结构设计之刚度比详解
PKPM高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”
PKPM高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”高层结构设计中经常要控制轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比“六种比值”,-1、轴压比:主要为控制结构的延性,规范对墙肢和柱均有相应限值要求-2、剪重比:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性-3、刚度比:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层-4、位移比:主要为控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
-5、周期比:主要为控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响-6、刚重比:主要为控制结构的稳定性,以免结构产生滑移和倾覆-位移比(层间位移比):-1.1 名词释义:-(1)位移比:即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
-(2) 层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
-其中:-最大水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
-平均水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
-层间位移角:墙、柱层间位移与层高的比值。
-最大层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值。
-平均层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
-1.3 控制目的: -高层建筑层数多,高度大,为了保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其最大位移和层间位移加以控制,主要目的有以下几点:-1 保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
-2 保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
-3.控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
-1.2 相关规范条文的控制:-[抗规]3.4.2条规定,建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。
高层结构需要控制的几个比值:轴压比、周期比、剪重比、刚度比、位移比、刚重比、层间受剪承载力之比
高层结构需要控制的几个比值:轴压比、周期比、剪重比、刚度比、位移比、刚重比、层间受剪承载力之比1.轴压比轴压比主要是控制结构的延性,具体要求见抗规6.3.6和6.4.5,高规6.4.2和7.2.14。
轴压比过大则结构的延性要求无法保证,此时应加大截面面积或提高混凝土强度;轴压比过小,则结构的经济性不好,此时应减小截面面积。
PKPM中的查看方法:2.周期比周期比控制的是结构侧向刚度与扭转刚度之间的相对关系,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更合理,使结构不致于出现过大的扭转效应。
一句话,周期比不是要求结构足够结实,而是要求结构承载布置合理,具体要求见高规4.3.5。
刚度越大,周期越小。
抗侧力构件对结构扭转刚度的贡献与其距结构刚心的距离成正比,意思是结构外围的抗侧力构件对结构的扭转刚度贡献最大。
结构的第一、第二振型宜为平动,扭转周期宜出现在第三振型及以后。
当第一振型为扭转时,说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴的侧移刚度过小,此时应沿两个主轴适当加强结构外围的刚度,或沿两个主轴适当削弱结构内部的刚度。
当第二振型为扭转时,说明结构沿两个主轴的侧移刚度相差较大,结构的扭转刚度相对于其中一主轴(第一振型转角方向)的侧移刚度是合理的,但对于另一主轴(第三振型转角方向)的侧移刚度过小,此时应适当削弱结构内部沿第三振型转角方向的刚度或适当加强结构外围(主要是沿第一振型转角方向)的刚度。
PKPM中的查看方法:3.位移比位移比是指采用刚性楼板假定下,端部最大位移(层间位移)与两端位移(层间位移)平均值的比,位移比的大小反映了结构的扭转效应,同周期比的概念一样都是为了控制建筑的扭转效应提出的控制参数。
见抗规3.4.3,高规4.3.5。
位移比不满足时只能经过人工调整结构平面布置,减小结构刚心与形心的偏心距。
调整方法如下:(1)由于位移比是在刚性楼板假定下计算的,最大位移比往往出如今结构的四角部位,因此应留意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度;同时在设计中,应在结构措施上对楼板的刚度予以保证。
结构设计几个重要的限值
