各类结构荷载计算及组合

效应应乘增大系数。
对于非耦联情况， 89规范版采用简化刚度计算；

新规范版改为采用真实刚度计算。
耦联
非耦联
j
X
i 1 n i 1
n
ji
Gi
X ji Gi
2
tj X jiGi / ( X ji Y ji ri ji )Gi
2 2 i 1 i 1


偶然偏心
多方向水平地震作用
4.1 有效质量系数
抗震规范第5.2.2条规定抗震计算时，不进行扭转耦联计 算的结构，水平地震作用标准值的效应，可只取前2～3个 振型，当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时， 振型个数应适当增加。其条文说明中还指出为使高柔建筑 的分析精度有所改进，其组合的振型个数适当增加。振型 个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振 型数。 高规5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算 结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔结构的振型
X 向配筋 Asx (mm*mm) 2575 2838 1.1021 2126 2141 1.0071 2266. 2266. 1.00
Y 向配筋 Asy (mm*mm) 2440 2800 1.1475 1502 2031 1.3522 2402. 2416. 1.0058
配箍率 Rsv 0.85 1.17 1.3765 1.3 1.3 1.0 1.01 1.17 1.1584
设计规范要求在软件中的实现 及设计参数的合理确定 李云贵
内容
恒载计算
活载计算
风荷载计算 地震作用计算 地震作用调整 设计内力调整 作用效应组合
1. 恒载计算
• 荷载取值
• 模拟施工加载计算 施工加载 1
施工加载 2
1.1 施工加载过程
1.2 模拟施工加载的机理
构件标准内力对比 (FRAM1 第 8 层)
梁支座弯矩比∶ 梁剪力比 ∶ 柱剪力Vx比∶ 柱剪力Vy比∶ 柱轴力N比∶ 柱底弯矩Mx比∶ 柱底弯矩My比∶ 柱顶弯矩Mx比∶ 柱顶弯矩My比∶
1.16( 2) 1.16( 2) 1.17( 23) 1.17( 24) 1.09( 20) 1.17( 24) 1.16( 23) 1.17( 24) 1.17( 24)
角 柱
边 柱
中 柱
框剪结构双、单地震(单向偏压配筋)对比
柱 类 别
轴力 (kN)
配筋率 RAs
1.0000 1.1300 1.130(1.0378) 3.3200 4.7000 1.4157(1.0647) 0.8600 1.6100 1.8721(1.0822)
X 向配筋 Asx (mm*mm)
n
n
S
S
j 1
m
2 j
S

j 1 k
m
m
jk
S j Sk
4.3
双向地震作用
新抗震规范5.1.1条规定，质量和刚度分布明显不对 称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。 一般情况，可根据不考虑偶然偏心的楼层最大位移 与平均位移比判断: A级>1.2，B级>1.2 5.2.3条给出的双向地震作用计算公式如下
框剪结构、框筒结构
T=（0.08-1.00）N
T=（0.06-0.08）N
剪力墙结构、筒中筒结构 T=（0.05-0.06）N 其中N为结构层数。 也可采用结构分析得到的结构第1平动周期。
2.3 风作用的编辑修改
文本文件修改 图形修改
4. 地震作用计算
有效质量系数 扭转耦联 双向地震扭转效应
1 i1
i 1
n
2 工加载1的计算简图
1.3 模拟施工加载1
考虑了从下往上依次施工和逐层找平因素 的影响；
未考虑结构地基的不均匀沉降；
若结构地基无不均匀沉降，模拟施工加载1
能较准确地反映结构的实际受力状态；
若结构地基有不均匀沉降，上述分析结果
Nx`=131 Ny`=131
规则框架单、双向地震（单偏压配筋）对比
柱 类 别 单 地 双 地 比 值 单 地 双 地 比 值 单 地 双 地 比 值
轴力 (kN) -2345 -2553 1.09 -2421 -2435 1.01 -3082. -3088. 1.00
配筋率 RAs 2.5 2.85 1.14 2.63 3.07 1.1673 2.31 2.32 1.0043
针对这一条，程序增加了自动计算多方向水平地震作用的功
能。用户可以根据需要指定多个（最多允许12个）地震作用 方向，程序对每一地震方向进行地震反应谱分析，计算相应 的构件内力。在构件设计阶段，也将考虑每一方向地震作用 下构件内力的组合，这样不至于漏掉最不利情形，保证了结
构设计的安全。
4 34
8 35
1.01( 24) 1.01( 24) 1.01( 6) 1.01( 2) 1.02( 2) 1.01( 2) 1.01( 6) 1.01( 2) 1.01( 2)
AVER= AVER= AVER= AVER= AVER= AVER= AVER= AVER= AVER=
1.06 1.06 1.06 1.07 1.05 1.07 1.06 1.07 1.07
π z 0.7 Z tg[ ( ) ] 4 H
该公式是以高层建筑为主，且结构以弯剪型变形为主的 振型系数计算公式。
2.2 结构基本自振周期
脉动增大系数ξ 与结构的基本周期有关（woT12）。结构 的基本周期可采用结构力学方法计算，对于比较规则的 结构，也可以采用近似方法计算：
框架结构
PMSAP则输出在“工程名.ABS‖文件中。
4.2 扭转耦联
对于多层和高层建筑，建议都考虑扭转耦联。 新高规3.3.4条规定，质量、刚度不对称、不均匀的结 构，以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭
转耦联振动影响的振型分解反应谱法。
新抗震规范5.2.3条规定，规则结构不进行扭转耦连计 算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用
偶然偏心对配筋（平均）的影响 柱 梁
• 15层框剪 11.9% 2.3%
• 13层框剪(PJ2)
• 33层框支 • 8层框架 • 21层框剪 • 19层框剪
0.4%
7.7% 0.9% 1.3%
1.7%
0.8% 3.9% 1.2% 1.2%
• 18层框剪
0.7%
3.0%
偶然偏心对最大位移比的影响（最大/平均）
顶部
连接内筒和外柱的伸臂桁架和带状桁架
2. 活载计算
• 活载作用随机性的模拟 • 活载作用的加载方式 • 活载作用的折减
3.
风荷载计算
风压标准值计算
k Z S Z wO
Z Z 1 Z
2.1 振型系数
按新荷载规范7.4.5条，采用条文说明中的公式计算：
会存在一定的误差，尤其对于框剪结构，
外围框架柱受力偏小。
1.4 模拟施工加载2
考虑在模拟施工加载1的基础上，近似考虑基 础的不均匀沉降：
（1）假定基础的刚度是均匀的；
（2）竖向构件的轴向刚度放大10倍，间接减小竖 向变形差。
―模拟施工加载2‖在理论上并不严密，是一种经 验上的处理方法，但这种经验上的处理，会使 地基有不均匀沉降的结构的分析结果更合理，

