結(jié)構(gòu)整體性能控制總論

1、結(jié)構(gòu)整體性能控制總論該總論共有六部分，每一項(xiàng)都有關(guān)乎結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，作為結(jié)構(gòu)人應(yīng)能理解之、掌握之、應(yīng)用之。對(duì)每一部分都從以下四方面進(jìn)行論述： A 控制意義； B 規(guī)范條文； C 計(jì)算方法及程序?qū)崿F(xiàn)； D 注意事項(xiàng)。 一、剛度比的控制：表征結(jié)構(gòu)整體上下勻稱度的指標(biāo)。A 控制意義： 新規(guī)范要求結(jié)構(gòu)各層之間的剛度比，并根據(jù)剛度比對(duì)地震力進(jìn)行放大，。 新規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的層剛度有明確的要求，在判斷樓層是否為薄弱層、地下室是否能作為嵌固端、轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等等，都要求有層剛度作為依據(jù)， 直觀的來(lái)說(shuō),層剛度比的概念用來(lái)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體的上下勻稱度. B 規(guī)范條文： 新抗震規(guī)范附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換

2、層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2。 新高規(guī)的條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%。 新高規(guī)的條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。 新高規(guī)的條規(guī)定，底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，應(yīng)符合高規(guī)附錄D的規(guī)定。底部大空間為一層的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剛度比表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，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。底部為25層大空間的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)

3、換層下部框加-剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度與相同或相近高度的上部剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比e宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于1.3。 C 計(jì)算方法及程序?qū)崿F(xiàn)： >>樓層剪切剛度 >>單層加單位力的樓層剪彎剛度 >>樓層平均剪力與平均層間位移比值的層剛度 只要計(jì)算地震作用，一般應(yīng)選擇第 3 種層剛度算法 不計(jì)算地震作用，對(duì)于多層結(jié)構(gòu)可以選擇剪切層剛度算法，高層結(jié)構(gòu)可以選擇剪彎層剛度 不計(jì)算地震作用，對(duì)于有斜支撐的鋼結(jié)構(gòu)可以選擇剪彎層剛度算法 D 注意事項(xiàng): 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)按照“高規(guī)”要求計(jì)算轉(zhuǎn)換層上下幾層的層剛度比，一般取轉(zhuǎn)換層上下等高的層數(shù)計(jì)算。

4、 層剛度作為該層是否為薄弱層的重要指標(biāo)之一，對(duì)結(jié)構(gòu)的薄弱層，規(guī)范要求其地震剪力放大1.15，這里程序?qū)⒂捎脩糇孕锌刂啤?當(dāng)采用第3種層剛度的計(jì)算方式時(shí)，如果結(jié)構(gòu)平面中的洞口較多，這樣會(huì)造成樓層平均位移的計(jì)算誤差增加，此時(shí)應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來(lái)計(jì)算層剛度。選擇剪切、剪彎層剛度時(shí)，程序默認(rèn)樓層為剛性樓板 %剛度比是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)。根據(jù)抗震規(guī)范和高規(guī)的要求，軟件提供了三種剛度比的計(jì)算方式，分別是剪切剛度、剪彎剛度和地震力與相應(yīng)的層間位移比。正確認(rèn)識(shí)這三種剛度比的計(jì)算方法和適用范圍是剛度比計(jì)算的關(guān)鍵：1剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及對(duì)地下室嵌固條件的判定；2剪彎剛度主

5、要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)；3地震力與層間位移比是執(zhí)行抗震規(guī)范第342條和高規(guī)435條的相關(guān)規(guī)定，通常絕大多數(shù)工程都可以用此法計(jì)算剛度比，這也是軟件的缺省方式。%轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)按照“高規(guī)”要求計(jì)算轉(zhuǎn)換層上下幾層的層剛度比，一般取轉(zhuǎn)換層上下等高的層數(shù)計(jì)算。 層剛度作為該層是否為薄弱層的重要指標(biāo)之一，對(duì)結(jié)構(gòu)的薄弱層，規(guī)范要求其地震剪力放大1.15，這里程序?qū)⒂捎脩糇孕锌刂啤?請(qǐng)問(wèn)，樓層屈服強(qiáng)度是否可以作為薄弱層的重要指標(biāo)？ 再問(wèn)，層剛度作為該層是否為薄弱層的重要指標(biāo)之一，是怎么判讀該層為薄弱層的？ 再再問(wèn)，對(duì)結(jié)構(gòu)的薄弱層，規(guī)范要求其地震剪力放大1.15，這里程序是怎么由用戶控制的？ %非抗震區(qū)的

