3.4.2条所指的平面不规则多层建筑,亦应考虑偶然偏心的影响。
1.3.9考虑双向地震作用 规范规定:《抗震规范》5.1.1条规定,“质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。” 《高规》3.3.1条规定,“质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响。”
程序实现:考虑双向地震扭转效应,在X和Y方向地震作用的效应分别为Sx和Sy,则:Sx??Sx2?(0.85Sy)2 Sy??Sy2?(0.85Sx)2 程序对柱采用了与其他构件略有不同的双向地震的组合方式,柱的剪力和弯矩只考虑地震作用主方向的双向地震组合,次方向不作双向地震组合。在进行柱双偏压配筋计算时,这种调整后的组合方式会使计算结构更合理。
考虑双向地震时,输出双向地震作用下楼层最大位移及位移比,将原地震工况内力替换成双向地震作用工况内力。
操作要点:当建筑结构的质量和刚度明显不对称、不均匀时,应选择该项。初始值为不选择 注意事项:(1)不对称不均匀的结构是不规则结构的一种,指同一平面内质量、刚度布置不对称,或虽在本层内对称,但沿高度分布不对称的结构。
(2)从计算公式可以看出,考虑双向水平地震作用,意味着对X和Y方向地震作用予以放大,构件配筋也会相应增大。
(3)允许同时考虑偶然偏心和双向地震作用,程序按规范要求分别计算,不进形叠加,取不利结果。
1.3.9计算振型个数 规范规定:《抗震规范》5.2.2条文说明规定,“振型个数一般可以取参与质量达到总质量90%所需的振型数。”
《高规》5.1.13条规定,“抗震计算时,宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应,振型数不应小于15,对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%”。
程序实现:程序采用既适用于刚性楼板又适用于弹性楼板的通用方法计算各地震方向的有效质量系数,用于判定振型个数是否取够。
操作要点:计算后应查看计算书WZQ.OUT,检查X和Y两个方向的有效质量系数是否大于0.9,如都大于0.9则表示振型数取够了,否则应增加振型个数重新计算。 注意事项:(1)通常振型数取值应不小于3,且为3的倍数。
(2)必须保证有效质量系数大于0.9,否则计算振型数量不够,说明后续振型产生的地震效应被忽略了,地震作用偏小,结构设计不安全。
(3)振型数也不能取的太多,不能多于结构有质量贡献的自由度总数(每个刚性板取3个,每个弹性节点取2个)。例如全部为刚性楼板的结构,振型数不能超过楼层数的3倍,否则可能出现异常。
(4)当结构楼层数较多或结构层刚度突变较大时,如高层、错层、越层、多塔、楼板开大洞、顶部有小塔楼、有转换层、有弹性板等复杂结构,振型数应相对多取。 1.3.11活荷载质量折减系数
规范规定:《抗震规范》5.1.3条规定,“计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和
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构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。”“按等效均布荷载计算的楼面活荷载:藏书库、档案馆0.8,其他民用建筑0.5。” 《高规》3.3.6条规定,“楼面活荷载按实际情况计算时取1.0;按等效均布活荷载计算时,藏书库、档案库、库房取0.8,一般民用建筑取0.5。” 操作要点:(1)该参数是计算重力荷载代表值时的活荷载组合系数,初始值为0.5,设计人员可以根据工程实际情况修改。
(2)该折减系数只改变楼层质量,不改变荷载总值,即对竖向荷载作用下的内力计算没有影响。
1.3.12周期折减系数 规范规定:《高规》3.3.16条规定,“计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。” 《高规》3.3.17条规定,“当非承重墙体为填充砖墙时,高层建筑结构的计算自振周期折减系数?T可按下列规定取值: 1. 框架结构可取0.6~0.7;
2. 框架—剪力墙结构可取0.7~0.8; 3. 剪力墙结构可取0.9~1.0。
