偶然偏心
偶然偏心的考虑
——摘自《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002》12 页第 3.3.3 条
5.1.1 各类建筑结构的地震作用,应符合下列规定: 3 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震
作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法 计入扭转影响。
扭转效应明显与否一般可由考虑耦联的振型分解反应谱法分 析结果判断,例如前三个振型中,二个水平方向的振型参与系数 为同一个量级,即存在明显的扭转效应。对于扭转效应明显或基
本周期小于 3.5s 的结构,剪力系数取 0.2
,保证足够的抗
震安全度。对于存在竖向不规则的结构,突变部位的薄弱层,尚 应按本规范第 3.4.3 条的规定,再乘以 1.15 的系数。
特别不规则的高层建筑结构,必须同时计算偶然偏心和双向地震 作用下的扭转影响。因为,对比计算分析表明,两者的地震作用效应 谁更为不利,会随具体工程不同而不同,同一工程的不同部位或不同 的构件,一般也不会完全相同。安全可靠的办法是取二者的不利结果 来进行结构构件的设计。
11 双向地震的扭转效应 《建筑抗震设计规范 GB50011-2001》第 5.1.1 条规定,质量和 刚度分布明显不对称的结构应计入双向地震作用下的扭转影响。 现在我们考虑某个地震反应参数,该参数在 X 和 Y 地震作用下的
反应分别
,那么在考虑了双向地震扭转效应后,对应于双向地
3
江苏省第二建筑设计研究院有限责任公司
目前,SATWE 软件还不具备将边榀框架乘以增大系数来考虑水平 地震作用扭转影响的功能,所以,这种增大系数法在实际工程中应用 起来也很不方便。
同高层建筑一样,多层建筑结构也同样存在由于施工、使用等原 因所产生的偶然偏心引起的地震扭转效应及地震地面运动扭转分量 的影响。所以编者建议,对于多层建筑结构,当结构属于平面扭转不 规则结构,且结构在不考虑偶然偏心影响的条件下,扭转位移比大于 等于 1.2 时,也可考虑单向水平地震作用下偶然偏心的影响。
浅谈关于偶然偏心和双向地震选取的几种说法
浅谈关于偶然偏心和双向地震选取的几种说法《高规》规定只有质量和刚度明显不对称、不均匀的结构,才考虑双向地震作用。
那么,如何确定刚度明显不对称、不均匀?说法一:在非偶然偏心作用下,结构位移比>1.2,或在偶然偏心作用下,**高度建筑结构位移比>1.4,B级高度建筑结构位移比>1.3,需要考虑双向地震作用。
来源:2005年7月18~20日在京举办了首次“PKPM结构设计软件在应用中的问题解析”讲座。
说法二:验算结构位移比时,总是要考虑偶然偏心;结构构件设计时,分下列两种情况处理:1) 如果位移比超过1.2,则考虑双向地震,不考虑偶然偏心;2)如果位移比小于1.2,则不考虑双向地震,考虑偶然偏心。
来源:《PKPM 新规范计算软件TAT、SATWE、PMSAP应用指南》-黄吉锋。
说法三:一般而言,可根据楼层最大位移与平均位移之比值判断,若该值超过扭转位移比下限1.2较多(比如**高度高层建筑大于1.4,B 级高度或复杂高层建筑等大于1.3),则可认为扭转明显,需考虑双向地震作用下的扭转效应计算,此时,判断楼层内扭转位移比值时,可不考虑质量偶然偏心的影响。
来源:《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)若干问题解说》--黄小坤。
说法一和说法三比较接近,而说法二和其他两种差别较大,要严格的多,哪一种说法是正确的?朱炳寅老师答:通过楼层位移比来判别结构的对称性和均匀性,是较为合理的量化手段,具体量值应根据工程经验结合工程的具体情况确定,即:工程重要或复杂时,可适当从严,反之可适当放松。
我认为说法二比较合理,在结构扭转影响比较大时,应考虑双向地震,反之应考虑偶然偏心。
综上,个人的处理方法:对于高层:考虑经济性情况下:点【考虑偶然偏心】进行一次计算;若位移比>1.2(1.4),按【考虑双向地震作用】再进行二次计算;若位移比<1.2(1.4),取【考虑偶然偏心】的一次计算结果。
考虑安全性的情况下:同时点选【考虑偶然偏心】和【考虑双向地震作用】进行计算,PKPM在计算内力时会自动选择二者之间较大值进行设计。
地震力作用下偶然偏心塔楼扭转参数 -回复
地震力作用下偶然偏心塔楼扭转参数 -回复
在地震力作用下,偶然偏心塔楼扭转参数是指塔楼在地震发生时发生扭转的程度。
偶然偏心指的是在设计阶段没有考虑到的非常规偏心,可以是由于建筑材料的异质性、施工误差、环境变化等原因引起的。
扭转参数是用于描述结构的刚度和稳定性的一个指标。
偶然偏心塔楼的扭转参数可以通过几种方法来计算或评估。
其中一种方法是使用数值模拟软件(如有限元分析软件)来模拟结构的动力响应,包括塔楼的扭转行为。
