平面不规则结构的判断及调整

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路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:扭转效应与周期比
• 周期比接近1.0时,扭转效应出现峰值,故应 使周期比尽量远离1.0
• 理论上宜控制双向周期比均满足限值:
• 实际运用时,可采用较松的做法,满足下式即可:
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
特别不规则
➢ 有效净宽度Be小于5米或一侧楼板最小有效宽度小于 2米
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
平面不规则的类型:楼板局部不连续
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
相对有效宽度太小(<50%)
相对开洞面积太大(>30%)
绝对有效宽度太小 (总宽<5m或单侧<2m)
平面不规则的类型:楼板局部不连续
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
这样的局部扭转振型对应的周期 也不能作为验算周期比的素材, 要采用强制刚性楼板假定获得整体扭转振型
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
采用强制刚性楼板假定后变成整体扭转振型
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
➢何为“第一”, “第二”, “第N” 振型? 有几个 “振幅零点” 就是第几阶振型
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
第一振型
第二振型
第三振型
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
何谓振型
的“阶”?






路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
➢ 弹性膜
主要用于楼面凹凸不 规则、楼板不连续、
大开洞结构
• 考虑楼板的面内刚度,面外刚度为零
• 采用平面应力膜单元
➢ 适用范围
• 要考虑面内刚度,可以忽略面外刚度的结构
• 多数楼面凹凸不规则、楼板不连续、大开洞 结构,均可应用。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼板模型的使用逻辑:总结
在不采用等代杆系时,楼板可如下考虑
严重楼板局部不连续平面实例:三条占全了!
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2.楼层位移比
• 基本概念
• 计算条件
• 相关参量取值
• 几何解释:位移比与形心转心的关系
• 竖向变化规律,位移比立面控制
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:基本概念
• 楼层位移比的概念
• 楼层层间位移比的概念
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢考虑楼板的几种方式
楼面凹凸不规则、楼板不连续
结构的设计
主要用于
➢ 弹性楼板6
转换厚板
• 考虑楼板的面内刚度和面外刚度
• 采用壳单元
➢ 适用范围
• 主要用于厚板转换层、板柱体系
➢ 注意
• 普通结构中应用,会减小梁的配筋结果
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢考虑楼板的几种方式
若经分、合二法调整未果,或受到客观 条件限制不能作此类调整,则须对此类 不规则结构采用更为严格的方法进行基 于性能的抗震设计,设计要点如下: ➢主体结构设计:中震弹性设计 考虑弹性楼板; 偶然偏心、双向地震取不利; 位移角及承载力均作小震、中震双控;
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢如何定义弹性楼板
➢位移比与转动中心的关系:
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:几何解释
B:垂直于地震方 向的楼面宽度
4 3 2 1
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
r:形心与转心在 垂直于地震方向
的距离
r 0.5B 1.0B 1.5B 2.0B 2.5B
楼层位移比:几何解释
转动中心 CR
楼面形心CS r=2.5B
平动为主 扭转为主
混合振型
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
这样的局部平动振型对应的周期 不能作为验算周期比的素材, 要采用强制刚性楼板假定以获得整体平动振型
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
采用强制刚性楼板假定后变成整体平扭振型
➢是对结构整体抗扭特性的衡量,是结构 的全局指标,非局部指标。
➢为了保证位移比的全局意义,计算位移 比时,应采用强制刚性楼面假定
➢规范仅对地震作用要求位移比控制
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:计算条件
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:几何解释
➢控制楼层的位移比 等价于控制楼层 形心与楼层转动中心的距离 r
➢笔者建议,仅对于楼面标高高于结构主体 总高度1/4的楼层,才按照规范限值控制 其位移比;对于地下室以及楼面标高不高 于结构主体总高度的1/4的楼层,可以不 必控制其位移比。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:如何进行立面控制
• 控制1/4总高处的位移比小于1.5相当于控 制顶层位移比小于(1+0.5/3.68)=1.136
何谓振型
的“阶”?

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路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
何谓振型
的“阶”?






路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
➢周期比验算中所用到的周期Tt,Tx1,Ty1,均为 “第一”,不应取其余。
➢“第二”,“第三”,乃至于“第N”均为不可取。 ➢X,Y应理解为结构的刚度主轴,一般不同于
– 弱连系楼盖 – 主体结构独立工作复核 – 构造加强
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构楼面凹凸不规则、楼板不 连续的调整
➢通过楼面调整消除凹凸不规则或楼 板不连续,基本方法两种:
• 合法:增设楼板(拉板、拉梁或阳 台板、空调设备平台板)
• 分法:设缝分割为若干规则子结构
,低矮的弱连廊采用滑支座等
平面不规则结构的判断 及调整
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020年4月13日星期一
1.平面不规则的类型
• 扭转不规则 • 凹凸不规则 • 楼板局部不连续
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
平面不规则的类型:扭转不规则
扭转不规则
➢ 单向偶然偏心地震作用下的位移比超过1.2
扭转特别不规则
➢ A类高层建筑:单向偶然偏心地震作用下的位移比 超过 1.5,或者Tt/T1>0.90
转角 3.44 123.47 91.85 4.10 140.25 92.42 0.27 57.47 91.58
平动系数 (X+Y) 扭转系数 0.98 ( 0.98+0.00 ) 0.02 0.06 ( 0.02+0.04 ) 0.94 0.96 ( 0.00+0.95 ) 0.04 0.97 ( 0.96+0.01 ) 0.03 0.06 ( 0.03+0.02 ) 0.94 0.62 ( 0.00+0.62 ) 0.38 0.99 ( 0.99+0.00 ) 0.01 0.05 ( 0.02+0.04 ) 0.95 0.97 ( 0.00+0.96 ) 0.03

ENDIF 路漫漫其修远兮,
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
B
B
B
楼层位移比:几何解释
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:竖向变化规律
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:竖向变化规律
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:如何进行立面控制
➢通过考察位移比的竖向变化规律我们知道 ,结构底部的位移比理论上会趋于无穷大 ,控制底部楼层的位移比有时难以实行。
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
➢何为扭转为主?
• 整体振动 • 扭转成分超过80%
➢何为平动为主?


