周期比调整
周期比调整
周期比调整常遇问题分析1.基本概念的理解●第一周期为平动的原因按照动力学理论,结构第一周期只与结构本身质量、刚度和边界条件有关,与外界力无关,地震只是提供一个激振力,基底剪力是反映这个激振效果的一个指标,除此以外,结构周期还与地震参数有关,比如加速度的值。
动力学上认为结构的第一周期应该是发生振型时所需能量最小(第二周期所需要的能量次之,依次往后),因此第一振型所需要的能量是最小且最容易发生的,这也接受了扭转振型不能出现在第一周期的原因。
●主振型主振型:对于地震作用引起的结构反映而言,每个参与振型都有一定的贡献,贡献最大的振型就是主振型,其中贡献指标是指基底剪力和应变能。
一般而言,基底剪力的贡献大小比较直观。
对于主振型来说,它可能不是最容易被激振起的振型,但是一旦被激振起,那么它就是结构振动的主导因素。
对于扭转为主的振型, 周期最长的称为第一扭转为主的振型, 其周期称为扭转为主的第一自振周期Tt 。
平动为主的振型中, 根据确定的两个水平坐标轴方向X 、Y , 可区分为X 向平动为主的振型和Y 向平动为主的振型。
假定X 、Y 方向平动为主的第一振型(即两个方向平动为主的振型中周期最长的振型) 的周期值分别记为T1 X和T1 Y,其中的大者位T1,小者为T2。
结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值接近时,由于振动耦联作用,扭转效应明显。
对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 之比值进行了限制的目的就是控制结构扭转刚度不能过弱, 以减小扭转效应。
关于T1和T2的要求,如下:(1)如果一个结构X,Y方向周期相差很大时,前几个平动周期往往是一个方向的(如均为X方向或均为Y方向)。
此时要求Tt/T1<0.9即可;(2)如果一个结构X,Y方向周期相差不大时,应使第一第二振型周期以平动为主(此时第一第二振型分别是X,Y向),此时要求Tt/T1和Tt/T2均<0.9。
高层设计7大指标调整方法
高层设计7大指标调整方法高层结构设计需要控制的七个比值及调整方法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,高规 6.4.2和7.2.14。
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。
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,高规3.3.13。
这个要求如同最小配筋率的要求,算出来的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:a)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;b)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;c)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。
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,高规 4.4.2;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。
PKPM中那七个比的详细出处及调整
一、轴压比1、定义: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。
2、作用:反映了柱(墙)的受压情况;限制柱(墙)的轴压比主要是为了控制柱(墙)的延性,因为轴压比越大,柱(墙)的延性就越差,在地震作用下柱(墙)的破坏呈脆性。
3、规范限值:1)柱轴压比限值《混凝土结构设计规范》(50010-2010)11.4.16条《建筑抗震设计规范》(50011-2010)6.3.6条《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)6.4.2条2)剪力墙轴压比限值《混凝土结构设计规范》(50010-2010)11.7.16条《建筑抗震设计规范》(50011-2010)6.4.2条《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)7.2.13条4、不满足规范限值时调整方案:增大柱(墙)的截面尺寸或提高该楼层柱(墙)混凝土强度等级。
二、剪重比1、定义:水平地震力作用下楼层剪力标准值与重力荷载代表值的比值。
2、作用:为了控制结构总水平地震剪力及各楼层最小水平地震剪力,确保结构的安全。
3、规范限值:《建筑抗震设计规范》(50011-2010)5.2.5条《高层建筑混土结构技术规程》(JGJ3-2010)4.3.12条注:1、周期介于3.5s和5.0s之间的结构,应允许线性插入取值;2、7、8度时括号内的数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区;3、对于竖向不规则结构的薄弱层(不满足《高规》第3.5.2、3.5.3、3.5.4条),剪重比尚应乘以1.15的增大系数;4、“扭转效应明显”是指楼层最大水平位移(或层间位移)大楼层平均水平位移(或层间位移)的1.2倍。
4、不满足规范限值时的调整方案:1)程序调整:在SATWE的“调整信息”中勾选“按抗震规范5.2.5条调整各层地震内力”后,程序按抗震规范5.2.5条自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上楼层重力荷载代表值,用以调整该楼层地震剪力,以满足剪重比的要求。
(完整版)周期比合理情况与调整
今天看到一个悬赏的帖子,关于振型为扭转时的调整的,给他回复了,不过很多人可能不容易找到,并且这是我们这种新手一般会遇到的问题,所以就再发一个帖子,当然了,帖子的内容不是我写的,谁写的这些也无从查起了,但是其内容还是很有价值的,在这里对其人表示敬意。
如其人看到了,感觉有不妥之处联系我,立刻删除,绝对尊重别人的成果,当然了,最好一直留着供是大家互相学习。
1)SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2)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。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”;高规7.1.1条条文说明“在抗震结构中……宜使两个方向的刚度接近”;高规8.1.7条7款“抗震设计时,剪力墙的布置宜使各主轴方向的侧移刚度接近”。