通过对不同偶然偏心条件下的塔楼进行分析,可以得到不同偶然偏心情况下的扭转参数。
另一种方法是通过物理模型试验来测量扭转参数。
在试验中,可以将缩小比例的塔楼模型放置在地震台上,施加不同的地震力作用并测量扭转参数。
评估偶然偏心塔楼的扭转参数的同时,还需要对结构进行稳定性分析,以确保塔楼在地震力作用下能够保持稳定。
这包括考虑塔楼的抗扭刚度、抗侧承载能力以及任何附加的地震减震设备或补强措施。
[精品文档]什么时候需要考虑偶然偏心,双向地震
考虑偶然偏心,双向地震的作用1.规范及规范条文说明(1)抗震规范质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
【5.1.1条】(2)高规3.3.3 计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。
每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用:ei=±0.05Li (3.3.3)式中ei——第i层质心偏移值(m),各楼层质心偏移方向相同;Li——第i层垂直于地震作用方向的建筑物总长度(m)。
4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,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本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2借,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期Tt 与平动为主的第一自振周期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本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
(3)高规条文说明3.3.3 国外多数抗震设计规范规定需考虑由于施工、使用或地震地面运动的扭转分量等因素所引起的偶然偏心的不利影响。
即使对于平面规则(包括对称)的建筑结构也规定了偶然偏心;对于平面布置不规则的结构,除其自身已有的偏心外,还要加上偶然偏心。
现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中,对平面规则的结构,采用增大边榀结构地震内力的简化方法考虑偶然偏心的影响。
对于高层建筑而言,增大边榀结构内力的简化方法不尽合宜。
因此,本条规定直接取各层质量偶然偏心为0.05Li(Li为垂直于地震作用方向的建筑物总长度)来计算单向水平地震作用。
实际计算时,可将每层质心沿主轴的同一方向(正向或负向)偏移。
采用底部剪力法计算地震作用时,也应考虑质量偶然偏心的不利影响。
高规抗规重点概念理解-速查手册-新
1、规定水平力P272《抗规》条文:定义。
P50《抗规》规定水平力:求倾覆力矩。
P96《高规》规定水平力:框架-剪力墙界线。
2、偶然偏心-扭转《高规》条:单向地震ei=±。
《高规》条文:规则结构需要;底部剪力法考虑。
双向地震不考虑,但需比较。
《抗规》条: 采用增大边榀地震内力方法(不考虑扭转耦联时)。
《抗规》条: 质量刚度明显不对称,计入双向水平地震的扭转影响。
《抗规》条文:偶然偏心与扭转二者不需要同时参与计算。
《高钢规》条:无偏心乘以修正系数;不考虑偶然偏心:《高规》位移角计算不考虑。
《高规》条文:周期比计算不考虑。
3、弹(塑)性时程分析相关《高规》P34-条:7~9度抗震设防的高层建筑的类型。
66,三包七均,单剪65多80。
《高规》P16-条:(宜)顶层空旷房间弹性或弹塑性时程分析。
《高规》P45-条:B级高度的高层建筑结构、混合结构和复杂高层建筑。
《高规》P42-条:(宜)大跨结构宜采用时程分析计算。
《抗规》P12-:具有明显薄弱部位结构,弹塑性时程分析。
《抗规》P31-:同《高规》、5条。
但增加了大空间结构。
4、二阶效应(P-△效应)-整体稳定验算《砼规》P36-,条:采用附加弯矩;《高规》P48-:不满足刚重比考虑二阶效应,乘增大系数;《抗规》P12-条,P277条文:重力附加弯矩>初始弯矩10%考虑增大系数(公式);《抗规》(钢结构按条规定计入二阶效应);《钢规》P13-条:框架二阶弹性分析;《高钢规》P26-;二阶效应整体稳定;《高钢规》P28-;二阶效应侧移。
5、扭转-位移比、周期比1)位移比P12[高规],P9 [抗规]条;P12[高规]条:限值;B,超A混合-复杂。
2)周期比P12[高规]条规定:定义及限值;B,超A混合-复杂- 。
P106[高规]条:偏心筒体的位移比、周期比要求。
P45[高规]条规定:B,超A混合-复杂-扭转振型数要求。
