設(shè)計(jì)規(guī)范要求在軟件中的實(shí)現(xiàn)及設(shè)計(jì)參數(shù)的合理取值三.ppt

李云貴,設(shè)計(jì)規(guī)范要求在軟件中的實(shí)現(xiàn)及設(shè)計(jì)參數(shù)的合理確定,內(nèi)容,1、結(jié)構(gòu)整體性能控制 2、作用效應(yīng)的計(jì)算與調(diào)整 3、鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì) 4、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取,內(nèi)容,1、層剛度比控制 2、周期比的控制 3、位移比的控制 4、剪重比的控制 5、結(jié)構(gòu)薄弱層驗(yàn)算 6、結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng),1、層剛度比控制,新抗震規(guī)范附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2。 新高規(guī)的4.4.2條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%。 新高規(guī)的5.3.7條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固端時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。,新高規(guī)的10.2.3條規(guī)定，底部帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，應(yīng)符合高規(guī)附錄E的規(guī)定。 E.0.1底部大空間為一層的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)等效剛度比表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于3，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2。 E.0.2底部為多于一層大空間的部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其等效側(cè)向剛度比e宜接近1，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于2，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)大于1.3。,1.1 層剛度比計(jì)算方法,高規(guī)附錄E.0.1建議的方法剪切剛度 Ki = （CiGci Aci + Gwi Awi ） / hi 高規(guī)附錄E.0.2建議的方法剪彎剛度 Ki = Fi / i 抗震規(guī)范的3.4.2和3.4.3條文說明中建議的計(jì)算方法： Ki = Vi / ui 高位轉(zhuǎn)換層剛度比,高位轉(zhuǎn)換層剛度比,1.2 層剛度比算例比較,剪切剛度,高規(guī)附錄E.0.1建議的方法剪切剛度 Ki = （CiGci Aci + Gwi Awi ） / hi 計(jì)算簡單 不能考慮有支撐的情況 不能考慮剪力墻動(dòng)口高度的變化,剪彎剛度,產(chǎn)生單位位移所需要的水平力 Ki = Fi / i 計(jì)算較繁瑣 適用于所有情況 計(jì)算模型值得商討,抗震規(guī)范的3.4.2和3.4.3條文 說明中建議的計(jì)算方法,層剪力與層間位移的比值： Ki = Vi / Ui 計(jì)算簡單 概念簡單 剪力和位移的取值得商討,j,Vj,1.3 存在的問題,層抗側(cè)移剛度的基本概念？ 層抗側(cè)移剛度計(jì)算的力學(xué)模型？ 層抗側(cè)移剛度有關(guān)的限制指標(biāo)？,算法一：剪切剛度 判斷地下室嵌固點(diǎn) 一層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的剛度比 上海地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 算法二：剪彎剛度 多層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的剛度比 算法三：抗震規(guī)范算法 一般情況,層剛度比控制 目前的應(yīng)用,建議方法,2. 周期比的控制,高層規(guī)程第4.3.5條，要求：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。,2.1 周期比的驗(yàn)算,驗(yàn)算周期比的目的，主要為控制結(jié)構(gòu)在大震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 周期比，即：第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期的比值。 