3)结构的刚度(包括侧移刚度和扭转刚度)与对应周期成反比关系,即刚度越大周期越小,刚度越小周期越大。
4)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关系,结构外围的抗侧力构件对结构的扭转刚度贡献最大。
5)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(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)的侧移刚度过小,此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度,或沿两主轴适当削弱结构内部的刚度。
6)当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时,,,,说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大,,,,结构的扭转刚度相对其中一主轴(第一振型转角方向)的侧移刚度是合理的;但相对于另一主轴(第三振型转角方向)的侧移刚度则过小,此时宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部沿沿沿沿““““第三振型转角方向第三振型转角方向第三振型转角方向第三振型转角方向””””的刚度的刚度的刚度的刚度,或适当加强结构外围或适当加强结构外围或适当加强结构外围或适当加强结构外围((((主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转角方向角方向角方向角方向))))的刚度的刚度的刚度的刚度。
周期比
周期比规范条文:新高规的3.4.5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。
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。
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。
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。
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。
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。
以过滤局部振动产生的周期。
atwe处理后最主要控制以下几个参数就可以了。
高层住宅周期比调整
高层住宅周期比调整lubingxu积分81帖子58#12009-11-26 13:53高手指点下,怎么样调才能使第二周期平动?27层剪力墙住宅。
周期如下振型号周期转角平动系数(X+Y) 扭转系数1 2.1552 86.71 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.002 1.5080 176.03 0.66 ( 0.66+0.00 ) 0.343 1.3658 178.01 0.34 ( 0.34+0.00 ) 0.664 0.5436 86.56 1.00 ( 0.00+0.99 ) 0.005 0.4455 174.84 0.69 ( 0.68+0.01 ) 0.316 0.3862 0.30 0.32 ( 0.32+0.00 ) 0.68位移如下:X 方向地震力作用下的楼层最大位移1/6298.Y 方向地震力作用下的楼层最大位移: 1/3941结构图:如下akethings积分47帖子242009-11-26 16:40为什么一定要第二周期平动?规范只是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之比不应大于0.9(A级高度高层建筑)。
你的周期比为1.5080/2.1552=0.69<0.9是可以的。
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。
象这种长方型,第二周期肯定是扭转为主呀,无论你怎么调。
如果你改成正方形或圆筒,那么肯定不会在长周期出现扭转的。
但没有必要。
2009-11-26 17:03你们是如何看出第2009-11-27 08:23结构扭转为主的第一周2009-11-27 09:39属ouyc积分13帖子822009-11-30 17:14周期结果真实的反应了结构状况,主要是两边横墙不对齐所致,刚度基本为独立墙肢形成。
全国超限审查委员会有要求,超限高层两方向平动周期比不宜小于0.8。
高层结构周期比的调整
浅析高层结构周期比的调整摘要:通过周期比的相关概念分析,指出控制周期比的目的,实际是控制结构的扭转效应;控制周期比的实质,实际是避免结构的扭转破坏。
同时,对周期比计算时应注意的问题做了一些总结。
重点阐述了几种周期比有效调整的方式方法。
关键词:周期比;扭转周期;平动周期;振型;扭转刚度;侧移刚度abstract: through the analysis of related concepts of cycle ratio, and points out that the control cycle than the objective, practical is to control the torsion effect; the control cycle than real, practical is to avoid the damage of structure torsion. the methods for several cycles than effective adjustment method.keywords: periodic ratio;torsional period;translation period;vibration; torsional stiffness;lateral stiffness 中图分类号:tu973文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)引言国内、外历次大地震震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中极易遭受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明,过大的扭转效应会导致结构的严重破坏。
限制结构的抗扭刚度成为限制结构扭转效应的一个主要方面,而限制结构的抗扭刚度不能太弱,关键是限制结构的周期比。