6、刚度比P15[高规]条规定,对框架结构,不宜小于上部70%或其上三层平均值80%;P15[高规]条规定,对含剪力墙的结构(无框支层)要求;P47[高规]条规定,结构嵌固端,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2;计算按。
偶然偏心的名词解释
偶然偏心的名词解释在词典中,我们经常会遇到一些名词解释,在定义一个事物或概念时会突出它们的某种特点或属性。
其中,一种常见的解释方式就是偶然偏心。
在这篇文章中,我将探讨什么是偶然偏心,并探索一些与其相关的实例和现象。
偶然偏心,可以理解为在给定的情况下,某个实体或现象具有一种特殊的倾向或偏好,但这种倾向并不是完全确定或永久存在的。
它可能是由于一系列根源不明的因素产生的,或者是一个在特定条件下出现的随机现象。
偶然偏心有时候可能会给我们带来奇特的结果和意外的发现。
举一个常见的例子,假设我们对一群人进行一个健康调查,我们可能会发现一部分人非常健康,而另一部分人却有严重的健康问题。
这种情况下,我们可以说,在这个群体中存在着偶然偏心。
我们不能确定为什么有些人更健康,而有些人更脆弱,但我们可以假设可能有一些不为人知的因素在起作用。
类似地,我们可以观察到在自然界中也存在着偶然偏心的现象。
例如,在动物群体中,有些个体更容易存活下来并繁衍后代,而其他个体则更容易被自然选择淘汰。
这种情况下,我们可以认为自然选择对于这群动物而言是偶然偏心的。
除了生物领域,偶然偏心也可以在其他领域中得到发现。
例如,我们可以观察到在经济市场上,一些企业取得了巨大的成功,而其他企业却无法取得同样的成就。
这可能是由于一些幸运的因素导致的,如市场趋势、资源配置等。
这种情况下,我们可以说商业成功是一种偶然偏心。
在创造力和艺术的领域中,偶然偏心也可以起到重要的作用。
许多伟大的发明和创作,都是源于一些看似无关紧要的巧合或灵感的闪现。
在音乐创作中,作曲家可能会因为某个完全无意义的噪音而灵感爆发,从而创作出一首成功的乐曲。
这种情况下,我们可以说创造力是一种偶然偏心。
然而,我们也不能一味地将所有的成功或失败都归因于偶然偏心。
在许多情况下,成功或失败往往是多种因素综合作用的结果。
即使存在偶然偏心的因素,也往往需要合适的环境和个体素质来发挥作用。
总之,在不同领域中,我们可以观察到偶然偏心的存在。
[讲解]偶然偏心得考虑
偶然偏心是由于施工、使用或地震地面运动扭转分量等不确定因素对结构引起的效应.偶然偏心是指由偶然因素引起的结构质量分布变化,会导致结构固有振动特性变化,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,就是考虑由偶然偏心引起的最不利地震作用。
分类偶然偏心可分为两类:一是质量偏心。
实际工程都有设计及施工误差,使用时荷载尤其是活荷载的布置与结构设计时的设想也有偏差,因此,实际质心与理论计算的质心有差异。
二是地震地面运动的扭转分量等因素引起的偶然偏心。
“楼层位移比”的定义:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的比值。
对其进行目的是限制结构的扭转量值,它与结构的扭转平动周期比同属于控制结构扭转方面的概念,而扭转平动周期比主要是考察结构的抗扭转能力,扭转周期过大,说明该结构抗扭能力弱。
“楼层位移比”的计算要求:《抗规》的条文说明3.4.2,3.4.3指出:对于扭转不规则,按刚性楼板计算,当最大层间位移与其平均值的比值为1.2时,相当于一端为1.0,另一端为1.45;当比值为1.5时,相当于一端为1.0,另一端为3。
由此可见楼层的位移比应在刚性楼板假定的条件下进行计算,即考虑楼层楼板在平面内刚度无穷大,楼板的点与点之间没有相对位移,楼板作为一个刚体在楼层平面内有水平位移和转角。
另《高规》规定了计算楼层的位移比还须考虑质量偶然偏心的影响。
3质量偶然偏心的概念结构计算时应考虑由于施工、使用或地震地面运动的扭转分量等因素所引起的质量偶然偏心的不利影响,因此《抗规》3.3.3条规定:计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。
根据规范公式3.3.3,直接取各层质量偶然偏心为0.05Li(Li为垂直于地震作用方向的建筑物总长度) 为附加偏心距来计算单向水平地震作用。
据此画出偶然偏心的作用放心图如图1所示:4 简单模型的试验为弄清偶然偏心和结构刚度布置的关系,笔者利用PKPM软件对一个简单模型进行了如下的试验。
关于偶然偏心
偶然偏心和双向地震作用的正确选用
考虑偶然偏心:[是]或[否]
偶然偏心的含义指的是:有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最不利的地震作用。详见《SATWE用户手册》125页10条。
11 双向地震的扭转效应
《建筑抗震设计规范GB50011-2001》第5.1.1条规定,质量和刚度分布明显不对称的结构应计入双向地震作用下的扭转影响。
