㈠ 新手關於結構設計的問題
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新的建築結構設計規范在結構可靠度、設計計算、配筋構造方面均有重大更新和補充,特別是對抗震及結構的整體性,規則性作出了更高的要求,使結構設計不可能一次完成。如何正確運用設計軟體進行結構設計計算,以滿足新規范的要求,是每個設計人員都非常關心的問題。以SATWE軟體為例,進行結構設計計算步驟的討論,對一個典型工程而言,使用結構軟體進行結構計算分四步較為科學。
1.完成整體參數的正確設定 計算開始以前,設計人員首先要根據新規范的具體規定和軟體手冊對參數意義的描述,以及工程的實際情況,對軟體初始參數和特殊構件進行正確設置。但有幾個參數是關繫到整體計算結果的,必須首先確定其合理取值,才能保證後續計算結果的正確性。這些參數包括振型組合數、最大地震力作用方向和結構基本周期等,在計算前很難估計,需要經過試算才能得到。
(1)振型組合數是軟體在做抗震計算時考慮振型的數量。該值取值太小不能正確反映模型應當考慮的振型數量,使計算結果失真;取值太大,不僅浪費時間,還可能使計算結果發生畸變。《高層建築混凝土結構技術規程》5.1.13-2條規定,抗震計算時,宜考慮平扭藕聯計算結構的扭轉效應,振型數不宜小於15,對多塔結構的振型數不應小於塔樓的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不小於總質量的90%。一般而言,振型數的多少於結構層數及結構自由度有關,當結構層數較多或結構層剛度突變較大時,振型數應當取得多些,如有彈性節點、多塔樓、轉換層等結構形式。振型組合數是否取值合理,可以看軟體計算書中的x,y向的有效質量系數是否大於0.9。具體操作是,首先根據工程實際情況及設計經驗預設一個振型數計算後考察有效質量系數是否大於0.9,若小於0.9,可逐步加大振型個數,直到x,y兩個方向的有效質量系數都大於0.9為止。必須指出的是,結構的振型組合數並不是越大越好,其最大值不能超過結構得總自由度數。例如對採用剛性板假定得單塔結構,考慮扭轉藕聯作用時,其振型不得超過結構層數的3倍。如果選取的振型組合數已經增加到結構層數的3倍,其有效質量系數仍不能滿足要求,也不能再增加振型數,而應認真分析原因,考慮結構方案是否合理。
(2)最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用,結構地震反映的大小也各不相同,那麼必然存在某各角度使得結構地震反應值最大的最不利地震作用方向。設計軟體可以自動計算出最大地震力作用方向並在計算書中輸出,設計人員如發祥該角度絕對值大於15度,應將該數值回填到軟體的「水平力與整體坐標夾角」選項里並重新計算,以體現最不利地震作用方向的影響。
(3)結構基本周期是計算風荷載的重要指標。設計人員如果不能事先知道其准確值,可以保留軟體的預設值,待計算後從計算書中讀取其值,填入軟體的「結構基本周期」選項,重新計算即可。
上述的計算目的是將這些對全局有控製作用的整體參數先行計算出來,正確設置,否則其後的計算結果與實際差別很大。
2.確定整體結構的合理性 整體結構的科學性和合理性是新規范特別強調內容。新規范用於控制結構整體性的主要指標主要有:周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。
(1)周期比是控制結構扭轉效應的重要指標。它的目的是使抗側力的構件的平面布置更有效更合理,使結構不至出現過大的扭轉。也就是說,周期比不是要求就構足夠結實,而是要求結構承載布局合理。《高規》第4.3.5條對結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比的要求給出了規定。如果周期比不滿足規范的要求,說明該結構的扭轉效應明顯,設計人員需要增加結構周邊構件的剛度,降低結構中間構件的剛度,以增大結構的整體抗扭剛度。
設計軟體通常不直接給出結構的周期比,需要設計人員根據計算書中周期值自行判定第一扭轉(平動)周期。以下介紹實用周期比計算方法:1)扭轉周期與平動周期的判斷:從計算書中找出所有扭轉系數大於0.5的平動周期,按周期值從大到小排列。同理,將所有平動系數大於0.5的平動周期值從大到小排列;2)第一周期的判斷:從列隊中選出數值最大的扭轉(平動)周期,查看軟體的「結構整體空間振動簡圖」,看該周期值所對應的振型的空間振動是否為整體振動,如果其僅僅引起局部振動,則不能作為第一扭轉(平動)周期,要從隊列中取出下一個周期進行考察,以此類推,直到選出不僅周期值較大而且其對應的振型為結構整體振動的值即為第一扭轉(平動)周期;3)周期比計算:將第一扭轉周期值除以第一平動周期即可。
(2)位移比(層間位移比)是控制結構平面不規則性的重要指標。其限值在《建築抗震設計規范》和《高規》中均有明確的規定,不再贅述。需要指出的是,新規范中規定的位移比限值是按剛性板假定作出的,如果在結構模型中設定了彈性板,則必須在軟體參數設置時選擇「對所有樓層強制採用剛性樓板假定」,以便計算出正確的位移比。在位移比滿足要求後,再去掉「對所有樓層強制採用剛性樓板假定的選擇,以彈性樓板設定進行後續配筋計算。