1周期比的相关概念新《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.4.5条规定: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、超过a级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85。
pkpm中七个比的控制
p k p m中七个比的控制Work hard in everything, everything follows fate!1、轴压比:查看:混凝土构件配筋及钢结构验算简图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..2、周期比:查看:WZQ.OUT调整标准:高规3.4.5;A级扭转第一周期不应大于平动第一周期的0.9;B级不应大于0.85..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;提高结构的扭转刚度;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..第一或第二振型为扭转时的调整方法:1SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的..23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轴方向的侧移刚度过小;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侧移刚度相差较大;结构的扭转刚度相对其中一主轴第一振型转角方向的侧移刚度是合理的;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规范的要求..6当第一振型为扭转时;周期比肯定不满足规范的要求;当第二振型为扭转时;周期比较难满足规范的要求..3、剪重比:查看:WZQ.OU中的VX剪重比不满足时的调整方法: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:a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;b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;c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..4、刚度比:查看:WMASS.OUT调整标准:抗规3.4.3;高规3.5.2;框架结构不宜小于相邻上层的0.7;不宜小于相邻上部三层刚度平均值的0.8;其他结构不宜小于相邻上层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..5、刚重比:查看:WMASS.OUT调整标准:高规5.4.1;框架结构≥20;其他结构≥2.7H2;可以不考虑重力二阶效应;高规5.4.4;框架结构≥10;其他结构>1.4H2..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:只能通过人工调整改变结构布置;加强墙、柱等竖向构件的刚度..6、层间受剪承载力比:查看:WMASS.OUT中的Ratio_Bu调整标准:抗规3.4.3;高规3.5.3;A级不宜小于上层的0.8;不应小于0.65;B级不应小于0.75..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;可适当提高本层构件强度如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面以提高本层墙、柱等抗侧力构件的承载力;或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的承载力..7、位移比\弹性层间位移角\弹塑性层间位移角:查看:WDISP.OUT调整标准:抗规3.4.3;高规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3.4.3;高规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;可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..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、刚度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..。
周期比 的调整方法
周期比的调整方法如果某单塔楼结构不能满足高规(4.3.5)条的位移比要求或者周期比要求,就说明该结构或者刚度分布和质量分布的均匀性差、或者抗扭能力不足、或者二者兼具之。
这时需要对结构做适当调整以谋求改善。
通常可以按下面的次序进行调整:(1)质量和刚度分布的均匀化调整(减小偏心率e/r)(2)观察振型,了解平面各个部位的相对强弱,根据总体刚度情况,或削强,或补弱。
(3)经过调整,直到结构出现足够纯粹的主振型,均匀化调整即告完成。
(4)侧振(扭振)成分超过80%的振型可视为较纯粹的侧振(扭振)振型。
(5)结构内外圈刚度比例调整(减小周期比Tt/T1)如周期比不满足要求,说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小,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。
总的调整原则是通过相对加强楼层的外圈刚度,以增强结构抗扭能力,从而可以使周期比减小乃至于满足要求。
所谓相对加强,其含义为:如果整体结构的抗侧力刚度不够强,位移角刚刚能够满足规范要求,这时需要加强外圈刚度;如果整体结构的抗侧力刚度已经足够强,位移角远小于规范限值,这时也可以考虑削弱结构内筒的刚度。
具体方法有:(1)增加剪力墙之间的连梁数、增大连接板的厚度、尽量减少角窗、将角窗上的折梁改为反梁。
(2)尽量加大周边构件截面,增大平面抗扭刚度;(3)加厚离质心较远处的剪力墙厚度,使质心刚心偏心率显著改善;尤其是加强四角剪力墙(4)中间减弱剪力墙。
(5)平面凹凸不规则处加拉梁,有条件的应增设拉接楼板;(6)中间刚度很大的筒体可加开结构洞以减小刚度偏心,楼板薄弱处局部加厚。
☆特别值得强调的事(1)在结构的刚度、质量均匀性未调整至足够好,以至于结构的一阶振型中不存在足够纯粹的侧振振型和扭振振型时,验算周期比近乎徒劳,此时的周期比满足或者不满足要求,都不能说明任何问题。
(2)先调刚度和质量的均匀性;再加强外圈提高抗扭能力;最后验算周期比、位移比:这个顺序不能颠倒或遗漏。
]结构第一周期扭转调整方法
如果看这个您判断扭转周期是第二周期吗?有人会断定第四周期才是第一扭转周期吗?