轴压比:指柱(墙)的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值(进一步理解为:柱(墙)的轴心压力设计值与柱(墙)的轴心抗压力设计值之比值)。
u=N/(A×fc)
剪重比:为地震作用与重力荷载代表值的比值。
λ=V
eki/∑=
n
j
j
G
1
侧向刚度比:该层的侧向刚度与相邻层侧向刚度的比值。
n=D/
1
i+
D
位移比:楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值。
周期比: 结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1之比。
刚重比:指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比。
λ=Di*Hi/Gi
剪跨比:指的是构件截面弯矩与剪力和有效高度乘积的比值(更深一层理解为:主应力与切应力之比)。
λ=a/h0=M/Vh0
剪压比:梁柱截面上的名义剪应力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值(进一步理解为:水平作用与竖向作用的比值)。
λ= V ÷b o h /c c f ⨯β
跨高比:简支梁计算跨度与其梁截面高度之比值。
n=Ln/hb
延性比:极限变形(曲率、转角、挠度)与屈服变形(曲率、转角、挠度)的比值。
(结构延性比:指达到极限时顶点位移与屈服时顶点位移的比值。
μ=u ∆/y ∆)
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pkpm周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比的调整
周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等。
一、位移比、层间位移比控制规范条文:新高规的4.3.5条规定,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的倍,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的倍。
名词释义:(1)位移比:即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
(2)层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
其中:最大水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
平均水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
层间位移角:墙、柱层间位移与层高的比值。
最大层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值。
平均层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
控制目的:高层建筑层数多,高度大,为了保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其最大位移和层间位移加以控制,主要目的有以下几点:1.保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
2.保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
3.控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
结构位移输出文件()Max-(X)、Max-(Y)----最大X、Y向位移。
(mm)Ave-(X)、Ave-(Y)----X、Y平均位移。
(mm)Max-Dx ,Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移Ave-Dx ,Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移Ratio-(X)、Ratio-(Y)---- X、Y向最大位移与平均位移的比值。
Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值即要求:Ratio-(X)= Max-(X)/ Ave-(X) 最好< 不能超过Ratio-Dx= Max-Dx/ Ave-Dx 最好< 不能超过Y方向相同电算结果的判别与调整要点:1.若位移比(层间位移比)超过,则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用;2.验算位移比需要考虑偶然偏心作用,验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心;3.验算位移比应选择强制刚性楼板假定,但当凸凹不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型,当平面不对称时尚应计及扭转影响4.最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。
结构设计之刚度比详解