此外,位移比的大小是判斷結構是否規則的重要依據,對選擇偶然偏心,單向地震,雙向地震下的位移比,設計人員應正確選用。
(3)剛度比是控制結構豎向不規則的重要指標。根據《抗震規范》和《高規》的要求,軟體提供了三種剛度比的計算方式,分別是剪切剛度,剪彎剛度和地震力與相應的層間位移比。正確認識這三種剛度比的計算方法和適用范圍是剛度比計算的關鍵:1)剪切剛度主要用於底部大空間為一層的轉換結構及對地下室嵌固條件的判定;2)剪彎剛度主要用於底部大空間為多層的轉換結構;3)地震力與層間位移比是執行《抗震規范》第3.4.2條和《高規》4.3.5條的相關規定,通常絕大多數工程都可以用此法計算剛度比,這也是軟體的預設方式。
(4)層間受剪承載力之比也是控制結構豎向不規則的重要指標。其限值可參考《抗震規范》和《高規》的有關規定。
(5)剛重比是結構剛度與重力荷載之比。它是控制結構整體穩定性的重要因素,也是影響重力二階效的主要參數。該值如果不滿足要求,則可能引起結構失穩倒塌,應當引起設計人員的足夠重視。
(6)剪重比是抗震設計中非常重要的參數。規范之所以規定剪重比,主要是因為長期作用下,地震影響系數下降較快,由此計算出來的水平地震作用下的結構效應可能太小。而對於長周期結構,地震動態作用下的地面加速度和位移可能對結構具有更大的破壞作用,但採用振型分解法時無法對此作出准確的計算。因此,出於安全考慮,規范規定了各樓層水平地震力的最小值,該值如果不滿足要求,則說明結構有可能出現比較明顯的薄弱部位,必須進行調整。
除以上計算分析以外,設計軟體還會按照規范的要求對整體結構地震作用進行調整,如最小地震剪力調整、特殊結構地震作用下內力調整、0.2Q0調整、強柱弱梁與強剪弱彎調整等等,因程序可以完成這些調整,就不再詳述了。
3 對單構件作優化設計 前幾步主要是對結構整體合理性的計算和調整,這一步則主要進行結構單個構件內力和配筋計算,包括梁,柱,剪力牆軸壓比計算,構件截面優化設計等。
(1)軟體對混凝土梁計算顯示超筋信息有以下情況:1)當梁的彎矩設計值M大於梁的極限承載彎矩Mu時,提示超筋;2)規范對混凝土受壓區高度限制:
四級及非抗震:ξ≤ξb
二、三級:ξ≤0.35( 計算時取AS 』=0.3 AS )
一級: ξ≤0.25( 計算時取AS 』=0.5 AS )
當ξ不滿足以上要求時,程序提示超筋;3)《抗震規范》要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5%,當大於此值時,提示超筋;4)混凝土梁斜截面計算要滿足最小截面的要求,如不滿足則提示超筋。
(2)剪力牆超筋分三種情況:1)剪力牆暗柱超筋:軟體給出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的,而各規范均要求剪力牆主筋的配筋面積以邊緣構件方式給出,沒有最大配筋率。所以程序給出的剪力牆超筋是警告信息,設計人員可以酌情考慮;2)剪力牆水平筋超筋則說明該結構抗剪不夠,應予以調整;3)剪力牆連梁超筋大多數情況下是在水平地震力作用下抗剪不夠。規范中規定允許對剪力牆連梁剛度進行折減,折減後的剪力牆連梁在地震作用下基本上都會出現塑性變形,即連梁開裂。設計人員在進行剪力牆連梁設計時,還應考慮其配筋是否滿足正常狀態下極限承載力的要求。
(3)柱軸壓比計算: 柱軸壓比的計算在《高規》和《抗震規范》中的規定並不完全一樣,《抗震規范》第6.3.7條規定,計算軸壓比的柱軸力設計值既包括地震組合,也包括非地震組合,而《高規》第6.4.2條規定,計算軸壓比的柱軸力設計值僅考慮地震作用組合下的柱軸力。軟體在計算柱軸壓比時,當工程考慮地震作用,程序僅取地震作用組合下的的柱軸力設計值計算;當該工程不考慮地震作用時,程序才取非地震作用組合下的柱軸力設計值計算。因此設計人員會發現,對於同一個工程,計算地震力和不計算地震力其柱軸壓比結果會不一樣。
(4)剪力牆軸壓比計算:為了控制在地震力作用下結構的延性,新的《高規》和《抗震規范》對剪力牆均提出了軸壓比的計算要求。需要指出的是,軟體在計算斷指剪力牆軸壓比時,是按單向計算的,這與《高規》中規定的短肢剪力牆軸壓比按雙向計算有所不同,設計人員可以酌情考慮。
(5)構件截面優化設計:計算結構不超筋,並不表示構件初始設置的截面和形狀合理,設計人員還應進行構件優化設計,使構件在保證受力要求的德條件下截面的大小和形狀合理,並節省材料。但需要注意的是,在進行截面優化設計時,應以保證整體結構合理性為前提,因為構件截面的大小直接影響到結構的剛度,從而對整體結構的周期、位移、地震力等一系列參數產生影響,不可盲目減小構件截面尺寸,使結構整體安全性降低。
4. 滿足規范抗震措施的要求 在施工圖設計階段,還必須滿足規范規定的抗震措施要求。《混凝土規范》、《高規》和《抗震規范》對結構的構造提出了非常詳盡的規定,這些措施是很多震害調查和抗震設計經驗的總結,也是保證結構安全的最後一道防線,設計人員不可麻痹大意。