【最最直接的判断方法】
看各个振型里面各个位移分量的质量参与系数,根据他们可以判断第二周期究竟是平动为主还是扭转为主;可惜PKPM不提供这样的输出结果。sap2000和etabs的输出结果就比较详细一些。对于一般工程,估计大部分设计人员都不会使用etabs进行复核,那么在这种情况下,如何判别结构的固有周期特性?
12 1 -0.012 0.164 -0.013
11 1 -0.011 0.143 -0.011
10 1 -0.009 0.123 -0.010
1 1 0.000 0.000 0.000
振型 2
-------------------------------------------------------
Floor Tower X-Disp Y-DISP Angle-Z
9 1 -0.008 0.104 -0.008
8 1 -0.007 0.085 -0.007
7 1 -0.006 0.067 -0.006
3 8468.62
4 6.92
5 5.62
6 3616.59
7 12.15
各振型作用下 Y 方向的基底剪力
-------------------------------------------------------
振型号 剪力(kN)
耦联时的振型
Floor : 层号
Tower : 塔号
X-Disp : 耦联振型在 X 方向的位移分量
位移比周期比超限的解决高效措施
位移比超限解决办法:高规4.3.5要求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1.5倍。
如果建筑方案较规则,那么该条很容易满足,但现今随着建筑理念的不断发展,平面较不规则的高层建筑层出不穷(想搞死做结构的)。
那么对于高规4.3.5条则较难满足,常常是超过1.2倍的不宜限值。
我在做了几个18层,高度60m的不规则高层住宅后,有了一些心得。
要满足该条高规,在结构抗侧力构件布置时,应尽量对称,均匀。
这是第一步。
但往往因建筑条件的限值,完全对称是不可能的(看来做建筑的还是想搞死做结构的),那么只有在计算一次后进行调整。
切记切记,该条只与平面布置是否均匀有关,切不可认为是抗侧力不足而全面增加剪力墙或柱。
调整的方法是:模型建好后计算一次,如果超出1.2限值,PKPM上会告诉你是第几号节点的构件侧移最大,你可以丛SATWE的第一步中“图形检查与修改”下的“各层平面简图”中找到那个节点对应的抗侧力构件,并针对其加强,(记得每个标准层都要)然后在计算,这次一定比第一次好些了,接近1.2 了(如果小于1.2那么恭喜你),然后再重复刚才的步骤,一直到小于1.2为止。
这样有目标的调整,比盲目的试算好得多。
对于更高的建筑该调整方法是否可行,因我没有做过,不敢乱说(哪位出事了进去,让我送饭就不好办了)希望大家试试,并把结果告诉我,谢谢了。
2、我来补充一下,第一次试算时按建筑标准层建一个结构标准层,目的是算主要控制指标,如周期比位移比剪重比等,等这些满足之后再按建筑图添加其它的标准层,这样快多了。
如一开始建了好多标准层,指标不满足时每个标准层都要调整,如果墙长调整后荷载还要调,很烦的。
3、楼主的方法我也经常的用,但是有时候往往只加强位移最大的节点号的构件也是不理想的,有时还受某些条件的限制(比如说建筑上的),其实还有一个方法,找出刚度最大的点即位移最小的点,然后减小其刚度,(如剪力墙上开洞等)。
多层框架结构周期比调整的方法研究——以广东某渔港办公楼为例
第 31 期
振动简图判别法;第三,以振型下产生的基底剪力来间接 判断主平动周期。进行综合判别的原因是用其中任何一 种单一的方法来判定都是不准确的,甚至可能导致错误 的判断。因为本文篇幅有限,在此就不赘述说明上述三 种判别方法的具体细节。
3 工程实例
广东某渔港办公楼共 3 层,建筑最大高度 13.266 m (坡屋面),总建筑面积为 2 053.7 m2,室内外高差 0.45 m, 各层层高为 3.6 m。该地区按抗震设防烈度为 7 度,设计 地震分组为第一组,设计基本地震加速度为 0.1 g,场地类 别 为 Ⅳ 类 ,抗 震 设 防 类 别 为 丙 类 ,框 架 抗 震 等 级 为 三 级[2]。建筑楼、屋面等效均布活荷载标准和工程场地自 然条件见表 1 和表 2。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010) 3.4.5 的条文解释[1]:“扭转耦联振动的主振型,可通过计 算振型方向因子来判断。在两个平动和一个转动构成的 3 个方向因子中,当转动方向因子大于 0.5 时,则该振型可 认为是扭转为主的振型。”然而,对于平动为主的第一自 振周期 T1 ,相关解释没有给出明确的判定方法,目前大多 数设计人员主要通过以下三种方法进行综合判别:第一, 通过计算振型方向因子判别法;第二,查看结构整体空间
