剪切刚度.剪弯刚度

剪切刚度,剪弯刚度,地震剪力与层间位移比值刚度的使用方法。 1 转换层在1层时,采用剪切刚度计算转换层上下结构侧向刚度比。

2 转换层在2层时,采用剪弯刚度计算转换层上下结构侧向刚度比。

3 转换层在3层及3层以上时,采用剪切刚度计算转换层上下结构侧向刚度比。

同时采用地震剪力与层间位移比值刚度验算转换层侧向刚度尚不应小于其上部楼层侧向刚度的60%

4 验算地下室是否可作嵌固部位时采用剪切刚度(《抗震规范》6.1.14)

5 其余结构按规范选用侧刚计算方法。

6 地震剪力与层间位移比值刚度只能用于计算楼层间刚度比值,不得用于其它刚度计算, 如有地下室,地下室回填土刚度输0。

第二章 剪切、剪弯、地震力与地震层间位移比三种刚度比的计算与选择

(一)地震力与地震层间位移比的理解与应用

⑴规范要求:《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定:其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。 ⑵计算公式:Ki=Vi/Δui

⑶应用范围:

①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。 ②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。

(二)剪切刚度的理解与应用

⑴规范要求:

①《高规》第E.0.1条规定:底部大空间为一层时,可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,γ宜接近1,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时γ不应大于2。计算公式见《高规》151页。

②《抗震规范》第6.1.14条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。

⑵SA TWE 软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。

⑶应用范围:可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。

(三)剪弯刚度的理解与应用

⑴规范要求:

①《高规》第E.0.2条规定:底部大空间大于一层时,其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E 所示的计算模型按公式(E.0.2) 计算。γe宜接近1,非抗震设计时γe不应大于2,抗震设计时γe不应大于1.3。计算公式见《高规》151页。

②《高规》第E.0.2条还规定:当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。

⑵SA TWE 软件所采用的计算方法:高位侧移刚度的简化计算

⑶应用范围:可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。

(四)《上海规程》对刚度比的规定

《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于:

⑴《上海规程》第6.1.19条规定:地下室作为上部结构的嵌固端时,地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。

⑵《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。

(五)工程算例:

⑴工程概况:某工程为框支剪力墙结构,共27层(包括二层地下室),第六层为框支转换层。结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示(图略)。该工程的地震设防烈度为8度,设计基本加速度为0.3g 。

⑵1~13层X 向刚度比的计算结果:

由于列表困难,下面每行数字的意义如下:以“/”分开三种刚度的计算方法,第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法,第二段为剪切刚度,第三段为剪弯刚度。具体数据依次为:层号,RJX ,Ratx1,薄弱层/RJX ,Ratx1,薄弱层/RJX ,Ratx1,薄弱层。

其中RJX 是结构总体坐标系中塔的侧移刚度(应乘以10的7次方);Ratx1为本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均刚度80%的比值中的较小者。具体数据如下:

1,7.8225,2.3367,否/13.204,1.6408,否/11.694,1.9251,否

2,4.7283,3.9602,否/11.444,1.5127,否/8.6776,1.6336,否

3,1.7251,1.6527,否/9.0995,1.2496,否/6.0967,1.2598,否

4,1.3407,1.2595,否/9.6348,1.0726,否/6.9007,1.1557,否

5,1.2304,1.2556,否/9.6348,0.9018,是/6.9221,0.9716,是

6,1.3433,1.3534,否/8.0373,0.6439,是/4.3251,0.4951,是

7,1.4179,2.2177,否/16.014,1.3146,否/11.145,1.3066,否

8,0.9138,1.9275,否/16.014,1.3542,否/11.247。1.3559,否

9,0.6770,1.7992,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

10,0.5375,1.7193,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

11,0.4466,1.6676,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

12,0.3812,1.6107,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

13,0.3310,1.5464,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

注1:SA TWE 软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”;

注2:在SA TWE 软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号;

