位移比層間位移角還有周期比到底本質上應怎麼各自理解?

位移比,周期比,層間位移角,都提到了結構的不規則性,扭轉控制。但是本質上這三個參數到底有哪些差異?如何深刻理解這三個參數?困惑,求大神解惑!!


位移比:主要控制結構的扭轉效應,避免結構發生扭轉破壞,控制的是結構實際存在的的扭轉量值。周期比:主要控制結構的扭轉剛度和平動剛度的相對強弱(比值)。兩者雖然都和結構的抗扭有關,但關注的角度不同。層間位移角主要控制結構的整體剛度,避免結構產生過大的變形。規範規定框架為1/550,框剪為1/800,剪力牆為1/1000。框架是最柔的,框剪次之,剪力牆最剛。


一、 層間位移角:抗規5.5.1 高規:3.7.3 (抗震設計時不考慮偶然偏心)

即層間位移角需要看風和地震工況,但是不考慮偶然偏心。

本質:(剛度問題) 限制結構的水平位移,確保結構具備足夠的剛度,避免產生過大的位移。要判斷是風控制還是地震力控制,若風控制,層間位移角富餘很少,盡量增加豎向構件的剛度。

進行多遇地震作用下的彈性變形驗算,實現第一水準下的設防要求。彈性變形驗算屬於正常使用極限狀態的驗算的範疇。

層間位移角不滿足規範要求,說明結構較柔。但層間位移角過分小,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減少牆、柱等豎向構件的截面面積或梁高。

影響層間位移角的因素:豎向構件截面尺寸,梁截面尺寸,中梁剛度放大係數(高規5.2.2),周期折減係數(高規4.3.17),地下室信息中的M值(建議6~10),連梁剛度折減係數(高規5.2.1及條文說明),牆梁跨中節點作為剛性樓板從節點,荷載。

位移相差較多的時候,應當增加截面,保證結構剛度,位移相差較少的時候,可以通過修改satwe參數達到目的。

如果計算得出的最大層間位移角與規範相距甚遠,在結構構件增加剛度的同時應當兼顧結構的扭轉效應,此時應當結合整體空間振動簡圖,加強結構外圍對應位置抗側力構件的剛度,避免較大扭轉。

如果層間位移角與規範限制相差不大的時候,可以採取修改satwe參數來解決。

此處地下室層數、荷載等不能填錯,注意。

另外,注意:對於風荷載工況下的層間位移角不滿足規範限值的時候,只能通過加大結構構件的剛度來解決剛度不足的問題,而且,風荷載工況下層間位移角盡量富餘多一些。

二、 扭轉周期比:高規3.4.5

結構扭轉為主的第一周期Tt 與平動為主的第一周期T1 之比,A 級高度高層建築不應大於0.9;B 級高度高層建築、混合結構高層建築及複雜高層建築不應大於0.85。

在兩個平動和一個扭轉方向因子中,當扭轉方向因子大於0.5時,則該振型可認為是扭轉為主的振型。反之,為平動為主的振型,但是一般我們控制平動係數大於等於0.95.

只有高層控制,多層可以不滿足周期比,但是一般的體型,周期比不好的時候位移比也很難控制,因此多層周期比也要盡量滿足。周期比顯示的是結構的扭轉能力,而位移比是計算得出的結構實際存在的扭轉量值。

本質(扭轉剛度問題):控制結構的扭轉剛度,避免扭轉破壞,增加結構的抗扭能力。

計算要求:選擇剛性樓板假定。

周期比不滿足時調整方法:1、總體調整原則是加強結構外部剛度,削弱內部剛度;2、找到位移大的位置,剛度加大。

3、當第一振型為扭轉時,說明結構的扭轉剛度相對於其兩個主軸(第二振型轉角方向和第三振型轉角方向,一般都靠近X軸和Y軸)的側移剛度過小,此時沿兩主軸加強結構外圍的剛度,並削弱結構內部的剛度。

4、當第二振型為扭轉時,說明結構沿兩個主軸方向的側移剛度相差較大,結構的扭轉剛度相對其中一主軸(第一振型轉角方向)的側移剛度是合理的;但相對於另一主軸(第三振型轉角方向)的側移剛度則過小,此時宜適當削弱結構內部沿「第三振型轉角方向」的內部剛度,並適當加強結構外圍(主要是沿第一振型轉角方向)的剛度。

5、001的情況要注意,也有不滿足的時候,此時削弱內部剛度即可。

為什麼要調成兩平一扭(001)?抗規274頁倒數第五行。

平動係數盡量調整為1.0或者接近1.0,建議0.95以上.

有效質量係數:大於90%。見高規5.1.13.

三、 位移比:

在理解位移比之前首先要理解偶然偏心和雙向地震。

偶然偏心:偶然因素引起的結構質量分布的變化,會導致結構固有振動特性的變化,因而結構在相同地震作用下的反應也將發生變化。考慮偶然偏心,也就是考慮由偶然偏心引起的可能的最不利的地震作用。高規4.3.3.

雙向地震:高規4.3.10. 計算公式改變。

位移比:限制結構平面的不規則性,限制偏心(剛心與質心的距離),位移比全稱扭轉位移比,即限制結構的扭轉效應。扭轉位移比為1.6時,最大位移是最小位移的4倍,從而理解限制位移比的意義。高規3.4.5.抗規3.4.3 3.4.4

計算時要求剛性樓板假定。

高層均考慮偶然偏心,實際操作的時候首先考慮偶然偏心的情況下看位移比為多少,若大於1.2則需要考慮雙向地震,如果小於等於1.2則不考慮雙向地震(工程界普遍做法,如果設計院另有規定,按照自己單位的執行)。見抗規5.1.1.高層結構當需要選擇考慮雙向地震作用時,也要選擇考慮偶然偏心的影響,兩者取不利,結果不疊加。

不滿足時調整方法:找到位移大的位置,加大樑柱截面,縮小位移小的位置的樑柱截面,看質心與剛心的距離,找到調整的大方向。

位移富餘很大時,位移比可以放寬. 高規3.4.5.


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層間位移角,周期比,位移比其實都是經驗總結的結果,理論的直接解釋並沒有。而且它們與建築採用的材料相關。

層間位移角
本質是控制樑柱構件的變形

周期比
樑柱構件的抗扭太複雜,不好算,所以要控制扭轉

位移比
用變形控制扭轉程度


位移比:限制平面剛度,儘可能地平面剛度均勻對稱。

位移角:豎向剛度不要太小。

周期比:扭轉剛度不要太小!

一切都是對剛度的要求。


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