侧向刚度和刚度比的理解

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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”

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。

倒金字塔结构名词解释

倒金字塔结构名词解释

倒金字塔结构名词解释倒金字塔结构( cone type)这种结构常用于横断面尺寸很大的结构中。

在外力作用下,一个顶点向下移动,直到建筑结构与基础的侧向荷载和上部活荷载完全平衡为止。

与其它多面体或棱柱相比,具有较小的抗弯刚度,因而能承受较大的荷载。

从抗弯强度看,结构体型简单、施工方便,且省去支撑结构和吊重设备;缺点是由于垂直交界处应力集中,因此对结构平面布置要求严格,不适合大空间建筑,屋顶做成平顶或坡顶时,要设置钢屋架,才能保证施工质量。

倒金字塔结构的基本特点是所有层高相等,从各层屋顶形状来看,都是口字形的。

故又称为口字形结构。

当然,如果要将其改变成工字形或方形,则必须在外部加以约束,增加相应的边梁和横墙。

只有这样,才能使结构体系既具有重复美感,又具有较好的承载能力。

1、层高之比:一般地说,不同层高相差越小,则结构体型越美观,造价也越低,但平面布置也越复杂。

这是因为在该体系中,由于每层的结构厚度不同,以及板跨过长、短柱和屋顶水平支撑等原因,结构刚度在各层并不相同,其中中心层的刚度最大,而周边层的刚度逐渐减少。

另外,各层层高相差越大,则荷载分布越不均匀,因而产生的不均匀沉降也越大。

2、刚度比:指同一跨度内的中心层的层高与周边层的层高的比值。

在倒金字塔结构中,刚度比越大,则整体刚度越好,层间位移角也就越小。

3、斜率:斜率指结构侧向刚度除以其水平位移角的比值。

它是结构抵抗倾覆能力的一个主要指标。

斜率越大,结构抵抗倾覆能力越强。

与其它多面体或棱柱相比,具有较小的抗弯刚度,因而能承受较大的荷载。

从抗弯强度看,结构体型简单、施工方便,且省去支撑结构和吊重设备;缺点是由于垂直交界处应力集中,因此对结构平面布置要求严格,不适合大空间建筑,屋顶做成平顶或坡顶时,要设置钢屋架,才能保证施工质量。

倒金字塔结构的基本特点是所有层高相等,从各层屋顶形状来看,都是口字形的。

故又称为口字形结构。

当然,如果要将其改变成工字形或方形,则必须在外部加以约束,增加相应的边梁和横墙。

对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的一些探讨

对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的一些探讨

对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的一些探讨摘要:本文对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的三种计算方法进行了探讨,归纳总结了剪切刚度、按楼层剪力和层间位移的比值计算的楼层刚度以及剪弯刚度的计算公式和计算模型,并结合工程实例,对三种形式的楼层刚度进行了分析比较,得到了一些有意义的结论,供设计人员参考。

主题词:楼层侧向刚度楼层侧向刚度比剪切刚度剪弯刚度Abstract: This paper on the floor lateral stiffness of the floor lateral stiffness than the three methods discussed, summarized the shear stiffness, according to the floor shear layer displacement ratio calculation of floor stiffness and shear-bending stiffness calculationthe formula and calculation model, and an engineering example, the floor stiffness of the three forms were analyzed and compared, some meaningful conclusions for the design reference.Keywords: lateral stiffness floors, floor lateral stiffness, shear stiffness, shear-bending stiffness.1引言历次地震震害表明:结构刚度沿竖向突变会产生在某些楼层的变形过分集中,出现严重震害甚至倒塌。

所以设计中应力求自下而上刚度逐渐、均匀减小,体型均匀不突变。

1995年阪神地震中,大阪和神户市不少建筑产生中部楼层严重破坏的现象,其中一个原因就结构侧向刚度在中部楼层产生突变,有些是柱截面尺寸和混凝土强度在中部楼层突然减小,有些是由于使用上的要求使剪力墙在中部楼层突然取消,这些都引发了楼层刚度的突变而产生严重震害。