注3:本算例主要用于说明三种刚度比在SA TWE 软件中的实现过程,对结构方案的合理性不做讨论。

⑶计算结果分析

①按不同方法计算刚度比,其薄弱层的判断结果不同。

②设计人员在SA TWE 软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。指定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。

③当转换层设置在3层及3层以上时,《高规》还规定其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。这一项SA TWE 软件并没有直接输出结果,需要设计人员根据程序输出的每层刚度单独计算。例如本工程计算结果如下:

1.3433×107/(1.4179×107)=94.74%>60%

满足规范要求。

④地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断:

a) 采用地震剪力与地震层间位移比

=4.7283×107/(1.7251×107)=2.74>2

地下室顶板能够作为上部结构的嵌固端

b) 采用剪切刚度比

=11.444×107/(9.0995×107)=1.25<2

地下室顶板不能够作为上部结构的嵌固端

⑤SA TWE 软件计算剪弯刚度时,H1的取值范围包括地下室的高度,H2则取等于小于H1的高度。这对于希望H1的值取自0.00以上的设计人员来说,或者将地下室去 掉,重新计算剪弯刚度,或者根据程序输出的剪弯刚度,人工计算刚度比。以本工程为例,H1从0.00算起,采用刚度串模型,计算结果如下:

转换层所在层号为6层(含地下室),转换层下部起止层号为3~6,H1=21.9m,转换层上部起止层号为7~13,H2=21.0m。

K1=[1/(1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251)]×107=1.4607×107

K2=[1/(1/11.145+1/11.247+1/10.369)×107=1.5132×107

Δ1=1/K1 ; Δ2=1/K2

则剪弯刚度比γe=(Δ1×H2)/(Δ2×H1)=0.9933

(六)关于三种刚度比性质的探讨

⑴地震剪力与地震层间位移比:是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移,还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi 产生的位移和由于下一层的楼层

转动而引起的本层刚体转动位移。

⑵剪切刚度:其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比,其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。

⑶剪弯刚度:实际上就是单位力作用下的层间位移角,其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响,但没有考虑上下层对本层的约束。

三种刚度的性质完全不同,它们之间并没有什么必然的联系,也正因为如此,规范赋予了它们不同的适用范围。

剪切刚度,剪弯刚度,地震剪力与层间位移比值刚度的使用方法。 1 转换层在1层时,采用剪切刚度计算转换层上下结构侧向刚度比。

2 转换层在2层时,采用剪弯刚度计算转换层上下结构侧向刚度比。

3 转换层在3层及3层以上时,采用剪切刚度计算转换层上下结构侧向刚度比。

同时采用地震剪力与层间位移比值刚度验算转换层侧向刚度尚不应小于其上部楼层侧向刚度的60%

4 验算地下室是否可作嵌固部位时采用剪切刚度(《抗震规范》6.1.14)

5 其余结构按规范选用侧刚计算方法。

6 地震剪力与层间位移比值刚度只能用于计算楼层间刚度比值,不得用于其它刚度计算, 如有地下室,地下室回填土刚度输0。

第二章 剪切、剪弯、地震力与地震层间位移比三种刚度比的计算与选择

(一)地震力与地震层间位移比的理解与应用

⑴规范要求:《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定:其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。 ⑵计算公式:Ki=Vi/Δui

⑶应用范围:

①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。 ②可用于判断地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端。

(二)剪切刚度的理解与应用

⑴规范要求:

①《高规》第E.0.1条规定:底部大空间为一层时,可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,γ宜接近1,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时γ不应大于2。计算公式见《高规》151页。

②《抗震规范》第6.1.14条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。

⑵SA TWE 软件所提供的计算方法为《抗震规范》提供的方法。

⑶应用范围:可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。

(三)剪弯刚度的理解与应用

⑴规范要求:

①《高规》第E.0.2条规定:底部大空间大于一层时,其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E 所示的计算模型按公式(E.0.2) 计算。γe宜接近1,非抗震设计时γe不应大于2,抗震设计时γe不应大于1.3。计算公式见《高规》151页。