外围四周框架柱)的刚度,弱化或减小中间某些竖向构件的刚度,加大外围边梁的截面高度。
关键词:多层框架结构;周期比;高层建筑
中图分类号:TU1003-5168(2020)31-0105-03
Study on the Method of Periodic Ratio Adjustment of Multilayer Frame Structure
收稿日期:2020-10-05 作者简介:聂懿(1984—),男,本科,工程师,研究方向:建筑结构与咨询、渔业工程装备现代化。
4.3.2 控制周期比
4.3.2控制周期比周期比指结构以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,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,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,结构扭转效应过大。
1.目前的PKPM系列程序没有直接输出结构的周期比,需要设计人员根据程序的计算结果自行计算。
在确定结构的第一平动周期和扭转周期时主要注意以下几点:1)根据工程具体情况,确定平动和扭转系数所占百分比;第一平动周期所对应的振型应该越单纯越好。
平动与扭转系数所占百分比为多少合适,规范并没有说明,应根据具体情况而定。
对于第一扭转周期的判断,则根据《高规》第3.4.5条的条文说明中的解释,在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中,当转动方向因子大于0.5时,则该振型可认为是扭转为主的振型。
2)查看振型图,看结构在该振型作用下是否为整体振动。
如果某振型对应的转动方向因子大于0.5,但其为局部振动,则该振型不能作为扭转为主的振型。
2.周期比不满足时的调整方法:1)规范对周期比控制要求:《高规》第3.4.5条规定“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、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应大于0.85”。
2)程序调整:SATWE程序目前无法实现。
3)人工调整:对于大多数规则结构来说,扭转周期比都能满足规范限值的要求,一些多翼形平面和狭长形平面的结构,会由于扭转周期Tt较长而超出限值。
由于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,即不是要求把结构做的如何的“刚”,而是要求把结构布置得均衡合理,使结构不至于出现过大(相对于侧移)的扭转效应。
所以一旦出现周期比不满足要求的情况,只能从整体上去调整结构的平面布置,把抗侧力构件布置到更有效、更合理的位置上,力求结构在两个主轴上的抗震性能相接近,使结构的侧向刚度和扭转刚度处于协调的理想关系,此时,若仅从局部入手做些小调整往往收效甚微。
]结构第一周期扭转调整方法
[转帖]结构第一周期扭转调整方法2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。
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,总的调整原则是要加强结构外圈,或者削弱内筒。
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。
周期比不满足规范要求,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。
周期比不满足规范要求时的调整方法(转):1、程序调整:SATWE程序不能实现。
2、结构调整:只能通过调整改变结构布置,提高结构的抗扭刚度。
由于结构外围的抗侧力构件对结构的抗扭刚度贡献最大,所以总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度,或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,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。
2)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。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“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。
结构第一周期扭转调整方法
结构第一周期扭转调整方法2011-04-21 16:34:10| 分类:默认分类| 标签:|字号大中小订阅规范条文: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。