第三章 刚度比 2014.7.16一、定义:刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度比值。
二、计算公式:⑴规范要求:①、②《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第3.5.2条均规定:其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。
③《高规》第E.0.2条规定当转换层设置在第2层以上时,按本规程式(3.5.2-1)计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。
④《抗震规范》第6.1.14-2条规定:结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式:框架:i1i 1i i △△++=V V γ ;其他(框剪、剪…):1i i i 1i 1i i h h +++⨯=△△V V γ 详见《高规》P15 ⑶应用范围:①《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条用来判断竖向不规则②《高规》第3.5.2条规定的工程刚度比计算。
用来避免竖向不规则③《高规》第E.0.2条用来计算转换层在二层以上时的侧向刚度比④《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法1。
用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
注:SATWE 软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”;2、按剪切刚度计算⑴规范要求:①《高规》第E.0.1条规定:当转换层设置在1、2层时,可近似采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,γ宜接近1,非抗震设计时γ不应小于0.4,抗震设计时γ不应小于0.5。
②《抗震规范》第6.1.14-2条规定:结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式:122211h h ⨯=A G A G γ 详见《高规》P177 ⑶应用范围:①《高规》第E.0.1条用来计算转换层在一二层时的侧向刚度比②《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法2。
浅析结构设计中刚度的理解及应用
浅析结构设计中刚度的理解及应用摘要:建筑结构设计直接关系到建筑的质量。
杂结构设计中,刚度设计最为重要。
本文将对刚度设计进行分析。
关键词:结构设计;刚度设计;影响;要点1.前言近些年,人们在进行结构设计过程中计过程中,融入了刚度概念,统一建筑,其刚度越大,结构变形的可能性就越小的可能性就越小,反之则结构变形的可能性就越大。
2.刚度对荷载、内力和变形的影响2.1刚度对荷载和作用的影响结构和构件的刚度可能对荷载产生很大的影响:首先,如果构件刚度设计目标定的高,一般材料用量也会较多,从而自重荷载较大;其次,结构和构件的刚度对土压力、风荷载以及地震、温差、地基变形、混凝土收缩等间接作用都有直接的影响。
现分述如下:(1)刚度对地震作用的影响地震作用是由质点受迫震动而引发的惯性力,因此,地震作用的大小和建筑物的质量、动力性能都有密切的联系。
一方面,如前所述,刚度越大,往往要求用比较多的材料,使建筑物的质量越大;另一方面,刚度越大,结构自振周期越小,地震影响系数往往会较大。
因此,结构刚度会影响到地震作用的大小。
通常情况下刚度越大,地震作用也就越大。
(2)刚度对风荷载的影响风荷载是一种随时间而波动的动力荷载,风作用在结构上,使结构受到双重作用:一方面,风力使房屋受到一个基本稳定的风压力;另一方面又使房屋产生风振。
因此,高度较大和比较柔软的高层建筑,要考虑由风振产生的动力效应的影响。
我国现行的《荷载规范》和《高层建筑规程》均提出了风振系数的概念,即柔度越大,风振系数越大,计算所得的风荷载标准值也就越大。
因此结构的刚度会对风荷载的大小产生影响,刚度越大,风荷载越小。
(3)刚度对土压力影响基坑支护和地下室外墙都承受土压力作用,尤其是基坑支护结构,土压力往往是设计时的控制荷载。
适当增加围护墙体和支撑刚度可以有效减小墙体的水平位移。
但随着刚度的增加,土压力逐渐由主动土压力向静止土压力发展,将使支护墙上的土压力显著增大。
此外,大量的有限元分析和工程实践表明,当刚度增加到一定程度时,再通过增加墙体和支撑刚度来减小位移作用不大,但土压力和支护墙内力的增大却更加显著。
结构位移比、轴压比、刚度比、刚重比基本概念及不满足时,解决办法
结构位移比、轴压比、刚度比、刚重比基本概念及不满足时,解决办法一、位移比:在理解位移比之前首先要理解规范规定的水平地震作用计算、偶然偏心、双向地震三个基本概念。
规范规定的水平地震作用计算:不考虑偶然偏心单向水平地震作用计算;考虑偶然偏心的单向水平地震作用计算;不考虑偶然偏心的双向水平地震作用计算。
要分清楚以上三种计算方式何时选取。
偶然偏心:偶然因素引起的结构质量分布的变化,会导致结构固有振动特性的变化,因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。