②《高规》第E.0.2条还规定:当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。

⑵SA TWE 软件所采用的计算方法:高位侧移刚度的简化计算

⑶应用范围:可用于执行《高规》第E.0.2条规定的工程的刚度比的计算。

(四)《上海规程》对刚度比的规定

《上海规程》中关于刚度比的适用范围与国家规范的主要不同之处在于:

⑴《上海规程》第6.1.19条规定:地下室作为上部结构的嵌固端时,地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。

⑵《上海规程》已将三种刚度比统一为采用剪切刚度比计算。

(五)工程算例:

⑴工程概况:某工程为框支剪力墙结构,共27层(包括二层地下室),第六层为框支转换层。结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示(图略)。该工程的地震设防烈度为8度,设计基本加速度为0.3g 。

⑵1~13层X 向刚度比的计算结果:

由于列表困难,下面每行数字的意义如下:以“/”分开三种刚度的计算方法,第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法,第二段为剪切刚度,第三段为剪弯刚度。具体数据依次为:层号,RJX ,Ratx1,薄弱层/RJX ,Ratx1,薄弱层/RJX ,Ratx1,薄弱层。

其中RJX 是结构总体坐标系中塔的侧移刚度(应乘以10的7次方);Ratx1为本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均刚度80%的比值中的较小者。具体数据如下:

1,7.8225,2.3367,否/13.204,1.6408,否/11.694,1.9251,否

2,4.7283,3.9602,否/11.444,1.5127,否/8.6776,1.6336,否

3,1.7251,1.6527,否/9.0995,1.2496,否/6.0967,1.2598,否

4,1.3407,1.2595,否/9.6348,1.0726,否/6.9007,1.1557,否

5,1.2304,1.2556,否/9.6348,0.9018,是/6.9221,0.9716,是

6,1.3433,1.3534,否/8.0373,0.6439,是/4.3251,0.4951,是

7,1.4179,2.2177,否/16.014,1.3146,否/11.145,1.3066,否

8,0.9138,1.9275,否/16.014,1.3542,否/11.247。1.3559,否

9,0.6770,1.7992,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

10,0.5375,1.7193,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

11,0.4466,1.6676,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

12,0.3812,1.6107,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

13,0.3310,1.5464,否/14.782,1.2500,否/10.369,1.2500,否

注1:SA TWE 软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”;

注2:在SA TWE 软件中没有单独定义薄弱层层数及相应的层号;

注3:本算例主要用于说明三种刚度比在SA TWE 软件中的实现过程,对结构方案的合理性不做讨论。

⑶计算结果分析

①按不同方法计算刚度比,其薄弱层的判断结果不同。

②设计人员在SA TWE 软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。指定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。

③当转换层设置在3层及3层以上时,《高规》还规定其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。这一项SA TWE 软件并没有直接输出结果,需要设计人员根据程序输出的每层刚度单独计算。例如本工程计算结果如下:

1.3433×107/(1.4179×107)=94.74%>60%

满足规范要求。

④地下室顶板能否作为上部结构的嵌固端的判断:

a) 采用地震剪力与地震层间位移比

=4.7283×107/(1.7251×107)=2.74>2

地下室顶板能够作为上部结构的嵌固端

b) 采用剪切刚度比

=11.444×107/(9.0995×107)=1.25<2

地下室顶板不能够作为上部结构的嵌固端

⑤SA TWE 软件计算剪弯刚度时,H1的取值范围包括地下室的高度,H2则取等于小于H1的高度。这对于希望H1的值取自0.00以上的设计人员来说,或者将地下室去 掉,重新计算剪弯刚度,或者根据程序输出的剪弯刚度,人工计算刚度比。以本工程为例,H1从0.00算起,采用刚度串模型,计算结果如下:

转换层所在层号为6层(含地下室),转换层下部起止层号为3~6,H1=21.9m,转换层上部起止层号为7~13,H2=21.0m。

K1=[1/(1/6.0967+1/6.9007+1/6.9221+1/4.3251)]×107=1.4607×107

K2=[1/(1/11.145+1/11.247+1/10.369)×107=1.5132×107

Δ1=1/K1 ; Δ2=1/K2

则剪弯刚度比γe=(Δ1×H2)/(Δ2×H1)=0.9933

(六)关于三种刚度比性质的探讨

⑴地震剪力与地震层间位移比:是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移,还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi 产生的位移和由于下一层的楼层

