关于偶然偏心与双向地震的选取
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。
偶然偏心和双向地震作用的选择
第一个:双向地震作用。
我做的很多住宅项目都是私活这些给做私活老板的心态就是设计费要省结构设计也得省。
而双向地震作用就是这么一个小选项,点起来就有可能增加比较可观的配筋增量。
这个可是比扣通长钢筋之类的要可观多了。
可是什么时候点双向地震?江湖做法基本是无论什么情况都点双向地震。
毕竟配筋量增多了任何一个审图都不会因为你点了双向地震而不通过。
可是为了满足甲方限钢量要求,你得节省的情况下。
想不点这个选项就有点纠结了。
首先看规范怎么说的。
《抗规》5.1.1.3 。
质量刚度分布明显不对称要考虑双向地震。
《高规》4.3.2 。
就是质量刚度分布明显不对称要考虑双向地震。
一看这两个条文就傻眼了什是质量刚度分布明显不对称。
没有明确的定量设计要求。
于是就有了五花八门的答案:最保守的认为只要你不是柱网工工整整的就是质量刚度分布明显不对称。
也就是说基本你什么情况下都得点双向地震.典型代表为西部欠发达地区小县城地区的审图中心。
中等保守的认为位移比大于 1.2的为扭转不规则参考依据是抗规的3.4.3-1 的平面不规则类型的那个表格。
典型代表二线城市审图中心这个也是比较主流的设计思路。
非常开放的认为位移比大于1.35 或者1.3才考虑双向地震才算是质量刚度分布明显不对称。
参考依据某些专家的论文。
典型代表北上广审图中心。
这个就要人命了到底如何选取呢?听谁的呢?一般情况下位移比小于1.2 不点双向地震是主流设计思路。
也是最容易被人接受的。
也是审图最容易接受的。
这个时候如果你做的外地项目如果你们院不是北京院、上海现代院广东省院这样的大院。
那么你想不点这个选项。
建议先把位移比调整到小于1.2.如果你位移比大于1.2 小于1.35 你还想不点双向地震。
建议先打电话和审图沟通。
如果是做青海宁夏等小县城的地区的项目那么你位移比无论多少,想不点双向地震都建议和审图沟通。
做北上广的项目那么就方向大胆地不点双向地震吧。
第二:偶然偏心偶然偏心考虑活荷载分布不均匀造成质心偏移。
浅谈偶然偏心和双向地震作用在结构设计中的应用
浅谈偶然偏心和双向地震作用在结构设计中的应用摘要:在结构设计过程中,是否需要考虑偶然偏心和双向地震作用?何时考虑偶然偏心和双向地震作用?一直困扰着一些刚刚走上工作岗位的设计新人。
本文从规范条文出发浅谈偶然偏心和双向地震作用在结构设计中的应用。
关键词:偶然偏心;双向地震;结构设计;软件应用一、概述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。
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。
对于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。
二、规范相关条文1、《建筑抗震设计规范》(GB 20011-2010)(以下简称抗规)第3.4.3条条文说明:扭转位移比计算时,楼层的位移不采用各振型位移的CQC组合计算,按给定水平力计算,可避免有时CQC计算的最大位移出现在楼盖边缘中部而不是角部。
该水平力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心。
偶然偏心大小的取值,除采用该方向最大尺寸的5%外,也可考虑具体的平面形状和抗侧力构件的布置调整。
第5.1.1条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。
2、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)(以下简称高规)第4.3.3条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:。
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)第3.4.5条结构平面布置应减少扭转的影响。
【结构设计】关于结构计算中双向地震与偶然偏心的归纳总结
关于结构计算中双向地震与偶然偏心的归纳总结
1、什么情况下需考虑双向地震
a.对高层建筑,质量和刚度明显不均匀时应考虑双向地震,可近似看其在不考虑质量偶然偏心的情况下的层间位移比,A级>1.4,B级>1.3,则需考虑双向地震。
【依据黄小坤高规解说 2.6】
对不考虑双向地震的情况,高规规定必须考虑质量偶然偏心的效应。
b.对多层建筑,依据抗规5.1.1条及其条文说明,具体内涵可参考a。
2、什么情况下考虑偶然偏心
a.高层建筑一定要考虑偶然偏心;
b.多层建筑不考虑偶然偏心。
3、考虑偶然偏心以及考虑双向地震对计算的影响
影响应分为两个方面:
a.对整体位移指标的影响,包括层间位移角、位移比。
b.对构件内力的影响,主要影响采用何种地震作用力,比如说单向地震力,双向地震力,偶然偏心地震力。
4、整体指标的依据
(1)对于层间位移角,在不考虑双向地震作用下,可直接采用单向地震作用下的层间位移角,反之应采用双向地震作用下的层间位移角。
(2)对于位移比,高层为采用考虑偶然偏心情况下的位移比【依据高规4.3.5】;多层可采用单向地震下的位移比。
5.地震作用计算
(1)多层规则结构,可仅计算单向地震作用,不规则结构应计算双向地震作用。
规则不规则参见抗规5.1.1的条文说明,具体可参照黄小坤的高规解释。
(2)高层规则结构,可采用(单向地震作用,偶然偏心地震作用)的不利值【依据高规3.3.3】;不规则结构的应采用(双向地震作用,偶然偏心地震作用)的不利值,实际计算时可直接采用双向地震作用值,如PKPM就是这么做的。