程序計(jì)算出每個(gè)振型的側(cè)振成份和扭振成份，通過平動(dòng)系數(shù)和扭轉(zhuǎn)系數(shù)可以明確地區(qū)分振型的特征。 周期最長的基本扭轉(zhuǎn)振型對應(yīng)的就是第一扭振周期Tt，周期最長的基本平動(dòng)振型對應(yīng)的就是第一側(cè)振周期T1。知道了Tt和T1，即可驗(yàn)證其比值是否滿足規(guī)范,平動(dòng)因子與扭轉(zhuǎn)因子,總振動(dòng)能量,平動(dòng)能量,扭轉(zhuǎn)能量,平動(dòng)因子,扭轉(zhuǎn)因子,考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的振動(dòng)周期(秒)、X,Y 方向的平動(dòng)系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù) 振型號 周 期 轉(zhuǎn) 角 平動(dòng)系數(shù) (X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù) 1 1.5742 83.44 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94 2 1.4524 90.89 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06 3 1.2665 0.45 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00 4 0.5302 90.56 0.03 ( 0.00+0.03 ) 0.97 5 0.4025 103.18 0.97 ( 0.05+0.92 ) 0.03 6 0.3748 14.35 1.00 ( 0.94+0.05 ) 0.00 7 0.3631 138.63 0.50 ( 0.29+0.21 ) 0.50 8 0.3082 93.37 0.05 ( 0.00+0.05 ) 0.95 9 0.2126 92.74 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94,第一振型為扭轉(zhuǎn),平面規(guī)整的剪力墻結(jié)構(gòu)，但第一振型為扭轉(zhuǎn),平面規(guī)整的框剪結(jié)構(gòu)，但第一振型為扭轉(zhuǎn),15層狹長結(jié)構(gòu),周期比計(jì)算原則,樓板剛度假定 不符合剛性樓板假定情況：可以不采用樓板剛度假定,周期比控制什么？ 周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對關(guān)系，而不是絕對大小。 目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過大（相對于側(cè)移）的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 周期比不滿足要求，如何調(diào)整？ 一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況，一般只能通過調(diào)整平面布置來改善，這種改變一般是整體性的，局部的小調(diào)整往往收效甚微。 周期比不滿足要求，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對于側(cè)移剛度較小，調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外部，或者削弱內(nèi)部。,多塔結(jié)構(gòu)周期比：對于多塔樓結(jié)構(gòu)，不能直接按上面的方法驗(yàn)算。如果上部沒有連接，應(yīng)該各個(gè)塔樓分別計(jì)算并分別驗(yàn)算，如果上部有連接，驗(yàn)算方法尚不清楚。 體育場館、空曠結(jié)構(gòu)和特殊的工業(yè)建筑，沒有特殊要求的，一般不需要控制周期比。 當(dāng)高層建筑樓層開洞口較復(fù)雜，或?yàn)殄e(cuò)層結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)往往會(huì)產(chǎn)生局部振動(dòng)，此時(shí)可以選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”來計(jì)算結(jié)構(gòu)的周期比。以過濾局部振動(dòng)產(chǎn)生的周期。,2.2 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的周期比控制,多塔結(jié)構(gòu)的振型,1,2,3,4,5,高層結(jié)構(gòu)的局部振動(dòng),調(diào)整前,調(diào)整后,扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的調(diào)整,調(diào)整前 T1=1.4603，Tt= 1.3568 周期比Tt/T1=0.93,調(diào)整后 T1=1.4543，Tt= 1.3108 周期比Tt/T1=0.89,3. 