振型分解反应谱法

振型分解反应谱法
振型分解反应谱法是用来计算多自由度体系地震作用的一种方法。

该法是利用单自由度体系的加速度设计反应谱和振型分解的原理，求解各阶振型对应的等效地震作用，然后按照一定的组合原则对各阶振型的地震作用效应进行组合，从而得到多自由度体系的地震作用效应。

振型分解反应谱法一般可考虑为计算两种类型的地震作用：不考虑扭转影响的水平地震作用和考虑平扭藕联效应的地震作用。

适用条件
〔1〕高度不超过40米，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法计算。

〔此为底部剪力法的适用范围〕
〔2〕除上述结构以外的建筑结构，宜采用“振型分解反应谱法”。

〔3〕特别不规则的建筑、甲类建筑和标准规定的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。

刚重比
刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载设计值之比，是影响重力二阶效应的主要参数
刚重比=Di*Hi/Gi
Di-第i楼层的弹性等效刚度，可取该层剪力与层间位移的比值
Hi-第i楼层层高
Gi-第i楼层重力荷载设计值
刚重比与结构的侧移刚度成正比关系；周期比的调整将导致结构
侧移刚度的变化，从而影响到刚重比。

因此调整周期比时应注意，当某主轴方向的刚重比小于或接近标准限值时，应采用加强刚度的方法；当某主轴方向刚重比大于标准限值较多时，可采用削弱刚度的方法。

同样，对刚重比的调整也可能影响周期比。

特别是当结构的周期比接近标准限值时，应采用加强结构外围刚度的方法
标准上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二
阶效应是否可以忽略不计。

见高规5.4.1和5.4.2及相应的条文说明。

刚重比不满足标准上限要求，说明重力二阶效应的影响较大，应该予以考虑。

标准下限主要是控制重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应不致过大，防止结构的失稳倒塌。

见高规5.4.4及相应的条文说明。

刚重比不满足标准下限要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小。

但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。

长细比
长细比=计算长度/回转半径。

所以很显然，减小计算长度或者加大回转半径即可。

这里需要注意的是，计算长度并非实际长度，而是实际长度乘以长度系数，长度系数则与柱子两端的约束刚度有关。

说白了就是要看与柱相连的梁或者基础是否给力，如果这些构件的刚度越高，那么长度系数就越小，柱子的计算长度也就越短。

具体公式你可以去看钢结构标准，我记得长度系数的具体算法是附录
D。

至于回转半径，那是个几何概念，你去看看基本的几何手册〔当然要高中以上的〕就明白如何加大回转半径了，大学课本上有。

高层设计的难点在于竖向承重构件〔柱、剪力墙等〕的合理布置，设计过程中控制的目标参数主要有如下七个：
一、轴压比：主要为限制结构的轴压比，保证结构的延性要求，标准对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.7和6.4.6，高规 6.4.2和7.2.14及相应的条文说明。

轴压比不满足要求，结构的延性要求无法保证；轴压比过小，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少相应墙、柱的截面面积。

轴压比不满足时的调整方法：
1、程序调整：SATWE程序不能实现。

2、人工调整：增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。

二、剪重比：主要为限制各楼层的最小水平地震剪力，确保周期较长的结构的安全，见抗规5.2.5，高规3.3.13及相应的条文说明。

这个要求如同最小配筋率的要求，算出来的水平地震剪力如果达不到标准的最低要求，就要人为提高，并按这个最低要求完成后续的计算。

剪重比不满足时的调整方法：
1、程序调整：在SATWE的“调整信息”中勾选“”后，SATWE按抗规5.2.5自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和，用以调整该楼层地震剪力，以满足剪重比要求。

2、人工调整：如果还需人工干预，可按以下三种情况进行调整：
1〕当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时，说明结构过柔，宜适当加大墙、柱截面，提高刚度。

2〕当地震剪力偏大而层间侧移角又偏小时，说明结构过刚，宜适当减小墙、柱截面，降低刚度以取得合适的经济技术指标。

3〕当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时，可在SATWE的“调整信息”中的“全楼地震作用放大系数”中输入大于1的系数增大地震作用，以满足剪重比要求。

三、刚度比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，防止结构刚度沿竖向突变，形成薄弱层，见抗规3.4.2，高规4.4.2及相应的条文说明；对于形成的薄弱层则按高规5.1.14予以加强。