【依据黄小坤高规解说 2.8】。
高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件
高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件一、规范条文抗规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。
抗规5.2.3条规定: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。
5.2.3条文说明中提到:对于平面规则的建筑结构,国外的多数抗震设计规范也考虑由于施工、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。
本次修订要求,规则结构不考虑扭转耦联计算时,应采用增大边榀结构地震内力的简化处理方法。
高规JGJ3-2002第3.3.2条(强制性条文)规定,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。
高规JGJ3-2002第3.3.3条规定,计算单向地震作用应考虑偶然偏心的影响。
高规JGJ3-2002第 4.6.3按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h 之注:楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算,不扣除整体弯曲变形。
抗震设计时,本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。
高规JGJ3-2002第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倍,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。
建筑结构设计中偶然偏心与双向地震的应用
188
张嫒媛,等:建筑结构设计中偶然偏心与双向地震的应用
250 mm×450
mm。楼板为现浇钢筋混凝土楼板,厚110
mm。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本工程在平面内无凹凸不规则、无楼板局部不连续,在竖向没有出现收缩以及抗侧力构件不连续等 现象。《抗规》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;而《抗规》 第3.4.3条对结构的平面和竖向不规则进行了划分,其中扭转不规则是指在给定的水平力作用下,楼层 的最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍。《抗规》指出,扭转位移比计算 时,给定水平力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平力,并考虑偶然偏心。 采用中国建筑科学研究院PKPM软件进行计算分析,选取偶然偏心,计算结果如下。 (1)结构的振动周期,X,y方向的平动系数、扭转系数。经计算,该结构前3阶振型的周期、转角及 扭转系数如表1所示。 (2)结构的扭转位移比。经计算,在x+偶 然偏心地震作用规定水平力下x方向楼层最
值。
关键词:抗震设计;偶然偏心;双向地震作用 中图分类号:TU311.3 0
文献标志码:A
引
言
在结构设计中,地震作用效应计算是结构计算中一个非常重要的内容。偶然偏心和双向地震作用 是地震作用效应计算中的两个至关重要的参数¨】。是否考虑偶然偏心和双向地震可能会对地震作用 效应的计算结果产生较大的差异,如果选择不恰当可能对结构产生安全隐患或导致设计不经济,因此, 本文对这两个参数如何选取进行归纳总结,提出合理的选用方法,为建筑结构的抗震设计提供参考。
1
偶然偏心
偶然偏心是指由偶然因素引起的结构质量分布的变化,这可能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会发生变化。考虑偶然偏心,实际就是考虑由偶然偏心引起可能 出现的最不利的地震作用。 偶然偏心主要用于结构和构件内力的计算。偶然偏心由两部分组成:一是质量偏心。实际工程都 有设计及施工误差,使用时荷载尤其是动荷载的布置与结构设计时的设想也有偏差,因此,实际质量中 心与理论计算的质量偏心有差异。二是地震地面运动的扭转分量等因素引起的偶然偏心。 理论上讲,各个楼层的质心都可能在各自不同的方向出现偶然偏心,从最不利的角度出发,PKPM 计算程序只考虑了以下4种偏心工况:(1)x向地震,所有楼层的质心沿y轴正向偏移5%,记作ExP; (2)x向地震,所有楼层的质心沿l,轴负向偏移5%,记作ExM;(3)y向地震,所有楼层的质心沿x轴 正向偏移5%,记作EYP;(4)y向地震,所有楼层的质心沿x轴负向偏移5%,记作EYM。考虑偶然偏 心后,地震作用增加以上4个工况,然后在进行内力组合,最后地震作用组合数增加到原来的3倍。 考虑偶然偏心计算时,结构的竖向位移、风荷载作用下的水平位移及结构的剪重比几乎没有差异; 但结构在地震作用下的内力和地震作用下的最大水平位移、层间位移、位移角等有较大区别。
高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件
高层建筑考虑双向水平地震作用和偶然偏心适用条件一、规范条文抗规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。