考虑偶然偏心,也就是考虑由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。
高规4.3.3.对于高层建筑,计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。
双向地震:高规4.3.10. 计算公式改变,即在进行双向水平地震作用计算时将不考虑偶然偏心的单向水平地震作用效应平方和再开方,其计算过程与质量偏心无关。
根据高规4.3.2-2,实际操作上,工程界首先考察考虑偶然偏心的情况下位移比大于1.2的时候,则选择双向地震,如果小于1.2,不考虑双向地震(注意:1.2这个数值,有些地区放宽,按照地方规定执行)。
实际操作说明:位移比:限制结构平面的不规则性,限制偏心(刚心与质心的距离),位移比全称扭转位移比,即限制结构的扭转效应。
扭转位移比为1.6时,最大位移是最小位移的4倍,1.2时候是1.5,1.5时候是3.从而理解限制位移比的意义。
高规3.4.5.抗规3.4.3 3.4.4计算时要求刚性楼板假定。
实际操作的时候首先考虑偶然偏心的情况下看位移比为多少,若大于1.2则需要考虑双向地震,如果小于等于1.2则不考虑双向地震(工程界普遍做法,如果设计院另有规定,按照自己单位的执行)。
见抗规5.1.1.高层结构当需要选择考虑双向地震作用时,也要选择考虑偶然偏心的影响,两者取不利,结果不叠加。
不满足时调整方法:找到位移大的位置,加大梁或墙体截面,缩小位移小的位置的截面,看质心与刚心的距离,整体振动空间图,找到调整的大方向。
结构设计中12个参数比分析
结构设计中12个参数比分析结构设计中12个参数比分析1.轴压比目的:控制构件保持一定延性。
规范规定:限值各等级的剪力墙和框架(支)柱轴压比;注意:剪力墙的轴压比对应的荷载为重力荷载代表值的设计值;框架(支)柱轴压比对应的荷载为含水平荷载的工况组合,多为地震工况组合。
2.扭转周期比目的:限制结构抗扭刚度不能太弱。
规范规定:限制结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1之比。
振型判别方法:振型方向因子来判断,因子以50%作为分界。
相关规定:全国超限建筑抗震设防中对周期比比值不足不是一项超限,广东抗震审查技术要求中无该条规定。
3.有效质量参与系数目的:保证考虑充足的地震作用。
要求:计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。
4.刚重比目的:确定在水平荷载下,结构二阶效应不致过大,而引起稳定问题。
要求:高规5.4重力二阶效应及结构稳定注意:此处重力为重力荷载设计值,取1.2恒+1.4活。
5.剪重比目的:由于地震影响系数在长周期下降较快,对基本周期大于3s结构水平地震下结构效应可能影响过小,偏于不安全。
要求:高规4.3.12:、剪重比注:此处此处重力为重力荷载代表值。
6.位移比目的:限制结构平面布置不规则性规定限值:1.2、1.4、1.5和1.6计算要求:(1)风荷载不控制(2)单向地震+偏心算,而且是采用规定水平力的施加模式。
(3)双向地震下控制。
(4)单向地震+偏心,CQC不控制新增的1.6出处:7.层间位移角目的:同体系和高度有关,详见规范,以弯曲变形为主的高层建筑不扣除整体弯曲变形。
计算要求:(1)风、单向地震均控制(2)单向地震+偏心不控制(3)双向地震不控制,除扭转特别严重外,一般双向地震同单向地震结构相近。
8.刚度比(软弱)目的:控制结构出现软弱层要求:高规(分结构体系)9.楼层受剪承载力比(薄弱层)目的:检验结构是否存在薄弱层要求:高规注意超限审查和高规中均提到,结构不应在同一层出现软弱层和薄弱层。
Pkpm位移比,刚度比,轴压比,周期比,刚重比,剪重比的计算分析
Pkpm位移比,刚度比,轴压比,周期比,刚重比,剪重比的计算分析结构设计pkpm软件SATWE计算结果分析SATWE软件计算结果分析一、位移比、层间位移比控制规条文:新高规的4.3.5条规定,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
高规4.6.3条规定,高度不大于150m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层间之比(即最大层间位移角)Δu/h应满足以下要求:结构休系Δu/h限值框架1/5 50框架-剪力墙,框架-核心筒1/800筒中筒,剪力墙1/1000框支层1/1000 名词释义:(1)位移比:即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
(2)层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
其中:最大水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
平均水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
层间位移角:墙、柱层间位移与层高的比值。
最大层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值。
平均层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