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，SATWE自动将该楼层定义为薄弱层，并按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15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。

四、位移比：主要为限制结构平面布置的不规则性，以防止产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。

见抗规3.4.2，高规4.3.5及相应的条文说明。

位移比不满足时的调整方法：
1、程序调整：SATWE程序不能实现。

2、人工调整：只能通过人工调整改变结构平面布置，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，最大位移比往往出现在结构的四角部位；因此应注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，应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。

2〕利用程序的节点搜索功能在SATWE的“分析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中快速找到位移最大的节点，加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度；也可找出位移最小的节点削弱其刚度；直到位移比满足要求。

五、周期比：主要为限制结构的抗扭刚度不能太弱，使结构具有
必要的抗扭刚度，减小扭转对结构产生的不利影响，见高规4.3.5及相应的条文说明。

周期比不满足要求，说明结构的抗扭刚度相对于侧移刚度较小，扭转效应过大，结构抗侧力构件布置不合理。

周期比不满足时的调整方法：
1、程序调整：SATWE程序不能实现。

2、人工调整：只能通过人工调整改变结构布置，提高结构的抗扭刚度；总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度，适当削弱结构中间墙、柱的刚度；利用结构刚度与周期的反比关系，合理布置抗侧力构件，加强需要减小周期方向〔包括平动方向和扭转方向〕的刚度，或削弱需要增大周期方向的刚度。

当结构的第一或第二振型为扭转时可按以下方法调整：
1〕SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。

“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”。

3〕当第一振型为扭转时，说明结构的抗扭刚度相对于其两个主轴〔第二振型转角方向和第三振型转角方向，一般都靠近X 轴和Y轴〕的抗侧移刚度过小，此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度，并适当削弱结构内部的刚度。

4〕当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的抗侧移刚度相差较大，结构的抗扭刚度相对其中一主轴〔第一振型转角方向〕的抗侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴〔第三振型转角方向〕的抗侧移刚度则过小，此时宜适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度，并适当加强结构外围〔主要是沿第一振型转角方
向〕的刚度。

5〕在进行上述调整的同时，应注意使周期比满足标准的要求。

6〕当第一振型为扭转时，周期比肯定不满足标准的要求；当第二振型为扭转时，周期比较难满足标准的要求。

六、刚重比：主要是控制在风荷载或水平地震作用下，重力荷载产生的二阶效应不致过大，防止结构的失稳倒塌，见高规5.4.1和5.4.4及相应的条文说明。

刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚重比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。

刚重比不满足时的调整方法：
1、程序调整：SATWE程序不能实现。

2、人工调整：只能通过人工调整增强竖向构件，加强墙、柱等竖向构件的刚度。

七、层间受剪承载力比：主要为限制结构竖向布置的不规则性，防止楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变，形成薄弱层，见抗规3.4.2，高规4.4.3及相应的条文说明；对于形成的薄弱层应按高规5.1.14予以加强。

层间受剪承载力比不满足时的调整方法：
1、程序调整：在SATWE的“调整信息”中的“指定薄弱
层个数”中填入该楼层层号，将该楼层强制定义为薄弱层，SATWE按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。

2、人工调整：如果还需人工干预，可适当提高本层构件强度〔如增大柱箍筋和墙水平分布筋、提高混凝土强度或加大截面〕以提高本层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力，或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力。

上述几个参数的调整涉及构件截面、刚度及平面位置的改变，在调整过程中可能相互关联，应注意不要顾此失彼。

如果结构竖向较规则，第一次试算时可只建一个结构标准层，待结构的周期比、位移比、剪重比、刚重比等满足之后再添加其它标准层；这样可以减少建模过程中的重复修改，加快建模速度。

自振周期特征周期
1、自振周期:是结构本身的动力特性。

与结构的高度H,宽度B有关。

当自振周期与地震作用的周期接近时,共振发生,对建筑造成很大影响，加大震害。

2、特征周期：是建筑场地自身的周期，抗震标准中是通过地震分组和地震烈度查表确定的。

结构的自振周期顾名思义是反映结构的动力特性，与结构的质量及刚度有关，具体对单自由度就只有一个周期，而对于多自由度就有同模型中采用的自由度相同的周期个数，周期最大的为基本周期，设计用的主要参考数据！
而特征周期是，在地震影响系数曲线中，水平段与下降段交点的
横坐标，反映了地震震级，震源机制〔包括震源深度〕、震中距等地震本身方面的影响，同时也反映了场地的特性；如软弱土层的厚度，类型等场地类别，所以我认为特征周期同时反映了地震动及场地的特性！它在确定地震影响曲线时用到！
1.特征周期：是建筑物场地的地震动参数由场地的地质条件决定；
2.自振周期有结构子身的结构特点决定用结构力学方法求解；主要指第一振型的主振周期
3.结构的自振周期主要是防止与场地的卓越周期重合产生共振；
4.卓越周期与特征周期有关；卓越周期由场地的覆盖土层厚度和土层剪切波速计算求解〔见工程地质手册〕。