(1)設計軟體進行施工圖配筋計算時,要求輸入合理的歸並系數、支座方式、鋼筋選筋庫等,如一次計算結果不滿意,要進行多次試算和調整。
(2)生成施工圖以前,要認真輸入出圖參數,如樑柱鋼筋最小直徑、框架頂角處配筋方式、梁挑耳形式、柱縱筋搭接方式,箍筋形式,鋼筋放大系數等,以便生成符合需要的施工圖。軟體可以根據允許裂縫寬度自動選筋,還可以考慮支座寬度對裂縫寬度的影響。
(3)施工圖生成以後,設計人員還應仔細驗證各特殊或薄弱部位構件的最小縱筋直徑、最小配筋率、最小配箍率、箍筋加密區長度、鋼筋搭接錨固長度、配筋方式等是否滿足規范規定的抗震措施要求。規范這一部分的要求往往是以黑體字寫出,屬於強制執行條文,萬萬不可以掉以輕心。
(4)最後設計人員還應根據工程的實際情況,對計算機生成的配筋結果作合理性審核,如鋼筋排數、直徑、架構等,如不符合工程需要或不便於施工,還要做最後的調整計算。
㈡ 正常的建築物有多少個自振頻率
將一個結構劃分為多少自由度,它就有多少自振頻率。不論是正常的建築還是稀奇古怪的建築,這個取決於你對其的細分程度。平面問題中,有一種方法是將每一層橫梁看作一個集中質量,即認為其彎曲剛度無窮大,這樣有多少層樓就有多少個自振頻率,所得到的主振型完全滿足工程分析,這就足夠。理論上每個物體的自振頻率都有無限多個,但這樣的研究毫無意義。至於為什麼我們關注最小的自振頻率,首先是因為(沒有計算機的時候)估算振型的主要方法通常求出的第一頻率和第二頻率比較精確,比如瑞雷法只能求解第一頻率(最小的),李茲法只能求解第一頻率和第二頻率,更大的第三頻率計算十分困難;用李茲法求第一頻率和第二頻率的誤差往往不超過0.1%,但是第三頻率的誤差能達到500%多;其次是較小的自振頻率一定是質量集中處的振動特徵,工程意義明顯;越大的自振頻率,其工程意義就越低,比如較大頻率的振型只有在研究地震荷載以及較大位移擾動時才有意義,所以我們通常不重視較大的自振頻率、這也是為什麼很難模擬地震力對於建築物的損壞。在理解「階」之前,要先理解與「階」緊密相連的名詞「自由度」。自由度是指用於確定結構空間運動位置所需要的最小、獨立的坐標個數。空間上的質點有三個自由度,分別為三個方向的平動自由度;空間上的剛體有六個自由度,分別為三個平動、三個轉動自由度。
㈢ 什麼是樓層屈服機制
就是僅豎向構件屈服,水平構件保持彈性,各層可以獨立的沿著地面運動方向移動,因此整個結構可有相當於總層數的自由度,但全部機制不一定在各層同時形成。這是結構最忌諱的一種機制。
㈣ 多遇地震與罕遇地震計算建築結構的抗震分析中,什麼時
按《建築抗震設計規范》GB50011-2001中的有關要求
確定工程結構的地震作用(公式、表格詳見規范)
5 地震作用和結構抗震驗算
5.1 一般規定
5.1.1 各類建築結構的地震作用,應符合下列規定:
1 一般情況下,應允許在建築結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用並進行抗震驗算,各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔.
2 有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大於15°時,應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用.
3 質量和剛度分布明顯不對稱的結構,應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響;其他情況,應允許採用調整地震作用效應的方法計入扭轉影響.
4 8、9度時的大跨度和長懸臂結構及9度時的高層建築,應計算豎向地震作用.
註:8、9度時採用隔震設計的建築結構,應按有關規定計算豎向地震作用.
5.1.2 各類建築結構的抗震計算,應採用下列方法:
1 高度不超過40m 、以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構,以及近似於單質點體系的結構,可採用底部剪力法等簡化方法.
2 除1款外的建築結構,宜採用振型分解反應譜法.
3 特別不規則的建築、甲類建築和表5.1.2-1所列高度范圍的高層建築,應採用時程分析法進行多遇地震下的補充計算,可取多條時程曲線計算結果的平均值與振型分解反應譜法計算結果的較大值.
採用時程分析法時,應按建築場地類別和設計地震分組選用不少於二組的實際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線,其平均地震影響系數曲線應與振型分解反應譜法所採用的地震影響系數曲線在統計意義上相符,其加速度時程的最大值可按表5.1.2-2採用.彈性時程分析時,每條時程曲線計算所得結構底部剪力不應小於振型分解反應譜法計算結果的65% ,多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小於振型分解反應譜法計算結果的80%.