抗规5.2.3条规定: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。
5.2.3条文说明中提到:对于平面规则的建筑结构,国外的多数抗震设计规范也考虑由于施工、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。
本次修订要求,规则结构不考虑扭转耦联计算时,应采用增大边榀结构地震内力的简化处理方法。
高规JGJ3-2002第3.3.2条(强制性条文)规定,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。
高规JGJ3-2002第3.3.3条规定,计算单向地震作用应考虑偶然偏心的影响。
高规JGJ3-2002第 4.6.3按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比△u/h 之注:楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算,不扣除整体弯曲变形。
抗震设计时,本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响。
高规JGJ3-2002第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倍,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。
[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。
考虑偶然偏心的条件
行抗震规范规定(5.2.3):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,短跨边可按1.15取用,长边可按1.05取用。
现行高规(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。
这里是否说明,如果对于多层、规则建筑,可以不考虑偶然偏心影响,提高其作用效应就可以。
我遇到的问题是,一字形4层框架结构,考虑偶然偏心后需把边垮柱提高很多才能满足层间位移要求,而不考虑偶然偏心很容易通过。
是否我可以按照不考虑偶然偏心计算,只把边垮作用效应放大进行设计即可现?
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
偶然偏心对配筋(平均)的影响为:柱——增加3.82%、梁
——增加2.01%;偶然偏心对最大位移比的影响(最大/平均)为增加18.47%。
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。
关于偶然偏心与双向地震作用的选取
关于偶然偏心与双向地震作用的选取摘要:在建筑结构设计过程中,应根据工程实际情况合理选取偶然偏心、双向地震作用参数,这对建筑结构的整体分析有着重要的作用,也对工程的经济合理性有着不可忽视的影响。
关键词:偶然偏心;双向地震;抗震偶然偏心与双向地震作用是两个完全不同的概念,如何在设计中考虑二者的取舍问题,使工程达到安全与经济性结合,是一个合格的结构设计人员应该思考的问题,现结合我所遇到的工程疑问谈谈我对这个问题的分析和理解。
一、为何考虑偶然偏心现行国家标准《建筑抗震设计规范》里面,对平面规则的结构,采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响。
而国外多数抗震设计规范认为,需要考虑由于施工、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。
一般来说,即使对于平面规则(包含对称)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。
对于高层建筑而言,规定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每层投影长度的5%作为该层质量偶然偏心来计算单向水平地震作用,这点和国外有关标准的规定一致。
实际计算时,可将每层质心沿参考坐标系的同一方向(正向或者负向)偏移,分别计算地震作用和作用效应;也可近似按照原始质量分布情况计算地震作用,再按规定的质量偶然偏心位置分别施加计算的地震作用,分别计算结构的地震作用效应。
采用地震剪力法计算地震作用时,也应考虑偶然偏心的不利影响。
对于连体结构、多塔楼结构,相对分离的塔块可按其自身的边长确定相应楼层的质量偶然偏心。
二、为什么考虑双向地震作用在以往的地震观测和多次强震观测表明,几乎所有地震作用都是多向性的,尤其是沿水平方向和竖向的震动作用。
《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.3.2条规定了考虑计算双向地震作用的情况,即质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构。
“质量与刚度分布明显不均匀不对称”,主要看结构刚度和质量的分布情况以及结构扭转效应的大小,总体来说是一种宏观判断,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A 级高度高层建筑大于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。
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。
建筑结构设计:质量偶然偏心和双向地震作用是否同时考虑?
建筑结构设计:质量偶然偏心和双向地震作
用是否同时考虑?
