薄弱層的定義ppt課件

1、l1.1 規(guī)范條文規(guī)范條文l 高規(guī)的高規(guī)的4.4.2、5.1.14條規(guī)定，抗震設(shè)計的高層條規(guī)定，抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度小于其上一層的建筑結(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，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)。的增大系數(shù)。l l1.2 軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)l 規(guī)范對結(jié)構(gòu)的層剛度有明確的要求，在判斷樓層是否規(guī)范對結(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，抗震規(guī)范和高

2、規(guī)建議的計算層剛度的下為薄弱層時，抗震規(guī)范和高規(guī)建議的計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)）：滿足要求等，都要求有層剛度作為依據(jù)）：l方法方法1：高規(guī)附錄：高規(guī)附錄E.0.1建議的方法建議的方法剪切剛度：剪切剛度：l Ki = Gi Ai / hil方法方法2：高規(guī)附錄：高規(guī)附錄E.0.2建議的方法建議的方法剪彎剛度：剪彎剛度：l Ki = 1 / il方法方法3：抗震規(guī)范的：抗震規(guī)范的3.4.2和和3.4.3條文說明及高規(guī)建議的條文說明及高規(guī)建議的l 方法方法地震剪力與地震層間位移的比：地震剪

3、力與地震層間位移的比：l Ki = Vi / il軟件已全部實現(xiàn)。程序提供三種方法的選擇項，用戶軟件已全部實現(xiàn)。程序提供三種方法的選擇項，用戶可以選用其中之一。程序隱含的方法是第可以選用其中之一。程序隱含的方法是第3種，即地震種，即地震作用下層剪力與層間位移之比。作用下層剪力與層間位移之比。 對于薄弱層：對于薄弱層：（1程序?qū)⒃搶拥卣鹱饔脴?biāo)準(zhǔn)值的地震剪力程序?qū)⒃搶拥卣鹱饔脴?biāo)準(zhǔn)值的地震剪力乘以乘以1.15的增大系數(shù)；的增大系數(shù)；（2程序設(shè)有程序設(shè)有指定薄弱層指定薄弱層項。用戶可手項。用戶可手工指定薄弱層；工指定薄弱層；（3這三種計算方法有差異是正常的，可以這三種計算方法有差異是正常的，可以根據(jù)需

4、要選擇；根據(jù)需要選擇；（4對于大多數(shù)一般的結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇第對于大多數(shù)一般的結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇第3種層種層剛度算法；剛度算法；l 選擇第3種方法計算層剛度和剛度比控制時，一般要采用“剛性樓板假定的條件。對于有彈性板或板厚為零的工程，應(yīng)計算兩次。在剛性樓板假定條件下計算層剛度并找出薄弱層。再在真實條件下計算，并且檢查原找出的薄弱層是否得到確認，完成其它計算。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”。l1.3 操作方法操作方法l分為分為層剛度比計算方法的設(shè)定層剛度比計算方法的設(shè)定和和指定薄弱層指定薄弱層的操作。的操作。lSATWEl層剛度

5、比計算方法的設(shè)定層剛度比計算方法的設(shè)定l進入菜單進入菜單2.結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件能力計算結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件能力計算SATWE計算計算控制參數(shù)控制參數(shù)l在在層剛度比計算層剛度比計算框中的三個任選項框中的三個任選項剪切剛度剪切剛度、剪彎剛度剪彎剛度或或地震剪力與地震層間位移的比地震剪力與地震層間位移的比內(nèi)選一打內(nèi)選一打，則可。，則可。l指定薄弱層，此時程序自動判定的薄弱層仍舊可以調(diào)整指定薄弱層，此時程序自動判定的薄弱層仍舊可以調(diào)整l進入菜單進入菜單1.接接PM生成生成SATWE數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1.分析與設(shè)計參數(shù)分析與設(shè)計參數(shù)補充定義補充定義調(diào)整信息調(diào)整信息l在在指定的薄弱層個數(shù)指定的薄弱層個數(shù)項內(nèi)填入要用戶設(shè)定薄弱

6、層的總層項內(nèi)填入要用戶設(shè)定薄弱層的總層數(shù)，再在數(shù)，再在各薄弱層層號各薄弱層層號項內(nèi)填入薄弱層的結(jié)構(gòu)層號。項內(nèi)填入薄弱層的結(jié)構(gòu)層號。l l l l l l l l l l l1.4 關(guān)聯(lián)操作關(guān)聯(lián)操作l剛性樓板假定剛性樓板假定：詳見：詳見1.4節(jié)。設(shè)定第三種層節(jié)。設(shè)定第三種層剛度比計算方法地震剪力與地震層間位移的比剛度比計算方法地震剪力與地震層間位移的比時，一般應(yīng)該有剛性樓板假定。時，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)。放大系數(shù)。SATWE層剛度比和薄弱層地震剪力放大系數(shù)的結(jié)果可層剛度比和