註:括弧內數值分別用於設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區.
4 計算罕遇地震下結構的變形,應按本章第5.5節規定,採用簡化的彈塑性分析方法或彈塑性時程分析法.
註:建築結構的隔震和消能減震設計,應採用本規范第12章規定的計算方法.
5.1.3 計算地震作用時,建築的重力荷載代表值應取結構和構配件自重標准值和各可變荷載組合值之和.各可變荷載的組合值系數,應按表5.1.3 採用.
註:硬鉤吊車的吊重較大時,組合值系數應按實際情況採用.
5.1.4 建築結構的地震影響系數應根據烈度、場地類別、設計地震分組和結構自振周期以及阻尼比確定.其水平地震影響系數最大值應按表5.1.4-1採用;特徵周期應根據場地類別和設計地震分組按表5.1.4-2採用,計算8、9度罕遇地震作用時,特徵周期應增加0.05s.
註:1 周期大於6.0s的建築結構所採用的地震影響系數應專門研究;
2 已編制抗震設防區劃的城市,應允許按批準的設計地震動參數採用相應的地震影響系數.
註:括弧中數值分別用於設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區.
5.1.5 建築結構地震影響系數曲線(圖5.1.5)的阻尼調整和形狀參數應符合下列要求:
1 除有專門規定外,建築結構的阻尼比應取0.05,地震影響系數曲線的阻尼調整系數應按1.0採用,形狀參數應符合下列規定:
1)直線上升段,周期小於0.1s的區段.
2)水平段,自0.1s至特徵周期區段,應取最大值(αmax).
3)曲線下降段,自特徵周期至5倍特徵周期區段,衰減指數應取0.9.
4)直線下降段,自5倍特徵周期至6s區段,下降斜率調整系數應取0.02.
2 當建築結構的阻尼比按有關規定不等於0.05時,地震影響系數曲線的阻尼調整系數和形狀參數應符合下列規定:
1)曲線下降段的衰減指數應按下式確定:
式中r-曲線下降段的衰減指數;
ζ - 阻尼比.
2)直線下降段的下降斜率調整系數應按下式確定:
η1=0.02+(0.05-ζ)/8(5.1.5-2)
式中η1-直線下降段的下降斜率調整系數,小於0時取0.
3)阻尼調整系數應按下式確定:
式中η2-阻尼調整系數,當小於0.55時,應取0.55.
5.1.6 結構抗震驗算,應符合下列規定:
1 6度時的建築(建造於IV類場地上較高的高層建築除外),以及生土房屋和木結構房屋等,應允許不進行截面抗震驗算,但應符合有關的抗震措施要求.
2 6度時建造於IV類場地上較高的高層建築,7度和7度以上的建築結構(生土房屋和木結構房屋等除外),應進行多遇地震作用下的截面抗震驗算.
註:採用隔震設計的建築結構,其抗震驗算應符合有關規定.
5.1.7 符合本章第5.5節規定的結構,除按規定進行多遇地震作用下的截面抗震驗算外,尚應進行相應的變形驗算.
5.2 水平地震作用計算
5.2.1 採用底部剪力法時,各樓層可僅取一個自由度,結構的水平地震作用標准值,應按下列公式確定(圖5.2.1):
式中FEk-結構總水平地震作用標准值;
α1-相應於結構基本自振周期的水平地震影響系數值,應按本章第5.1.4條確定,多層砌體房屋、底部框架和多層內框架磚房,宜取水平地震影響系數最大值;
Geq-結構等效總重力荷載,單質點應取總重力荷載代表值,多質點可取總重力荷載代表值的85%;
Fi-質點i的水平地震作用標准值;
Gi,Gj-分別為集中於質點i、j的重力荷載代表值,應按本章第5.1.3條確定;
Hi,Hj-分別為質點i、j的計算高度;
δn--頂部附加地震作用系數,多層鋼筋混凝土和鋼結構房屋可按表5.2.1採用,多層內框架磚房可採用0.2,其他房屋可採用0.0;
ΔFn-頂部附加水平地震作用.
註:T1為結構基本自振周期.
5.2.2 採用振型分解反應譜法時,不進行扭轉耦聯計算的結構,應按下列規定計算其地震作用和作用效應:
1 結構j振型i質點的水平地震作用標准值,應按下列公式確定:
式中Fji——j振型i質點的水平地震作用標准值;
αj——相應於j振型自振周期的地震影響系數,應按本章第5.1.4條確定;
Xji——j振型i質點的水平相對位移;
rj——j振型的參與系數.
2 水平地震作用效應(彎矩、剪力、軸向力和變形),應按下式確定:
式中SEk——水平地震作用標准值的效應;
Sj——j振型水平地震作用標准值的效應,可只取前2~3個振型,當基本自振周期大於1.5s或房屋高寬比大於5時,振型個數應適當增加.
5.2.3 建築結構估計水平地震作用扭轉影響時,應按下列規定計算其地震作用和作用效應:
1 規則結構不進行扭轉耦聯計算時,平行於地震作用方向的兩個邊榀,其地震作用效應應乘以增大系數.一般情況下,短邊可按1.15採用,長邊可按1.05採用;當扭轉剛度較小時,宜按不小於1.3採用.