质量偶然偏心和双向地震作用都时客观存在的事实,是两个完全不同的概念。
在地震作用计算时,无论考虑单向地震作用还是双向地震作用,都有结构质量偶然偏心的问题;反之,不论是否考虑质量偶然偏心的影响,地震作用的多维性本来都应考虑。
显然,同时考虑二者的影响计算地震作用原则上是合理的。
但是,鉴于目前考虑二者影响的计算方法并不能完全反映实际地震作用情况,而是近似的计算方法,因此,二者何时分布考虑以及是否同时考虑,取决于现行规范的要求。
安装《混凝土高规》的规定,单向地震作用计算时,应考虑质量偶然偏心的影响;质量与刚度分布不均匀、不对称的结构,应考虑双向地震作用计算。
因此,质量偶然偏心和双向地震作用的影响可不同时考虑。
如此规定,主要是考虑目前计算方法的近似性以及经济方面的因素。
至于考虑质量偶然偏心和考虑双向地震作用计算的地震作用效应谁更为不利,会随着具体工程的不同,或同一工程的不同部位(不同构件)而不同,不能一概而论。
因此,考虑二者的不利情况进行结构设计,显然是不可取的。
关于偶然偏心与双向地震
质量与刚度分布规则时,选择“考虑偶然偏心”选项;当质量与刚度分布不规则时,选择“考虑双向地震”选项。
高层建筑计算位移比与层间刚度比时:考虑偶然偏心,以判断位移比是否满足,实际工程也可近似按双震计算位移比。
可根据4.3.5条中对扭转不规则的规定来确定结构的质量与刚度的分布规律,“A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.2倍,……,B级高度高层建筑、混和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倍……”,当计算结构中提供的位移比超过1.2倍时,可认为为质量与刚度分布不规则的结构。
1.高层耦连、偶然偏心、单向地震应同时考虑(即规则时考虑偶然偏心)2.质量、刚度明显不均匀,框架、框剪、框筒高层,体形复杂高层,抗震专项审查要求双向地震计算,应考虑双向地震。
当对结构进行复核验算时,抗震双向作用和考虑偶然偏心不能同时考虑;选用“考虑双向地震作用”时,一定不考虑设计信息中的“双偏压”,否则M有重叠部分;“考虑偶然偏心”与“斜交抗侧力构件....地震数”二者也只能选择其一。
规范参考:《抗规》5.1.1、各类建筑结构的地震作用,应符合下列规定:……3、质量与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。
……《抗规》5.2.3、建筑结构估计水平地震作用扭转影响时,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:1、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;扭转刚度较小时,宜按不小于1.3采用。
2、按扭转耦联振型分解法计算时,各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度,并应按下列公式计算结构地震作用和作用效应。
确有依据时,尚可采用简化计算方法确定地震作用效应。
……《抗规》5.2.3条文说明、地震扭转反应是一个极其复杂的问题,一般情况,宜采用较规则的结构体型,以避免扭转效应。
关于偶然偏心与双向地震的选取
关于偶然偏心与双向地震的选取本人现在从事施工图审查工作,审查中经常发现一些执行规范不易把握的问题,其中一种属于规范规定不很明确,只有定性没有定量,让设计者在工程中没有统一的执行标准,例如,结构计算中双向地震的选取就是这样一个问题,有些设计者对此概念还有些模糊或分歧。
下面我就谈谈个人对这个问题的理解以及审查工作中的我们执行的把握尺度。
先说说偶然偏心,在《抗规》几乎没有露面,就是说多层结构计算中可以不考虑偶然偏心。
在《高规》中出现两次,一次是3.3.3条:规定计算单向地震时应考虑偶然偏心的影响,言外之意就是双向地震与偶然偏心可以不同时考虑。
另一次是4.3.5条,规定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,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。
这条规定意味着高层结构位移计算时,尤其判断位移比时要考虑偶然偏心的影响。
下面说说双向地震,《抗规》5.1.1-3条规定: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。
这条只是规定了一个原则,就是对平面明显不规则的结构要计入双向地震影响,但却没有提出一个量化的标准,大家知道,位移比是判断扭转状况的指标,那么到底位移比达到什么值,才应计算双向地震呢?由于规范没有量化,所以大家就各持己见。
第一种说法:不计偶偏下超过1.2应计入双向地震,包括一些著名的专业人员也持这个标准,但我认为有些偏严,这就意味着较多的结构都要计算双向地震;第二种观点是黄小坤在《高规》若干问题解释中说的:位移比超过1.4时应计入双向地震。
