侧向刚度和刚度比
关于结构侧向刚度的计算
关于结构侧向刚度的计算1. 关于侧向刚度《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010(以下简称“《高规》”)有若干处出现了关于楼层侧向刚度的规定,其相应计算方法和适用范围不尽相同。
1.1 判别结构竖向布置规则性(《高规》3.5.2)对于以剪切变形为主的框架结构(即结构中不含有剪力墙)的楼层侧向刚度比1γ的计算方法做出了规定,即: 111i i i i V V γ++∆=∆ (《高规》3.5.2-1)式中,1γ为楼层侧向刚度比,i+1i V V 、分别为第i 层和第i+1层的地震剪力标准值(注意,对于不同的地震作用计算方法,如分别采用底部剪力法和阵型分解反应谱法,该值的具体数值可能不同,但不影响楼层侧向刚度比1γ的计算),i+1i ∆∆、分别为第i 层和第i+1层在地震作用标准值作用下的层间位移。
该公式的物理意义清晰明了,代表第i 层侧向刚度与第i+1层侧向刚度的比值,即:111ii i i V V γ++=∆∆ 《高规》规定10.7γ≥,10.8γ'≥,1γ'的定义如下,即第i 层的侧向刚度与相邻上部三层的侧向刚度的比值: 112312313i i i i i i i i V V V V γ++++++∆'=⎛⎫++ ⎪∆∆∆⎝⎭对于其他结构形式,如框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构,侧向刚度比2γ的计算公式有所不同,要考虑层高修正(原因是这类结构其楼面体系对结构侧向刚度贡献较小,当层高变化时刚度变化不明显),即: 1211i i i i i i V h V h γ+++∆=∆ (《高规》3.5.2-1)《高规》要求,当11.5i i h h +≤时,20.9γ≥;当11.5i i h h +>,2 1.1γ≥。
可以看出,《高规》关于该类结构考虑层高修正后的侧向刚度比2γ的限值要求较框架结构的侧向刚度比1γ严。
另外,《高规》还要求,对结构底部嵌固层,该比值2 1.5γ≥。
高层结构整体性能指标解析
高层建筑结构设计整体性能指标控制1.平均重度《高混规》5.1.8条文说明目前国内钢筋混凝土结构高层建筑由恒载和活载引起的单位面积重力,框架与框架-剪力墙结构约为12kN/m2~14kN/m2,剪力墙和筒体结构约为13kN/m2~16kN/m2,而其中活荷载部分约为2kN/m2~3kN/m2,只占全部重力的15%~20%,活载不利分布的影响较小。
另一方面,高层建筑结构层数很多,每层的房间也很多,活载在各层间的分布情况极其繁多,难以一一计算。
【注】平均重度可用于衡量荷载输入的准确性与初步判断结构构件尺寸合理性。
2.结构基本周期结构基本周期可用于判断结构质量和刚度等结构特性合理性的指标。
一般7度区剪力墙结构T=0.1N,N为楼层层数,6度区与8度区上下浮动。
3.结构整体位移角(弹性)4.楼层剪重比根据《抗规》5.2.5【注】《抗规》5.2.5条文说明地震影响系数在长周期段下降较快,对于基本周期大于3.5s的结构,由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能太小。
而对于长周期结构,地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响,但是规范所采用的振型分解反应谱法尚无法对此作出估计。
出于结构安全的考虑,提出了对结构总水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的要求,规定了不同烈度下的剪力系数,当不满足时,需改变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。
例如,当结构底部的总地震剪力略小于本条规定而中、上部楼层均满足最小值时,可采用下列方法调整:若结构基本周期位于设计反应谱的加速度控制段时,则各楼层均需乘以同样大小的增大系数;若结构基本周期位于反应谱的位移控制段时,则各楼层i均需按底部的剪力系数的差值△λ0增加该层的地震剪力——△F Eki=△λ0G Ei;若结构基本周期位于反应谱的速度控制段时,则增加值应大于△λ0G Ei,顶部增加值可取动位移作用和加速度作用二者的平均值,中间各层的增加值可近似按线性分布。
几种结构比值
对于框架(或框剪,剪力墙)结构,一般需要控制的有:宏观控制的5大比值:周期比,位移比,刚度比,剪重比,刚重比微观控制的6大比值:轴压比,剪压比,剪跨比,跨高比,高厚比(剪力墙),长细比(柱)[1]、剪重比控制:剪重比指任一楼层的水平剪力与该层及其以上各层总重力荷载代表值的比值。
一般是指底层水平剪力与结构总重力荷载代表值之比。
它在某种程度上反映了结构的刚柔程度,剪重比应在一个合理的范围内,以保证结构整体的刚度适中,剪重比太小,说明结构整体刚度偏柔,在水平荷载或水平地震作用下将产升过大的水平位移或层间位移;剪重比过大,说明结构整体刚度偏刚,会引起很大的地震力,不经济。
附规范规定:《抗规》5.2.5条“剪重比”在新规范中就是水平地震剪力系数λ。