控制目的:高层建筑层数多,高度大,为了保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其最大位移和层间位移加以控制,主要目的有以下几点:1.保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
2.保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
3.控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
结构位移输出文件(WDISP.OUT)Max-(X)、Max-(Y)----最大X、Y向位移。
(mm)Ave-(X)、Ave-(Y)----X、Y平均位移。
(mm)Max-Dx ,Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移Ave-Dx ,Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移Ratio-(X)、Ratio-(Y)---- X、Y向最大位移与平均位移的比值。
轴压比、剪重比、刚度比、周期比、位移比和刚重比
2.对于框架结构稳定性必须符合下列规定:
4.3 电算结果的判别与调整要点:
1.按照下式计算等效侧向刚度:
2.对于剪切型的框架结构,当刚重比大于10时,则结构重力二阶效应可控制在20%以内,结构的稳定已经具有一定的安全储备;当刚重比大于20时,重力二阶效应对结构的影响已经很小,故规范规定此时可以不考虑重力二阶效应。
(3)对于上述三种计算层刚度的方法,我们应根据实际
情况进行选择:对于底部大空间为一层时或多层建筑及砖混结构应选择“剪切刚度”;对于底部大空间为多层时或有支撑的钢结构应选择“剪弯刚度”;而对于通常工程来说,则可选用第三种规范建议方法,此法也是SATWE程序的默认方法。
4.刚重比
4.1 名词释义:
b)周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期Tt,周期最长的侧振振型对应的就是第一侧振周期T1;
c)计算Tt / T1,看是否超过0.9(0.85)。
对于多塔结构周期比,不能直接按上面的方法验算,这时应该将多塔结构分成多个单塔,按多个结构分别计算、分别验算(注意不是在同一结构中定义多塔,而是按塔分成多个结构)。
结构休系 Δu/h限值
框架 1/550
框架-剪力墙,框架-核心筒 1/800
筒中筒,剪力墙 1/1000
框支层 1/1000
1.4 电算结果的判别与调整要点:
PKPM软件中的SATWE程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值,详位移输出文件WDISP.OUT。但对于计算结果的判读,应注意以下几点:
(5).扭转周期控制及调整难度较大,要查出问题关键所在,采取相应措施,才能有效解决问题。
pkpm刚度比、位移比、周期比详细讲解_secret
PKPM刚度比、位移比、周期比详细讲解周期比规范条文:新高规的4.3.5条规定,结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1 之比,A级高度高层建筑不应大于0.9;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。
(用来控制扭转刚度不至于太小)对于通常的规则单塔楼结构,如下验算周期比:1)根据各振型的平动系数大于0.5,还是扭转系数大于0.5,区分出各振型是扭转振型还是平动振型2)通常周期最长的扭转振型对应的就是第一扭转周期Tt,周期最长的平动振型对应的就是第一平动周期T13)对照“结构整体空间振动简图”,考察第一扭转/平动周期是否引起整体振动,如果仅是局部振动,不是第一扭转/平动周期。
再考察下一个次长周期。
4)考察第一平动周期的基底剪力比是否为最大5)计算Tt/T1,看是否超过0.9 (0.85)周期比控制什么?如同位移比的控制一样,周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系,而非其绝对大小,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不致于出现过大(相对于侧移)的扭转效应。
一句话,周期比控制不是在要求结构足够结实,而是在要求结构承载布局的合理性周期比不满足要求,如何调整?一旦出现周期比不满足要求的情况,一般只能通过调整平面布置来改善这一状况,这种改变一般是整体性的,局部的小调整往往收效甚微。
周期比不满足要求说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小,总的调整原则是加强结构外圈刚度,削弱结构内筒刚度。
F验算周期比的目的,主要为控制结构在罕遇大震下的扭转效应。
F多塔结构周期比:对于多塔楼结构,不能直接按上面的方法验算。
如果上部没有连接,应该各个塔楼分别计算并分别验算,如果上部有连接,验算方法尚不清楚。
F体育场馆、空旷结构和特殊的工业建筑,没有特殊要求的,一般不需要控制周期比。
F当高层建筑楼层开洞口较复杂,或为错层结构时,结构往往会产生局部振动,此时应选择“强制刚性楼板假定”来计算结构的周期比。
结构设计,侧向刚度比怎么取值
