薄弱層講解PPT課件

1、薄弱層講解薄弱層講解l1.1 規(guī)范條文規(guī)范條文l 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(duì)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)。l 薄弱層講解l1.2 軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn)l 規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的層剛度有明確的要求，在判斷樓層是否為薄弱層時(shí)，抗震規(guī)范和高規(guī)建議的計(jì)算層剛度的下列方法（地下室是否能作為嵌固端、轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等，都要求有層剛度作為依據(jù)）：l方法1：高規(guī)附錄E.0.1建議的方法剪切剛度：l Ki = Gi Ai / hil方法2：高規(guī)附

2、錄E.0.2建議的方法剪彎剛度：l Ki = 1 / il方法3：抗震規(guī)范的3.4.2和3.4.3條文說明及高規(guī)建議的 方法地震剪力與地震層間位移的比：l Ki = Vi / il軟件已全部實(shí)現(xiàn)。程序提供三種方法的選擇項(xiàng)，用戶可以選用其中之一。程序隱含的方法是第3種，即地震作用下層剪力與層間位移之比。薄弱層講解 對(duì)于薄弱層：對(duì)于薄弱層：l（1）程序?qū)⒃搶拥卣鹱饔脴?biāo)準(zhǔn)值的地震剪力乘以1.15的增大系數(shù)；l（2）程序設(shè)有指定薄弱層項(xiàng)。用戶可手工指定薄弱層；l（3）這三種計(jì)算方法有差異是正常的，可以根據(jù)需要選擇；l（4）對(duì)于大多數(shù)一般的結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇第3種層剛度算法；薄弱層講解l 選擇第3種方法計(jì)算層剛

3、度和剛度比控制時(shí)，一般要采用“剛性樓板假定”的條件。對(duì)于有彈性板或板厚為零的工程，應(yīng)計(jì)算兩次。在剛性樓板假定條件下計(jì)算層剛度并找出薄弱層。再在真實(shí)條件下計(jì)算，并且檢查原找出的薄弱層是否得到確認(rèn)，完成其它計(jì)算。l 轉(zhuǎn)換層是樓層豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)的薄弱層。不管該層程序判斷是否滿足剛度比要求，用戶都應(yīng)將該層手工置為“薄弱層”。薄弱層講解l1.3 操作方法操作方法l分為層剛度比計(jì)算方法的設(shè)定和指定薄弱層的操作。lSATWEl層剛度比計(jì)算方法的設(shè)定層剛度比計(jì)算方法的設(shè)定l進(jìn)入菜單2.結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件能力計(jì)算SATWE計(jì)算控制參數(shù)l在層剛度比計(jì)算框中的三個(gè)任選項(xiàng)剪切剛度、剪彎剛度或地震剪力與地震層間位移的

4、比內(nèi)選一打，則可。l指定薄弱層，此時(shí)程序自動(dòng)判定的薄弱層仍舊調(diào)整指定薄弱層，此時(shí)程序自動(dòng)判定的薄弱層仍舊調(diào)整l進(jìn)入菜單1.接PM生成SATWE數(shù)據(jù)1.分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義調(diào)整信息l在指定的薄弱層個(gè)數(shù)項(xiàng)內(nèi)填入要用戶設(shè)定薄弱層的總層數(shù)，再在各薄弱層層號(hào)項(xiàng)內(nèi)填入薄弱層的結(jié)構(gòu)層號(hào)。薄弱層講解l l l l l l l l l l 薄弱層講解薄弱層講解l1.4 關(guān)聯(lián)操作關(guān)聯(lián)操作l剛性樓板假定：詳見1.4節(jié)。設(shè)定第三種層剛度比計(jì)算方法（地震剪力與地震層間位移的比）時(shí)，一般應(yīng)該有剛性樓板假定。l1.5 結(jié)果說明結(jié)果說明l程序逐層輸出每一層層剛度比和薄弱層地震剪力放大系數(shù)。薄弱層講解SATWEl層剛度比和薄