位移比、周期比、轴压比、剪重比、侧向刚度比、刚重比等关键技术指标

位移比、周期比、轴压比、剪重比、侧向刚度比、刚重比等关键技术指标

构整体分析计算结果的位移比、周期比、轴压比、剪重比、侧向刚度比、刚重比等关键技术指标。

1. 位移比:主要控制结构的平面规则性,以免形成扭转。

1、“楼层位移比"1)定义——“楼层位移比”指: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;2)目的——限制结构的扭转;3)计算要求——考虑偶然偏心(注意:不考虑双向地震)。

2、综合说明:1)现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制,即通过对“扭转位移比”的控制,达到限制结构扭转的目的;通过对“层间位移角"的控制,达到限制结构最小侧向刚度的目的.2)对“层间位移角”的限制是宏观的.“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联,无需考虑偶然偏心及双向地震。

3)双向地震作用计算,本质是对抗侧力构件承载力的一种放大,属于承载能力计算范畴,不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。

4)常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角",这是没有依据的。

但对特别重要或特别复杂的结构,作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性.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。

位移比的限值:是根据刚性楼板假定的条件下确定的,其平均位移的计算方法,也基于“刚性楼板假定”。

控制位移比的计算模型:按照规范要求的定义,位移比表示为“最大位移/平均位移”,而平均位移表示为“(最大位移+最小位移)/2”,其中的关键是“最小位移",当楼层中产生0位移节点,则最小位移一定为0,从而造成平均位移为最大位移的一半,位移比为2。

则失去了位移比这个结构特征参数的参考意义,所以计算位移比时,如果楼层中产生“弹性节点”,应选择“强制刚性楼板假定"。

设计中结构设计需要控制的11个比值

设计中结构设计需要控制的11个比值

设计中结构设计需要控制的11个比值1、轴压比:定义:轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值;可不进行地震作用计算的结构,取无地震作用组合的轴力设计值【抗规第6.3.6】;轴压比指柱考虑地震组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值【高规第6.4.2条】墙肢轴压比指墙的轴压力设计值与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【抗规第6.4.2条】。

不计入地震作用组合(条文说明)目的:主要为控制结构的延性。

注意:应按规范要求对结构地震作用进行调整:特殊结构地震作用下内力调整、0.2Q0调整、墙柱弱梁、强剪弱弯调整等等(程序可自动完成),短柱的调整。

2、剪重比定义:结构任一楼层的水平地震剪力与该层及其以上各层总重力荷载代表值的比值;抗规:5.2.5 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求:高规:4.3.12条多遇地震水平地震作用计算时,结构各楼层对应于地震作用标准值的剪力应符合下式要求:内涵:是反应地震作用大小的重要指标,主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性,在某种程度上反映了结构的刚柔程度,剪重比应在一个比较合理的范围内。

剪重比太小,说明结构刚度偏柔;剪重比太大,说明整体结构偏刚,会引起很大的地震力,不经济。

抗规表5.2.5给出了楼层最小地震剪力的要求,当不满足时,应优化设计方案、改进结构布置或调整结构总剪力和各楼层的水平地震剪力,使之满足要求。

地下室由于受回填土的约束作用,可以不考虑剪重比调整。

3、刚度比定义:结构楼层与其相邻上层的侧向刚度的比值。

目的:主要为控制结构竖向的规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层,分类:PKPM系列软件提供了三种刚度比的计算方式:分别是剪切刚度,剪弯刚度和地震作用与相应的层间位移比。

剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定;剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构;地震作用与层间位移比,通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比,也是软件的缺省方式。