但按照《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(原建质【2006】220号文,现已更新为建质【2010】109号文)规定,位移比超过1.4时应列入超限高层范围,所以这个尺度在实际工程也不适用。
第三种观点就是在偶偏下,若干层(如超过1/3总层数)位移比超过1.3时,应计入双向地震影响。
这是多数审查机构能接受并遵照的尺度,也是我们现在日常审查中把握的尺度,在此提出,供大家在设计中参考。
2 关于地震作用方向、偶然偏心等问题
关于地震作用方向、偶然偏心等问题1 /building/cn/anasys/C ... 2010-3-19 - 百度快照1。
双向地震作用《抗规》GB50011-2001第5.1.1条规定,质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。
程序参考《抗规》GB50011-2001第5.2.3条规定了考虑扭转效应的公式如下:式中:RSθ——指定的地震作用方向的地震作用效应;RSθ+90 ——与指定的地震作用方向垂直方向上的地震作用效应。
<是否考虑双向地震作用的选项在荷载>荷载控制/地震作用对话框中,默认为不考虑;考虑到双向地震作用与考虑偶然偏心的原因不同,程序中可同时选择考虑双向地震作用和偶然偏心。
但在计算双向地震作用效应时,可以不考虑偶然偏心的影响。
需要注意的是,当考虑双向地震作用时,内力组合中的地震作用效应为双向地震作用下的结果。
2。
多方向地震作用《抗规》GB50011-2001第5.1.1条规定,有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
当输入了地震作用方向后,程序会计算该方向的各振型的分析结果后再进行组合,然后将组合后结果分解为X 和Y方向的分析结果输出。
当有多个方向的地震作用时,需要由用户指定使用哪个地震作用方向进行设计(参与内力组合),以及哪些方向的地震作用和哪些方向的风荷载进行组合。
荷载组合的设置可在分析设计>荷载组合中指定。
(3)最不利地震作用方向即便是设防烈度相同的地震作用,根据地震的作用方向不同,结构的地震响应也会不同。
最不利地震作用方向可视为诱发结构发生最大惯性力的方向,一般为结构刚度最大(最小)的方向,结构在地震作用下产生的基底剪力也会最大。
在结构大师中使用“穷举法”以1度为间隔,计算0度到179度的地震作用方向的基底剪力,将基底剪力最大的方向作为最不利地震作用方向输出,并将最不利地震作用方向的地震作用作为一个荷载工况参与荷载组合,从而实现考虑最不利地震作用的设计。
偶然偏心和双向地震可不同时考虑的思考
偶然偏心和双向地震可不同时考虑的思考1、考虑质量偶然偏心的依据和方法国外多数抗震设计规范认为,需要考虑由于施工、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.现行国家标准《抗震规范》,对平面规则的结构,采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响.对于高层建筑而言,规定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每层投影长度的5%作为该层质量偶然偏心来计算单向水平地震作用,是和国外有关标准的规定一致的.实际计算时,可将每层质心沿参考坐标系的同一方向(正向或负向)偏移,分别计算地震作用和作用效应;也可近似按照原始质量分别情况计算地震作用,再按规定的质量偶然偏心位置分别施加计算的地震作用,分别计算结构的地震作用效应.对于连体结构、多塔楼结构,相对分离的塔块可按自身的边长确定相应楼层的质量偶然偏心值.2、何时需要考虑计算双向地震作用强震观测表明,几乎所有地震作用都是多向性的,尤其时沿水平方向和竖向的振动作用.《混凝土高规》规定了考虑计算双向地震作用的情况,即质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构.“质量与刚度分布明显不均匀不对称”,主要看结构刚度和质量的分布情况以及结构扭转效应的大小,总体上是一种宏观判断,不同设计者的认识有一些差异是正常的,但不应该产生质的差别.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A级高度高层建筑大于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.3、质量偶然偏心和双向地震作用是否同时考虑质量偶然偏心和双向地震作用都时客观存在的事实,是两个完全不同的概念.在地震作用计算时,无论考虑单向地震作用还是双向地震作用,都有结构质量偶然偏心的问题;反之,不论是否考虑质量偶然偏心的影响,地震作用的多维性本来都应考虑.显然,同时考虑二者的影响计算地震作用原则上是合理的.但是,鉴于目前考虑二者影响的计算方法并不能完全反映实际地震作用情况,而是近似的计算方法,因此,二者何时分布考虑以及是否同时考虑,取决于现行规范的要求.按照《混凝土高规》的规定,单向地震作用计算时,应考虑质量偶然偏心的影响;质量与刚度分布不均匀、不对称的结构,应考虑双向地震作用计算.因此,质量偶然偏心和双向地震作用的影响可不同时考虑.如此规定,主要是考虑目前计算方法的近似性以及经济方面的因素.至于考虑质量偶然偏心和考虑双向地震作用计算的地震作用效应谁更为不利,会随着具体工程的不同,或同一工程的不同部位(不同构件)而不同,不能一概而论.因此,考虑二者的不利情况进行结构设计,显然是不可取的.。