对于其他结构体系或采用其他非承重墙体时,可根据工程情况确定周期折减系数。”
操作要点:周期折减的目的是为了考虑框架结构和框架-剪力墙结构填充墙刚度对计算周期的影响,因为建模时没有输入填充墙,仅考虑其荷载,没有考虑其刚度。根据工程实际情况确定周期折减系数,取值范围0.7~1.0,初始值为0.8。
注意事项:(1)以上折减系数是按实心粘土砖做填充墙确定的,如采用轻质填充材料,折减系数应按实际情况不折减或少折减。
(2)周期折减不改变结构的自振特性,只改变地震影响系数。 1.3.13结构的阻尼比(%) 规范规定:《抗震规范》5.1.5条规定,“除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05“。 《高规》3.3.8条规定,“除有专门规定外,钢筋混凝土高层建筑结构的阻尼比应取0.05“。 《抗震规范》8.2.2条规定,“钢结构在多遇地震下的阻尼比,对不超过12层的钢结构可采用0.035,对超过12层的钢结构可采用0.02,在罕遇地震下的分析,阻尼比可采用0.05。” 结构阻尼比是反应结构内部在动力作用下相对阻力情况的参数。
操作要点:根据规范规定和工程实际情况输入结构的阻尼比,通常钢筋混凝土结构可取初始值0.05,钢结构可取0.02,混合结构取0.03。 1.3.14特征周期Tg(s) 规范规定:《抗震规范》3.2.3条规定,“建筑的设计特征周期应根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定??对Ⅱ类场地,第一组,第二组和第三组的设计特征周期,应分别按0.35s,0.40s和0.45s采用。”
《抗震规范》5.1.4条规定,“特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5.1.4-2采用” 。 操作要点:根据工程实际情况输入特征周期值,初始值为0.45。 1.3.13多遇地震影响系数最大值 1.3.14罕遇地震影响系数最大值
规范规定:《抗震规范》5.1.4条规定,“其水平影响系数最大值应按5.1.4-1采用”。
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操作要点:根据规范5.1.4-1的规定输入多遇和罕遇地震时的地震影响系数最大值,多遇地震初始值0.08,罕遇地震初始值为0.50。
注意事项:如果工程设计的地震加速度值不是规范中规定的值,通常在地震报告中都会提供多遇地震最大影响系数?max值,输入该值即可。 1.3.15斜交抗侧力构件方向附加地震数 1.3.16相应角度(度) 规范规定:《抗震规范》5.1.1条规定,“有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。” 《高规》3.3.2条规定,“有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。”
程序实现:程序提供了计算多方向水平地震作用的功能,可以根据用户指定的多对斜交地震作用方向,将原有的一对水平地震工况和新增的多对水平地震工况一起进行地震反应谱分析,计算相应构件内力和组合,以保证了结构设计安全。
操作要点:当建筑结构中有斜角抗侧力构件,且其与主轴方向相交角度大于15°时,应输入斜交构件的数量和角度。 注意事项:(1)程序内定斜交抗侧力构件方向附加地震数取值范围是0~5。初始值为0。 (2)程序计算的斜交地震方向是成组出现的,例如,在<附加地震数>中输入“2”,在<相应角度>中输入“30,60”,则程序自动增加30°和120°、60°和150°两组工况计算水平地震作用。
(3)可以在此输入最大地震作用方向,避免模型旋转带来的不便。
(4)考虑多方向地震作用并没有改变风力的方向。 1.4 活荷信息
本页是有关活荷载的信息,共有9个参数,如图所示。若横荷载与活荷载不分开计算,
该页信息无效。
1.4.1柱墙设计时活荷载 1.4.2传给基础的活荷载
1.4.3柱、墙、基础活荷载折减系数 规范规定:《荷载规范》4.1.2条规定,“设计墙、柱和基础时的折减系数,1)第1(1)项应按表4.1.2规定采用”。 程序实现:作用在楼面的活荷载,不可能以标准值同时布满在所有的楼层尚,根据规范规定,在柱、墙、基础设计时,可对活荷载进行折减。程序初始值采用规范表4.1.2规定的楼层活荷载折减系数。