PKPM七大控制指标及调整方法

PKPM七大控制指标及调整方法

PKPM七大控制指标及调整方法一、轴压比:含义:轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的截面面积和混凝土轴心压强强度设计值乘积之比值,u=N/(A*Fc)——抗规6.3.6作用:主要是为限制结构的轴压比,保证结构的延性要求,规范对墙址和柱均有相应限值要去,具体详见抗规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,对结构的延性没有办法满足;若轴压比过小,说明结构的经济指数指标较差,宜适当减小相应墙柱、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:从公式出发,可以增大墙柱截面面积或提高混凝土的强度。

规范规定:柱轴压比不宜超过下表的规定;建造于Ⅳ类场地且较高的高层建筑,柱轴压比限值应适当减小:注:1.轴压比指柱组合的轴压力设计值与柱的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值;对本规范规定不进行地震作用计算的结构,可取无地震作用组合的轴力设计值计算;2.表内限值适用于混凝土强度等级不高于C60的柱;当混凝土强度等级为C65-C70时,轴压比限值应降低0.05;当混凝土强度等级为C75-C80时,轴压比限值应降低0.10;3.表内限值适用于剪跨比大于2的柱;剪跨比不大于2但不小于1.5的柱,轴压比限值应降低0.05;剪跨比小于1.5的柱,轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施;4.沿柱全高采用井字复合箍且箍筋肢距不大于200mm、间距不大于100mm、直径不小于12mm,或沿柱全高采用复合螺旋箍、螺旋间距不大于100mm、箍筋肢距不大于200mm、直径不小于12mm,或沿柱全高采用连续复合矩形螺旋箍、螺旋净距不大于80mm、箍筋肢距不大于200mm、直径不小于10mm,轴压比限值均可增加0.10;5.在柱的截面中部附加芯柱,其中另加的纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的0.8%,轴压比限值可增加0.05;此项措施与注3的措施共同采用时,轴压比限值可增加0.15,但箍筋的体积配箍率仍可按轴压比增加0.10的要求确定;6.轴压比限值不应大于1.05。

结构设计中各种比的定义及调整方法

结构设计中各种比的定义及调整方法

1、轴压比:结构形式和抗震等级是直接影响轴压比限值的主要因素。

在剪力墙的轴压比计算中,轴力取重力荷载代表设计值,与柱子的不一样。

主要为限制结构的轴压比,保证结构的延性要求,规范对墙肢和柱均有相应限值要求,见抗规6.3.6和6.4.2,.高规6.4.2和7.2.13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:增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。

2、剪重比:主要为限制各楼层的最小水平地震剪力,确保周期较长结构的安全,见抗规5.2.5,高规4.3.12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规范的最低要求,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“按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力”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,可按下列三种情况进行调整: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“全楼地震作用放人系数”中输入大于l的系数增人地震作用,以满足剪重比要求。

3、侧向刚度比:主要为限制结构竖向布置的不则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层,见抗规3.4.3,高规3.5.2及相应的条文说明;对于形成的薄弱层则按高规3.5.8予以加强。

刚度比小满足时的调整力法:。

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3.5.8将该楼层地震剪力放大1.25倍。

三种刚度比的差别及实用范围

三种刚度比的差别及实用范围

(一)地震力与地震层间位移比的理解与应用⑴规范要求:《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2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%。

⑵计算公式:Ki=Vi/Δui⑶应用范围:①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2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⑴规范要求:①《高规》第E.0.1条规定:底部大空间为一层时,可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比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不应大于3,抗震设计时γ不应大于2.计算公式见《高规》151页。

②《抗震规范》第6.1.14条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2.其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。

计算公式见《抗震规范》253页。

⑵SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。

⑶应用范围:可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。

(三)剪弯刚度的理解与应用⑴规范要求:①《高规》第E.0.2条规定:底部大空间大于一层时,其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式(E.0.2)计算。

γe宜接近1,非抗震设计时γe不应大于2,抗震设计时γe不应大于1.3.计算公式见《高规》151页。

②《高规》第E.0.2条还规定:当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。

⑵SATWE软件所采用的计算方法:高位侧移刚度的简化计算⑶应用范围:可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。