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,总的调整原则是要加强结构外圈,或者削弱内筒。
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。
周期比不满足规范要求,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。
周期比不满足规范要求时的调整方法(转):1、程序调整:SATWE程序不能实现。
2、结构调整:只能通过调整改变结构布置,提高结构的抗扭刚度。
由于结构外围的抗侧力构件对结构的抗扭刚度贡献最大,所以总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度,或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,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。
2)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。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“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。
对某33层高层建筑周期比调整的案例分析
对某33层高层建筑周期比调整的案例分析摘要:在进行实际工程结构设计及平面布置时,需整体考虑结构布置的刚度均匀性和对称性,在方案设置时尽量对称的调整结构布置对建筑的指标计算及整体受力抗震都较为有利。
抗侧力构件对结构扭转刚度的贡献与其到刚心的距离成正比关系,即角部刚度增加对整体结构的刚度增加效率最大。
本文以某33层高层建筑作为案例展开分析,首先对其结构布局进行了简略的分析,其次分析了该高层的指标调整,希望通过本文的案例分析可以为更多的业内人士提供有价值的借鉴与参考,进而为我国高层建筑行业的未来发展略尽绵薄之力。
关键词:高层建筑;周期比调整;案例分析引言:在高层建筑的设计中,国内外的相应法规都要求结构尽可能均匀的布置刚度,我国的抗震规范要求包括周期比,位移比,位移角,竖向刚度比,剪切刚度比,受剪承载力等指标的控制来保证建筑的规则性和受力均匀[1],美国的ACI code(American Concrete Insititution)也有相应的规范条文来对刚度的均匀性做出控制[2]。
其中周期比,位移比,位移角为平面指标的控制值。
其中周期比会反应结构的抗扭刚度,指的是结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期的比值,A级高度建筑此周期不应大于0.9,B级高度此指标不应大于0.85[2]。
指标计算时,平动系数大于0.5即为平动周期,扭转系数大于0.5为扭转周期。
此指标主要控制的是扭转刚度与侧向刚度的相对关系,因此在控制此指标时需整体考虑平面布置而非单纯的加强某个部分的构件,体现的是结构平面布置的合理性。
即周期比的指标其实更多的是体现结构布局承载的合理性,是一个体现相对关系而非绝对刚度的指标。
设计时通常的考虑是增加周圈的构件刚度,减小内部构件的刚度来做调整,加强角部梁与墙柱,削弱布置于楼梯间及电梯间周圈的竖向构件(剪力墙体及柱等)都是出于加强周圈构件相对刚度的考量。
《高规》第3.4.5条对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?之比值进行了限制[3],其目的就是控制结构扭转刚度不能过弱,?以减小扭转效应。
周期比合理情况与调整
今天看到一个悬赏的帖子,关于振型为扭转时的调整的,给他回复了,不过很多人可能不容易找到,并且这是我们这种新手一般会遇到的问题,所以就再发一个帖子,当然了,帖子的内容不是我写的,谁写的这些也无从查起了,但是其内容还是很有价值的,在这里对其人表示敬意。
如其人看到了,感觉有不妥之处联系我,立刻删除,绝对尊重别人的成果,当然了,最好一直留着供是大家互相学习。
1)SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2)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。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”;高规7.1.1条条文说明“在抗震结构中……宜使两个方向的刚度接近”;高规8.1.7条7款“抗震设计时,剪力墙的布置宜使各主轴方向的侧移刚度接近”。
3)结构的刚度(包括侧移刚度和扭转刚度)与对应周期成反比关系,即刚度越大周期越小,刚度越小周期越大。