6、設(shè)計(jì)，對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也要加強(qiáng)一些構(gòu)造措施，尤其是抗震的概念設(shè)計(jì)%我也談?wù)効捶? 剪切剛度:本人認(rèn)為是一種很無(wú)聊的算法,完全是一種適合手算的方法,你看他僅僅考慮了豎向構(gòu)件的貢獻(xiàn),沒(méi)有考慮梁、斜桿的貢獻(xiàn)及質(zhì)量的影響，這能說(shuō)明什么呢？也就適合于手算，我不知道規(guī)范為什么要推薦這種算法。 剪彎剛度：是一種純粹的力學(xué)概念的剛度，概念清楚也比較好理解。但沒(méi)有考慮質(zhì)量的影響。 地震位移地震力比法：本人認(rèn)為這是一種比較科學(xué)的算法，雖然概念不那么直觀。但它直接反映的是地震力的影響，反映了豎向構(gòu)件、水平構(gòu)件及斜桿的貢獻(xiàn)，更重要的是反映了樓層質(zhì)量的影響。比如物理剛度大但質(zhì)量也大的轉(zhuǎn)換層就不能說(shuō)它的樓層剛度也大，因

7、為它的質(zhì)量也大，地震反映可能就不小。 另外，法1和法2僅適應(yīng)于有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，而法3適應(yīng)于轉(zhuǎn)換層以外的其他樓層，那么有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)就要算兩次。我的問(wèn)題是為什么“SATWE”軟件不把樓層剛度計(jì)算作為復(fù)選而要作單選。如果作為復(fù)選那我們計(jì)算一次就能解決問(wèn)題。是不是很爽。 二、周期比的控制：表征抗扭剛度的大小，不至結(jié)構(gòu)地震時(shí)輕易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞。A 控制意義： 周期比-第一扭轉(zhuǎn)周期與第一側(cè)振周期的比值 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(duì)關(guān)系，而非其絕對(duì)大小，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過(guò)大（相對(duì)于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。所以一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況，一般

8、只能通過(guò)調(diào)整平面布置來(lái)改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調(diào)整往往收效甚微。一句話，周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是在要求結(jié)構(gòu)承載布局的合理性 驗(yàn)算周期比的目的，主要為控制結(jié)構(gòu)在罕遇大震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 B 規(guī)范條文 高層規(guī)程第條，要求：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85 抗歸中沒(méi)有明確提出該概念，所以多層時(shí)該控制指標(biāo)可以適當(dāng)放松，但一般不大于1.0。 C 計(jì)算方法及程序?qū)崿F(xiàn) 程序計(jì)算出每個(gè)振型的側(cè)振成份和扭振成份，通過(guò)平動(dòng)系數(shù)和扭轉(zhuǎn)系

9、數(shù)可以明確地區(qū)分振型的特征。 周期最長(zhǎng)的扭振振型對(duì)應(yīng)的就是第一扭振周期Tt，周期最長(zhǎng)的側(cè)振振型對(duì)應(yīng)的就是第一側(cè)振周期T1（注意：在某些情況下，還要結(jié)合主振型信息來(lái)進(jìn)行判斷）。知道了Tt和T1，即可驗(yàn)證其比值是否滿足規(guī)范 D 注意事項(xiàng) >>復(fù)雜結(jié)構(gòu)的周期比控制 多塔結(jié)構(gòu)周期比：對(duì)于多塔樓結(jié)構(gòu)，不能直接按上面的方法驗(yàn)算。如果上部沒(méi)有連接，應(yīng)該各個(gè)塔樓分別計(jì)算并分別驗(yàn)算，如果上部有連接，驗(yàn)算方法尚不清楚。 體育場(chǎng)館、空曠結(jié)構(gòu)和特殊的工業(yè)建筑，沒(méi)有特殊要求的，一般不需要控制周期比。 當(dāng)高層建筑樓層開洞口較復(fù)雜，或?yàn)殄e(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生局部振動(dòng)，此時(shí)應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)

10、的周期比。以過(guò)濾局部振動(dòng)產(chǎn)生的周期 %7樓：我實(shí)在不明白可以人為的使結(jié)構(gòu)的平動(dòng)周期比扭轉(zhuǎn)周期要早。我想周期這個(gè)東西應(yīng)該與振型相關(guān)吧。振型又跟結(jié)構(gòu)質(zhì)量分布和剛度相關(guān)吧。與地震波有關(guān)系么？ 請(qǐng)幫我澄清一下這個(gè)概念。%地震這個(gè)東東是說(shuō)不清道不明的，地震波也只是人工來(lái)模擬的，不可能準(zhǔn)確的輸入，至于人為的使結(jié)構(gòu)的平動(dòng)周期比扭轉(zhuǎn)周期要早，我認(rèn)為主要是在人們的預(yù)想的地震來(lái)臨時(shí)保證建筑物安全的措施而已。%選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的周期比,在符合條件后，還要按照原來(lái)的假定進(jìn)行計(jì)算配筋.%周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。也就是