现在我们考虑某个地震反应参数,该参数在X和Y地震作用下的反应分别 ,那么在考虑了双向地震扭转效应后,对应于双向地震工况 和 的地震反应 , 将如下计算:
——摘自《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002》12页第3.3.3条
5.1.1 各类建筑结构的地震作用,应符合下列规定:
3 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
——摘自《建筑抗震设计规范GB 50011-2001(2008年版)》第26页第5.1.1条3款
当为不规则高层,考虑双向地震
双向水平地震作用的要求是2000系列新规范新提出的要求。需要注意几点:(1)合理界定“明显不对称、不均匀”。这是一个模糊的提法,难于界定时按双向水平地震作用计算即可;(2)按双向地震作用计算时可不再考虑偶然偏心影响;(3)按双向地震作用计算时,柱均宜按双向偏压计算。
对于只考虑单向水平地震作用的情况,需注意如下内容:(1)对不计算双向水平地震作用的高层建筑结构,均应计算单向水平地震作用下的扭转。注意此处提出的是计算单向水平地震作用下的扭转,不同于“新抗规”第5.1.1条“应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响”的规定。计算单向地震作用应考虑偶然偏心,根据3.3.3条取 (Li为第i层垂直于地震作用方向的建筑物总长度);(2)认为考虑了平扭耦联计算之后即可不考虑偶然偏心的观点是错误的。考虑平扭耦联计算的同时仍必须考虑偶然偏心。但考虑偶然偏心时则不一定必须考虑平扭耦联(如对于很规则的高层建筑结构)。
偶然偏心位移比要求在规范那条
偶然偏心位移比要求在规范那条
1、测试电压:200V;
2、相对于环境温度的偏心位移:最大4.5mm,温度范围介于0℃至70℃;
3、在正常工作温度范围内:最大3.0mm;
4、在开路温度范围内:最大约6mm;
5、偏心位移要求:以上所列规范值应小于机构结构允许的最大偏心位移量,以保证电机的可靠性。
此外,在实施偶然偏心位移测试时,也应考虑夹杂物的位移,以免影响测试结果。
另外,在生产电机出厂时,在理论上可以通过计算机软件来模拟偶然偏心位移现象,从而预知电机的偶然偏心位移情况,从而可以有效地控制偶然偏心位移,从而保证电机的可靠性。
总之,电机偶然偏心位移是指在一定功率作用下,由于外力的作用,或内部损坏等原因。
关于偶然偏心
考虑偶然偏心计算时,对结构的荷载(总重、风荷载)、周期、竖向位移、风荷载作用下的位移及结构的剪重比没有影响;而对结构的地震力和地震下的位移(最大位移、层间位移、位移角等)有较大区别,平均增大18.47%;对结构构件(梁、柱)的配筋平均增大2%~3%。
——摘自《框架结构(结构专业)施工图设计实例》梁峰 张叙主编2007年版
10 偶然质量偏心
《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002》3.3.3条规定,计算地震作用时,应考虑偶然偏心的影响,附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。
偶然偏心的含义指的是:由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最不利的地震作用。
考虑双向地震作用:[是]或[否]
根据《抗规》第26页第5.1.1条3款(强条):“质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向地震作用下的扭转影响”。一般情况下,均可在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用,此时可不考虑上一条的[偶然偏心]用户可根据实际工程情况选择是否需要考虑。
实际,对于多层结构而言,如果比较规则,那么可通过《抗规》第5.2.5条(剪重比的要求)来考虑结构的扭转和偶然偏心;对于高层而言,如果结构比较规则,则应选用“考虑偶然偏心”项,而不必再选“考虑双向地震作用”。对于不规则结构,不论多层还是高层均应选用“考虑双向地震作用”。
从理论上,各个楼层的质心都可以在各自不同的方向出现偶然偏心,从最不利的角度出发,我们在程序中只考虑下列四种偏心方式:
偶然偏心和双向地震分析
偶然偏心和双向地震选取(偶然偏心)→规范:高规4.3.3条规定,计算单向地震作用时,应考虑偶然偏心的影响,附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。
→质量偶然偏心的含义:由偶然因素引起的结构质量分布的变化,将导致结构固有振动特性的变化,因而结构地震作用也将发生变化。