转动而引起的本层刚体转动位移。

⑵剪切刚度:其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比,其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。

⑶剪弯刚度:实际上就是单位力作用下的层间位移角,其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响,但没有考虑上下层对本层的约束。

三种刚度的性质完全不同,它们之间并没有什么必然的联系,也正因为如此,规范赋予了它们不同的适用范围。


相关文章

  • 高阻尼橡胶支座竖向刚度试验研究_王建强
  • 第32卷第3期2016年3月 1002-8528(2016)03-0046-04[文章编号] 建筑科学Vol. 32,No. 3Mar.2016 DOI :10. 13614/j.cnki.11-1962/tu.2016. 03. 009 ...查看


  • 剪切刚度0.12
  • PKPM 软件在应用中的问题解析(3) (2008-12-15 12:44:09) 转载▼ 标签: 分类: 结构软件 杂谈 二.结构整体性能控制总论 该总论共有六部分,每一项都有关乎结构的整体抗震性能,作为结构设计者务必理解.掌握和应用.对 ...查看


  • 钢结构框架体系弹性及弹塑性分析与计算理论
  • 基本资料 钢结构框架体系弹性及弹塑性分析与计算理论 作者: 李国强 出版社: 出版年: 1998年06月第1版 页数: 定价: 装帧: ISAN: 书  目: 举报失效目录 超星 目录 第一章概论 第一节钢结构框架体系的种类 第二节钢框架的 ...查看


  • 高层建筑结构底部嵌固部位的讨论
  • 高层建筑结构底部嵌固部位的讨论 结构底部嵌固部位是个比较复杂的问题,HiStruct 读过张维斌总工的一些观点,觉得相当不错,整理 出来与大家探讨交流. 高层建筑一般都带着多层地下室,而在进行结构分析之前必须确定结构的嵌固部位,该嵌固部位的 ...查看


  • 地下室结构嵌固端的选择问题
  • 地下室结构嵌固端的选择问题 一.带多层地下室的建筑,宜将上部结构的嵌固部位设在地下室顶板,此时应满足下列条件: 1.地下室顶板与室外地坪的高差不宜大于本层层高的 1/3. 2.地下室顶板应为梁板体系,且该层楼面不得留有大洞口.楼面框架梁应有 ...查看


  • 关于弹性模量
  • 材料的"模量"一般前面要加说明语,如弹性模量.压缩模量.剪切模量.截面模量等.这些都是与变形有关的一种指标. 杨氏模量(Young's Modulus): 杨氏模量就是弹性模量,这是材料力学里的一个概念.对于线弹性材料有 ...查看


  • 高阻尼橡胶支座阻尼特性研究
  • 第34卷 第6期2013年12月特种橡胶制品 SecialPuroseRubberProducts ppo.6Vol.34 N ecember2013 D 櫣櫣毠 櫣櫣櫣櫣櫣櫣櫣櫣櫣櫣毠 櫣櫣毠 1 实验部分 1.1 原材料 朗盛化学(上海 ...查看


  • 刚度.强度浅论
  • 河南工程学院<机械原理>考查课 专业论文 浅谈强度.刚度的关系 学 号: [1**********]7 学生姓名: 胡鹏飞 学 院: 纺织学院 专业班级: 纺织工程1541 专业课程: 机械原理 任课教师: 耿国强 201 6 ...查看


  • 空腹桁架刚度分析及合理高度的确定
  • 空腹桁架刚度分析及合理高度的确定 徐立1, 丁晓红2 (1.杭州市余杭区房管所,浙江杭州311100:2.安徽省城乡规划设计研究院,安徽合肥230022) 摘要:根据结构等效的原则将空腹桁架等代为实腹梁,指出空腹桁架的变形主要由弯曲变形和剪 ...查看


热门内容