《高规》3.3.13条出于结构安全的考虑,增加了对各层水平地震剪力最小值的要求,结构的水平地震效应据此进行相应调整。
[2]、位移比控制:位移比是指楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与该楼层弹性水位移(或层间位移)的平均值之比。
位移比的大小是反映结构平面规则与否的重要依据,它侧重控制的是结构侧向刚度和扭转之间的一种相对关系,而非绝对大小,它的目的是使结构抗侧力构件布置更有效、更合理。
附规范规定:《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1.3倍。
[3]、周期比控制:周期比使指结构扭转为主的第一周期T1与以平动为主的第一周T1的比值,其主要目的是控制结构在地震作用下的扭转效应。
周期比实际上反映了结构的扭转刚度和侧向刚度之间的一种对应关系,同时也反映了结构抗侧力钩件布置的合理性和有效性。
附规范规定:《高规》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0.850[4]、层刚比控制:我国的“抗震规范”和“高规”均对结构的楼层侧向刚度比作出了规定,其主要目的是为了保证结构竖向刚度变化的均匀性,防止出现突变的情况。
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。
高层建筑结构六个比
高层结构设计中的六个比如和控制?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1. 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。
[高规]4.3.5条规定,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,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。
与相邻上一层侧向刚度的比值
与相邻上一层侧向刚度的比值
相邻上一层侧向刚度的比值是指相邻两层材料在侧向刚度方面
的比较。
侧向刚度是指材料在受到侧向力作用时的抵抗变形的能力。
比值的计算可以通过以下公式得到:
比值 = 当前层侧向刚度 / 上一层侧向刚度
这个比值可以用来评估材料在垂直方向上的刚度变化情况。
当
比值大于1时,表示当前层材料的侧向刚度大于上一层材料,说明
材料在垂直方向上的刚度逐渐增加;当比值小于1时,表示当前层
材料的侧向刚度小于上一层材料,说明材料在垂直方向上的刚度逐
渐减小。
这个比值在工程设计中具有重要的意义。
例如,在建筑结构设
计中,不同层次的材料具有不同的侧向刚度,通过计算比值可以确
定结构在垂直方向上的刚度变化情况,从而优化结构的设计。
此外,在地质勘探中,比值也可以用来评估地层的侧向刚度变化,为地质
灾害的预测和防治提供参考依据。
总之,相邻上一层侧向刚度的比值是一个重要的工程参数,可
以用来评估材料在垂直方向上的刚度变化情况,为工程设计和地质
勘探提供参考依据。
多层 侧向刚度比
多层侧向刚度比
多层侧向刚度比是指多层结构在侧向受力时,不同层之间的刚度差异比率。
它可以用来描述多层结构侧向承载能力的分布情况。
在多层结构中,不同层之间的材料和构件可能存在不同的刚度。
通常情况下,上层的刚度较大,底层的刚度较小。
这是由于上层通常承受较大的侧向荷载,需要具有较高的刚度来保证结构的稳定。
而底层由于受力较小,刚度可以适当减小。
多层侧向刚度比的计算方法为:
侧向刚度比 = 上层刚度 / 底层刚度
侧向刚度比可以用来评价结构的侧向刚度均匀性。
如果侧向刚度比接近于1,说明不同层之间的刚度相近,结构较均匀;如
果侧向刚度比远离1,说明不同层之间的刚度存在较大差异,
结构较不均匀。
多层侧向刚度比在结构设计和分析中具有重要的意义。
合理选择和设计不同层的刚度,可以提高结构的稳定性和抗侧承载能力,保证结构在侧向荷载下的安全性和可靠性。
同时,多层侧向刚度比也可以用来预测结构在地震等侧向荷载作用下的响应情况,为结构抗震设计提供参考。
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。
侧向刚度比不满足要求
侧向刚度比不满足要求侧向刚度比是指建筑结构在水平方向上的刚度与竖向刚度之间的比值。
侧向刚度比的大小直接影响到结构的承载能力和抗震能力。
若侧向刚度比不满足要求,可能会导致结构在地震或其他水平荷载作用下出现过大的位移和变形,从而对结构的安全性和稳定性造成严重威胁。
当侧向刚度比小于最低要求值时,结构的抗震性能较差,容易出现较大的变形和破坏。
这可能导致结构不仅在地震中易受损,而且容易发生瞬时剪切破坏,进而引发局部或全局崩塌。
如果侧向刚度比过大,结构在受到侧向荷载的作用时刚度较大,容易发生薄弱部位的承载能力不足,造成结构破坏。
此外,侧向刚度比过大还会导致结构在地震中发生“刚件效应”,即结构中刚度较大的部分容易受到过大的应力,影响结构的整体性能。