结构设计,侧向刚度比怎么取值在常规结构设计中,我们用到的结构侧向刚度比主要有三个:1、标准的侧向减震比。
其中,刚度的定义为:地震巨大作用下楼层剪力标准值与塑性对应层间位移的比值。
2、考虑层高修正稳定性的侧向刚度比。
这个假定比较简单,就是在标准侧向刚度比的基础上增加一个地库的比值修正。
3、等效剪切刚度比。
这个比值和抗侧力构件上用下端约束没有关系,仅与截面特性(GA)和层高有关。
这三个刚度比的适用范围及限值要求,规范讲得很清楚。
这篇文章只谈可能有歧义风险问题的结构性问题。
首先说标准侧向刚度比,从原理来讲,这是最符合力学定义的刚度比概念,即反应了构件本身的特性,也反应了上上部下端约束的影响。
实际操作中,问题出在哪里呢?可能出在层间位移这个变量上。
无论是地震工况,还是风载工况,我们从软件提取出来的层间位移,除了层剪力产生的本层位移,还有总体而言弯曲产生的位移。
这个整体弯曲产生的位移,其实不取值只是由对应层剪力产生的。
所以,按这个近似值计算的时候,竖向构件截面能保持不变、剪力保持不变的情况下,越往上,计算刚度越小。
这种差异,对弯曲变形或弯剪变形居多的结构,影响更大。
所以,对剪力墙结构、框剪结构、框筒结构,规范建议考虑层高修改。
同时解释说:对这类结构,楼面结构对侧向刚度的贡献很小,层高变化时,侧向刚度变化滞后。
说实话,这句话对增加地库西翼修正的逻辑,解释得不是很清楚。
4月10日,肖从真在一篇文章中谈了这个问题,原话是:如果把△i/hi当做整体看待,就会发现方程组反映的是层刚度与层间位移角成反比;在刚度比突变的足部,不光是层间位移有突变,层间位移角也会有突变。
这里的深层结构性问题是,层间位移角的突变幅度是否和层高呈交叉线性关系。
如果标准答案是肯定的话,相当于和进行规范的解释矛盾。
直观来看,考虑了层高修正后,下层层高与上时层层高,比值越大,耐磨性比越容易满足要求。
也就是说,考虑层高修正的刚度比计算公式,其实是放宽而已了刚度比的要求。
brb屈服后刚度比定义_解释说明以及概述
brb屈服后刚度比定义解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在结构工程领域,建筑物的设计和分析通常需要考虑其受力特性和承载能力。
其中,屈服后刚度比是评估建筑物在承受外力作用下变形能力的重要指标之一。
本篇文章将对brb屈服后刚度比的定义、解释说明以及概述进行详细讨论。
1.2 文章结构本文共包括五个主要部分。
首先,在引言部分,我们将对文章的整体内容进行介绍,并阐明研究目的。
其次,在第二部分,我们将给出brb屈服后刚度比的定义、计算方法以及其在实际应用中所具有的重要性和应用领域。
第三部分将进一步解释说明brb屈服后刚度比的物理意义、与其他性能指标之间的关系,以及影响因素和调整方法等方面。
接下来,在第四部分,我们将概述近年来国内外对brb 屈服后刚度比研究现状,并指出存在的问题和挑战,并展望未来可能的发展方向和研究重点。
最后,在第五部分中,我们将总结本文主要观点和结论,并强调进一步研究brb 屈服后刚度比的重要性和意义,并提出相关建议和展望。
1.3 目的本文的主要目的是对brb屈服后刚度比进行全面而详细的解释说明,包括其定义、计算方法、物理意义以及与其他性能指标的关系。
此外,我们还将回顾近年来国内外对该指标进行的研究,分析存在的问题和挑战,并提出未来可能的发展方向和研究重点。
通过这些内容的讨论,我们希望读者能够深入理解brb屈服后刚度比,并认识到其在结构工程中具有重要作用。
2. brb屈服后刚度比定义2.1 屈服后刚度比的概念brb屈服后刚度比是指在结构受到外力作用导致基底剪切位移的情况下,衡量Buckling-Restrained Brace (BRB)的屈服强度相对于其初始刚度的比值。
它是一种重要的评价指标,可以用来分析和评估brb在结构地震反应中的性能。
2.2 屈服后刚度比的计算方法计算brb屈服后刚度比需要获得其在受加载过程中产生的最大剪力和最大剪切位移。
通常情况下,可以通过进行实验研究或使用数值模拟方法来获取这些参数。
结构设计之刚度比详解
结构设计之刚度比详解刚度比(Stiffness ratio)是指结构受力状态下各个部分的刚度之间的比例关系。
简单来说,刚度比就是指结构中各个构件(如梁、柱、墙等)的刚度相对大小,它可用来衡量结构的整体刚度水平。
在结构设计中,刚度比的选择对于结构的稳定性、安全性以及性能有着重要的影响。
在设计中,如果一个构件的刚度比另一个构件要大,则可以认为它比较刚硬,能够承受更大的负荷。
相反,如果一个构件的刚度比另一个构件要小,则可以认为它比较柔软,其负荷承受能力较弱。
刚度比在结构设计中扮演着重要的角色,主要有以下几个方面的影响:1.结构的稳定性:刚度比对结构的稳定性有着直接的影响。
如果结构中一些构件的刚度比其他构件要大,那么在受力状态下,该构件所受到的力较大,从而增加了结构的稳定性。
2.结构的安全性:刚度比也对结构的安全性有重要影响。
如果结构中的一些构件的刚度比其他构件要小,则在受到负荷时,该构件可能会承受较大的变形,甚至达到破坏的临界点。
因此,设计中需要合理选择刚度比,以保证结构的安全性。
3.结构的性能:刚度比还会直接影响结构的性能。
如果结构中各个构件的刚度比较接近,那么在受力时各个构件之间的变形相对均匀,结构的整体性能较好。
相反,如果刚度比差异较大,则在受载时可能出现一些构件的变形明显大于其他构件,从而降低了结构的整体性能。