结构计算完成后,在计算书WDCNL.OUT中输出组合内力,这是按《基础规范》要求给出的各竖向构件的各种控制组合,活荷载作为一种工况,在荷载组合计算时可以进行折减。 操作要点:设计人员可根据工程实际情况确定柱、墙或基础的活荷载是否要折减,折减系数应根据计算截面以上的楼层数确定,采用程序初始折减值或进行适当修改。 注意事项:(1)该折减系数是有限元分析之后进行内力组合时考虑的,因此不会影响结构其它构件的设计。但PMCAD建模时,设置了按从属面积对楼面梁的活荷载折减系数;此处为按楼层对柱墙的活荷载折减系数,应注意区分两者的不同,通常可以选择在一处对活荷载折减。如对活荷载折减两次会折减过多,可能导致结构不安全。
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(2)注意此处输入的是构件计算截面以上的楼层数,不是构件所在楼层数。
(3)对于带群房的高层建筑,群房不宜按竹楼的层数取用活荷载折减系数。同理,顶部带小塔楼的结构、错层结构、多塔结构等,都存在同一楼层柱墙活荷载折减系数不同的情况,应按实际情况灵活处理。
(4)传给基础的活荷载折减系数仅用于SATWE内力输出,并没有传给JCCAD基础程序,因此按楼层的活荷载折减系数还要在JCCAD中另行输入。 (5)称许折减柱墙活荷载时,对斜撑不进形折减。 1.4.4梁活荷不利布置最高层号 规范规定:《高规》5.1.8条规定,“高层建筑结构内力计算中,当楼面活荷载大于4kN/m2时,应考虑楼面活荷载不利布置引起的梁弯矩的增大。” 程序实现:SATWE程序可以考虑梁的活荷载不利布置影响,但需要设计人员输入梁活荷载不利布置的楼层数。初始值为总楼层数,即全楼各层都考虑活荷载不利布置。
操作要点:若输入0,表示全楼各层都不考虑梁活荷载不利布置。若填一个小于楼层的数N,表示从1~N各层考虑梁活荷载的不利布置,而N+1层以上不考虑活荷的不利布置。注意事项:(1)当楼面活荷载较大时,应考虑楼面活荷载不利布置引起的梁弯矩增大。(2)程序仅对梁做活荷载不利布置计算,对柱、墙等竖向构件不考虑活荷载不利布置影响。
(3)建议用户在结构建模时,将恒、活荷载分开输入,以便程序做梁活荷载不利布置计算。 五、调整信息
本页时有关调整信息,共有17个参数,如图 1.5.1梁端负弯矩调整系数
规范规定:《高规》5.2.3条规定现浇框架梁端负弯矩调幅系数可取为0.8~0.9”。
程序实现:在竖向荷载作用下,钢筋混凝土框架梁设计允许考虑混凝土的塑性变形引起的内力重分布,适当减小支座处梁的负弯矩,相应增大跨中梁的正弯矩,使梁上下配筋比较均匀,框架梁端负弯矩调幅后,梁跨中弯矩按平衡条件相应增大。
操作要点:根据工程实际情况输入调幅系数。调幅系数取值范围0.8~1.0。初始值为0.85。 注意事项:(1)此项调整只针对竖向荷载,对地震力和风荷载不起作用。
(2)通常装配整体式框架梁端可取调幅系数0.7~0.8,现浇框架可取0.8~0.9。
(3)梁截面设计时,为保证框架梁跨中截面底部钢筋不至于过少,其正弯矩设计值不应小于竖向荷载作用下按简支梁计算的跨中弯矩的一半。
(4)程序内定钢梁为不调幅梁,如需要对钢梁调幅,可以再特殊构件设置时定义。 (5)通常实际工程中悬挑梁的梁端负弯矩不调幅。 1.5.2梁活荷载内力放大系数 规范规定:《北京市建筑设计技术细则(结构专业)》5.7.4条规定,“当活荷载较大时宜考虑活荷载不利组合,若计算工作量过大则可采用弯矩放大系数近似计算。”
程序实现:版软件该参数为<梁设计弯矩增大系数>,程序通过此参数调整梁弯矩设计值,以作为安全储备。但由于梁弯矩放大系数是最后乘在组合后的弯矩设计值上,不仅放大活荷载,也将恒荷载、地震及风作用放大,显然不够合理,此外,活荷载不利布置不仅对弯矩有影响,对剪力也有影响,仅放大弯矩是不完善的。 新版软件该参数改为<梁活荷载内力放大系数>,该系数只对梁在满布活荷载下的内力(弯矩、剪力、轴力)进行放大。程序初始值为1。
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操作要点:一般工程建议该系数取值1.1~1.2,如已输入梁活荷载不利布置楼层数,则应填1,初始值为1.0.