为了满足侧向刚度比的要求,可以采取以下几个优化措施:1.改变结构的截面形状和尺寸:可以通过增加结构的截面的面积和惯性矩来提高结构的侧向刚度。
对于柱子,可以增加截面的尺寸;对于梁和板,在满足承载力的前提下,可以适当增加截面的尺寸。
2.设置剪力墙或支撑墙:剪力墙或支撑墙是在结构中布置的具有较大剪力承载能力的墙体结构,能够有效提高结构的侧向刚度。
通过增加剪力墙或支撑墙的数量和位置,可以改善结构的整体稳定性和抗震性能。
3.采用钢结构或框架结构:相比混凝土结构,钢结构和框架结构具有较高的侧向刚度,且对材料有较好的延性,适应性较强。
在一些高层建筑和大跨度结构中,采用钢结构或框架结构可以有效提高结构的侧向刚度和抗震能力。
4.考虑地震影响:在结构的设计和施工过程中,需要充分考虑地震的影响。
结构的侧向稳定性和刚度满足要求是地震设计的基本要求之一,通过对结构的抗震设防设计,可以提高结构的侧向刚度,从而更好地保证结构的安全性。
在结构设计和施工过程中,侧向刚度比的控制是非常重要的一个环节。
通过采取适当的优化措施,可以保证结构的侧向刚度满足要求,提高结构的抗震能力和整体稳定性。
同时,需要密切关注结构的施工质量和结构材料的性能,以确保结构满足设计要求。
混凝土结构楼层侧向刚度比的规定 可能是老规范
2010-03-19 07:54:18| 分类:基本设计理论|字号订阅★规范中关于混凝土结构楼层侧向刚度比的规定1)《抗规》6.1.14,《高规》5.3.7:地下室顶板作为嵌固层,地下“侧向刚度”大于首层的2倍。
“侧向刚度”计算方法:无规定。
(抗规6.1.14条文说明建议,方案设计时可按层剪切刚度计算,并有计算公式6.1.14-1,6.1.14-2。
此公式与下面第4)条高规E.0.1条的层剪切刚度计算公式基本一样,但略有不同)2)《抗规》3.4.2,《高规》4.4.2:抗震设计时,楼层“侧向刚度”不宜小于上层的70%或上三层平均值的80%(抗规和高规均没有规定“不应”的限值)。
“侧向刚度”计算方法:地震层剪力与平均层间位移的比值。
3)《抗规》E.2.1条:筒体结构转换层上下层的“侧向刚度”比不宜大于2。
“侧向刚度”计算方法:无规定。
(转换层首层和三层及以上时,下面第4)、6)条已有规定,且比本条严格。
所以本条仅适用于转换层在第二层的筒体转换结构。
其他类型的二层转换结构,也可参考本条规定。
4)《高规》E.0.1条:转换层在首层时,二层与首层的“等效剪切刚度”比宜接近于1,抗震设计时不应大于2,非抗震设计时不应大于3。
“等效剪切刚度”计算方法:公式E.0.1-1~E.0.1-3。
(只考虑剪切变形的层剪切刚度)5)《高规》E.0.2条:转换层在二层及以上时,转换层上部与下部的“等效侧向刚度”比(将转换层及下部楼层看做整体,将转换层上部基本相同高度的若干楼层看做整体),宜接近于1,抗震设计时不应大于1.3,非抗震设计时不应大于2。
“等效侧向刚度”计算方法:公式E.0.2。
(求顶部单位水平力作用下侧移倒数的层剪弯刚度)6)《高规》E.0.2条:转换层在三层及以上时,转换层本层的“侧向刚度”不应小于相邻上部楼层的60%。
“侧向刚度”计算方法:无规定。
★SATWE的解决方案◆程序提供的三种算法·剪切刚度:按照《抗规》6.1.14条文说明中剪切刚度计算公式。
嵌固端的要求
嵌固端的设计要求一. 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,1.刚度比:抗规6.1.14 ,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。
注:1.“相关范围”一般可从地上结构(主楼、有裙房时含裙房)周边外延不大于20m 。
2.侧向刚度比是剪切刚度比。
而高规3.5.2 条,注:1. 高规的刚度比是我们平时所说的第三种刚度比,和抗规是不一样。
2. 高规没有提及相关范围内的刚度?2. 楼板:地下室顶板应避免开设大洞口;地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构,相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构;楼板板厚不宜小于180mm, 混凝土强度等级不宜小于C30 ,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25 %。
----- 抗规6.1.14 条,高规3.6.3 条。
3. 抗震等级:------- 抗规6.1.3 条,地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级。
地下室中无上部结构的部分,抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。
---- 高规3.9.5 条,抗震设计的高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级,但不应低于四级;地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。