(四)《上海规程》对刚度比的规定《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于:⑴《上海规程》第6.1.19条规定:地下室作为上部结构的嵌固端时,地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。

侧移刚度 侧向刚度

侧移刚度 侧向刚度

侧移刚度侧向刚度
侧移刚度和侧向刚度是结构工程中用来描述结构在侧向(水平)方向上的刚度性能的参数。

侧移刚度(Translational Stiffness):侧移刚度用于描述结构在水平方向上的位移响应与施加的侧向力之间的关系。

它是指单位侧向力引起的结构在侧向方向上的位移变化。

侧移刚度通常以单位力引起的结构侧移量来表示,单位为N/m或kN/mm。

侧向刚度(Lateral Stiffness):侧向刚度描述的是结构在侧向方向上的刚度性能,主要指的是结构在水平方向上的抗弯刚度。

侧向刚度是指在给定的侧向(水平)力作用下,结构梁柱等构件的抗弯刚度。

它通常以单位长度结构在给定侧向力下的刚度来表示,单位为N/m或kN/mm。

这两个概念在不同情况下可能会有些区别,但总体来说,它们都是描述结构在侧向(水平)方向上抵抗力和位移的刚度特性。

具体的定义和计算方法可以根据具体工程和结构的特点而有所差异。

在结构设计和分析中,侧移刚度和侧向刚度是重要的参数,用于评估结构对侧向力的响应和稳定性。

剪切刚度、剪弯刚度和侧向刚度结合规范和盈建科详解

剪切刚度、剪弯刚度和侧向刚度结合规范和盈建科详解

剪切刚度、剪弯刚度和地震剪力与地震层间位移比剪切刚度:1. 定义:是反应结构面剪切变形性质的重要参数,其数值等于峰值前剪切刚度曲线上任一点的切线斜率。

2. 应用:(1)《高规》附录 E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②等效剪切刚度比(对于转换层)Y i表示转换层上、下层结构刚度的变化,Y i宜接近1,非抗震设计时Y i不应小于0.4,抗震设计时Y1不应小于0.5。

Y1可按下列公式计算:人宀號X屠<E0-1_1)A = g + S GM刪G = 1⑵<E. 0-1-2)}C“ = 2*5 鬃丫(£ = 1(2)(E0.1-3)式中’G——分别为转换层和转换层上层的混擬土剪变模豊內A——分别为转换层和转换层上层的折算抗剪截面面积,可按式(E. 0-1-2)计算$Z ——第F层全部剪力墙在计算方向的有效截面面积(不包括翼缘面积)*g —第i层第j根拄的載面面积孑A,——第,层的层高¥g——第i层第j•根柱沿计算方向的截面高度;——第$层第j根柱截面面积折算系数*当计算值大于1时取:L(2)《抗震规范》第 6.1.14第3条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小2。

《高规》第5.3.7条规定:高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于 2 (①等效剪切刚度比)。

其条文说明指出楼层侧向刚度比可按本规程附录 E. 0. 1条公式计算。

地震力与地震层间位移比1. 定义:实际上就是使结构发生单位层间位移角所需要的力2. 应用:(1)《高规》第3.5.2条均规定:抗震设计时,高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化应符合下列规定:1 )对框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比丫i可按式(3 . 5. 2— 1)计算,且本层与相邻上层的比值不宜小于 0.7,与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。

三种刚度比理解与应用

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,i i V V +-为第i 层、i +1层的地震剪力标准值 ( KN ) ;1,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 /Δu 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3.4.3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相应侧移刚度的比值(剪切刚度):Ratx,Raty;相应侧移刚度和扭转刚度(剪切刚度):RJX1,RJY1,RJZ1;②《抗震规范》第6.1.14条、《高规》第5.3.7条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,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。

其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。

计算公式见《抗震规范》GB50011-2001 (2008年版),261页及《高规》第5.3.7条的条文说明, 同(3) 式。

2. SATWE软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。

3. 应用范围:可用于执行《高规》第E.0.1条的转换层上、下层结构刚度的刚度比值,以及《高规》第5.3.7条、《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的嵌固端刚度比的计算。

