作用效應的計算與調整

作用效應的計算與調整第一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五內容恒載計算活載計算風荷載計算地震作用計算地震作用調整設計內力調整作用效應組合第二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五荷載取值模擬施工加載計算施工加載1施工加載21.恒載計算

第三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五1.1施工加載過程第四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五1.2模擬施工加載的機理在豎向恒載作用下，結構變形基本上是在施工過程中逐層形成的。逐層形成結構剛度；逐層找平；逐層加荷載。在逐層施工過程中，基礎發(fā)生不均勻沉降。第五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五恒載作用下結構變形形成示意圖

第六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五恒載作用下結構變形形成近似示意圖第七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五模擬施工加載1的計算簡圖

第八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五1.3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；未考慮結構地基的不均勻沉降；若結構地基無不均勻沉降，模擬施工加載1能較準確地反映結構的實際受力狀態(tài)；若結構地基有不均勻沉降，上述分析結果會存在一定的誤差，尤其對于框剪結構，外圍框架柱受力偏小。第九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五1.4模擬施工加載2考慮在模擬施工加載1的基礎上，近似考慮基礎的不均勻沉降：

（1）假定基礎的剛度是均勻的； （2）豎向構件的軸向剛度放大10倍，間接減小豎 向變形差。“模擬施工加載2”在理論上并不嚴密，是一種經驗上的處理方法，但這種經驗上的處理，會使地基有不均勻沉降的結構的分析結果更合理，能更好地反映這類結構的實際受力狀態(tài)。第十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五上海環(huán)球金融中心（101層）第十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五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換桁架核心筒墻內的鋼支撐第十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五核心筒體系(-3-91層）第十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五巨型支撐（19-30層）第十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五頂部第十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五連接內筒和外柱的伸臂桁架和帶狀桁架第十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五活載作用隨機性的模擬活載作用的加載方式活載作用的折減2.活載計算

第十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五3.風荷載計算

第十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

風壓標準值計算第二十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五 2.1振型系數按新荷載規(guī)范7.4.5條，采用條文說明中的公式計算：該公式是以高層建筑為主，且結構以彎剪型變形為主的振型系數計算公式。第二十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五2.2結構基本自振周期脈動增大系數ξ與結構的基本周期有關（woT12）。結構的基本周期可采用結構力學方法計算，對于比較規(guī)則的結構，也可以采用近似方法計算：框架結構 T=（0.08-1.00）N框剪結構、框筒結構 T=（0.06-0.08）N剪力墻結構、筒中筒結構T=（0.05-0.06）N

其中N為結構層數。也可采用結構分析得到的結構第1平動周期。第二十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五2.3風作用的編輯修改文本文件修改圖形修改第二十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五4.地震作用計算有效質量系數扭轉耦聯雙向地震扭轉效應偶然偏心多方向水平地震作用第二十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五抗震規(guī)范第5.2.2條規(guī)定抗震計算時，不進行扭轉耦聯計算的結構，水平地震作用標準值的效應，可只取前2～3個振型，當基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型個數應適當增加。其條文說明中還指出為使高柔建筑的分析精度有所改進，其組合的振型個數適當增加。振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量的90%所需的振型數。高規(guī)5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭耦聯計算結構的扭轉效應，振型數不應小于15，對多塔結構的振型數不應小于塔樓數的9倍，且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%。4.1有效質量系數第二十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五WILSONE.L.教授提出了振型有效質量系數的概念，用于判斷參與振型數足夠與否。有效質量因子的含義解釋。

程序自動計算該參數并輸出。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。第二十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五4.2扭轉耦聯對于多層和高層建筑，建議都考慮扭轉耦聯。新高規(guī)3.3.4條規(guī)定，質量、剛度不對稱、不均勻的結構，以及高度超過100m的高層建筑結構應采用考慮扭轉耦聯振動影響的振型分解反應譜法。新抗震規(guī)范5.2.3條規(guī)定，規(guī)則結構不進行扭轉耦連計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應應乘增大系數。第二十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五對于非耦聯情況，89規(guī)范版采用簡化剛度計算；新規(guī)范版改為采用真實剛度計算。非耦聯

耦聯第二十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

4.3雙向地震作用新抗震規(guī)范5.1.1條規(guī)定，質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向地震作用下的扭轉影響。一般情況，可根據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>1.25.2.3條給出的雙向地震作用計算公式如下第三十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

雙向地震作用計算原則第三十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

雙向地震作用計算示例單方向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第三十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五第三十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五第三十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

4.4偶然偏心新高規(guī)3.3.3條規(guī)定，計算地震作用時，應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，各個樓層的質心都可以在各自不同的方向出現偶然偏心，程序中只考慮四種最不利偏心方式：

X正向偏心5%、X負向偏心5% Y正向偏心5%、Y負向偏心5%第三十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

偶然偏心計算方法考慮偶然偏心的計算。結構分析涉及的因素有：剛度、質量、周期、振型、地震作用、位移、內力方法1（TBSA）：剛度、質量、周期、振型、地震作用、位移、內力方法2（SATWE、TAT、PMSAP）：剛度、質量、周期、振型、地震作用、位移、內力第三十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

實例：偶然偏心對構件內力的影響

構件標準內力對比(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第三十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

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%第三十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

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%第四十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五偶然偏向與雙向地震作用的關系高規(guī)3.3.1條的條文說明：當計算雙向地震作用時，可不考慮質量偶然偏心的影響抗震規(guī)范5.2.5條的條文說明： 如果考慮(雙向地震)扭轉耦聯影響的地震作用效應小于考慮偶然偏心引起的地震作用效應時，應取后者以策安全，但二者不疊加計算。第四十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五4.5