5、弱層地震剪力放大系數(shù)的結(jié)果可在WMASS.OUT中查看。如以下所示：l 各層剛心、偏心率、相鄰層側(cè)移剛度比等計(jì)算信息lRatx，Raty：X、Y方向本層塔側(cè)移剛度與下一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度的比值lRatx1，Raty1：X、Y方向本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值l或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值中之較小者l RJX，RJY，RJZ：結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系中塔的側(cè)移剛度和扭轉(zhuǎn)剛度薄弱層講解lFloor No：1，Tower No.：1lXstif= 45.7917(m)，Ystif= -11.6787(m)，Alf = 0.0000(Degree)lXmass= 50.9751(m)，Yma

6、ss= -13.9529(m)，Gmass= 1022.9373(t)lEex = 0.4070，Eey = 0.1706lRatx = 1.0000，Raty = 1.0000lRatx1= 2.1582，Raty1= 2.3140，l 薄弱層地震剪力放大系數(shù)= 1.00lRJX = 4.7175E+06(kN/m)，lRJY = 4.7783E+06(kN/m)，lRJZ = 0.0000E+00(kN/m)薄弱層講解l2.1 規(guī)范條文規(guī)范條文l 高規(guī)的4.4.3、5.1.14條規(guī)定，A級(jí)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

7、載力的65%；l B級(jí)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),l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(duì)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)。薄弱層講解l2.2 軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn)l程序無自動(dòng)進(jìn)行樓層層間受剪承載力不滿足的判斷的功能。l用戶在確定某層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力小于其上一層的80%時(shí)，應(yīng)將該層手工設(shè)置為薄弱層。l2.3 操作方法操作方法l用戶可做指定薄弱層的操作。薄弱層講解l“抗震規(guī)范抗震規(guī)范” 表表3.4.22 豎向不規(guī)則的豎向不規(guī)則的類型中，除側(cè)向剛度不規(guī)則和樓層承載類型中，除側(cè)向

8、剛度不規(guī)則和樓層承載力突變以外，還有豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連力突變以外，還有豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)續(xù) 豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、剪力墻、抗豎向抗側(cè)力構(gòu)件（柱、剪力墻、抗震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、震支撐）的內(nèi)力由水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向下傳遞。這是帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，桁架等）向下傳遞。這是帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層是豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)部位，轉(zhuǎn)換層是豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)部位，屬薄弱層，該層的地震剪力應(yīng)乘屬薄弱層，該層的地震剪力應(yīng)乘1.15。薄弱層講解l 我國的抗震設(shè)計(jì)的基本思想，是“三水準(zhǔn)設(shè)防和兩階段設(shè)計(jì)”；三水準(zhǔn)設(shè)防是“小震不壞，中震可修，大震不倒”；兩階段設(shè)計(jì)是l 第一階段，小震下彈性設(shè)計(jì)，即多遇地震下結(jié)

9、構(gòu)和構(gòu)件 承載力驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)彈性變形驗(yàn)算，對(duì)各類結(jié)構(gòu)按規(guī)范要求采取抗震措施； 第二階段，罕遇地震下的彈塑性變形驗(yàn)算。l結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算，指罕遇地震下結(jié)構(gòu)層間位移不超過層間彈塑性位移角限值，屬變形能力極限狀態(tài)驗(yàn)算。薄弱層講解l3.1 驗(yàn)算范圍驗(yàn)算范圍l“高規(guī)”4.6.4條，高層建筑結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算，符合下列結(jié)構(gòu)應(yīng)應(yīng)進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：l（1）7-9度時(shí)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)小于0.5的框架結(jié)構(gòu)；l（2）甲類建筑和9度抗震設(shè)防的乙類建筑結(jié)構(gòu)；l（3）采用隔震和消能減震技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)。薄弱層講解l下列結(jié)構(gòu)宜宜進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算：l（A）在下列高度范圍：在下列高度范圍：l （1）8度