那么在实际的结构设计中,如何选择合适的刚度比呢?以下是几个常见的设计原则:1.重要构件的刚度比较大:对于结构中承担重要任务的构件,如主梁、主柱等,其刚度比应该要相对较大。
这样可以保证这些构件能够承受较大的负荷,从而保证结构的稳定性和安全性。
2.刚度差异要适度:在结构设计过程中,各个构件的刚度差异应该控制在适度的范围内,避免差异过大导致结构失稳或变形不均匀。
一般来说,刚度比应该控制在1.5-3之间,不过具体数值还要根据结构的具体情况进行综合考虑。
3.考虑剪力和弯矩的耦合效应:在一些情况下,结构受剪力和弯矩的耦合效应。
三种刚度比理解与应用
三种刚度比理解与应用一、地震力与地震层间位移比的理解与应用1. 规范要求:《抗震规范》第343条及《高规》第3.5.2条均规定:①对框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比!可按(1)式计算,本层与其相邻上层比值不宜小于0.7,与相邻上部三层侧向刚度平均值的比值不宜小于0.&(1)V ,V i,-为第i层、i+1层的地震剪力标准值(KN );i, i!—为第i层、i+1层的地震剪力标准值作用下的层间位移(m );SATWE软件的结构总信息:相应塔侧移刚度的比值为:Ratx1, Raty1;相应侧移刚度和扭转刚度(地震剪力与地震层间位移的比):RJX3, RJY3, RJZ3;②当转换层设置在第2层以上时,按(1)式计算的转换层与其相邻的侧向刚度比不应小于0.6。
③对于框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构,本层与其相邻上层的侧向刚度比2按⑵式计算,本层与其相邻上层比值不宜小于0.9;当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时,该比值不宜小于1.1;对结构底部嵌固层,该比值不宜小于 1.5 (《高规》第5.3.7 条、《抗震规范》第6.1.14条按照等效剪切刚度考虑嵌固层)。
SATWE软件的结构总信息:相应塔侧移刚度的比值为:Ratx2,Raty2;相应侧移刚度和扭转刚度:RJX3,RJY3,RJZ3;2. 计算公式:K i=V i/ Ai i3. SATWE软件所采用的计算方法:高位侧移刚度的简化计算4. 应用范围:①可用于执行《抗震规范》第343条及《高规》第3.5.2条规定的工程刚度比计算。
②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
二、剪切刚度的理解与应用1. 规范要求:①《高规》P177页,第E.0.1条规定:当转换层设置在1、2层时,可近似采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比ei表示转换层上、下层结构刚度的变化,ei宜接近1,非抗震设计时ei不应小于0.4,抗震设计时ei不应小于0.5。
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第三章 刚度比 2014.7.16
一、定义:
刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度比值。
二、计算公式:
⑴规范要求:
①、②《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第3.5.2条均规定:其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。
③《高规》第E.0.2条规定当转换层设置在第2层以上时,按本规程式(3.5.2-1)计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。
④《抗震规范》第6.1.14-2条规定:结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式:
框架:i 1i 1i i △△++=V V γ ;其他(框剪、剪…):1
i i i 1i 1i i h h +++⨯=△△V V γ 详见《高规》P15 ⑶应用范围:
①《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条用来判断竖向不规则
②《高规》第3.5.2条规定的工程刚度比计算。
用来避免竖向不规则
③《高规》第E.0.2条用来计算转换层在二层以上时的侧向刚度比
④《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法1。
用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
注:SATWE 软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”;
2、按剪切刚度计算
⑴规范要求:
①《高规》第E.0.1条规定:当转换层设置在1、2层时,可近似采用转换层与其相邻上层结构的等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,γ宜接近1,非抗震设计时γ不应小于0.4,抗震设计时γ不应小于0.5。
②《抗震规范》第6.1.14-2条规定:结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