三、剪弯刚度的理解与应用1. 规范要求:①《高规》(P178) 第E.0.2条规定:当转换层设置在第2层以上时,尚宜按图E 所示的计算模型按公式 (4) 计算转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比2e γ。

对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的一些探讨

对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的一些探讨

对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的一些探讨摘要:本文对楼层侧向刚度与楼层侧向刚度比的三种计算方法进行了探讨,归纳总结了剪切刚度、按楼层剪力和层间位移的比值计算的楼层刚度以及剪弯刚度的计算公式和计算模型,并结合工程实例,对三种形式的楼层刚度进行了分析比较,得到了一些有意义的结论,供设计人员参考。

主题词:楼层侧向刚度楼层侧向刚度比剪切刚度剪弯刚度Abstract: This paper on the floor lateral stiffness of the floor lateral stiffness than the three methods discussed, summarized the shear stiffness, according to the floor shear layer displacement ratio calculation of floor stiffness and shear-bending stiffness calculationthe formula and calculation model, and an engineering example, the floor stiffness of the three forms were analyzed and compared, some meaningful conclusions for the design reference.Keywords: lateral stiffness floors, floor lateral stiffness, shear stiffness, shear-bending stiffness.1引言历次地震震害表明:结构刚度沿竖向突变会产生在某些楼层的变形过分集中,出现严重震害甚至倒塌。

所以设计中应力求自下而上刚度逐渐、均匀减小,体型均匀不突变。

1995年阪神地震中,大阪和神户市不少建筑产生中部楼层严重破坏的现象,其中一个原因就结构侧向刚度在中部楼层产生突变,有些是柱截面尺寸和混凝土强度在中部楼层突然减小,有些是由于使用上的要求使剪力墙在中部楼层突然取消,这些都引发了楼层刚度的突变而产生严重震害。

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

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。

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

结构设计侧向刚度比怎么取值结构设计中的侧向刚度比是指结构在承受侧向荷载时,侧向刚度与其刚度之比。

侧向刚度比对于结构的稳定性和抗侧力能力具有重要的影响。

下面将从侧向刚度比的定义、取值范围、计算方法以及设计中的考虑因素等方面进行详细的说明。

侧向刚度比的定义:侧向刚度比(Lateral Stiffness Ratio,LSR)表示结构在侧向受力时的刚度性能。

它是指结构在水平方向上的刚度与垂直方向上的刚度之比,其数学表达式为:LSR=KL/KN其中,KL为结构在水平荷载作用下产生的水平变形,KN为结构在垂直方向上的垂直变形。

侧向刚度比的取值范围:侧向刚度比的取值范围与结构的类型和所需性能有关。

在一般的建筑结构设计中,侧向刚度比的取值范围通常为0.1-0.4、当侧向刚度比小于0.1时,结构可能会出现过度柔软,无法满足抗侧力能力的要求;当侧向刚度比大于0.4时,结构可能会过度刚硬,造成结构无法满足抗震设计要求。