位移比控制,新高規(guī)的4.3.5條規(guī)定，高層建筑的樓層豎向構(gòu)件最大水平位移不宜大于該樓層平均值的1.2倍。 層間位移角，A級高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍，B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑，及復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。,3.1 最大位移和平均位移計(jì)算,最大位移： 墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大位移； 平均位移： 墻頂、柱頂節(jié)點(diǎn)的最大位移與最小位移之和除的一半； 最大層間位移：墻、柱層間位移的最大值； 平均層間位移：墻、柱層間位移的最大值與最小值之和的一半。,3.2 位移比控制原則,計(jì)算規(guī)則 1：偶然偏心與雙向地震作用 高層結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮偶然偏心影響（高規(guī)3.3.3條）； 復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮雙向地震作用（抗震5.1.1條）； 偶然偏心和雙向地震作用分別考慮，不疊加。 計(jì)算規(guī)則 2：樓板剛度假定 抗震規(guī)范3.4.3條,凸凹不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型。 當(dāng)平面不對稱時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響。,3.3 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的位移控制,復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如坡屋頂層、體育館、看臺、工業(yè)建筑等，這些結(jié)構(gòu)或者柱、墻不在同一標(biāo)高，或者本層根本沒有樓板，此時(shí)如果采用“強(qiáng)制剛性樓板假定”，結(jié)構(gòu)分析嚴(yán)重失真，位移比也沒有意義。所以這類結(jié)構(gòu)可以通過位移的“詳細(xì)輸出”或觀察結(jié)構(gòu)的變形示意圖，來考察結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 對于錯(cuò)層結(jié)構(gòu)或帶有夾層的結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)總是伴有大量的越層柱，當(dāng)選擇“強(qiáng)制剛性樓板假定”后，越層柱將受到樓層的約束，如果越層柱很多，計(jì)算失真。,帶有坡屋面、不等高柱的結(jié)構(gòu)第3層結(jié)構(gòu),此時(shí)位移比意義不大位移比異常,4. 剪重比控制,抗震規(guī)范第5.2.5條明確要求了樓層剪重比。 控制剪重比，是要求結(jié)構(gòu)能過承擔(dān)足夠的地震作用，設(shè)計(jì)時(shí)不能小于規(guī)范的要求。 若結(jié)構(gòu)的剪重比是小于規(guī)范要求， 首先應(yīng)研究設(shè)計(jì)方案是否合理，改進(jìn)結(jié)構(gòu)布置、增加結(jié)構(gòu)剛度，使計(jì)算的剪重比能自然滿足規(guī)范要求。 其次才考慮調(diào)整地震力，剪重比調(diào)整系數(shù)將直接乘在該層構(gòu)件的地震內(nèi)力上。,八層鋼框架：存在大量越層柱和彈性節(jié)點(diǎn)，這種情況 往往需要很多振型才能使有效質(zhì)量系數(shù)滿足要求。 原因：振型整體性差，局部振動(dòng)明顯,8層結(jié)構(gòu)：算了30個(gè)振型有效質(zhì)量系數(shù)仍不夠,算了60個(gè)振型有效質(zhì)量系數(shù)夠了,輸出分塔的剪重比,5.結(jié)構(gòu)的薄弱層,受剪承載力突變 高規(guī)的4.4.3、5.1.14條規(guī)定，A級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%，不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的65%；B級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的75%。抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的承載力小于其上一層的80%，其薄弱層對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)。