2 按扭轉耦聯振型分解法計算時,各樓層可取兩個正交的水平位移和一個轉角共三個自由度,並應按下列公式計算結構的地震作用和作用效應.確有依據時,尚可採用簡化計算方法確定地震作用效應.
1)j振型i層的水平地震作用標准值,應按下列公式確定:
式中Fxji、Fyji、Ftji——分別為j振型i層的x方向、y方向和轉角方向的地震作用標准值;
Xji、Yji——分別為j振型i層質心在x、y 方向的水平相對位移;
φji——j振型i層的相對扭轉角;
ri——i層轉動半徑,可取i層繞質心的轉動慣量除以該層質量的商的正二次方根;
γtj——計入扭轉的j振型的參與系數,可按下列公式確定:
當僅取x方向地震作用時
當僅取y方向地震作用時
當取與x 方向斜交的地震作用時,
式中γxj、γyj——分別由式(5.2.3-2)、(5.2.3-3)求得的參與系數;
θ——地震作用方向與x方向的夾角.
2)單向水平地震作用的扭轉效應,可按下列公式確定:
式中SEk——地震作用標准值的扭轉效應;
Sj、Sk——分別為j、k振型地震作用標准值的效應,可取前9~15個振型;
ζj、ζk——分別為j、k振型的阻尼比;
ρjk——j振型與k振型的耦聯系數;
λT——k 振型與j振型的自振周期比.
3)雙向水平地震作用的扭轉效應,可按下列公式中的較大值確定:
式中Sx、Sy分別為x向、y向單向水平地震作用按式(5.2.3-5)計算的扭轉效應.
5.2.4 採用底部剪力法時,突出屋面的屋頂間、女兒牆、煙囪等的地震作用效應,宜乘以增大系數3,此增大部分不應往下傳遞,但與該突出部分相連的構件應予計入;採用振型分解法時,突出屋面部分可作為一個質點;單層廠房突出屋面天窗架的地震作用效應的增大系數,應按本規范9章的有關規定採用.
5.2.5 抗震驗算時,結構任一樓層的水平地震剪力應符合下式要求:
式中 VEki——第i層對應於水平地震作用標准值的樓層剪力;
λ——剪力系數,不應小於表5.2.5規定的樓層最小地震剪力系數值,對豎向不規則結構的薄弱層,尚應乘以1.15的增大系數;
Gj——第j層的重力荷載代表值.
註:1 基本周期介於3.5s和5s之間的結構,可插入取值;
2 括弧內數值分別用於設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區.
5.2.6 結構的樓層水平地震剪力,應按下列原則分配:
1 現澆和裝配整體式混凝土樓、屋蓋等剛性樓蓋建築,宜按抗側力構件等效剛度的比例分配.
2 木樓蓋、木屋蓋等柔性樓蓋建築,宜按抗側力構件從屬面積上重力荷載代表值的比例分配.
3 普通的預制裝配式混凝土樓、屋蓋等半剛性樓、屋蓋的建築,可取上述兩種分配結果的平均值.
4 計入空間作用、樓蓋變形、牆體彈塑性變形和扭轉的影響時,可按本規范各有關規定對上述分配結果作適當調整.
5.2.7 結構抗震計算,一般情況下可不計入地基與結構相互作用的影響;8度和9度時建造於Ⅲ、Ⅳ類場地,採用箱基、剛性較好的筏基和樁箱聯合基礎的鋼筋混凝土高層建築,當結構基本自振周期處於特徵周期的1.2倍至5倍范圍時,若計入地基與結構動力相互作用的影響,對剛性地基假定計算的水平地震剪力可按下列規定折減,其層間變形可按折減後的樓層剪力計算.
1 高寬比小於3的結構,各樓層水平地震剪力的折減系數,可按下式計算:
式中φ——計入地基與結構動力相互作用後的地震剪力折減系數;
T1——按剛性地基假定確定的結構基本自振周期(s);
ΔT——計入地基與結構動力相互作用的附加周期(s),可按表5.2.7採用.
2 高寬比不小於3的結構,底部的地震剪力按1款規定折減,頂部不折減,中間各層按線性插入值折減.
3 折減後各樓層的水平地震剪力,應符合本章第5.2.5條的規定.
5.3 豎向地震作用計算
5.3.1 9度時的高層建築,其豎向地震作用標准值應按下列公式確定(圖5.3.1);樓層的豎向地震作用效應可按各構件承受的重力荷載代表值的比例分配,並宜乘以增大系數1.5.
式中 FEvk——結構總豎向地震作用標准值;
Fvi——質點i的豎向地震作用標准值;
avmax——豎向地震影響系數的最大值,可取水平地震影響系數最大值的65%;
Geq——結構等效總重力荷載,可取其重力荷載代表值的75%.
5.3.2 平板型網架屋蓋和跨度大於24m屋架的豎向地震作用標准值,宜取其重力荷載代表值和豎向地震作用系數的乘積;豎向地震作用系數可按表5.3.2採用.
註:括弧中數值分別用於設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區.