10、、類場(chǎng)地和7度，建筑高度大于100m；l（2）8度、類場(chǎng)地，建筑高度大于80m；l（3）9度，建筑高度大于60m。l并且存在以下問題的：l（1）剛度突變的軟弱層；l（2）受剪承載力的突變層；l（3）結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件上下不連續(xù)貫通；薄弱層講解l（4）上部樓層收進(jìn)部位到室外地面的高度H1與房屋高度H之比大于0.2時(shí)，上部樓層收進(jìn)后的水平尺寸B1小于下部樓層水平尺寸的0.75倍；l（5）上部結(jié)構(gòu)樓層相對(duì)于下部樓層外挑時(shí)，下部樓層的水平尺寸B小于上部樓層水平尺寸B1 0.9倍，且大于4m。l（B）7度度、類場(chǎng)地和類場(chǎng)地和8度抗震設(shè)防的乙類建筑度抗震設(shè)防的乙類建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；l（C）板柱板柱-剪力墻結(jié)

11、構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)。l驗(yàn)算目的，防止結(jié)構(gòu)在罕遇地震時(shí)倒塌。驗(yàn)算目的，防止結(jié)構(gòu)在罕遇地震時(shí)倒塌。l樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)是指，按構(gòu)件實(shí)際配筋和材料強(qiáng)樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)是指，按構(gòu)件實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的樓層受剪承載力樓層受剪承載力與按罕遇地震作用與按罕遇地震作用計(jì)算的計(jì)算的樓層彈性地震剪力樓層彈性地震剪力的比值。的比值。薄弱層講解l3.2 彈塑性變形計(jì)算方彈塑性變形計(jì)算方法l （1）罕遇地震作用取值 烈度 7 8 9 max 0.50(0.72) 0.9(1.2) 1.4l （2）作用效應(yīng)組合l 只考慮罕遇地震下的彈塑性層間變形，不考慮其它荷載下產(chǎn)生的變形；地震作用分項(xiàng)系數(shù)取1.0，其它

12、荷載組合值系數(shù)取 0.0。l 薄弱層講解l（3）計(jì)算方法l“高規(guī)”5.5.1條規(guī)定，7、8、9度抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，在罕遇地震作用下薄弱層（部位）彈塑性變形計(jì)算可采用：l（a）彈塑性位移增大系數(shù)法； “高規(guī)”5.5.3條的簡(jiǎn)化方法，適用于不超過12層，且層側(cè)向剛度無突變的框架結(jié)構(gòu)。l（b）彈塑性時(shí)程分析方法；(EPDA)l（c）“抗震規(guī)范”5.5.3條，提出還可采用靜力彈塑性分析方法。(PUSHOVER)薄弱層講解l3.3 彈塑性層間位移的簡(jiǎn)化方法彈塑性層間位移的簡(jiǎn)化方法l簡(jiǎn)化方法即為彈塑性位移增大系數(shù)法。lA. 結(jié)構(gòu)薄弱層的位置確定結(jié)構(gòu)薄弱層的位置確定 l按“高規(guī)”5.5.3.1款有：l

13、（1）樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可取底層；l（2）樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可取該系數(shù)最小的樓層及相對(duì)較小的樓層，一般不超過2-3處。薄弱層講解lB. 層間彈塑性位移可按下列公式計(jì)算層間彈塑性位移可按下列公式計(jì)算lp -彈塑性位移增大系數(shù)，當(dāng)薄弱層的屈服強(qiáng)度系數(shù)不小于相鄰層該系數(shù)平均值的0.8，按下表采用；當(dāng)不大于該平均值的0.5時(shí)，可按表內(nèi)相應(yīng)數(shù)值的1.5倍采用；其他情況可采用用內(nèi)插。pp eu 薄弱層講解結(jié)構(gòu)的彈塑性位移增大系數(shù)p y 框架總層數(shù) 0.5 0.4 0.3 2-4 1.3 1.4 1.60 5-7 1.5 1.65 1.80 8-12 1.8 2.0