7、薄弱層地震剪力放大系數(shù)的結(jié)果可在在WMASS.OUT中查看。如以下所示：中查看。如以下所示： 各層剛心、偏心率、相鄰層側(cè)移剛度比等計各層剛心、偏心率、相鄰層側(cè)移剛度比等計算信息算信息Ratx，Raty：X、Y方向本層塔側(cè)移剛度與下一方向本層塔側(cè)移剛度與下一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度的比值層相應(yīng)塔側(cè)移剛度的比值Ratx1，Raty1：X、Y方向本層塔側(cè)移剛度與上方向本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值的比值或上三層平均側(cè)移剛度或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值中之較小者的比值中之較小者 RJX，RJY，RJZ：結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系中塔的側(cè)：結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系中塔的側(cè)移剛度和扭轉(zhuǎn)剛度移剛度

8、和扭轉(zhuǎn)剛度lFloor No：1，Tower No.：1lXstif= 45.7917(m)，Ystif= -11.6787(m)，Alf = 0.0000(Degree)lXmass= 50.9751(m)，Ymass= -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 =

9、0.0000E+00(kN/m)l2.1 規(guī)范條文規(guī)范條文l 高規(guī)的高規(guī)的4.4.3、5.1.14條規(guī)定，條規(guī)定，A級高度高層建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于其上一層受剪承載力的80%，不應(yīng)小于其上，不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的一層受剪承載力的65%；l B級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的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受剪承載力不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的75%。l抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的高層建筑結(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結(jié)構(gòu)樓層層

10、間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的承載力小于其上一層的層的80%，其薄弱層對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的，其薄弱層對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的地震剪力應(yīng)乘以地震剪力應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)。的增大系數(shù)。l2.2 軟件實現(xiàn)軟件實現(xiàn)l程序無自動進行樓層層間受剪承載力不程序無自動進行樓層層間受剪承載力不滿足的判斷的功能。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力小于其上一層的80%時，應(yīng)將該層手時，應(yīng)將該層手工設(shè)置為薄弱層。工設(shè)置為薄弱層。l2.3 操作方法操作方法l用戶可做用戶可做指定薄弱層指定薄弱層的操作。的操作。l“抗震規(guī)范抗震規(guī)范” 表表3.4.22 豎向不規(guī)則

11、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。l 我國的抗震設(shè)計的基本思想，是“三水準(zhǔn)設(shè)防和兩階段設(shè)計”；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)計是l 第一

12、階段，小震下彈性設(shè)計，即多遇地震下結(jié)構(gòu)和構(gòu)件l 承載力驗算和結(jié)構(gòu)彈性變形驗算，對各類結(jié)構(gòu)按規(guī)范要求采取抗震措施；l 第二階段，罕遇地震下的彈塑性變形驗算。l結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算，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)驗算。l3.1 驗算范圍驗算范圍l“高規(guī)高規(guī)4.6.4條，高層建筑結(jié)構(gòu)在罕遇地震作條，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算，符合下列結(jié)構(gòu)應(yīng)用下薄弱層彈塑性變形驗算，符合下列結(jié)構(gòu)應(yīng)進行彈塑性變形驗算：進行彈塑性變形驗算：l（17-9度時樓層屈服強度系數(shù)小于度時樓層屈服強度系數(shù)小于0.5的框的框架結(jié)構(gòu)；架結(jié)構(gòu)；l（2甲類建筑和甲類建筑和9度抗震

13、設(shè)防的乙類建筑結(jié)構(gòu)；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)。采用隔震和消能減震技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)。l下列結(jié)構(gòu)宜進行彈塑性變形驗算：l（A在下列高度范圍：l （18度、類場地和7度，建筑高度大于100m；l（28度、類場地，建筑高度大于80m；l（39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；l（4上部樓層收進部位到室外地面的高度H1與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進后的水平尺寸B1小于下部樓層水平尺寸的0.75倍；l（5上部結(jié)構(gòu)樓層相對于下部樓層外挑時，下部樓層的水平尺寸

14、B小于上部樓層水平尺寸B1 0.9倍，且大于4m。l（B7度、類場地和8度抗震設(shè)防的乙類建筑結(jié)構(gòu)；l（C板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)。l驗算目的，防止結(jié)構(gòu)在罕遇地震時倒塌。l樓層屈服強度系數(shù)是指，按構(gòu)件實際配筋和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算的樓層受剪承載力與按罕遇地震作用計算的樓層彈性地震剪力的比值。l3.2 彈塑性變形計算方法彈塑性變形計算方法l （1罕遇地震作用取值罕遇地震作用取值 l 烈度烈度 7 8 9l max 0.50(0.72) 0.9(1.2) 1.4l （2作用效應(yīng)組合作用效應(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；地震作用分項系