偶然偏心和双向地震作用的正确选用
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。
根据《高规》12页第3.3.3条计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响,故单向地震力计算时选[是],双向地震力计算时选[否],多层规则结构可不考虑。
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%。
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。
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。
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关于偶然偏心与双向地震的选取
本人现在从事施工图审查工作,审查中经常发现一些执行规范不易把握的问题,其中一种属于规范规定不很明确,只有定性没有定量,让设计者在工程中没有统一的执行标准,例如,结构计算中双向地震的选取就是这样一个问题,有些设计者对此概念还有些模糊或分歧。
下面我就谈谈个人对这个问题的理解以及审查工作中的我们执行的把握尺度。
先说说偶然偏心,在《抗规》几乎没有露面,就是说多层结构计算中可以不考虑偶然偏心。
在《高规》中出现两次,一次是3.3.3条:规定计算单向地震时应考虑偶然偏心的影响,言外之意就是双向地震与偶然偏心可以不同时考虑。
另一次是4.3.5条,规定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,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。
这条规定意味着高层结构位移计算时,尤其判断位移比时要考虑偶然偏心的影响。
下面说说双向地震,《抗规》5.1.1-3条规定: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。
这条只是规定了一个原则,就是对平面明显不规则的结构要计入双向地震影响,但却没有提出一个量化的标准,大家知道,位移比是判断扭转状况的指标,那么到底位移比达到什么值,才应计算双向地震呢?由于规范没有量化,所以大家就各持己见。
第一种说法:不计偶偏下超过1.2应计入双向地震,包括一些著名的专业人员也持这个标准,但我认为有些偏严,这就意味着较多的结构都要计算双向地震;第二种观点是黄小坤在《高规》若干问题解释中说的:位移比超过1.4时应计入双向地震。
但按照《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(原建质【2006】220号文,现已更新为建质【2010】109号文)规定,位移比超过1.4时应列入超限高层范围,所以这个尺度在实际工程也不适用。
第三种观点就是在偶偏下,若干层(如超过1/3总层数)位移比超过1.3时,应计入双向地震影响。
这是多数审查机构
能接受并遵照的尺度,也是我们现在日常审查中把握的尺度,在此提出,供大家在设计中参考。
那么据此,关于偶然偏心和双向地震的计算大体应为:
1、多层结构可以不计偶偏,判断位移比,多数层未超1.3时,可不计
偶偏且不计双向地震进行承载力验算。
2、高层结构计入偶偏,判断位移比,多数层未超1.3时,计入偶偏,
不计双向地震进行承载力验算;若位移比1.3以上,计入双向地震,
不计偶偏进行承载力验算,应注意在此种情况下,如果结构平面尺
寸较长,可能是5%的偶偏在承载力计算中起控制作用,但规范没有
这种工况的要求,需设计者自己根据具体情况把握。
其实在工程设计中,一般平面形状较规则的结构,包括小L型等,计算下来位移比都能控制在1.3及以下,就是可以不计算双向地震;位移比超过1.3时,直观判断不规则性已经很明显了,如大L型,细脖或角部重叠型等等,所以尽量避免不规则形状,在方案阶段也是可以判断,并且可以尽量避免的。
以上所谈,都是我个人对规范的理解,在一定程度上也是规范的底线,这样做是为了明确概念,具体设计中,大家还是应该结合工程情况,灵活掌握并适当留有余量。
本人学识所限,言之不当处,敬请指教,并欢迎大家共同探讨,共同提高。
审图所
肖振忠
2011年6月。