计算侧向刚度比的方法:计算侧向刚度比的方法主要有理论计算和试验测量两种。

理论计算方法可以通过结构的材料性质、截面尺寸、结构几何形状等参数进行简化的推导和计算得出。

试验测量方法通常采用振测测量或模态分析的方式,通过实际加载结构,测量结构的变形和振动特性,然后根据测量结果计算得出侧向刚度比。

设计中的考虑因素:在结构设计中,确定合理的侧向刚度比要考虑以下几个因素:1.结构类型:不同类型的结构对侧向刚度比的要求有所不同。

例如,在抗震建筑的设计中,对于具有地震作用的结构来说,侧向刚度比的要求通常比较严格。

2.结构几何形状:结构几何形状的不同会对侧向刚度比产生一定影响。

例如,柱子的截面形状、梁柱连接节点的形式等都会对结构的侧向刚度比造成影响。

3.材料性能:结构所使用的材料的性能指标也会对侧向刚度比的取值产生影响。

例如,使用高强度钢材料可以提高结构刚度,从而增加侧向刚度比;而使用柔性材料则可以降低结构刚度,减小侧向刚度比。

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

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。

高层结构设计需要控制的六个比值

高层结构设计需要控制的六个比值
高层结构设计需要控制的六个比值
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,见抗规6.3.7和6.4.6.
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,见抗规5.2.5.
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,见抗规3.4.2.
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,要求见高规
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,要求见高规。
7、层间受剪承载力比:控制竖向不规则性;要求见高规。
高层结构设计需要控制的七个比值及调整方法(自Tiger)
高层建筑抗震设计短柱问题的处理
2)人工调整:只能通过人工调整改变结构布置,加强墙、柱等竖向构件的刚度。
7、层间受剪承载力比:控制竖向不规则性,以免竖向楼层受剪承载力突变,形成薄弱层,见抗规3.4.2,高规4.4.3;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:
2)人工调整:如果还需人工干预,可适当降低本层层高和加强本层墙、柱或梁的刚度,适当提高上部相关楼层的层高和削弱上部相关楼层墙、柱或梁的刚度。
4、位移比:主要为控制结构平面规则性,以避免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。
位移比不满足时的调整方法:
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