,剛度突變 高規(guī)的4.4.2、5.1.14條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度小于其上一層的70%或小于其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的80%，或某樓層豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，其薄弱層對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)。 高規(guī)附錄E.0.2條規(guī)定，當(dāng)?shù)撞繋мD(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度尚不應(yīng)小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的60%。抗震規(guī)范附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2。,按樓層剛度比判斷薄弱層,按樓層承載力比判斷薄弱層,樓層抗剪承載力和屈服系數(shù),按樓層承載力比判斷薄弱層,樓層彈塑性層間位移角,按樓層彈塑性層間位移角判斷薄弱層,樓層抗剪承載力的簡化計(jì)算,矩形截面柱抗剪承載力計(jì)算： 對其它截面柱，都簡化成矩形截面來計(jì)算其抗剪承載能力。 剪力墻對每段墻肢，按矩形截面計(jì)算其抗剪承載能力,鋼截面按不同的截面形式，分別計(jì)算Mpc，即鋼截面的全塑性抵抗彎矩，然后再求其抗剪承載能力。 抗剪承載力的計(jì)算，體現(xiàn)了規(guī)范“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)思想，即構(gòu)件應(yīng)首先彎曲屈服、破壞，而不能剪切破壞。剪切破壞屬于脆性破壞，應(yīng)避免。 結(jié)構(gòu)的極限承載能力，對復(fù)雜工程、重要工程，應(yīng)進(jìn)行彈塑性分析來全面的評估，如：彈塑性靜力分析、彈塑性動(dòng)力分析等。,樓層抗剪承載力的簡化計(jì)算，只與豎向構(gòu)件的尺寸、配筋有關(guān)，與它們的連接關(guān)系無關(guān)。 目前軟件只是采用了計(jì)算配筋面積，沒有采用實(shí)際配筋面積，這是有較大出入的。 當(dāng)樓層承載力的比值不滿足規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)強(qiáng)制定義該層為“薄弱層”，以提高設(shè)計(jì)地震作用。,結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)的基本定義與特點(diǎn) 重力二階效應(yīng) 構(gòu)件撓曲二階效應(yīng) 重力二階效應(yīng)（ 效應(yīng)）計(jì)算 構(gòu)件撓曲二階效應(yīng)（ 效應(yīng)）計(jì)算,6、結(jié)構(gòu)的二階效應(yīng),重力二階效應(yīng)： 由于結(jié)構(gòu)的水平變形而引起的重力附加效應(yīng)，結(jié)構(gòu)在水平力（風(fēng)荷載或水平地震力）作用下發(fā)生水平變形后，重力荷載因該水平變形而引起附加效應(yīng)，結(jié)構(gòu)發(fā)生的水平側(cè)移絕對值越大，效應(yīng)越顯著，若結(jié)構(gòu)的水平變形過大，可能因重力二階效應(yīng)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。 構(gòu)件撓曲二階效應(yīng)： 由于構(gòu)件在軸向壓力作用下，自身發(fā)生撓曲引起的附加效應(yīng)，通常指軸向壓力在產(chǎn)生了撓曲變形的構(gòu)件中引起的附加彎矩，附加彎矩與構(gòu)件的撓曲形態(tài)有關(guān)，一般中間大，兩端部小。,6.1重力二階效應(yīng)和構(gòu)件撓曲二階效應(yīng),重力二階效應(yīng),準(zhǔn)確計(jì)算 嚴(yán)格的講，應(yīng)考慮材料的非線性和裂縫、構(gòu)件的曲率和層間側(cè)移、荷載的持續(xù)作用、混凝土的收縮和徐變，以及與地積基礎(chǔ)的相互作用等因素。 近似計(jì)算 等效幾何剛度的有限元法 等效水平力的有限元迭代法 折減彈性抗彎剛度的有限元法 結(jié)構(gòu)位移和構(gòu)件內(nèi)力增大系數(shù)法,6.2 重力二階效應(yīng)的計(jì)算,(1)等效幾何剛度的有限元法,結(jié)構(gòu)的初始平衡方程,增加了重力二階效應(yīng)后的結(jié)構(gòu)平衡方程,等效幾何剛度矩陣,考慮重力二階效應(yīng)的結(jié)構(gòu)平衡方程,新規(guī)范版的SATWE、TAT、PMSAP等軟件都采用了等效幾何剛度的有限元法，目前的ETABS軟件也提供這種方法。 采用這種方法考慮效應(yīng)影響，與不考慮效應(yīng)的分析結(jié)果相比，結(jié)構(gòu)的周期、位移和構(gòu)件的內(nèi)力都有所不同。 這是一種近似方法，沒有考慮在不同的荷載組合中取值不同的差異。