设计特征周期:抗震设计用的地震影响系数曲线中,反映地震等级,震
中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值.-----根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定.详见抗震标准. 自振周期:是结构本身的动力特性.与结构的H,B有关.当自振周期与地震作用的1/f 接近时,共振发生,对建筑造成很大影响. 另外：目前就场地的有关周期，经常出现场地脉动(卓越)周期，地震动卓越周期和反应谱特征周期等名词。

就以上3个周期概念来说，其确切的含义是清楚的，场地脉动周期是在微小震动下场地出现的周期，也可以说是微震时的卓越周期；地震动卓越周期是在受到地震作用下场地出现的周期，一般情况下它大于脉动周期(一般～2.0)。

场地卓越周期反应场地特征，地震动卓越周期不但反应场地特征，而且反应地震特征(如近、远震则明显不同)。

由此可见二者震动干扰源有区别，另外反映的特征也是不
同的。

反应谱特征周期一般是指标准反应谱平台段与下降衰减段的拐点周期，它表示标准反应谱值随周期变化的突变特征，是平均意义上的参数，它综合反映场地和地震环境的影响。

三者之间有一定关系，但概念不一样，在工程上不能等同。

-----结构自振周期、设计特征周期、场地卓越周期和脉动周期之间的关系。

自振周期T：结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间，是结构固有的特性。

基本周期T1：结构按基本振型完成一次自由振动所需的时间。

通常需要考虑两个主轴方向的和扭转方向的基本周期。

设计特征周期Tg：抗震设计用的地震影响系数曲线的下降阶段起始点所对应的周期值，与地震震级、震中距和场地类别等因素有关。

场地卓越周期Ts：根据场地覆盖层厚度H和土层平均剪切波速Vs 计算的周期，表示场地土最主要的振动特征。

场地卓越周期只反映场地的固有特征，不等同于设计特征周期。

场地脉动周期Tm：应用微震仪对场地的脉动、又称为”常时微动”进行观测所得到的振动周期。

场地脉动周期反映了微震动情况下场地的动力特征，与强地震作用下场地的动力特性既有关系又有区别。

1、门式刚架问答一看弯矩图时，可看到弯矩，却不知弯矩和构件截面有什么关系？
答：受弯构件受弯承载力Mx/(γx*Wx)+My/(γy*Wy)≤f其中W为截
面抵抗矩根据截面抵抗矩可手工算大致截面
2、就是H型钢平接是怎样规定的？
答：想怎么接就怎么接, 呵呵. 主要考虑的是弯矩和/或剪力的传递. 另外, 在动力荷载多得地方, 设计焊接节点要尤其小心平接:
3、“刨平顶紧”，刨平顶紧后就不用再焊接了吗？
答：磨光顶紧是一种传力的方式，多用于承受动载荷的位置。

为防止焊缝的疲劳裂纹而采取的一种传力方式。

有要求磨光顶紧不焊的，也有要求焊的。

看具体图纸要求。

接触面要求光洁度不小于12.5，用塞尺检查接触面积。

刨平顶紧目的是增加接触面的接触面积，一般用在有一定水平位移、简支的节点，而且这种节点都应该有其它的连接方式〔比方翼缘顶紧，腹板就有可能用栓接〕。

一般的这种节点要求刨平顶紧的部位都不需要焊接，要焊接的话，刨平顶紧在焊接时不利于融液的深入，焊缝质量会很差，焊接的部位即使不开坡口也不会要求顶紧的。

顶紧与焊接是相互矛盾的，所以上面说顶紧部位再焊接都不准确，不过也有一种情况有可能出现顶紧焊接，就是顶紧的节点对其它自由度的约束不够，又没有其它部位提供约束，有可能在顶紧部位施焊来约束其它方向的自由度，这种焊缝是一种安装焊缝，也不可能满焊，更不可能用做主要受力焊缝。