4. 相应调整:抗规6.1.14 地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,应符合下列要求:1. 地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外,尚应符合下列规定之一:1) 地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1 倍,且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
2) 地下一层梁刚度较大时,柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的 1.1倍;同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上;2 . 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积,不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。
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
1.典型结构分析法:通过对已完成的类似结构进行实验测试和数值模拟,获得侧向刚度比的典型取值范围。
2.经验公式法:通过工程经验和实践,总结出一些常见结构的侧向刚度比取值,根据实际情况进行调整。
3.极限承载能力法:通过对结构的强度和刚度进行综合考虑,确定结构的侧向刚度比,使其能够满足承载要求,并具有合理的刚度。
4.性能设计法:结构的侧向刚度比应能满足结构在地震等荷载作用下的性能要求,例如位移、层间位移角、变形能力等,具体数值可参考相关设计规范。
5.材料性能法:结构材料的性能对结构侧向刚度比也有影响,例如钢材的弹性模量、混凝土的抗压强度等,可通过选取合适的材料性能来确定侧向刚度比。
6.动力特性法:通过对结构的振动特性进行分析,确定结构的基频及其相对刚度,从而确定侧向刚度比。
在实际工程中,一般需要综合以上方法进行侧向刚度比的取值确定。
此外,还需考虑结构的功能、预算和施工等因素,选择经济、可行的侧向刚度比取值。
需要注意的是,结构的侧向刚度比是一个非常重要的设计参数,对结构的性能和安全性有直接影响,因此在设计过程中需经过充分的论证和校核,确保取值的合理性和可行性。
同时,也需要遵守相关的法规和设计规范,以确保结构的设计符合安全和可靠性要求。
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
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
侧向刚度比限制
侧向刚度比限制
侧向刚度比是结构工程中的一个重要参数,它是指结构在水平方向受到荷载作用后的抵抗能力。
简单来说,它描述了结构在水平方向受到力的影响下的变形程度,也就是结构对水平方向的稳定性。
建筑物的侧向刚度比需要考虑许多因素,如建筑结构的形式、材料及地震活动等。
一般来说,建筑结构的侧向刚度比需要满足国家规范的要求,以保证建筑物在受到水平荷载时能够稳定地承受力量,不会发生塌陷等事故。
同时,也可以通过调整建筑中不同材料的比例和结构的形式来改善其侧向刚度比。
然而,我们需要注意的是,刚度比并不是越大越好。
当刚度比过大时,结构在受到荷载后的变形程度较小,可能会导致建筑物失稳或者结构破坏。
因此,刚度比需要在不矫枉过正的情况下,综合考虑多种因素进行计算。
除此之外,还需要注意的是建筑物的侧向刚度比需要满足建筑物的使用功能和地理位置等因素。
例如在地震频繁的地区,需要加强建筑物的侧向刚度比,使其能够承受更大的荷载。
总之,建筑物的侧向刚度比是结构工程设计中非常重要的一个参数,需根据国家规范和实际情况进行合理调整。
只有合理的侧向刚度比设计,才能保证建筑物的安全稳定,防止发生意外事故。
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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)
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)
总结:在pkpm计算结果中,Ratx1和Ratx2都是采用RJX3来进行计算的,(一般结构我们都采用RJX3侧向刚度来衡量)且Ratx1是根据《高规》3.5.2条1款进行计算,不考虑层高修正,只对框架结构有意义;Ratx2是根据《高规》3.5.2条2款进行计算,需要考虑层高修正 Ratx2= Ki*hi/(Ki+1*hi+1) (注意层高修正的顺序)。
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)
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
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。