5.3.3 長懸臂和其他大跨度結構的豎向地震作用標准值,8度和9度可分別取該結構、構件重力荷載代表值的10%和20%,設計基本地震加速度為0.30g時,可取該結構、構件重力荷載代表值的15%.
㈤ 電梯八大系統
電梯八大系統:
1、曳引系統
電梯曳系統的功能是輸出動力和傳遞動力,驅動電梯運行。主要由曳引機,曳引鋼絲繩,導向輪和反繩輪組成。拽引機為電梯的運行提供動力,由電動機,拽引輪,連軸器,減速箱,和電磁製動器組成。
拽引鋼絲的兩端分別連轎廂和對重,依靠鋼絲繩和拽引輪之間的摩擦來驅動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距,採用復繞型還可以增加拽引力。
2、導向系統
導向系統由導軌,導靴和導軌架組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度,使得轎廂和對重只能沿著導軌做升降運動。
3、門系統
門系統有轎廂門,層門,開門,連動機構等組成。轎廂門設在轎廂入口,由門扇,門導軌架,等組成,層門設在層站入口處。開門機設在轎廂上,是轎廂和層門的動力源。
4、轎廂
轎廂是運送乘客或者貨物的電梯組件。它是有轎廂架和轎廂體組成的。轎廂架是轎廂體的承重機構,由橫梁,立柱,底梁,和斜拉桿等組成。轎廂體由廂底,轎廂壁,轎廂頂以及照明通風裝置,轎廂裝飾件和轎廂內操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量和額定客人數決定。
5、重量平衡系統
重量平衡系統由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分額定載重。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側拽引鋼絲繩長度變化對電梯的平衡設計影響的裝置。
6、電力拖動系統
電力拖動系統由拽引電機,供電系統,速度反饋裝置,調速裝置等組成,它的作用是對電梯進行速度控制。拽引電機是電梯的動力源,根據電梯配置可採用交流電機或者直流電機。
供電系統是為電機提供電源的裝置。速度反饋系統是為調速系統提供電梯運行速度信號。一般採用測速發電機或速度脈沖發生器與電機相連。調速裝置對拽引電機進行速度控制。
7、電氣控制系統
電梯的電氣控制系統由控制裝置,操縱裝置,平層裝置,和位置顯示裝置等部分組成。其中控制裝置根據電梯的運行邏輯功能要求,控制電梯的運行,設置在機房中的控制櫃上。操縱裝置是由轎廂內的按鈕箱和廳門的召喚箱按鈕來操縱電梯的運行的。
平層裝置是發出平層控制信號,使電梯轎廂准確平層的控制裝置。所謂平層,是指轎廂在接近某一樓層的停靠站時,欲使轎廂地坎與廳門地坎達到同一平面的操作。位置顯示裝置是用來顯示電梯所在樓層位置的轎內和廳門的指示燈,廳門指示燈還用尖頭指示電梯的運行方向。
8、安全保護系統
安全保護系統包括機械的和電氣的各種保護系統,可保護電梯安全的使用。機械方面的有:限速器和安全鉗起超速保護作用,緩沖器起沖頂和撞底保護作用,還有切斷總電源的極限保護裝置。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環節中都有體現。
(5)樓層自由度擴展閱讀:
電梯用途:
乘客電梯,為運送乘客設計的電梯,要求有完善的安全設施以及一定的轎內裝飾。
載貨電梯,主要為運送貨物而設計,通常有人伴隨的電梯。
醫用電梯,為運送病床、擔架、醫用車而設計的電梯,轎廂具有長而窄的特點。
雜物電梯,供圖書館、辦公樓、飯店運送圖書、文件、食品等設計的電梯。
觀光電梯,轎廂壁透明,供乘客觀光用的電梯。
車輛電梯,用作裝運車輛的電梯。
船舶電梯,船舶上使用的電梯。
建築施工電梯,建築施工與維修用的電梯。
其它類型的電梯,除上述常用電梯外,還有些特殊用途的電梯,如冷庫電梯、防爆電梯、礦井電梯、電站電梯、消防員用電梯、斜行電梯、核島電梯等。
參考資料來源:網路-電梯
㈥ 如何正確進行樓板的塑性計算及其經濟性分析