多方向水平地震作用

規(guī)范條文抗震規(guī)范5.1.1條規(guī)定,有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大于15度時,應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用。

程序實現針對這一條，程序增加了自動計算多方向水平地震作用的功能。用戶可以根據需要指定多個（最多允許12個）地震作用方向，程序對每一地震方向進行地震反應譜分析，計算相應的構件內力。在構件設計階段，也將考慮每一方向地震作用下構件內力的組合，這樣不至于漏掉最不利情形，保證了結構設計的安全。第四十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五無斜交抗側力結構第四十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五無斜交抗側力結構第四十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五有斜交抗側力結構第四十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五有斜交抗側力結構第四十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五5.地震作用調整

最小地震剪力調整0.2Qo調整邊榀地震作用效應調整豎向不規(guī)則結構地震作用效應調整轉換梁地震作用下的內力調整框支柱地震作用下的內力調整板柱—抗震墻結構地震作用調整

第四十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

5.1

最小地震剪力調整新規(guī)范5.2.5條規(guī)定，抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震的剪重比不應小于表5.2.5給出的最小地震剪力系數λ。對于豎向不規(guī)則結構的薄弱層，尚應乘以1.15的增大系數。

類別7度7.5度8度8.5度9度扭轉效應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之間的結構，可插入取值。第四十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

最小地震剪力調整軟件實現：設置控制開關，設計人員可以干預；僅調整內力，而且調整后的內力不平衡。第五十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

5.20.2Qo調整

抗震規(guī)范6.2.13條規(guī)定，側向剛度沿豎向分布基本均勻的框—剪結構，任一層框架部分的地震剪力，不應小于結構底部總地震剪力Vo的20%和按框—剪結構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)8.1.4條（分段0.2Qo調整）： 對框架柱數量從下到上有規(guī)律變化的結構，Vo應取每段最下一層結構對應地震作用標準值的結構底部總剪力。第五十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五SATWE程序0.2Q0調整系數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方向的調整系數

62.01.271.21.2第五十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五SATWE在文件WV02Q.OUT中輸出0.2Q0系數第五十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

5.3邊榀地震作用效應調整

新規(guī)范5.2.3條規(guī)定，規(guī)則結構不進行扭轉耦連計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應應乘增大系數。一般情況下，短邊可按1.15采用，長邊可按1.05采用；當扭轉剛度較小時，宜按不小于1.3采用。軟件未執(zhí)行這一條規(guī)定。

可通過考慮扭轉耦連來避開這一條規(guī)定。第五十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

5.4豎向不規(guī)則結構地震作用效應調整新規(guī)范3.4.3條規(guī)定，豎向不規(guī)則的建筑結構，其薄弱層的地震剪力應乘以1.15的增大系數。新高規(guī)5.1.14條規(guī)定，樓層側向剛度小于上層的70%或其上三層平均值的80%時，該樓層地震剪力應乘1.15增大系數。軟件要求在參數定義菜單指定薄弱層。第五十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

5.5轉換梁地震作用下的內力調整新規(guī)范3.4.3條規(guī)定，豎向不規(guī)則的建筑結構，豎向抗側力構件不連續(xù)時，該構件傳遞給水平轉換構件的地震內力應乘以1.25-1.5的增大系數。新高規(guī)10.2.23條規(guī)定，轉換梁在特一級和一、二級抗震設計時，其地震作用下的內力分別放大1.8、1.5、1.25倍。

軟件要求在“特殊構件定義”中定義轉換梁。

第五十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

5.6

框支柱地震作用下的內力調整新高規(guī)10.2.7條規(guī)定，框支柱數目不多于10根時:當框支層為1—2層時各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的2%； 當框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的3%。；框支柱數目多于10根時，當框支層為1—2層時每層框支柱所承受剪力之和應取基底剪力20%，當框支層為3層及3層以上時，每層框支柱所承受剪力之和應取基底剪力30%?？蛑е袅φ{整后，應相應調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整。

第五十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

框支柱地震作用下的內力調整軟件要求在“特殊構件定義”中定義框支柱。由于調整系數往往很大，為了避免異常情況，程序給出一個控制開關，由設計人員決定是否對與框支柱相連的框架梁的彎矩、剪力進行相應調整。

第五十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

5.7板柱—抗震墻結構地震作用調整

新抗震規(guī)范第6.6.5條規(guī)定，板柱—抗震墻結構的抗震墻，應承擔結構的全部地震作用，各層板柱部分應滿足計算要求，并應能承擔不少于各層地震作用的20%。軟件按要求進行調整。第五十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五6.設計內力調整

梁設計剪力調整 柱設計內力調整剪力墻設計內力調整9度或一級框架結構構件的抗震等級

第六十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

6.1

梁設計剪力調整

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，抗震設計時，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計剪力值應調整?？拐鸬燃壙蚣芰哼B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第六十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

6.2

柱設計內力調整

為了體現抗震設計中強柱弱梁概念設計的要求，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，抗震設計時，特一、一、二、三級的框架柱、框架結構的底層柱下端截面、角柱、框支柱的組合設計內力值應調整。第六十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五抗震等級特一一二三框架柱M1.681.4/1.331.2/1.11.1Q2.82241.96/1.461.44/1.211.21框架結構底層柱底M1.8-1.251.15Q3.024-1.51.265角柱M1.8481.541.321.21Q3.1052.1561.5841.331框架結構底層角柱底M1.98-1.3751.265Q3.326-1.651.392框支柱M1.81.51.25-Q3.0242.11.5-第六十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期五

6.3剪力墻設計內力調整

高規(guī)第7.2.10、10.2.14、4.9.2條規(guī)定，抗震設計時，特一、一、二、三級的剪力墻底部加強區(qū)和非加強區(qū)截