→程序处理方式:程序按简化方式考虑“质量的偶然偏心”:1)X向地震,所有楼层的质心沿Y轴向偏移±5%;2)Y向地震,所有楼层的质心沿X轴向偏移±5%→对内力组合的影响:考虑了偶然偏心地震后,就在原有的未偏心的地震基础上,新增加了四个地震工况+5%X、-5%X、+5%Y、-5%Y,在内力组合时,当遇到地震参与组合时,将增加两个偶然偏心地震的组合,即变成三个组合,地震组合数将增加到原来的三倍。
→质量偶然偏心是针对规则结构而设置的,规则结构计算的扭转效应较小,而实际结构在施工、使用时,不可能如计算时那样有规则的变形。
所以要考虑质量偶然偏心,以提高结构的安全度。
→程序没有执行抗震规范的“边榀放大效应”,所以多层结构也应通过“质量偶然偏心”来实现边榀的内力放大。
→在结构设计时,一般(多高层)结构只要不考虑“双向地震组合”,均应考虑质量偶然偏心,至少在验算位移比时,应考虑质量偶然偏心。
→考虑偶然偏心计算时,对结构的荷载(总重、风荷载)、周期、竖向位移、风荷载作用下的位移及结构的剪重比没有影响;而对结构的地震力和地震下的位移(最大位移、层间位移、位移角等)有较大区别,平均增大18.47%;对结构构件(梁、柱)的配筋平均增大2%~3%。
(双向地震)→《高规》3.3.2-2 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响;→《抗规》5.1.1-3 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响;→判断不规则结构:1)不考虑水平地震作用偶然偏心影响的多层建筑结构,以及考虑水平地震作用偶然偏心影响高层建筑结构,当扭转位移比大于1.2时,可判定为平面扭转不规则的结构。
偶然偏心、双向地震、扭转耦联~2021
偶然偏心、双向地震、扭转耦联1偶然偏心1.1形成原因(1)质量偏心在建造过程中,由于技术所限,施工的误差在所难免,相同尺寸的构件其质量几乎不会相同,布置于对称位置时,质心不会在二者连线的中点。
在实际使用时,活荷载出现的地点不固定(这里包含了人员的走动、家具的摆放位置的可变性以及装修材料分布不均匀),无法准确判定质心与刚心的相对位置关系。
所以偏心必然存在,这也是对于质心和刚心重合的对称结构,我们仍要考虑偶然偏心的理由。
(2)地震作用偏心地震作用时,地面运动的扭转分量会引起偏心。
不是所有的地震作用都会按照垂直于某一边的方向作用,而是存在一定的角度。
1.2用途偶然偏心主要用于结构的扭转不规则判断计算及结构、构件的内力(配筋)计算。
1.3用法(1)计算扭转位移比时,需要考虑具有偶然偏心的规定水平力作用。
(2)对于高层结构,《高规》4.3.3条明确规定需要考虑偶然偏心。
计算单向地震作用时,用质心的偏移值来综合考虑质量偏心和地震力偏心的影响。
将各振型地震作用沿垂直于地震作用方向,从质心位置偏移±e i来考虑偶然偏心的影响,e i=5%L i,L i为第i层垂直于地震作用方向建筑物的总投影长度。
(3)在条文说明里补充说明当采取底部剪力法计算时,应该考虑偶然偏心。
这一条对于使用软件计算时,基本不需要考虑,因为软件主要使用的是振型分解反应谱法。
(4)计算双向地震作用时不用考虑,但需要同考虑偶然偏心的单向地震作用计算结果取包络值。
(5)当楼层平面有局部突出时,可以按照公式计算出等效边长。
= + ℎ (1+3 )(6)偶然偏心直接与单向地震作用方向的建筑物总长度挂钩,当建筑物的长宽比≥3时,可看作长矩形平面,L i值偏大,偶然偏心计算结果不合理。
《抗规》3.4.3条指出:“除采用该方向最大尺寸的5%外,也可以考虑具体的平面形状和抗侧力构件的布置调整”,这里的调整,应根据双向地震的计算结果调整偶然偏心的系数,使两种计算假定下,结构扭转位移比数值接近。
扭转、偶然偏心理解
在抗震设计时,建筑结构的地震作用计算,在何种情况下应考虑偶然偏心的影响?在何种情况下应计算双向水平地震作用下的扭转影响?这一看似简单的问题,却有许多初学者(包括一些从事结构设计多年的老同志)在具体设计时也有被搞得晕晕乎乎、茫然不知所措的情形;考虑到此问题比较重要,且在应用中又存在较多疑问,现根据姜学诗先生编著的《混凝土结构设计问答实录》(机械工业出版社 2009.3版)的问题18以及一些其他设计资料编录如下:1.《砼高规》第3.3.3条规定:无论高层建筑结构的平面是否规则,在计算单向水平地震作用时,均应考虑质量偶然偏心的影响;高层建筑结构在采用底部剪力法计算结构的地震作用时,也应该考虑质量偶然偏心的影响;2.对于《抗规》中的建筑结构,《抗规》没有明确规定在计算单向水平地震作用时是否应该然偏心的影响,但是《抗规》在第5.2.3条就规则结构如何估计在水平地震作用下的扭转影响时作出如下规定:规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀,其地震作用效应应乘以增大系数。
一般情况下,短边可按1.15采用,长边可按1.05采用;当扭转刚度较小时,宜按不小于1.3采用。