15、慮其它荷載下產(chǎn)生的變形；地震作用分項系數(shù)取數(shù)取1.0，其它荷載組合值系數(shù)取，其它荷載組合值系數(shù)取 0.0。l l（3計算方法l“高規(guī)5.5.1條規(guī)定，7、8、9度抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，在罕遇地震作用下薄弱層部位彈塑性變形計算可采用：l（a彈塑性位移增大系數(shù)法；l “高規(guī)5.5.3條的簡化方法，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)l3.3 彈塑性層間位移的簡化方法彈塑性層間位移的簡化方法l簡化方法即為彈塑性位移增大系數(shù)法。簡化方法即為彈塑性位移增大系數(shù)法。lA

16、. 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按按“高規(guī)高規(guī)5.5.3.1款有：款有：l（1樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布均勻樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布均勻的結(jié)構(gòu)，可取底層；的結(jié)構(gòu)，可取底層；l（2樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布不均樓層屈服強度系數(shù)沿高度分布不均勻的結(jié)構(gòu)，可取該系數(shù)最小的樓層及相勻的結(jié)構(gòu)，可取該系數(shù)最小的樓層及相對較小的樓層，一般不超過對較小的樓層，一般不超過2-3處。處。lB. 層間彈塑性位移可按下列公式計算層間彈塑性位移可按下列公式計算lp -彈塑性位移增大系數(shù)，當(dāng)薄弱層的彈塑性位移增大系數(shù)，當(dāng)薄弱層的屈服強度系數(shù)不小于相鄰層該系數(shù)平均屈服強度系數(shù)不小于相鄰層該系數(shù)平均值的值的0

17、.8，按下表采用；當(dāng)不大于該平均，按下表采用；當(dāng)不大于該平均值的值的0.5時，可按表內(nèi)相應(yīng)數(shù)值的時，可按表內(nèi)相應(yīng)數(shù)值的1.5倍采倍采用；其他情況可采用用內(nèi)插。用；其他情況可采用用內(nèi)插。pp eu 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 2.00 2.20 ly-樓層屈服強度系數(shù)。ly=VY/VelVY- 樓層受剪承載力，按構(gòu)件實際配 筋和材料強度標(biāo)準(zhǔn)值計算；lVe- 罕遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的框架l 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

18、平地震影響系數(shù)最大值的比值；對于7、8、9度，此比值分別有6.25、5.625和4.375。 lC. 彈塑性位移驗算彈塑性位移驗算l l其中：其中：l 層間彈塑性位移角限值，一般情況可層間彈塑性位移角限值，一般情況可采用采用1/50，當(dāng)柱軸壓比小于，當(dāng)柱軸壓比小于0.40時，可提時，可提高高10%；當(dāng)柱全高的箍筋構(gòu)造比規(guī)范規(guī)；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定的最小配筋特征值大30%時，可提高時，可提高20%，但累計不超過，但累計不超過25%。ppuH p lD. 樓層受剪承載力的估算樓層受剪承載力的估算 lTAT、SATWE采用采用“擬弱柱化法擬弱柱化法”，計算公，計算公式如下

19、：式如下： 10( )( )( )()0.5(1/)aualcycyYjmYYjjaacyykssG cGc ccmkMiMiVHVV iMf A haN hNbh f lMcya-柱端按實際配筋和材料強度標(biāo)準(zhǔn) 值計算的正截面受彎承載力；lFyk-鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值；lAsa-受拉區(qū)縱向鋼筋實際配筋截面面積；lNG-重力荷載代表值的柱軸向力；lFcmk-混凝土軸心抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值。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在進入在進入“構(gòu)件配筋設(shè)計與驗算菜單時，構(gòu)件配筋設(shè)計與驗算菜單時，選擇選擇“計算計算12層以下框架結(jié)構(gòu)的薄弱層層以下框架結(jié)構(gòu)的薄弱層的計算選項，程序

20、會自動執(zhí)行計算，的計算選項，程序會自動執(zhí)行計算，l結(jié)果輸出在結(jié)果輸出在TAT-K.OUTTAT）、）、SAT-K.OUTSATWE文件中。文件中。l以一幢以一幢7層框架為 例 ， 輸 出 的層框架為 例 ， 輸 出 的 SAT-K.OUT文件內(nèi)容如下：文件內(nèi)容如下： 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 Beari

21、ng Shear Force of Floors樓層承載力）l -Floor Tower Vx Vy VxV VyV (kN) (kN) (kN) (kN) - 7 1 330.78 384.67 794.12 741.316 1 2430.16 2683.98 3656.01 3711.575 1 4063.65 4389.33 4797.23 4797.234 1 5255.97 5630.55 5531.87 5531.873 1 6192.91 6645.11 5858.66 5858.662 1 7152.73 7659.95 5963.40 6000.831 1 8183.14 8

22、707.41 5145.58 4952.42 (樓層剪力） （樓層承載力）l The Yield Coefficients of Floor樓層屈服強度系數(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 0.5688lThe Elastic-Plastic Displacement of Floor in X-Directionl （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 15.01