，當(dāng)框支層為3層及3層以上時，每層框支柱所承受剪力之和應(yīng)取基底剪力30%?？蛑е袅φ{(diào)整后，應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱的軸力可不調(diào)整。

當(dāng)前56頁，總共66頁。

框支柱地震作用下的內(nèi)力調(diào)整軟件要求在“特殊構(gòu)件定義”中定義框支柱。由于調(diào)整系數(shù)往往很大，為了避免異常情況，程序給出一個控制開關(guān)，由設(shè)計(jì)人員決定是否對與框支柱相連的框架梁的彎矩、剪力進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

當(dāng)前57頁，總共66頁。

5.7板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)地震作用調(diào)整

新抗震規(guī)范第條規(guī)定，板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻，應(yīng)承擔(dān)結(jié)構(gòu)的全部地震作用，各層板柱部分應(yīng)滿足計(jì)算要求，并應(yīng)能承擔(dān)不少于各層地震作用的20%。軟件按要求進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)前58頁，總共66頁。6.設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整

梁設(shè)計(jì)剪力調(diào)整 柱設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整剪力墻設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整9度或一級框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級

當(dāng)前59頁，總共66頁。

6.1

梁設(shè)計(jì)剪力調(diào)整

抗震規(guī)范第6.2.4條和高規(guī)第6.2.5、7.2.21條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時，特一、一、二、三級的框架梁和抗震墻中高跨比大于2.5的連梁，其梁端截面的組合設(shè)計(jì)剪力值應(yīng)調(diào)整。抗震等級框架梁連梁特一1.561.3一1.3/1.2711.3/1.271二1.2/1.051.2/1.05三1.1/1.01.1/1.0當(dāng)前60頁，總共66頁。

6.2

柱設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整

為了體現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)中強(qiáng)柱弱梁概念設(shè)計(jì)的要求，抗震規(guī)范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10條和高規(guī)第4.9.2條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時，特一、一、二、三級的框架柱、框架結(jié)構(gòu)的底層柱下端截面、角柱、框支柱的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力值應(yīng)調(diào)整。當(dāng)前61頁，總共66頁?？拐鸬燃壧匾灰欢蚣苤鵐1.681.4/1.331.2/1.11.1Q2.82241.96/1.461.44/1.211.21框架結(jié)構(gòu)底層柱底M1.8-1.251.15Q3.024-1.51.265角柱M1.8481.541.321.21Q3.1052.1561.5841.331框架結(jié)構(gòu)底層角柱底M1.98-1.3751.265Q3.326-1.651.392框支柱M1.81.51.25-Q3.0242.11.5-當(dāng)前62頁，總共66頁。

6.3剪力墻設(shè)計(jì)內(nèi)力調(diào)整

高規(guī)第7.2.10、10.2.14、4.9.2條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時，特一、一、二、三級的剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)和非加強(qiáng)區(qū)截面組合的設(shè)計(jì)內(nèi)力值應(yīng)調(diào)整。

抗震等級底部加強(qiáng)區(qū)非加強(qiáng)區(qū)一般墻M框支