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关于高规8.1.3条的相关问题
发布时间:2020年12月01日 撰写时间:暂无 作者:
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上部结构,规范相关实现
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抗震设计的框架-剪力墙结构,应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值,确定相应的设计方法,并应符合下列规定:

1 框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%,按剪力墙结构进行设计,其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计;

2 当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时,按框架-剪力墙结构进行设计;

3 当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时,按框架-剪力墙结构进行设计,其最大适用高度可比框架结构适当增加,框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用;

4 框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%,按框架-剪力墙结构进行设计,但其最大适用高度宜按框架结构采用,框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。当结构的层间位移角不满足框架—剪力墙结构规定时,可按本规程第3.11节有关规定进行结构抗震性能分析和论证。

【程序实现】

1.结构分析中,倾覆力矩的统计具有重要意义,是判别结构体系的重要指标,SATWE软件中,规定水平力下的倾覆力矩结果在新版文本查看—结构体系指标及二道防线调整中输出。旧版文本查看在WV02Q.OUT文件中输出。统计位置应参考嵌固端所在层的结果(参见抗规6.1.3-1条规定)。

例如,某22层的框架-剪力墙结构,地下室2层,嵌固端所在层号是3,结构整体模型如8.1.3-1所示。

8.1.3-1 22层框剪结构整体模型

计算完成后各楼层按抗规方式输出的X向竖向构件倾覆力矩百分比结果如图8.1.3-2所示:

8.1.3-2 墙倾覆力矩选择第二种方法的计算结果

从该文件中可以得到嵌固层框架柱的倾覆力矩百分比,X向15.1%,以此为依据可以确定X向框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩大于10%但不大于50%,可按框架-剪力墙结构进行设计。

2.程序提供三种墙倾覆力矩计算方法:1考虑所有墙的内力贡献2只考虑腹板和有效翼缘3只考虑面内贡献,面外贡献计入框架,如图8.1.3-3所示。

8.1.3-3 墙倾覆力矩计算方法

第二种计算方法只考虑腹板和有效翼缘的方式原则上适用于所有结构。剪力墙的腹板和有效翼缘是设计中的传统概念,对于L型、T型等截面形式,垂直于地震作用方向的墙段称为翼缘,平行于地震作用方向的墙段称为腹板。翼缘可以区分为有效翼缘和无效翼缘两部分。

程序按照《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第9.4.3 条规定确定剪力墙的翼缘宽度。

对于单向少墙结构应选择第3种方法。这类结构通常在一个方向剪力墙密集,而在正交方向剪力墙稀少,甚至没有剪力墙。在一般的框剪结构设计中,剪力墙的面外刚度及其抗侧力能力是被忽略的,因为在正常的结构中,剪力墙的面外抗侧力贡献相对于其面内微乎其微。但对于单向少墙结构,剪力墙的面外,成为一种不能忽略的抗侧力成份,它在性质上类似于框架柱,宜看作一种独立的抗侧力构件。

对单向少墙结构,首先存在一个体系界定问题。确切地讲,就是要正确统计每个地震作用方向框架和剪力墙的倾覆力矩比例和剪力比例。SATWE统计剪力墙和框架柱倾覆力矩及剪力比例的基本方法,是按照构件来分类,也即所有墙上的力计入剪力墙,所有框架上的力计入框架柱,但这种方法不适用于单向少墙结构。假定一个结构只有 X 向剪力墙,Y向无墙,Y 向地震作用下剪力墙承担的倾覆力矩百分比应为 0,但如果按照上述方法,在统 Y 向地震作用下剪力墙承担的倾覆力矩百分比时,却会得到数值。正确的做法是把墙面外的倾覆力矩计入框架,这时 Y 向地震作用下剪力墙承担的倾覆力矩百分比为 0,从而可以判别此结构在Y向为框架体系。如图8.1.3-4所示是一个仅X向有剪力墙的框剪结构,选择第三种算法后Y向的倾覆力矩百分比为0,与一般的工程认识一致。

8.1.3-4 仅X向有剪力墙的框剪结构倾覆力矩百分比结果

3.如果要执行8.1.3-3条:框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用,需要在参数定义—设计信息1中勾选“结构中的框架部分轴压比限值按照纯框架结构的规定采用”,如图8.1.3-5所示。

8.1.3-5 结构中框架部分轴压比限值按照纯框架结构规定采用

【常见问题】

1. 对于“竖向构件倾覆力矩及百分比”软件有二种算法:一种《抗规》规定水平力下

计算倾覆力矩的方法,简称“抗规方式”;一种按力学方法计算的倾覆力矩,简称“轴力方式”,两种算法计算结果不同,应以哪个结果为准?

答:二种具体算法简述如下:

l 规方式(抗规中倾覆力矩的计算

《抗规》6.1.3条的条文说明中规定框架部分地震倾覆力矩的计算公式为:

式中:——框架部分在规定水平力下地震倾覆力矩;

—— 结构层数;

——框架i层的柱根数;

——第i层第j根框架柱的计算地震剪力;

——第i层层高;

l 轴力方式(力学方法的倾覆力矩计算)

SATWE中的合力作用点计算方法为:

式中:—— 向合力作用点

—— 向规定水平力下各构件的轴力

——柱的坐标或者墙柱的中心点坐标

则框架柱承担的倾覆力矩为:

当结构的总框架和总剪力墙之间只存在水平耦合作用,不存在弯剪耦合或仅存在弱的弯剪耦合时才可以采用抗规方式。对于框支转换结构这种框架部分与剪力墙部分强耦合结构,倾覆力矩的准确计算方法应该采用轴力方法计算。

【关键词】倾覆力矩,抗规方式,轴力方式

2.计算结果中框架和剪力墙剪力占比之和不是100%。

答:如果是计算多个振型的情况下,结果一般是对不上的,因为多振型下存在CQC的影响。框架柱和剪力墙是先进行构件各振型下的内力代数求和,得到各个振型下构件承担的剪力,然后各振型进行CQC,得到总构件承担的剪力。由于CQC不是简单的线性叠加,所以多振型下是可能校核不上的。如果想要校核的话,需要避免CQC的影响,所以可以计算1个振型。

【关键词】SATWE,倾覆力矩,剪力百分比,CQC

3.如图8.1.3-6所示,某框剪结构为什么框架柱承担的倾覆力矩百分比在结构顶部位置超过100%

8.1.3-6某框剪结构抗规方式的地震倾覆力矩百分比

答:框剪结构剪力分布特点:在均布水平荷载作用下,楼层的总剪力是按三角形分布的(图8.1.3-7(a)),框架和剪力墙分配到的层剪力分别如图8.1.3-7(b)、(c)所示。剪力墙在下部承受大部分剪力,往上迅速减小,到上部可能出现负剪力;而框架的剪力在下部很小,向上层剪力增大,在结构的中部达到最大值,然后又逐渐减小,但上部的层剪力仍然相对较大。

8.1.3-7 框剪结构剪力分布特点

按照框剪结构的特性,在顶部是框架起主要作用,属于框架拉着剪力墙。所以剪力墙的剪力符号可能出现反号的情况。所以墙体的倾覆力矩百分比会是负值,而框架的倾覆力矩会超过100%。

4.如图8.1.3-8所示,某纯剪结构为什么结果文件中会统计出框架柱承担的倾覆力矩?

答:墙倾覆力矩计算方法选择第二种只考虑腹板和有效翼缘,其余计入框架。也就是说软件会把无效翼缘部分统计到框架中。

8.1.3-8 某剪力墙结构抗规方式的地震倾覆力矩百分比

【关键词】倾覆力矩,结构顶部,负值

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