1.5.3梁扭矩折减系数 规范规定:《高规》5.2.4条规定,“高层建筑结构楼面梁受扭计算中应考虑楼盖对梁的约束作用。当计算中未考虑楼盖对梁扭转的约束作用时,梁的扭转变形和扭矩计算值往往过大,因此应对现浇楼板的梁扭矩折减。”
操作要点:对于现浇楼板结构,采用刚性楼板假定时,折减系数取值范围0.4~1.0,初始值为0.4。
注意事项:(1)若不是现浇楼板,或楼板开洞,或设定了弹性楼板,或有弧梁等情况,梁扭矩应不折减或少折减。
(2)程序没有自动搜索判断梁周围楼盖情况的功能,梁扭矩是否折减及折减系数的大小需要设计人员自行确定。
(3)若同一建筑中有的梁扭矩需要折减,有的梁不需要折减,可以分别设定梁的扭矩折减系数计算两次,分别取相应计算结果。 1.5.4中梁刚度放大系数 规范规定:《高规》5.2.2条规定,“在结构内力与位移计算中,现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大,楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取为1.3~2.0.” 程序实现:程序对框架是按矩形截面输入尺寸并计算刚度的。对于现浇刚性楼板,板作为梁的翼缘是梁的一部分,可用此系数近似考虑楼板对梁刚度的贡献。
操作要点:对没有开大洞的现浇楼板应考虑梁刚度增大系数。中梁刚度放大系数取值范围1.0~2.0。初始值为1.0。 注意事项: (1) 通常现浇楼板的中部框架梁刚度放大系数可取1.5~2.0. (2) 程序可以自动搜索中梁和边梁
两侧均与刚性楼板相连的中梁的刚度放大系数为Bx,只有一侧与刚性楼板相连的中梁或边梁的刚度放大系数为1?(Bx?1)/2,其他情况的梁刚度不放大。
(3)对于现浇层的装配式结构楼面梁、板柱结构的等代梁刚度不应放大。
(4)由于单向填充空心现浇预应力楼板的各向异性,宜在平行和垂直填充空心管的方向取用不同的梁刚度放大系数。
1.5.5按抗震规范5.2.5条调整各楼层地震内力 规范规定:《抗震规范》5.2.5条规定,“抗震验算时??剪力系数,不应小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值”。
程序实现;由于地震影响系数在长周期段下降较快,对于基本周期大于3.5s的结构,计算出来的水平地震作用效应有可能太小。而对于长周期结构,地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构具有更大的破坏影响,而振型分解法无法对此作出估计。出于结构安全考虑,提出对各楼层水平地震剪力最小值及相应调整的要求。
操作要点:根据工程实际情况确定是否选择程序自动调整。初始值为选择。
注意事项:合理的结构设计应该自然满足楼层最小地震剪力系数的要求,如果不满足规范要求,建议:
(1)先不选择该项考察剪重比,如离规范要求相差较大,应首先优化设计方案,调整结构布
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