,軟件的實(shí)現(xiàn),(2)等效水平力的有限元迭代法,這種方法的基本思路是：根據(jù)樓層重力荷載，以及樓層在水平荷載作用下產(chǎn)生的層間位移，計(jì)算出考慮效應(yīng)的近似等效水平荷載向量，然后，對結(jié)構(gòu)的有限元方程進(jìn)行迭代求解，直到迭代結(jié)果收斂，得到最終的位移和相應(yīng)的構(gòu)件內(nèi)力。 這種計(jì)算方法計(jì)算效率不如等效幾何剛度的有限元法，因?yàn)橐獙γ恳粋€(gè)水平荷載作用工況（或組合）進(jìn)行迭代求解。89規(guī)范版的SATWE、TAT軟件是采用這種方法考慮效應(yīng)影響的，新規(guī)范版軟件已經(jīng)改用等效幾何剛度的有限元法；目前的ETABS軟件中還提供這種方法。 采用這種方法考慮效應(yīng)影響，與不考慮效應(yīng)的分析結(jié)果相比，結(jié)構(gòu)的周期不變，變化的僅僅是結(jié)構(gòu)的位移和構(gòu)件的內(nèi)力。,(3)折減彈性抗彎剛度的有限元法,折減彈性抗彎剛度的有限元法是近年來美國、加拿大等國設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的一種考慮效應(yīng)方法。 這種分析方法的基本思想是采用折減等效剛度，近似地考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中各類構(gòu)件在極限狀態(tài)時(shí)因開裂而導(dǎo)致剛度減小現(xiàn)象，使分析結(jié)果與設(shè)計(jì)狀態(tài)盡可能一致。 如何合理地確定鋼筋混凝土構(gòu)件的彈性抗彎剛度折減系數(shù)，成了決定這種方法精度、效率和實(shí)用性的關(guān)鍵。 從理論上講，彈性抗彎剛度折減系數(shù)的確定原則應(yīng)該使結(jié)構(gòu)在不同的荷載組合方式下，采用折減彈性抗彎剛度的彈性分析結(jié)果與按非線性有限元法所得結(jié)果相當(dāng)。,美國規(guī)范的簡化處理,由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件承受荷載的差異，以及構(gòu)件各截面開裂不同而導(dǎo)致剛度變化的復(fù)雜性，實(shí)際上很難實(shí)現(xiàn)上述原則的要求。 為了使用上的方便，不得不對所有的框架梁（包括剪力墻洞口連梁）、所有的柱、所有的剪力墻均分別取用統(tǒng)一的彈性抗彎剛度折減系數(shù)，對其初始彈性抗彎剛度進(jìn)行折減。 美國ACI 318-99明確要求在結(jié)構(gòu)一階彈性分析時(shí)考慮彈性抗彎剛度折減， ACI 318-99給出了鋼筋混凝土構(gòu)件的彈性抗彎剛度折減系數(shù)取值建議：梁取0.35；柱取0.7；未開裂剪力墻取0.7，已開裂剪力墻取0.35。,我國規(guī)范的簡化處理,我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范引進(jìn)了該方法。 第7.3.12條規(guī)定，當(dāng)采用考慮二階效應(yīng)的彈性分析方法時(shí)，宜在結(jié)構(gòu)分析中對鋼筋混凝土構(gòu)件的彈性抗彎剛度EcI乘以下列折減系數(shù)： 梁取0.4，柱取0.6，對未開裂的剪力墻和核心筒壁取0.7，對已開裂的剪力墻和核心筒壁取0.45。 這些折減系數(shù)是參考美國規(guī)范給出的，但與美國規(guī)范建議的取值略有不同。,討論,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在彈塑性階段的剛度變化十分復(fù)雜。在極限狀態(tài)下，未必所有構(gòu)件都同時(shí)開裂，針對某一構(gòu)件而言，在某一作用組合下可能開裂，而在另一些作用組合下未必一定開裂。 采用統(tǒng)一的剛度折減系數(shù)，僅僅可能近似地反映在極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)整體的、宏觀的性能，但很難真實(shí)地反應(yīng)結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下的剛度變化規(guī)律，特別是內(nèi)力變化規(guī)律。 有些文獻(xiàn)中把這種方法稱為“是一種精度和效率較高的考慮二階效應(yīng)的方法”，這種提法一定不恰當(dāng)。,討論,采用折減彈性抗彎剛度的有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，會(huì)產(chǎn)生一系列新的問題。 如構(gòu)件彈性抗彎剛度折減后，按照目前的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的反應(yīng)譜方法計(jì)算的地震力隨之減小，構(gòu)件的內(nèi)力分布規(guī)律和位移沿高度的分布規(guī)律也會(huì)發(fā)生變化，該如何考慮？ 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的最小剪力系數(shù)是針對這樣分析的地震力嗎？