⑵计算公式:
1
22211h h ⨯=A G A G γ 详见《高规》P177 ⑶应用范围:
①《高规》第E.0.1条用来计算转换层在一二层时的侧向刚度比
②《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算方法2。
用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。
3、按剪弯刚度计算
⑴规范要求:
①《高规》第E.0.3条规定:当转换层设置在第二层以上时,尚宜采用图E 所示的计算模型按公式(E.0.3)计算转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比γe 2。
γe 2宜接近1,非抗震设计时γe 不应小于0.5,抗震设计时γe 不应小于0.8。
⑵计算公式:
2
112H H △△=γ 详见《高规》P178
⑶应用范围:
①《高规》第E.0.3条规定的工程的刚度比的计算。
用来计算转换层在二层以上时的侧向刚度比
三、控制目的:
该值主要为了控制高层结构的竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层。
对于地下室结构顶板能否作为嵌固端,转换层上、下结构刚度能否满足要求,及薄弱层的判断,均以层刚度比作为依据。
四、规范要求:(见第二条)
五、SATWE中怎么看:
WMASS文件→各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息→
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各层刚心、偏心率、相邻层侧移刚度比等计算信息
Floor No : 层号
Tower No : 塔号
Xstif,Ystif : 刚心的 X,Y 坐标值
Alf : 层刚性主轴的方向
Xmass,Ymass : 质心的 X,Y 坐标值
Gmass : 总质量
Eex,Eey : X,Y 方向的偏心率
Ratx,Raty : X,Y 方向本层塔侧移刚度与下一层相应塔侧移刚度的比值(剪切刚度)
Ratx1,Raty1 : X,Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值
或上三层平均侧移刚度80%的比值中之较小者
RJX1,RJY1,RJZ1: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度(剪切刚度)
RJX3,RJY3,RJZ3: 结构总体坐标系中塔的侧移刚度和扭转刚度(地震剪力与地震层间位移的比)
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Floor No. 1 Tower No. 1
Xstif= 58.9926(m) Ystif= 7.6376(m) Alf = -0.4660(Degree)
Xmass= 55.7612(m) Ymass= 33.6246(m) Gmass(活荷折减)= 3325.5215( 2998.5144)(t)
Eex = 0.3715 Eey = 1.4870
Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000
Ratx1= 10.9663 Raty1= 16.4594
薄弱层地震剪力放大系数= 1.00
RJX1 = 3.5845E+07(kN/m) RJY1 = 4.9779E+06(kN/m) RJZ1 = 0.0000E+00(kN/m)
RJX3 = 5.2885E+06(kN/m) RJY3 = 6.5435E+06(kN/m) RJZ3 = 0.0000E+00(kN/m)
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六、超了怎么办:
(1)规范对结构层刚度比和位移比的控制一样,也要求在刚性楼板假定条件下计算。
对于有弹性板或板厚为零的工程,应计算两次,在刚性楼板假定条件下计算层刚度比并找出薄弱层,然后在真实条件下完成其它结构计算。
(2)一般来说,结构的抗侧刚度应该是沿高度均匀或沿高度逐渐减少,但对于框支层或抽空墙柱的中间楼层通常表现为薄弱层,由于薄弱层容易遭受严重震害,故程序根据刚度比的计算结果或层间剪力的大小自动判定薄弱层,并乘以放大系数,以保证结构安全。
当然,薄弱层也可在调整信息中通过人工强制指定。
(3)对于上述三种计算层刚度的方法,我们应根据实际情况进行选择:对于底部大空间为一层时或多层建筑及砖混结构应选择“剪切刚度”;对于底部大空间为多层时或有支撑的钢结构应选择“剪弯刚度”;而对于通常工程来说,则可选用第三种规范建议方法,此法也是SATWE程序的默认方法。
刚度比不满足时的调整方法:
1、程序调整:如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求,SA TWE 自动将该楼层定义为薄弱层,并按高规3.5.8 将该楼层地震剪力放大 1.25 倍。
2、人工调整:如果还需人工干预,可按以下方法调整:
1)适当降低本层层高,或适当提高上部相关楼层的层高。
2)适当加强本层墙、柱和梁的刚度,或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度。