14、0 2.20 薄弱層講解ly-樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)。ly=VY/VelVY- 樓層受剪承載力，按構(gòu)件實(shí)際配 筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算；lVe- 罕遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的框架 層間地震剪力；可采用多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的層間地震剪力乘以罕遇地震與多遇地震的水平地震影響系數(shù)最大值的比值；對(duì)于7、8、9度，此比值分別有6.25、5.625和4.375。 薄弱層講解lC. 彈塑性位移驗(yàn)算彈塑性位移驗(yàn)算l l其中： 層間彈塑性位移角限值，一般情況可采用1/50，當(dāng)柱軸壓比小于0.40時(shí)，可提高10%；當(dāng)柱全高的箍筋構(gòu)造比規(guī)范規(guī)定的最小配筋特征值大30%時(shí)，可提高20%，但累計(jì)不超過25%。ppuH p 薄弱層

15、講解lD. 樓層樓層受剪承載力受剪承載力的估算的估算 TAT、SATWE采用“擬弱柱化法”，計(jì)算公式如下： 10( )( )( )()0.5(1/)aualcycyYjmYYjjaacyykssG cGc ccmkMiMiVHVV iMf A haN hNbh f 薄弱層講解lMcya-柱端按實(shí)際配筋和材料強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn) 值計(jì)算的正截面受彎承載力；lFyk-鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；lAsa-受拉區(qū)縱向鋼筋實(shí)際配筋截面面積；lNG-重力荷載代表值的柱軸向力；lFcmk-混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。薄弱層講解lE. 軟件的操作（彈塑性位移增大系數(shù)法軟件的操作（彈塑性位移增大系數(shù)法l)l在進(jìn)入“構(gòu)件配筋設(shè)計(jì)與驗(yàn)算”

16、菜單時(shí)，選擇“計(jì)算12層以下框架結(jié)構(gòu)的薄弱層”的計(jì)算選項(xiàng)，程序會(huì)自動(dòng)執(zhí)行計(jì)算，l結(jié)果輸出在TAT-K.OUT（TAT）、SAT-K.OUT（SATWE）文件中。l以一幢7層框架為例，輸出的SAT-K.OUT文件內(nèi)容如下： 薄弱層講解l=l Output of Weak-Storey-Analysis of Frame Structure l Displacements of Floors under earthquake load l =l Vx、Vy - The Shear Force of Floors（樓層剪力）l VxV、VyV - The Bearing Shear Force of

17、 Floors（樓層承載力）l -薄弱層講解Floor Tower Vx Vy VxV VyVl (kN) (kN) (kN) (kN)l - 7 1 330.78 384.67 794.12 741.31l6 1 2430.16 2683.98 3656.01 3711.57l5 1 4063.65 4389.33 4797.23 4797.23l4 1 5255.97 5630.55 5531.87 5531.87l3 1 6192.91 6645.11 5858.66 5858.66l2 1 7152.73 7659.95 5963.40 6000.83l1 1 8183.14 8707

18、.41 5145.58 4952.42l (樓層剪力） （樓層承載力）薄弱層講解l The Yield Coefficients of Floor（樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)）l -l Floor Tower Gsx Gsyl -l 7 1 2.4007 1.9271l 6 1 1.5044 1.3829l 5 1 1.1805 1.0929l 4 1 1.0525 0.9825l 3 1 0.9460 0.8816l 2 1 0.8337 0.7834l 1 1 0.6288 0.5688薄弱層講解lThe Elastic-Plastic Displacement of Floor in X-Dire

19、ctionl （X向彈塑性位移）l -l Floor Tower Dx Dxs Atpx Dxsp Dxsp/h hl (mm) (mm) (mm) (m)l -l 7 1 104.35949 4.09383 1.50 6.14074 1/ 586 3.60l 6 1 105.10651 6.07019 1.50 9.10528 1/ 395 3.60l 5 1 99.32450 10.00779 1.50 15.01169 1/ 239 3.60l 4 1 89.31724 13.71103 1.30 17.82434 1/ 201 3.60l 3 1 75.81548 16.91443 1.30 21.98876 1/ 163 3.60l 2 1 59.2