這樣分析的位移是屬于彈性位移還是彈塑性位移，結(jié)構(gòu)的位移該如何控制？因?yàn)閺椥晕灰坪蛷椝苄晕灰瓶刂茥l件相差很大。 鑒于上述原因，在目前的SATWE、TAT、PMSAP等軟件中，都未提供折減彈性抗彎剛度的有限元法。,(4)結(jié)構(gòu)位移和構(gòu)件內(nèi)力增大系數(shù)法,增大系數(shù)法是一種簡單可行的考慮重力二階效應(yīng)的方法。這類方法是對不考慮重力二階效應(yīng)的分析結(jié)果（結(jié)構(gòu)位移、構(gòu)件彎矩和剪力），乘以增大系數(shù)，近似考慮重力二階效應(yīng)的影響。 高規(guī)第5.4.2條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)的重力二階效應(yīng)，可采用彈性方法進(jìn)行計(jì)算，也可采用對未考慮重力二階效應(yīng)的計(jì)算結(jié)果乘以增大系數(shù)的方法近似考慮。結(jié)構(gòu)位移增大系數(shù)，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件彎矩和剪力增大系數(shù)，可分別按下列規(guī)定近似計(jì)算：,(4)結(jié)構(gòu)位移和構(gòu)件內(nèi)力增大系數(shù)法,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第3.6.3條的條文說明中給出了以樓層穩(wěn)定系數(shù)表達(dá)的內(nèi)力增大系數(shù)計(jì)算公式。在彈性分析時(shí)，作為簡化方法，重力二階效應(yīng)的內(nèi)力增大系數(shù)可近似取為：,目前的SATWE、TAT等軟件中，都未提供樓層內(nèi)力和位移增大系數(shù)法。,多層框架整體穩(wěn)定的驗(yàn)算,框架為剪切型變形，按每層的剛重比驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定,超高層建筑整體穩(wěn)定的驗(yàn)算,剪力墻為彎曲型變形，按整體的剛重比驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定,P-效應(yīng)的計(jì)算選擇,多層框架結(jié)構(gòu)的對比,周期對比變化不大,不考慮P-效應(yīng),考慮P-效應(yīng),位移對比變化不大,不考慮P-效應(yīng),考慮P-效應(yīng),58層超高層結(jié)構(gòu)的對比,第1層平面,第15層平面,周期對比,不考慮P-效應(yīng),考慮P-效應(yīng),位移對比,不考慮P-效應(yīng),考慮P-效應(yīng),內(nèi)力對比底層變化不大,不考慮P-效應(yīng),考慮P-效應(yīng),柱內(nèi)力對比15層變化較大，不能忽略,不考慮P-效應(yīng),考慮P-效應(yīng),梁內(nèi)力對比不考慮P-效應(yīng),考慮P-效應(yīng),6.3 構(gòu)件的撓曲二階效應(yīng),結(jié)構(gòu)“有側(cè)移”和“無側(cè)移”的判斷標(biāo)準(zhǔn) 柱計(jì)算長度系數(shù)的計(jì)算 因構(gòu)件撓曲引起的附加彎矩的計(jì)算,(1) 結(jié)構(gòu)“有側(cè)移”和“無側(cè)移”的判斷標(biāo)準(zhǔn),傳統(tǒng)上將結(jié)構(gòu)分為無側(cè)移和有側(cè)移兩類。 若結(jié)構(gòu)自身的側(cè)向剛度很大，在水平荷載作用下的側(cè)移很小，或在其豎向平面內(nèi)具有特殊支撐，可認(rèn)為這類結(jié)構(gòu)是無側(cè)移結(jié)構(gòu)；否則，為有側(cè)移結(jié)構(gòu)。 在計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的效應(yīng)時(shí)，框架是屬于無側(cè)移還是有側(cè)移，這是一個(gè)重要因素。 無側(cè)移框架中細(xì)長柱與有側(cè)移框架中細(xì)長柱的性能存在著重要差異。,定義,嚴(yán)格地講，有側(cè)移或無側(cè)移是指在某種荷載組合作用下，結(jié)構(gòu)的某一樓層的側(cè)移情況。 一個(gè)結(jié)構(gòu)可能同時(shí)包含有側(cè)移樓層和無側(cè)移樓層，某一結(jié)構(gòu)中的同一樓層在某一種荷載組合作用下可能為無側(cè)移，而在另一種或幾種荷載組合作用下就可能為有側(cè)移，上述定義的原則性很強(qiáng)，但可操作性差。 在實(shí)際工程中，框架很少是完全有支撐或完全無支撐的。對于一個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的某一樓層，具體如何界定，需要有具體的定量指標(biāo)。,判斷指標(biāo),對確定受壓構(gòu)件和樓層是屬于無側(cè)移還是有側(cè)移情況，美國規(guī)范ACI 318-99給出了兩個(gè)可共選擇的定量準(zhǔn)則。 