4、钢结构设计时，挠度超出限值，会后什么后果？
答：影响正常使用或外观的变形；影响正常使用或耐久性能的局部损坏〔包括裂缝〕；影响正常使用的振动；影响正常使用的其它特定状态。

5、挤塑板的作用是什么？
答：挤塑聚苯乙烯〔XPS〕保温板，以聚苯乙烯树脂为主要原料，经特殊工艺连续挤出发泡成型的硬质板材。

具有独特完美的闭孔蜂窝结构，有抗高压、防潮、不透气、不吸水、耐腐蚀、导热系数低、轻质、使用寿命长等优质性能的环保型材料。

挤塑聚苯乙烯保温板广泛使用于墙体保温、低温储藏设施、泊车平台、建筑混凝土屋顶极结构屋顶等领域装饰行业物美价廉的防潮材料。

挤塑板具有卓越持久的特性：挤塑板的性能稳定、不易老化。

可用30--50年，极其优异的抗湿性能，在高水蒸气压力的环境下，仍然能够保持低导热性能。

挤塑板具有无与伦比的隔热保温性能：挤塑板因具有闭孔性能结构，且其闭孔率达99％，所以它的保温性能好。

虽然发泡聚氨酯为闭孔性结构，但其闭孔率小于挤塑板，仅为80％左右。

挤塑板无论是隔热性能、吸水性能还是抗压强度等方面特点都优于其他保温材料，故在保温性能上也是其他保温材料所不能及的。

挤塑板具有意想不到的抗压强度：挤塑板的抗压强度可根据其不同的型号厚度到达150--500千帕以上，而其他材料的抗压强度仅为150--300千帕以上，可以明显看出其他材料的抗压强度，远远低于挤塑板的抗压强度。

挤塑板具有万无一失的吸水性能：用于路面及路基之下，有效防水渗透。

尤其在北方能减少冰霜及受冰霜影响的泥土结冻等情况的出现，控制地面冻胀的情况，有效阻隔地气免于湿气破坏等。

6、什么是长细比? 回转半径：根号下〔惯性矩/面积〕长细比=计算长度/回转半径
答：结构的长细比λ＝μl/i，i为回转半径长细比。

概念可以简单的从计算公式可以看出来：长细比即构件计算长度与其相应回转半径的比值。

从这个公式中可以看出长细比的概念综合考虑了构件的端部约束情况，构件本身的长度和构件的截面特性。

长细比这个概念对于受压杆件稳定计算的影响是很明显的，因为长细比越大的构件越容易失稳。

可以看看关于轴压和压弯构件的计算公式，里面都有与长细比有关的参数。

对于受拉构件标准也给出了长细比限制要求，这是为了保证构件在运输和安装状态下的刚度。

对稳定要求越高的构件，标准给的稳定限值越小。

7、受弯工字梁的受压翼缘的屈曲，是沿着工字梁的弱轴方向屈曲，还是强轴方向屈曲？
答：当荷载不大时，梁基本上在其最大刚度平面内弯曲，但当荷载大到一定数值后，梁将同时产生较大的侧向弯曲和扭转变形，最后很快的丧失继续承载的能力。

此时梁的整体失稳必然是侧向弯扭弯曲。

解决方法大致有三种：
1、增加梁的侧向支撑点或缩小侧向支撑点的间距
2、调整梁的截面，增加梁侧向惯性矩Iy或单纯增加受压翼缘宽度〔如吊车梁上翼缘〕
3、梁端支座对截面的约束，支座如能提供转动约束，梁的整体稳定性能将大大提高
8、钢结构设计标准中为什么没有钢梁的受扭计算?
答：通常情况下，钢梁均为开口截面〔箱形截面除外〕，其抗扭截面模量约比抗弯截面模量小一个数量级，也就是说其受扭能力约是受弯的1/10，这样如果利用钢梁来承受扭矩很不经济。