11、說(shuō)，周期比不是要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理。高規(guī)第435條對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt平動(dòng)為主的第一自振周期T，之比的要求給出了規(guī)定。如果周期比不滿足規(guī)范要求，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)人員需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，以增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。 設(shè)計(jì)軟件通常不直接給出結(jié)構(gòu)的周期比，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)計(jì)算書中周期值自行判定第一扭轉(zhuǎn)(平動(dòng)周期。以下介紹實(shí)用周期比計(jì)算方法：1扭轉(zhuǎn)周期與平動(dòng)周期的判斷：從計(jì)算書中找出所有扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于05的扭轉(zhuǎn)周期，按周期值從大到小排列。同理，將所有平動(dòng)系數(shù)大于0。5的平動(dòng)周期按其值從大到小排列；2第一周期的判斷：從隊(duì)列中選出

12、數(shù)值最大的扭轉(zhuǎn)(平動(dòng)周期，查看軟件的“結(jié)構(gòu)整體空間振動(dòng)簡(jiǎn)圖”，看該周期值所對(duì)應(yīng)振型的空間振動(dòng)是否為整體振動(dòng)，如果其僅僅引起局部振動(dòng)，則不能作為第一扭轉(zhuǎn)(平動(dòng)周期，要從隊(duì)列中取出下一個(gè)周期進(jìn)行考察，依此類推，直到選出不僅周期值較大而且其對(duì)應(yīng)的振型為結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)的值，即為第一扭轉(zhuǎn)(平動(dòng)周期；3周期比計(jì)算：將第一扭轉(zhuǎn)周期值除以第一平動(dòng)局期值即可。 我要補(bǔ)充幾點(diǎn)，在計(jì)算時(shí)一定用的上。 1。必須滿足平動(dòng)周期出現(xiàn)的比扭轉(zhuǎn)周期早 2。扭轉(zhuǎn)周期出現(xiàn)的越晚越好，不一定非得出現(xiàn)在第二周期 % 周期是結(jié)構(gòu)自身屬性。體系有多少個(gè)自由度就有多少個(gè)頻率，相應(yīng)的就有多少個(gè)振型，也就有多少個(gè)周期（周期是頻率的倒數(shù)）?！?。必

13、須滿足平動(dòng)周期出現(xiàn)的比扭轉(zhuǎn)周期早 ”表達(dá)不妥當(dāng)。要考慮的是周期比。不是說(shuō)什么早晚！那么周期比是什么呢？最容易使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)破壞時(shí)的周期（一般是哪個(gè)周期大，說(shuō)明在那種振型下結(jié)構(gòu)抗扭剛度最弱，也最容易破壞）與使結(jié)構(gòu)最容易發(fā)生平動(dòng)破壞時(shí)的周期的比，保證他們的比值小于某個(gè)數(shù)，也就是要是扭轉(zhuǎn)周期要往小了走，保證抗扭剛度（某振型下周期小，則對(duì)應(yīng)說(shuō)明該振型下剛度大），盡量使結(jié)構(gòu)不作扭轉(zhuǎn)，使結(jié)構(gòu)作為平動(dòng)，而發(fā)揮整個(gè)結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件的性能。為什么要平動(dòng)，在平動(dòng)狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)各構(gòu)件位移趨于一直，更好的發(fā)揮所有構(gòu)件性能。 一點(diǎn)拙見，請(qǐng)大家指正% to 7樓：若扭轉(zhuǎn)為第一周期，說(shuō)明結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心偏差都很大，這種結(jié)構(gòu)形式在

14、地震到來(lái)時(shí)最容易破壞，所以進(jìn)行調(diào)整使剛心和質(zhì)心盡量重合，避免扭轉(zhuǎn)周期為第一周期?！拔覍?shí)在不明白可以人為的使結(jié)構(gòu)的平動(dòng)周期比扭轉(zhuǎn)周期要早”沒(méi)有什么好不明白的，完全可以人為的增加建筑的抗扭剛度，以保證平動(dòng)周期為第一周期。 為什么平動(dòng)比扭轉(zhuǎn)要好，就是因?yàn)槠絼?dòng)時(shí)豎向構(gòu)件的位移是相同的，各豎向構(gòu)件的受力大志均勻。但扭轉(zhuǎn)就不同了，扭轉(zhuǎn)時(shí)周邊構(gòu)件位移要比中心構(gòu)建位移大得多，很顯然受力大的構(gòu)件在其他構(gòu)建還沒(méi)充分發(fā)揮的情況下就先破壞了。% 對(duì)于一個(gè)建筑物它所受到的地震力是我們現(xiàn)在可以假設(shè)的，所以在規(guī)范所規(guī)定的地震力作用下，結(jié)構(gòu)自震第一周期控制為平動(dòng)是可以人為的調(diào)整的，另外我有一點(diǎn)跟三樓的不同意見，扭轉(zhuǎn)周期必須出