摘要:剛性樓板假定是建築結構分析中的一個特有概念,它的引用可使計算概念明了,計算方法簡便,其成果可用於工程設計。在目前的各設計計算軟體中它是影響整體分析的主要參數,正確理解它的規范依據和力學原理,有助於設計人員進行合理設計。1前言剛性樓板假定是總信息中的重要參數之一,總信息是建築結構分析中影響整體的參數群,它的變化直接影響整體計算結果的合理J性。由於程序編制人在計算理論和對規范理解上的差異,加之側重點不一樣,總信息在各個程序中會有差異,就是同一個程序的不同版本也有所不同。所以,在使用時應熟悉和理解程序的編制原理和使用說明,正確理解各個參數的規范依據和力學概念,從規范要求、力學原理和工程經驗等方面加以分析後合理選取,並按規范要求,對電算結果,應經分析判斷,確認其合理、有效後,方可用於工程設計。2樓板剛度的各種假定2.1問題的提出樓板是主要的量大面廣的水平構件,它一方面承受著豎向荷載的作用,又將其傳遞給柱、牆等豎向構件,另方面在受到水平荷載(風、地震等)作用時,也將其作用傳遞給豎向構件。所以它既是重要的受力構件又是重要的傳力構件。由於樓板同時存在著平面內剛度及平面外剛度,在結構分析中,它對結構的整體剛度、對豎向和其他水平構件的內力產生重要影響,即樓板剛度的大小直接影響著整體結構及相關構件(也包括樓板本身)的分析結果(內力、變形及配筋)。所以樓板剛度的合理假定已成為結構分析的主要計算原則。隨著建築功能的日益復雜和建築外形的多樣化,建築結構也隨之復雜化,在此影響下,尋求樓板剛度的合理簡化和假定,來滿足工程設計的要求是廣大設計人員關注和思考的課題,也是各個程序不斷改版,努力完善,競相推出簡明、高效和可靠的計算方法的原因之一。2.2剛性樓板假定其含義是假定樓板平面內剛度無限大,平面外剛度為零。這是一個特有概念能使結構計算概念明了,計算簡便;使結構在每層板內只有3個公共自由度,即兩個平移自由度dx、dy和一個繞豎軸扭轉自由度θz,在板內的每個節點的獨立自由度也只有3個;使電算的效率大大提高,程序的運用范圍越來越廣泛。剛性樓板假定認定平面外剛度為零,忽略了樓面梁的有效翼緣對平面外剛度的貢獻,使結構總剛度偏小,周期加長,吸引的地震作用小,不安全。為此,規范規定用梁剛度增大系數來間接的考慮樓板平面外的剛度。於是高規第5.2.2規定在內力和位移計算時,對現澆樓面和裝配式整體樓面的梁剛度採用1.3-2.0增大系數來考慮翼緣的增大作用。通過上述處理,目前設計中的絕大多數工程的樓面都能符合剛性樓板的假定,以此進行的計算分析可用於工程設計。2.3彈性樓板假定對於復雜樓板,如不規則樓面,狹長、環形樓面,大開洞樓面及多塔、板柱結構、厚板轉換層結構等,其樓板面內的變形會使樓層中各抗側構件位移和內力發生較大的變化,特別是抗側剛度較小構件的位移和內力會加大,若仍用剛性樓板假定來計算分析,其計算結果會不真實,且無法保證其結果的可靠性,必須採用彈性樓板的計算方法。彈性樓板假定充分考慮了樓板平面內剛度的削弱和不均勻性,採用符合樓板平面內和平面外的實際剛度進行計算分析,其結果更真實的符合結構的計算模型。在SATWE中彈性樓板有彈性板6,彈性樓板3及彈性膜假定樓板等三種。(1)彈性樓板6,採用殼單元計算樓板面內和面外的剛度,是針對板柱結構和板柱剪力牆結構的。其計算結果會使梁的配筋偏少而不安全,所以不適用於梁板結構樓面。(2)彈性板3,採用樓板平面內無限剛,平面外剛度按實計算的方法,用厚板彎曲單元進行計算,適用於厚板轉換層結構的轉換厚板分析計算。(3)彈性膜,上述兩種假定對框架、剪力牆、框-剪、框-筒等結構及空曠的廠房、體育場館等的復雜形狀樓板的計算都不適合,特別是梁配筋的安全性不可靠,從而提出了「彈性膜」假定,它採用平面應力膜單元來真實地計算樓板的平面內剛度,而不是無限剛。為簡化計算,同時忽略樓板平面外的剛度,即面外剛度為零。有點近似剛性樓板假定但又不同於剛性假定,要理解它的真實概念。應注意:A彈性樓板假定是用總剛分析法來進行結構整體計算的,所以計算軟體必須具有總剛的計算功能。僅有側剛計算功能的軟體是只適用於剛性樓板假定的軟體,它不能識別彈性樓板。B用總剛法、彈性樓板進行結構整體計算時,應再用剛性樓板假定補充計算位移比、周期比和層剛比,因為這些參數規范要求是在剛性樓板假定下進行的計算值。2.4規范規定高規5.1.5規定進行高層建築內力與位移計算時,可假定樓板在其自身平面內為無限剛,相應地設計時應採取必要措施,保證樓板平面內的整體剛度。當樓板會產生明顯的面內變形時,計算時就應考慮樓板的面內變形或對採用樓板面內無限剛性假定計算方法的計算結果,再進行適當調整。所以:計算位移比、層剛比、周期比時選用剛性樓板假定[是],計算內力、配筋及其他內容時選用剛性樓板假定[否]。高規4.3.6及抗震規范3.4.3規定對不規則、開大洞、樓板局部不連續等情況,在設計中應考慮樓板削弱產生的不利影響,應採用符合樓板平面內實際變化的計算模型。3一般程序中的兩種抗震設計方法3.1振型分解反應譜法也稱規范法,適用於大量的工程計算,該法有側剛及總剛兩種計算方法,分別對應側剛模型及總剛模型,其主要區別是側剛模型採用剛性樓板假定的簡化剛度矩陣模型。總剛模型是採用彈性樓板假定的真實結構模型轉化成的剛度矩陣模型。