路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
整体振动 平动成分超过80%
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
振型 周 期 1 1.4541 2 1.3492 3 1.1973 4 0.4985 5 0.4653 6 0.3877 7 0.2381 8 0.2182 9 0.1699
楼面凹凸不规则、楼板不连续 结构的设计
➢ 弹性楼板3
主要用于 板柱体系
• 面内刚度无限大,考虑楼板的面外刚度
• 采用板弯曲单元
➢ 适用范围
• 面内刚度很大,又不可忽略面外刚度的结构
• 板柱体系、板柱剪力墙体系
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢考虑楼板的几种方式
楼面凹凸不规则、楼板不连续 结构的设计
用户建模时所采用的坐标轴
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:如何选取Tt,Tx1,Ty1
Y
X
沿结构刚度主轴方向的第一侧振周期示意
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
4. 楼面凹凸不规则、楼板不连 续结构的调整和设计
➢合法 ➢分法 ➢基于性能的抗震设计
– 主体结构
• 如何定义弹性板 • 关注有效质量系数
楼层位移比:相关参量取值
➢ 最大位移:墙顶、柱顶节点的最大位移 ➢ 平均位移:墙顶、柱顶节点的最大位移与最小位
移之和除2 ➢ 最大层间位移:墙、柱层间位移的最大值 ➢ 平均层间位移:墙、柱层间位移的最大值与最小
值之和除2
➢ 不考虑无柱节点的位移!
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼层位移比:计算条件
• 控制1/4总高处的位移比小于1.4相当于控 制顶层位移比小于(1+0.4/3.68)=1.109
• 控制1/4总高处的位移比小于1.2相当于控 制顶层位移比小于(1+0.2/3.68)=1.054
• 如此看来,这个控制已经足够严格了!
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
3.结构周期比
• 扭转效应与周期比的关系 • 如何选取Tt,Tx1,Ty1
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
多塔 楼 之间 的 连廊 应 定义
➢考虑楼板的几种方式
楼面凹凸不规则、楼板不连续 结构的设计
➢ 刚性楼板假定
在楼板规则的多 数工程中应用!
• 面内刚度无限大,面外刚度为零
➢ 适用范围
• 楼板面内刚度足够大的工程,但板厚 较小(<150mm)
➢ 梁刚度放大
• 以此近似考虑楼板的面外刚度
凸出太细
➢ l/b >2.0 (抗震设防烈度6,7度) ➢ l/b >1.5 (抗震设防烈度8,9度)
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
平面不规则的类型:凹凸不规则
平面太狭长 凹入太多
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
凸出太细
平面不规则的类型:凹凸不规则
狭长平面实例
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
平面不规则的类型:凹凸不规则
楼面凹凸不规则、楼板不连续 结构的设计
楼板局部 大开洞造 成的明显 的薄弱部 位应定义
弹性板
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢如何定义弹性楼板
楼面凹凸不规则、楼板不连续 结构的设计
楼板开洞较多或较复杂时应整层定义弹性板
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
楼面凹凸不规则、楼板不连续 结构的设计
➢如何定义弹性楼板

IF( 厚板转换层 )THEN

弹性板6

ELSEIF(板柱体系、板柱抗震墙体系)THEN

IF(楼面凹凸不规则、楼板不连续)THEN

弹性板6

ELSE 弹性板3
ENDIF
按 照
ELSE

IF(楼面凹凸不规则、楼板不连续)THEN

弹性膜(板较厚时用弹性板6)

ELSE

刚性楼板假定(板较厚时用弹性板3)
➢ B类高层建筑、混合结构、复杂高层:单向偶然偏 心地震作用下的位移比超过 1.4,或者Tt/T1>0.85
平面不规则的类型:凹凸不规则
平面太狭长
➢ L/B>6 (抗震设防烈度6,7度) ➢ L/B>5 (抗震设防烈度8,9度)
凹进太多
➢ l/Bmax >0.35 (抗震设防烈度6,7度) ➢ l/Bmax >0.30 (抗震设防烈度8,9度)
凹 凸 不 规 则 平 面 实 例
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
平面不规则的类型:凹凸不规则
凹 凸 不 规 则 平 面 实 例
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
平面不规则的类型:楼板局部不连续
一般不规则
➢ 有效宽度Be小于典型宽度B的50%:Be<0.5B
➢ 开洞面积At大于楼面面积A的30%:At>0.3A
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构楼面凹凸不规则、楼板不 连续的调整
• 合法:红色的拉板或蓝色的设备板
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构楼面凹凸不规则、楼板不 连续的调整
• 分法:设防震缝或滑动铰支
连廊
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
防震缝
防震缝,滑动铰支
楼面凹凸不规则、楼板不连续 结构的设计
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:扭转效应与周期比
• 结构的地震扭转反应与两个因素有关:一 是偏心率,二是周期比。用公式表示就是 :
结构相对扭转反应 偏心率 周期比
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
结构周期比:扭转效应与周期比
• 结构扭转效应随周期比的变化曲线
周期比接近1.0时,扭 转效应出现峰值
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