4)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关系,结构外围的抗侧力构件对结构的扭转刚度贡献最大。
5)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(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)的侧移刚度过小,此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度,或沿两主轴适当削弱结构内部的刚度。
6)当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时当第二振型为扭转时,,,,说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大,,,,结构的扭转刚度相对其中一主轴(第一振型转角方向)的侧移刚度是合理的;但相对于另一主轴(第三振型转角方向)的侧移刚度则过小,此时宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部宜适当削弱结构内部沿沿沿沿““““第三振型转角方向第三振型转角方向第三振型转角方向第三振型转角方向””””的刚度的刚度的刚度的刚度,或适当加强结构外围或适当加强结构外围或适当加强结构外围或适当加强结构外围((((主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转主要是沿第一振型转角方向角方向角方向角方向))))的刚度的刚度的刚度的刚度。
周期比 的调整方法
周期比的调整方法如果某单塔楼结构不能满足高规(4.3.5)条的位移比要求或者周期比要求,就说明该结构或者刚度分布和质量分布的均匀性差、或者抗扭能力不足、或者二者兼具之。
这时需要对结构做适当调整以谋求改善。
通常可以按下面的次序进行调整:(1)质量和刚度分布的均匀化调整(减小偏心率e/r)(2)观察振型,了解平面各个部位的相对强弱,根据总体刚度情况,或削强,或补弱。
(3)经过调整,直到结构出现足够纯粹的主振型,均匀化调整即告完成。
(4)侧振(扭振)成分超过80%的振型可视为较纯粹的侧振(扭振)振型。
(5)结构内外圈刚度比例调整(减小周期比Tt/T1)如周期比不满足要求,说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小,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。
总的调整原则是通过相对加强楼层的外圈刚度,以增强结构抗扭能力,从而可以使周期比减小乃至于满足要求。
所谓相对加强,其含义为:如果整体结构的抗侧力刚度不够强,位移角刚刚能够满足规范要求,这时需要加强外圈刚度;如果整体结构的抗侧力刚度已经足够强,位移角远小于规范限值,这时也可以考虑削弱结构内筒的刚度。
具体方法有:(1)增加剪力墙之间的连梁数、增大连接板的厚度、尽量减少角窗、将角窗上的折梁改为反梁。
(2)尽量加大周边构件截面,增大平面抗扭刚度;(3)加厚离质心较远处的剪力墙厚度,使质心刚心偏心率显著改善;尤其是加强四角剪力墙(4)中间减弱剪力墙。
(5)平面凹凸不规则处加拉梁,有条件的应增设拉接楼板;(6)中间刚度很大的筒体可加开结构洞以减小刚度偏心,楼板薄弱处局部加厚。
☆特别值得强调的事(1)在结构的刚度、质量均匀性未调整至足够好,以至于结构的一阶振型中不存在足够纯粹的侧振振型和扭振振型时,验算周期比近乎徒劳,此时的周期比满足或者不满足要求,都不能说明任何问题。
(2)先调刚度和质量的均匀性;再加强外圈提高抗扭能力;最后验算周期比、位移比:这个顺序不能颠倒或遗漏。
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周期比调整常遇问题分析
1.基本概念的理解
●第一周期为平动的原因
按照动力学理论,结构第一周期只与结构本身质量、刚度和边界条件有关,与外界力无关,地震只是提供一个激振力,基底剪力是反映这个激振效果的一个指标,除此以外,结构周期还与地震参数有关,比如加速度的值。
动力学上认为结构的第一周期应该是发生振型时所需能量最小(第二周期所需要的能量次之,依次往后),因此第一振型所需要的能量是最小且最容易发生的,这也接受了扭转振型不能出现在第一周期的原因。
●主振型
主振型:对于地震作用引起的结构反映而言,每个参与振型都有一定的贡献,贡献最大的振型就是主振型,其中贡献指标是指基底剪力和应变能。
一般而言,基底剪力的贡献大小比较直观。
对于主振型来说,它可能不是最容易被激振起的振型,但是一旦被激振起,那么它就是结构振动的主导因素。
对于扭转为主的振型, 周期最长的称为第一扭转为主的振型, 其周期称为扭转为主的第一自振周期Tt 。