注:关于结构的“扭转刚度较小”的一般定义:一般是指框架--核心筒结构或类似的结构,当第一振型以扭转为主的振型TΘ时,或TΘ不为第一振型,但满足TΘ>0.7T x1或TΘ>0.7T y1时、对于较高的高层建筑,当满足TΘ>0.7T x2或TΘ>0.7T y2时,均属于扭转刚度较小的结构,应当考虑地震作用的扭转效应。
但如果考虑扭转影响的地震作用效应(例如,将地震作用效应乘以增大系数1.3)小于考虑偶然偏心引起的地震作用效应时,应采用后者,以保证抗震设计的安全,但两者不应当叠加计算,通常取两者的最不利计算结果来进行结构设计由于SATWE软件在进行结构地震作用计算时,会自动按扭转耦联计算,故当采用SATWE软件进行结构分析计算时,对于平面规则的建筑结构,根据《抗规》第5.2.3条的规定,实际上可以不必将地震作用效应乘以增大系数来考虑扭转的影响。
结构偶然偏心
结构偶然偏心一、考虑偶然规范目的:考虑结构地震动力反应过程中可能由于地面扭转运动,结构实际的刚度和质量分布相对于计算假定值的偏差,以及在弹塑性反应过程中各抗侧力结构刚度退化程度不同等原因引起的扭转反应增大,特别是目前对地面运动扭转分量的强震实测记录很少,地震作用计算中还不能考虑输入地面运动扭转分量。
采用附加偶然偏心作用计算是一种实用方法。
美国、新西兰和欧洲等抗震规范都规定计算地震作用时应考虑附加偶然偏心,偶然偏心距的取值多为0.05L。
对于平面规则(包括对称)的建筑结构需附加偶然偏心;对于平面布置不规则的结构,除其自身已存在的偏心外,还需附加偶然偏心。
(高规4.3.3条)二、需要考虑结构偶然偏心的情况1、采用底部剪力法计算地震作用时,也应考虑偶然偏心的不利影响。
(高规4.3.3条文解释)2、计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响(高规4.3.3)3、计算位移比时,应考虑偶然偏心。
在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移,A 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
(高规3.4.5、抗规3.4.5)4、扭转不规则时,应计入扭转影响,且在具有偶然偏心的规定水平力作用下,楼层两端抗侧力构件弹性水平位移或层间位移的最大值与平均值的比值不宜大于1.5,当最大层间位移远小于规范限值时,可适当放宽;(抗规3.4.4条)三、不考虑结构偶然偏心的情况1、当计算双向地震作用时,可不考虑偶然偏心的影响,但应与单向地震作用考虑偶然偏心的计算结果进行比较,取不利的情况进行设计。
(高规4.3.3条文解释)2、计算层间位移角时可不考虑偶然偏心。
(高规3.7.3条注)。
关于偶然偏心
关于偶然偏心偶然偏心是由于施工、使用或地震地面运动扭转分量等不确定因素对结构引起的效应.偶然偏心是指由偶然因素引起的结构质量分布变化,会导致结构固有振动特性变化,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,就是考虑由偶然偏心引起的最不利地震作用。
1、验算结构位移比时,总是要考虑偶然偏心2、结构构件设计时1)如果位移比超过1.2,则考虑双向地震,与考虑偶然偏心同时考虑取大值2)如果位移比超过小于1.2,则不考虑双向地震,考虑偶然偏心当为多层(层数?8层,高度?30m),考虑扭转耦连与非扭转耦连均可当为一般高层,可选扭转耦连+偶然偏心当为不规则高层,考虑双向地震双向水平地震作用的要求是2000系列新规范新提出的要求。
需要注意几点:(1)合理界定“明显不对称、不均匀”。
这是一个模糊的提法,难于界定时按双向水平地震作用计算即可;(2)按双向地震作用计算时可不再考虑偶然偏心影响;(3)按双向地震作用计算时,柱均宜按双向偏压计算。
对于只考虑单向水平地震作用的情况,需注意如下内容:(1)对不计算双向水平地震作用的高层建筑结构,均应计算单向水平地震作用下的扭转。
注意此处提出的是计算单向水平地震作用下的扭转,不同于“新抗规”第5.1.1条“应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响”的规定。
计算单向地震作用应考虑偶然偏心,根据3.3.3条取 (Li为第i层垂直于地震作用方向的建筑物总长度);(2)认为考虑了平扭耦联计算之后即可不考虑偶然偏心的观点是错误的。
考虑平扭耦联计算的同时仍必须考虑偶然偏心。
但考虑偶然偏心时则不一定必须考虑平扭耦联(如对于很规则的高层建筑结构)。
(以上是建研院对“考虑偶然偏心的解释) 关于偶然偏心的问题两句话:1、只有计算地震作用的时候才存在是否考虑偶然偏心的问题;2、偶然偏心两考虑三不考虑。