振型分解反應譜法先計算結構的自振振型,選取若干個振型分別計算各個振型的水平地震作用,將各振型水平地震作用於結構上,求其結構內力,最後將各振型的內力進行組合,得到地震作用下的結構內力和變形。其基本原理就是用「規范」反應譜,先求得各振型的對應的「最大」地震力,組合後得到結構的組合地震作用。這裡面有一個求「廣義特徵值」而得出結構前幾階振型和頻率的重要步驟,在這個過程中程序按力學和數學的法則進行繁多的中間計算,而不輸出中間資料,僅將結果值告知設計人。3.2時程分析法即振型疊加法,用於復雜高層結構的補充計算,按抗震規范5.1.2-3及條文說明,時程分析法是多遇地震下的補充計算,與反應譜法計算值比較取較大值,對特別不規則、特別重要的和較高的高層建築才要求採用。為一組常系數的二階線性動力微分方程,程序多用振型疊加法求解,即把各個振型的響應疊加以得到系統的彈性時程響應。實施中應注意:(1)應按建築場地類別和設計地震分組選用不少於二組的實際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線(人工模擬地震波)進行分析。(2)每條時程曲線計算所得的結構底部剪力不應少於振型分解反應譜法計算結果的65%。多條曲線時不應小於80%。3)選用的地震使其加速度時程的持續時間一般為結構基本周期的5-10倍,且高層建築不宜小於20s。(4)計算罕遇地震下結構的變形時應採用彈塑性時程分析法。4振型分解法中的兩種計算方法及與剛性樓板假定的關系4.1側剛計算方法是一種簡化計算方法,它建立在「剛性樓板假定」的基礎上,因為大大減少了結構整體自由度數,使電算效率提高,特別在計算機應用初期,內存量有限的情況下,也能進行復雜的大型工程的電算分析,使側剛法在工程設計中得到廣泛應用,成為目前軟體分析的主要方法。在程序應用中,常用到一種簡化模型——「拐把模型」;剛性樓板在水平力作用下為剛性平動,在整個平動過程中有一點總不會發生轉動,這個點就稱「樓層的剛度中心」,以它做為「位移計算」的參考點是最合理的。但實際計算中要准確算出剛度中心很困難,因此計算中近似地把位移參考點設定在每層的質量中心,這種簡化的方法能滿足工程設計的要求,這種模型稱「拐把模型」。4.2總剛計算方法由於「側剛法」是近似法,有一定誤差,特別是在多塔結構,錯層結構,帶轉換層結構,樓板形狀復雜的結構等的計算中無法得到真實的周期,振型和地震分析結果值,其計算結構的可靠性難以保證。採用總剛法計算,就是直接用結構的總剛陣和對應的質量陣進行地震分析,求解結構的周期和振型。可准確分析出結構每層每根構件的空間反應,分析出結構的剛度突變部位,薄弱構件以及數據輸入錯誤部位等。與「側剛法」比,它精剛法的數倍,以一個10層結構而言,側剛法由於剛性樓板假定,其自由度數為30個,而總剛法為430個,可見計算量上的差異之大。須強調的是:採用彈性樓板假定並用總剛法進行結構整體計算時,應補充計算結構在剛性樓板假定下的位移比、周期比、樓層側剛比。5剛性樓板假定在常用程序中的應用常用程序多是採用側剛計演算法進行分析計算的,直接認定剛性樓板假定。如TBSA對高層建築進行整體分析時做了下述假定:樓板面內剛度無限大,面外剛度忽略不計。這樣一來,可大大減少結構模型中的自由度數量,從而減少結構分析的工作量,提高計算分析的效率。由於採用側剛法進行計算分析,剛性樓板假定在總信息里得到了隱含,而無須再做信息的認定。當樓板會明顯產生面內變形時,其處理方法是對剛性假定的計算結果進行適當調整。其調整的方法和幅度,跟結構體系、構件的平面布置、樓板削弱的程度等有密切關系。一般對樓板削弱部位的抗側剛度較小的結構構件,採用適當增大計算內力,加強配筋和採用構造措施等。其實,樓面梁剛度增大系數即是考慮樓面外剛度的一種輔助方法。SATWE採取在總信息中對剛性假定用[是]和[否]分別處理整體計算和構件內力、配筋計算,應是更合理更准確的做法,也更能體現高規5.1.5的要求
㈦ 現在樓房出現了轉換層這一概念,究竟什麼叫轉換層
即上部樓層可以通過轉換層改變為框架,這種現象上下結構不對稱
㈧ 用PKPM進行結構設計時,對震型個數有什麼要求
必須是3的倍數,因為每個樓層有三個自由度,分別是X、Y、Z。規范規定,振型數的選擇應滿足有效質量系數大於90%,否則應增加振型數。
但是也不能取太多,比如你總共四層的樓,最多隻能取4X3=12個振型數,應為全樓就12個自由度,如果你取15個就會出現計算錯誤的情況。
希望有幫到你,我要最佳~~
㈨ pkpm satwe結構內力計算提示錯誤:有效質量自由度小於指定分析振型數是什麼意思
把振型設置為樓層數乘以3就可以了