侧倾刚度的意思

侧倾刚度的意思

侧倾刚度的意思
侧倾刚度是指悬架系统对车身侧倾的抵抗能力。

当车辆在行驶过程中发生侧倾时,悬架系统会产生一个侧向的弹性恢复力矩来使车身回复平衡状态。

侧倾刚度越大,车辆在转弯或通过颠簸路面时产生的侧倾角就越小,从而提高了车辆的操纵稳定性和平顺性。

侧倾刚度的大小与悬架系统的设计有关,包括弹簧、阻尼器等组成部分。

一般来说,较硬的悬架系统(高侧倾刚度)可以减少车辆的侧倾角,增加悬架对车身的支撑力,从而提高操纵稳定性。

但较硬的悬架系统也可能会降低车辆的平顺性,因为它对道路上的颠簸会传递更多震动到车身。

同时,车辆的侧倾角还与悬架总的侧倾角刚度有关。

悬架系统的侧倾角刚度是指悬架系统对侧倾角的整体抵抗能力,由悬架系统的设计和调校决定。

悬架系统的侧倾角刚度越大,车辆在转弯或通过颠簸路面时产生的侧倾角就越小。

侧倾刚度对汽车的操纵稳定性和平顺性有重要影响。

一个合适的侧倾刚度设计可以在保持车辆的操纵稳定性的同时提供舒适的乘坐体验。

然而,需要注意的是,侧倾刚度的具体数值应根据车辆类型、用途以及个人偏好进行合理的调校和平衡。

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最近收到常州的审图中心 某审图意见
Raty1 = 0.5887x0.7=0.4129<0.5
根据抗规 3.4.3条文说明为严重竖向不规则 需要调整平面布置。
看到这个审图意见 哥当时立刻对审图中心这惊天地泣鬼神的审图意见震惊了,这样不合逻辑的意见他也能提出来?
这个RATy1算出来的东西 pkpm明确表示是 于上一层70%或者三层平均80%的比值的较小值。
同样 有的地下室 要满足嵌固条件的 直接看这个一层的RATX是不是小于0.5就可以了。
因为满足嵌固条件是
地下室刚度大于上面刚度的2倍
很显然 一层的和下面的刚度比 小于0.5即可。
即看一层(相对于地下室的一层)的RATX和RATY。
这里就不详细举例了。
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)
===========================================================================
Eex = 0.3982 Eey = 0.0025
Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000
Ratx1= 0.8201 Raty1= 0.5887
薄弱层地震剪力放大系数= 1.25
RATX 和RATy已经算了 层间刚度比。只不过是第二层和第一层比值。
而规范 规定的是第一层和第二层的比值要大于0.5才不算是严重不规则。那很显然,要满足层间刚度比大于百分之五十,只要那个第二层的RATy的倒数大于0.5即可。即1/1.8261=0.54>0.5.
这么清晰地概念,却要搞得这么复杂,用什么RATY1乘以0.7来换算,真是匪夷所思。
2. 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。
理解:根据《高规》3.5.2的规定,Ratx1,Raty1的值只对框架结构有意义,对其他结构没有意义。只有当Ratx1,Raty1都大于1时,才说明框架结构在两个方向的侧向刚度变化连续。Ratx1= Ki/Ki+1 (抗侧刚度)
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)
即为《高规》建议的方法:Ki=Vi/Δui
所以,总信息中RJX3,RJY3,RJZ3的值是没有考虑层高的修正的值
Ratx1= 1.3492 Raty1= 0.9784
薄弱层地震剪力放大系数= 1.25
RJX1 = 9.6549E+06(kN/m) RJY1 = 9.6549E+06(kN/m) RJZ1 = 0.0000E+00(kN/m)
RJX3 = 5.3904E+05(kN/m) RJY3 = 8.3258E+05(kN/m) RJZ3 = 0.0000E+00(kN/m)
Xmass= 49.4916(m) Ymass= 89.1782(m) Gmass(活荷折减)= 2867.4778( 2471.0066)(t)
Eex = 0.0449 Eey = 0.0010
Ratx = 1.5877 Raty = 1.8261
Floor No. 1 Tower No. 1
Xstif= 51.0332(m) Ystif= 89.1987(m) Alf = 0.0000(Degree)
Xmass= 41.8797(m) Ymass= 89.1பைடு நூலகம்78(m) Gmass(活荷折减)= 1173.5737( 1137.5150)(t)
对satwe总信息中的侧向刚度和刚度比的理解
对satwe总信息中的侧向刚度和刚度比的理解:
1. 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)
理解:根据《抗规》6.1.14的规定,以及《高规》5.3.7的规定,当首层的Ratx和Raty小于0.5时,地下室可作为上部结构的嵌固端。Ratx=Ki/Ki-1 (剪切刚度之比)
扫盲贴
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
---------------------------------------------------------------------------
Floor No. 2 Tower No. 1
Xstif= 50.5106(m) Ystif= 89.1987(m) Alf = 0.0000(Degree)
虽然RATX1和RATy1都小于1 那只说明不满足上一层70%或者三层平均80%的比值的较小值。只能说是不规则。
如果说正好是70%是较小值 那也就罢了。可是如果这个数据是上三层平均值的80%为小值。那乘以0.7一点意义都没有。
我们再看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
对150%的理解,规范指的意思是,嵌固楼层与上一楼层之比应大于1.5的要求。比如,当地下室顶板作为嵌固端时,则首层(嵌固楼层)与二层的抗推刚度大于1.5。
注: 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)
剪切刚度:高规附录E0.1建议的方法:Ki=Gi*Ai/hi。
3. Ratx2,Raty2 : X,Y 方向本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度90%、110%或者150%比值 ( 110%指当本层层高大于相邻上层层高1.5倍时,150%指嵌固层)
理解:根据《高规》3.5.2的规定,Ratx2,Raty2的值只对框-剪、板柱-剪、剪力墙结构、框筒、筒中筒结构有意义。只有当Ratx2,Raty2都大于1时,说明结构侧向刚度变化连续. Ratx2= Ki*hi/(Ki+1*hi+1) (抗侧刚度)
RJX1 = 5.3664E+06(kN/m) RJY1 = 5.3664E+06(kN/m) RJZ1 = 0.0000E+00(kN/m)
RJX3 = 3.3952E+05(kN/m) RJY3 = 4.5594E+05(kN/m) RJZ3 = 0.0000E+00(kN/m)
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
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
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