15、現(xiàn)在第三周期以后，這個(gè)看SATWE的說(shuō)明書就可以明白。% 地震作用對(duì)結(jié)構(gòu)的損害與扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的大小有直接的關(guān)系，扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的大小又與地震的的頻率、地震扭轉(zhuǎn)震動(dòng)分量以及結(jié)構(gòu)自身性能等有關(guān)。結(jié)構(gòu)自震周期表示結(jié)構(gòu)自身的性能，其中扭轉(zhuǎn)周期的相對(duì)大小反映了結(jié)構(gòu)抗扭剛度的大小?？古偠容^小的結(jié)構(gòu)，其扭轉(zhuǎn)周期必然較長(zhǎng)，甚至長(zhǎng)于結(jié)構(gòu)平移周期。因此高規(guī)要求將結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期與平移周期的比值進(jìn)行限制，即周期比要求。三、位移比的控制：扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí)的一控制參數(shù)，反映了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)% 結(jié)構(gòu)體系都有它的剛度中心和主軸方向，如采用某一角度，使地震力方向通過(guò)剛度中心并沿著主軸，則結(jié)構(gòu)產(chǎn)生平動(dòng)。所以，上述討論應(yīng)該是任意角度下的最不利情

16、況。% 位移比(層間位移比是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標(biāo)。其限值在建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(簡(jiǎn)稱抗震規(guī)范和高規(guī)中均有明確的規(guī)定，不再贅述。需要指出的是，薪規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性板假定作出的，如果在結(jié)構(gòu)模型中設(shè)定了彈性板，則必須在軟件參數(shù)設(shè)置時(shí)選擇“對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定”，以便計(jì)算出正確的位移比。在位移比滿足要求后，再去掉“對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定”的選擇，以彈性樓板設(shè)定進(jìn)行后續(xù)配筋計(jì)算。此外，位移比的大小是判斷結(jié)構(gòu)是否規(guī)則的重要依據(jù)，對(duì)選擇偶然偏心計(jì)算還是雙向地震計(jì)算起著重要的參考作用，軟件可以同時(shí)輸出偶然偏心、單向地震、雙向地震下的位移比，設(shè)計(jì)人員應(yīng)正確選用。 % 位移比的

17、大小反映了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同周期比的概念一樣都是為了控制建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)提出的控制參數(shù)。 在考慮質(zhì)量偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移角，A、B級(jí)高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍；且A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。% 關(guān)鍵是“最小位移”，當(dāng)樓層中產(chǎn)生0位移節(jié)點(diǎn)，則最小位移一定為0，從而造成平均位移為最大位移的一半，位移比為2。則失去了位移比這個(gè)結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的參考意義，所以計(jì)算位移比時(shí)，如果樓層中產(chǎn)生“彈性節(jié)點(diǎn)”，應(yīng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”。 計(jì)算位移比，得在偶

18、然偏心下，強(qiáng)制剛性樓板下計(jì)算% 規(guī)范提出位移比的控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)是一個(gè)不錯(cuò)的想法,但本人認(rèn)為對(duì)于控制轉(zhuǎn)動(dòng)這樣的概念應(yīng)采用"層間扭轉(zhuǎn)位移角"可能更合理一些。試想，對(duì)于扭轉(zhuǎn)角度相同而結(jié)構(gòu)平面尺寸不同的建筑，則平面尺寸大的建筑就吃虧很多。 想一想是否這樣呢？ 另外，位移比的計(jì)算要求在假定剛性樓板，這對(duì)我們的計(jì)算造成了很大的麻煩。首先假定剛性樓板算位移比，再按彈性樓板算配筋。感覺很無(wú)聊！ 一個(gè)樓層平面不規(guī)則、不符合彈性假定的板，非要按剛性板算位移比就能反映結(jié)構(gòu)的整體變形、整體扭轉(zhuǎn)嗎？ 我認(rèn)為這是規(guī)范組的權(quán)宜之計(jì)，因?yàn)橐?guī)范編制時(shí)可能國(guó)內(nèi)還沒(méi)有能算彈性板的軟件呢，因此也提不出來(lái)彈性樓板下的位移比控制指標(biāo)。下次規(guī)范改版時(shí)完全可以在彈性樓板的假定下，采用位移的加權(quán)值計(jì)算位移比或位移角。 希望規(guī)范組能看到我的觀點(diǎn)，呵呵。位移比是針對(duì)高層。當(dāng)結(jié)構(gòu)平面布局明顯不規(guī)則時(shí)候，才考慮雙向地震。否則僅考慮單向地震，并考慮偶然偏心。% 位移比是針對(duì)多、高層而言，只不過(guò)多層的控制沒(méi)有高層嚴(yán)格！四、剪重