在竖向恒载作用下，结构变形基本上是在施工过程 中逐层形成的。 逐层形成结构刚度；
逐层找平；
逐层加荷载。
在逐层施工过程中，基础发生不均匀沉降。
恒载作用下结构变形形成示意图
1 i1
i 1
n
2 i 2
i 2
n
n nn
恒载作用下结构变形形成近似示意图
4.4 偶然偏心
新高规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%。 从理论上讲，各个楼层的质心都可以在各自不同的 方向出现偶然偏心，程序中只考虑四种最不利偏心 方式：
X正向偏心5% 、 X负向偏心5%
Y正向偏心5% 、 Y负向偏心5%
否则
' M xx M xx
M xy '
2 M yx (0.85M xx ) 2
双向地震作用计算示例
X方向
Y方向
单 方 向
Mxx=100
Myx=50
Mxy=50
Myy=100
Nx=100
Ny=100
双 X`方向 方 向 Y`方向
Mxx`=109 Myx`=50
Mxy`=50 Myy`=109
能更好地反映这类结构的实际受力状态。
上海环球金融中心（101层）
上海国际金融中心
高101层 巨型柱 巨型支撑
带状桁架
伸臂桁架 转换桁架 核心筒墙内的钢支撑
核心筒体系(-3-91层）
下部和中部核心筒的交接转换（57-63层）
巨型支撑（7-18层）
巨型支撑（19-30层）
巨型支撑（78-93层）
1885.00 2291.00 1.2154(1.0431) 4432.00 6226.00 1.4048(1.0552) 1229.00 2262.00 1.8405(1.0574)
Y 向配筋 Asy (mm*mm)
2351.00 2644.00 1.1246(1.0052) 5807.00 7975.00 1.3733(1.0655) 1653.00 2592.00 1.5681(1.0824)
2 S x ' S x (0.85S y ) 2 2 S y ' S y (0.85S x ) 2
双向地震作用计算原则
对于单方向地震作用 xx、M xy和M yx、M yy M
如果 | M xx || M xy |
M xx '
2 M xx (0.85M yx ) 2
' M xy M xy
配箍率 Rsv
1.1600 1.1600 1.00(1.000) 1.1600 1.3000 1.1207(1.0129) 1.3000 1.6800 1.2923(1.0209)
角 柱
边 柱
中 柱
单 -2598.00 地 双 -2776.00 地 比 1.0685(1.0359) 值 单 -5263.00 地 双 -5888.00 地 比 1.1188(1.0305) 值 单 -6016.00 地 双 -7251.00 地 比 1.2053(1.0230) 值
高规3.3.1条的条文说明：
当计算双向地震作用时，可不考虑质量偶然偏心的影响 抗震规范5.2.5条的条文说明： 如果考虑(双向地震) 扭转耦联影响的地震作用效应小 于考虑偶然偏心引起的地震作用效应时，应取后者以
策安全，但二者不叠加计算。
4.5 多方向水平地震作用
规范条文 抗震规范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度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。 程序实现
12 36
16 37
20 38
24
12
15
3
29
7
30
11
31
15
32
19
18
6
3
9
33
23
11
14
2 24
6 25
10
14 27
18 28
17
2
5
8
Xm=15.00 Ym=7.95
26
Xs=15.00 Ys=7.95 Rx=1.00 Ry=1.00
22
10
1 19
5 20
9 21
13 22
13
4
偶然偏心的四种方式
偶然偏心计算方法
考虑偶然偏心的计算。结构分析涉及的因素有： 刚度、质量、周期、振型、地震作用、位移、内力 方法1（TBSA）：
刚度、质量、周期、振型、地震作用、位移、内力
方法2（SATWE、TAT、PMSAP）：
刚度、质量、周期、振型、地震作用、位移、内力
实例： 偶然偏心对构件内力的影响
不考虑 • 15层框剪 • 33层框支 1.20 1.05 考虑 1.31 1.95 1.5 增加 8.11% 6.99% 30.32%
• 13层框剪(PJ2) 1.82
• 8层框架
• 19层框剪
1.76
1.57
2.39
1.75
26.22%
10.04%
• 18层框剪
1.43
2.03
29.16%
偶然偏向与双向地震作用的关系
数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使振型参与质 量不小于总质量的90%。
WILSON E.L. 教授提出了振型有效质量系数的概念， 用于判断参与振型数足够与否。
有效质量因子的含义解释。 程 序 自 动 计 算 该 参 数 并 输 出 。 TAT 输 出 在 “ TAT4.OUT‖ 文 件 中 ， SATWE 输 出 在 “ WZQ.OUT‖ 文 件 中 ，