具体来讲两考虑两不考虑为:1、计算扭转位移比的时候,考虑偶然偏心(在规定水平力作用下……);《抗规》3.4.3及条文说明;《高规》3.4.5条、9.2.5条;2、计算层间位移角的时候,可不考虑偶然偏心;《高规》3.7.4条; 3、计算单向地震作用的时候,考虑偶然偏心;《高规》4.3.3条; 4、计算双向地震作用的时候,可不考虑偶然偏心的影响。
什么时候需要考虑偶然偏心,双向地震
考虑偶然偏心,双向地震的作用1.规范及规范条文说明(1)抗震规范质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
【5.1.1条】(2)高规3.3.3 计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。
每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用:ei=±0.05Li (3.3.3)式中ei——第i层质心偏移值(m),各楼层质心偏移方向相同;Li——第i层垂直于地震作用方向的建筑物总长度(m)。
4.3.5 结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,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本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2借,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期Tt 与平动为主的第一自振周期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本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
(3)高规条文说明3.3.3 国外多数抗震设计规范规定需考虑由于施工、使用或地震地面运动的扭转分量等因素所引起的偶然偏心的不利影响。
即使对于平面规则(包括对称)的建筑结构也规定了偶然偏心;对于平面布置不规则的结构,除其自身已有的偏心外,还要加上偶然偏心。
现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011中,对平面规则的结构,采用增大边榀结构地震内力的简化方法考虑偶然偏心的影响。
对于高层建筑而言,增大边榀结构内力的简化方法不尽合宜。
因此,本条规定直接取各层质量偶然偏心为0.05Li(Li为垂直于地震作用方向的建筑物总长度)来计算单向水平地震作用。
实际计算时,可将每层质心沿主轴的同一方向(正向或负向)偏移。
采用底部剪力法计算地震作用时,也应考虑质量偶然偏心的不利影响。
偶然偏心及相关规范条文
一、偶然偏心的含义指的是:由于偶然因素引起的结构质量分布的变化,会导
致结构固有振动特征的变化,因而结构在相同地震作用下的反应也将发生变化。
偶然因素主要是指由于施工、使用等因素所引起的质量偶然偏心或地震地面运
动的扭转分量的不利影响。
(1)《高规》3.3.3条要求:计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。
《抗规》5.2.3条要求规则结构不进行扭转耦联时,平行于地震作用方向的两个
边榀,其地震作用效应应乘以增大系数。
程序按《高规》执行,主要是因为程
序自行确定边榀框架柱困难。
(2)《高规》4.3.5条在判别结构平面的规则性时,要求考虑偶然偏心影响,
并对楼层采用强制“刚性假定”。
而《高规》4.6.3条规定在计算层间最大位移与
层高之比时要求不考虑“偶然偏心”,这与《抗规》5.5.1条要求是一致的。
从上
面说明可以看出,它是一个多选开关。
(3)《高规》3.3.3条条文说明“当计算双向地震作用时,可不考虑质量偶然
偏心的影响”
二、1. 《抗规》5.1.1-3条、《高规》3.3.2-2条都规定“质量和刚度分布都明显
不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响”,也就是说计算双向水
平地震应同时考虑扭转耦联。
2. 一般而言,楼层最大位移与平均位移比值,A级高度高层建筑大于1.4,B级高度高层建筑大于1.3时,可认为质量和刚度分布明显不对称、不均匀,需考
虑双向水平地震。
3. 《抗规》5.2.3条条文说明中“如果考虑扭转影响的地震作用效应小于考虑偶
然偏心引起的地震效应时,应取后者安全,但二者不叠加计算”,程序可以按此
要求同时选取偶然偏心和双向地震作用同时计算。
偶然偏心和双向地震(个人理解)
偶然偏心与双向地震作用1、定义:偶然偏心:有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最不利的地震作用。