平动为主的振型中, 根据确定的两个水平坐标轴方向X 、Y , 可区分为X 向平动为主的振型和Y 向平动为主的振型。
假定X 、Y 方向平动为主的第一振型(即两个方向平动为主的振型中周期最长的振型) 的周期值分别记为T1 X和T1 Y,其中的大者位T1,小者为T2。
结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值接近时,
由于振动耦联作用,扭转效应明显。
对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 之比值进行了限制的目的就是控制结构扭转刚度不能过弱, 以减小扭转效应。
关于T1和T2的要求,如下:
(1)如果一个结构X,Y方向周期相差很大时,前几个平动周期往往是一个方向的(如均为X方向或均为Y方向)。
此时要求Tt/T1<0.9即可;
(2)如果一个结构X,Y方向周期相差不大时,应使第一第二振型周期以平动为主(此时第一第二振型分别是X,Y向),此时要求Tt/T1和Tt/T2均<0.9。
2.常遇问题分析及解决措施
●问题1. 关于扭转周期发生在第五周期的调整
若第一扭转周期发生过于靠后,说明其结构抗扭刚度偏大,经济性差,宜削弱抗扭构件的刚度。
扭转周期越靠前,说明扭转刚度越小,结构越不安全,构件更容易因为扭转而破坏,其原因是由于结构在受到扭矩时,离结构刚心越远的竖向构件将承受越大的剪力,易发生脆性破坏。
当第一阵型是扭转周期的时候,扭转时间最长,使得发生扭转破坏的几率最大,结构风险性很大。
●问题2.关于第一或第二振型为扭转时的调整方法
1)SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2)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。
见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”;高规7.1.1条条文说明“在抗震结构中……宜使两个方向的刚度接近”;
高规8.1.7条7款“抗震设计时,剪力墙的布置宜使各主轴方向的侧移刚度接近”。
3)结构的刚度(包括侧移刚度和扭转刚度)与对应周期成反比关系,即刚度越大周期越小,刚度越小周期越大。
4)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关系,结构外围的抗侧力构件对结构的扭转刚度贡献最大。
5)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(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)的侧移刚度过小,此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度,或沿两主轴适当削弱结构内部的刚度。
6)当第二振型为扭转时,说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大,结构的扭转刚度相对其中一主轴(第一振型转角方向)的侧移刚度是合理的;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,或适当加强结构外围(主要是沿第一振型转角方向)的刚度。
例如,
振型号周期转角平动系数(X+Y) 扭转系数
1 2.1675 177.14 0.95 ( 0.95+0.00 ) 0.05
2 1.7877 13.5
3 0.08 ( 0.07+0.01 ) 0.92
3 1.5541 88.93 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.01
调整措施:
如上所示,第一、三周期为平动,其主轴分别沿X、Y方向。
第二周期为扭转振动,其扭转刚度相对X轴侧移刚度合理,而相对Y轴侧移刚度过小。
因此可削弱沿Y轴削弱中部刚度,或加强X轴外围刚度。
具体可通过振型图判断
需加强或削弱位置。
7)某主轴方向的层间位移角小于限值(见高规表4.6.3,下同)较多时,对该主轴方向宜采用“加强结构外围刚度”的方法;某主轴方向的层间位移角大于限值较多时,对该主轴方向宜采用“削弱结构内部刚度”的方法;某主轴方向的层间位移角接近限值时,对该主轴方向宜同时采用“加强结构外围刚度”和“削弱结构内部刚度”的方法。
8)在进行上述调整的同时,应注意使周期比满足高规4.3.5条的要求。
9)当第一振型为扭转时,周期比肯定不满足规范的要求;当第二振型为扭转时,周期比较难满足规范的要求。
注意:2002年9月版SATWE用户手册124页:振型的方向角0度是X方向,90度是Y方向。
依次类推。
它的意义在于使我们明确知道结构刚度的薄弱方向。
两个第一侧移振型的方向角,代表了水平地震作用的两个近似的最不利方向。