準(zhǔn)則之一是：在某種荷載組合作用下，當(dāng)由效應(yīng)引起的重力附加彎矩不超過一階彈性彎矩的5%時(shí)，就可以將該樓層作為無側(cè)移樓層。 重力附加彎矩是指任意樓層以上全部重力荷載與該樓層水平荷載作用產(chǎn)生的層間位移的乘積，即所謂的重力二階彎矩；一階彈性彎矩是指該樓層水平剪力與樓層層高的乘積，即所謂的初始彎矩。 準(zhǔn)則之二是采用樓層穩(wěn)定系數(shù)作為判斷的定量指標(biāo)，在某種荷載組合作用下，當(dāng)樓層穩(wěn)定系數(shù)不超過0.05時(shí)，則可以把該樓層看作是無側(cè)移的。,與荷載組合的關(guān)系,在不同的荷載組合作用下，水平荷載在第i層產(chǎn)生的樓層剪力和相應(yīng)的不同，計(jì)算的樓層穩(wěn)定系數(shù)也可能各有差異。 對于我國一般的房屋建筑結(jié)構(gòu)，在線彈性分析與設(shè)計(jì)階段，其荷載組合可以分為四類： （A）恒載樓面屋面活荷載 （B）恒載樓面屋面活荷載風(fēng)荷載 （C）恒載樓面屋面活荷載多遇地震作用 （D）恒載樓面屋面活荷載風(fēng)荷載多遇地震作用 按照美國規(guī)范建議的原則，一般的房屋建筑結(jié)構(gòu)在(A)類組合作用下，都可認(rèn)為是無側(cè)移的，而在（B）、（C）、(D)類組合作用下，可能是有側(cè)移的，也可能是無側(cè)移的。,(2)柱計(jì)算長度系數(shù)的計(jì)算,英國規(guī)范BS8110的計(jì)算方法 美國規(guī)范ACI 318-99的計(jì)算方法 我國規(guī)范GB50010-2002的計(jì)算方法 各國規(guī)范計(jì)算方法的對比分析 SATWE軟件的程序?qū)崿F(xiàn),英國規(guī)范BS8110的計(jì)算方法,對于無側(cè)移的框架柱，計(jì)算長度系數(shù)可按下列兩公式計(jì)算，并取其中的較小值：,對于有側(cè)移的框架柱，計(jì)算長度系數(shù)可按下列兩公式計(jì)算，并取其中的較小值：,美國規(guī)范ACI 318-99的計(jì)算方法,對于無側(cè)移的框架柱，計(jì)算長度系數(shù)可按下列兩公式計(jì)算，并取其中的較小值：,對于有側(cè)移的框架柱，計(jì)算長度系數(shù)可按表查取，冶可按近似公式計(jì)算，但其近似公式精度差。,若,若一端鉸接,我國規(guī)范GB50010-2002的計(jì)算方法,我國全部按有側(cè)移情況考慮，偏于保守。 第7.3.11條規(guī)定，一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，各層柱的計(jì)算長度系數(shù)可按表7.3.11-2取用。,當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上時(shí)，框架柱的計(jì)算長度系數(shù)可按下列兩公式計(jì)算，并取其中的較小值：,各國規(guī)范計(jì)算方法的對比分析,對于無側(cè)移框架，美國規(guī)范與英國規(guī)范給出的計(jì)算公式形式上完全相同，但梁柱線剛度比計(jì)算原則不同，英國規(guī)范計(jì)算的是彈性線剛度比，而美國規(guī)范要求采用考慮二階效應(yīng)的線剛度比，即按折減剛度計(jì)算線剛度比。所以計(jì)算結(jié)果差異較大。 對于有側(cè)移框架，英國規(guī)范給出的計(jì)算公式比較合理，美國規(guī)范給出的公式計(jì)算結(jié)果與查表結(jié)果差異較大，實(shí)用價(jià)值有限。例如，同樣是一端嵌固的細(xì)長柱，若上端為鉸接，按公式計(jì)算與查表結(jié)果基本一致， ；而若上端的約束很弱，取 ，按公式計(jì)算與查表結(jié)果差異很大，查表結(jié)果 ，而按公式計(jì)算結(jié)果 ，自相矛盾。,各國規(guī)范計(jì)算方法的對比分析,我國規(guī)范GB 50010-2002中，當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上時(shí)，框架柱的計(jì)算長度系數(shù)計(jì)算公式與英國規(guī)范BS8110有側(cè)移結(jié)構(gòu)框架柱計(jì)算長度系數(shù)公式十分相似，應(yīng)該基于相同的基本假定，但系數(shù)略有差異。,SATWE軟件的程序?qū)崿F(xiàn),SATWE軟件分中國規(guī)范版、英國規(guī)范版和美國規(guī)范版，在上述版本中，分別實(shí)現(xiàn)了三本規(guī)范各自給出的柱計(jì)算長度系數(shù)計(jì)算公式 。 在柱的計(jì)算長度系數(shù)計(jì)算中，考慮了柱兩個(gè)主軸方向計(jì)算長度系數(shù)可能不同的情況。柱兩個(gè)主軸方向的計(jì)算長度系數(shù)是分別計(jì)算的，如對于一根柱，若某個(gè)主軸方向既不與梁連接，又不與樓板連接，則柱的該方向和越層情況相類似，程序會(huì)自動(dòng)按越層情況對該方向的計(jì)算長度系數(shù)進(jìn)行