(考虑偶然偏心计算时,对结构的荷载(总重、风荷载)、周期、竖向位移、风荷载作用下的位移及结构的剪重比没有影响;而对结构的地震力和地震下的位移(最大位移、层间位移、位移角等)有较大区别,平均增大18.47%;对结构构件(梁、柱)的配筋平均增大2%~3%。
)双向地震作用:两个正交方向的地震作用在每个构件的同一局部坐标方向的地震作用效应。
2、规范规定:《抗规》(GB50011-2010)5.1.1第3条规定“质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向地震作用下的扭转影响;其它情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
”《高规》(JGJ 3-2010)4.3.2第2条规定“质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向地震作用下的扭转影响;其它情况,应计算单向水平地震作用下的扭转影响。
”《高规》(JGJ 3-2010)4.3.3条规定“计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。
”3、平面扭转不规则程度如何判定:1)不考虑水平地震作用偶然偏心影响的多层建筑结构,以及考虑水平地震作用偶然偏心影响高层建筑结构,当扭转位移比大于1.2时,可判定为平面扭转不规则的结构。
2)多层建筑结构,不考虑水平地震作用的偶然偏心影响时扭转位移比大于1.3不大于1.5时,可判定为特别不规则的结构。
平面特别不规则的多层建筑结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。
多层建筑结构,不考虑水平地震作用偶然偏心影响时的扭转位移比大于1.5时,一般判定为严重不规则的结构。
3)A级高度的高层建筑结构,考虑水平地震作用偶然偏心影响时,扭转位移比大于1.4不大于1.5,B级高度的高层建筑结构、混合结构的高层建筑结构和《高层建筑规程》第10章所指的复杂高层建筑结构,考虑水平地震作用偶然偏心影响时,扭转位移比大于1.3不大于1.4时,可判定这些高层建筑结构为特别不规则的结构。
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《高规》3.3.3规定:计算单向地震作用时,应考虑质量偶然偏心的影响,附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。
《高规》4.3.5规定:在考虑偶然偏心影响的地震作用下验算楼层位移比。
程序在考虑质量偶然偏心时,先按无偏心初始质量分布计算结构的振动特性和地震作用。
然后按照:计算X向地震时,所有楼层质心分别沿Y轴正向和负向偏移5%;计算Y向地震时,所有楼层质心分别沿X轴正向和负向偏移5%。
所以考虑了质量偶然偏心地震作用后,共有三组地震作用效应:无偏心地震作用效应(EX,EY),+-5%X向偏心地震作用效应(EXM,EYM)和+-5%Y向偏心地震作用效应(EXP,EYP)。
故在内力组合时就增加成三个组合。
注意:1.一般的,常规的高层建筑结构,要选择“偶然偏心”。
2.计算双向地震时,不考虑质量偶然偏心的影响。
3.计算“位移比”必须考虑质量偶然偏心影响。
4.“层间位移角”计算不考虑偶然偏心影响。
看过最新版的pkpm讲座后,现在这个结论很肯定了,应该考虑,因为pkpm本身没有执行抗震规范的“边榀放大效应”,所以多层结构也应通过“质量偶然偏心”来实现边榀的内力放大。
令大家切记:质量偶然偏心是针对规则结构而设置的,对于不规则的建筑要考虑双向地震作用,这个是强条,不可疏忽。
讲座内容摘录如下:
**规范:高规3.3.3条规定,计算单向地震作用时,应考虑偶然偏心的影响,附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。
**质量偶然偏心的含义:由偶然因素引起的结构质量分布的变化,将导致结构固有振动特性的变化,因而结构地震作用也将发生变化。
**程序处理方式:程序按简化方式考虑“质量的偶然偏心”:
**X向地震,所有楼层的质心沿Y轴向偏移±5%;
**Y向地震,所有楼层的质心沿X轴向偏移±5%。
**对内力组合的影响:考虑了偶然偏心地震后,就在原有的未偏心的地震基础上,新增加了四个地震工况+5%X、-5%X、+5%Y、-5%Y,在内力组合时,当遇到地震参与组合时,将增加两个偶然偏心地震的组合,即变成三个组合,地震组合数将增加到原来的三倍。
**质量偶然偏心是针对规则结构而设置的,规则结构计算的扭转效应较小,而实际结构在施工、使用时,不可能如计算时那样有规则的变形。
所以要考虑质量偶然偏心,以提高结构的安全度。
**程序没有执行抗震规范的“边榀放大效应”,所以多层结构也应通过“质量偶然偏心”来实现边榀的内力放大。
**在结构设计时,一般(多高层)结构只要不考虑“双向地震组合”,均应考虑质量偶然偏心,至少在验算位移比时,应考虑质量偶然偏心。