于是，通常用构造保证其不受扭，故钢结构设计标准中没有钢梁的受扭计算。

9、无吊车采用砌体墙时的柱顶位移限值是h /100还是h /240？答：轻钢规程确实已经勘误过此限值，主要是1/100的柱顶位移不能保证墙体不被拉裂。

同时假设墙体砌在刚架内部〔如内隔墙〕，我们计算柱顶位移时是没有考虑墙体对刚架的嵌固作用的〔夸张一点比喻为框剪结构〕。

10、什么叫做最大刚度平面?
答：最大的刚度平面就是绕强轴转动平面，一般截面有两条轴，其中绕其中一条的转动惯性矩大，称为强轴，另一条就为弱轴。

11、采用直缝钢管代替无缝管，不知能不能用？
答：结构用钢管中理论上应该是一样，区别不是很大，直缝焊管不如无缝管规则，焊管的形心有可能不在中心，所以用作受压构件时尤其要注意，焊管焊缝存在缺陷的机率相对较高，重要部位不可代替无缝管，无缝管受加工工艺的限制管壁厚不可能做的很薄〔相同管径的无缝管平均壁厚要比焊管厚〕，很多情况下无缝管材料使用效率不如焊管，尤其是大直径管。

无缝管与焊管最大的区别是用在压力气体或液体传输上〔DN〕。

12、剪切滞后和剪力滞后有什么区别吗？它们各自的侧重点是什么？
答：剪力滞后效应在结构工程中是一个普遍存在的力学现象，小至一个构件，大至一栋超高层建筑，都会有剪力滞后现象。

剪力滞后，有时也叫剪切滞后，从力学本质上说，是圣维南原理，具体表现是在某一局部范围内，剪力所能起的作用有限，所以正应力分布不均匀，把这种正应力分布不均匀的现象叫剪切滞后。

墙体上开洞形成的空腹筒体又称框筒，开洞以后，由于横梁变形使剪力传递存在滞后现象，使柱中正应力分布呈抛物线状，称为剪力滞后现象。

13、地脚螺栓锚固长度加长会对柱子的受力产生什么影响？
答：锚栓中的轴向拉应力分布是不均匀的，成倒三角型分布，上部轴向拉应力最大，下部轴向拉应力为０。

随着锚固深度的增加，应力逐渐减小，最后到达25～30倍直径的时候减小为0。

因此锚固长度再增加是没有什么用的。

只要锚固长度满足上述要求，且端部设有弯钩或锚板，基础混凝土一般是不会被拉坏的。

14、应力幅准则和应力比准则的异同及其各自特点?
答：长期以来钢结构的疲劳设计一直按应力比准则来进行的.对于一定的荷载循环次数,构件的疲劳强度σσmax引进安全系数,即可得到设计用的疲劳应力容许值〔σmax〕=f(R)
把应力限制在〔σmax〕以内,这就是应力比准则。

自从焊接结构用于承受疲劳荷载以来,工程界从实践中逐渐认识到和这类结构疲劳强度密切相关的不是应力比R,而是应力幅Δσ.应力幅
准则的计算公式是Δσ≤〔Δσ〕〔Δσ〕是容许应力幅,它随构造细节而不同,也随破坏前循环次数变化.焊接结构疲劳计算宜以应力幅为准则,原因在于结构内部的残余应力.非焊接构件.对于R >=0的应力循环,应力幅准则完全适用,因为有残余应力和无残余应力的构件疲劳强度相差不大.对于R<0的应力循环,采用应力幅准则则偏于安全较多。

15、什么是热轧，什么是冷轧，有什么区别？
答：热扎是钢在1000度以上用轧辊压出, 通常板小到2MM厚,钢的高速加工时的变形热也抵不到钢的面积增大的散热, 即难保温度1000度以上来加工,只得牺牲热轧这一高效廉价的加工法, 在常温下轧钢, 即把热轧材再冷轧, 以满足市场对更薄厚度的要求。

当然冷轧又带来新的好处, 如加工硬化,使钢材强度提高, 但不宜焊, 至少焊处加工硬化被消除, 高强度也无了, 回到其热轧材的强度了，冷弯型钢可用热扎材, 如钢管，也可用冷扎材，冷扎材还是热轧材,2MM厚是一个判据，热轧材最薄2MM厚,冷扎材最厚3MM。

16、为什么梁应压弯构件进行平面外平面内稳定性计算,但当坡度较小时可仅计算平面内稳定性即可？
答：梁只有平面外失稳的形式。

从来就没有梁平面内失稳这一说。

对柱来说，在有轴力时，平面外和平面内的计算长度不同，才有平面内和平面外的失稳验算。

对刚架梁来说，尽管称其为梁，其内力中多少。