Structural Analysis [结构分析] / Structural Design [结构设计] / Structural Design Code [结构设计规范] / Structural Engineering [结构工程]

[结构设计][规范] 关于“扭转耦联”、“偶然偏心”、“双向地震作用”的总结

实干、实践、积累、思考、创新。 来自小伙伴 邹超(Lucas) 的分享。 1、扭转耦联： 1.1、耦联的定义： 在抗震中，“耦联”就是作用在给定侧移的某一质点上的弹性回复力不仅取决于这一质点上的侧移，而且还取决于其他各质点的位移，因而存在着刚度耦联，这样会给微分方程组的求解带来不少困难。所以，应用振型分解和振型正交性原理来解耦，使方程组求解大大简化。 1.2、如何考虑扭转耦联： 《抗规5.2.2条文说明》当结构体系的振型密集、两个阵型的周期接近时，阵型之间的耦联明显。当相邻振型周期比为0.85时，尚可采用SRSS法（5.2.2-3）进行振型组合计算地震效应；当相邻周期比大于0.9时，只能用CQC法（5.2.3-5）进行振型组合计算地震效应。 1.3、何时考虑扭转耦联： 《抗规3.4.4第1条》扭转不规则时，应计入扭转影响。（其中扭转不规则定义位于《抗规表3.4.3第1条》位移比或层间位移比大于1.2） 《抗规3.4.3》扭转位移比的计算采用“规定水平力”作用下的计算结果，而非各振型算得的位移进行CQC组合的结果。“规定水平力”：振型组合（CQC组合）后的楼层地震剪力换算的水平作用力并考虑偶然偏心。水平力的换算原则：每一楼面处的水平作用力，取该楼面上、下两楼层地震剪力差的绝对值。 《高规3.4.5条文说明》、《抗规3.4.4条文说明》结构楼层位移和层间位移控制值验算时，仍采用CQC的效应组合。 《抗规5.2.3条文说明第3条》第一振型周期为Tϴ、Tϴ>0.75Tx1或0.75Ty1、0.75Tϴ>Tx2或Ty2，均应考虑地震扭转效应。《高规.3.4.5条》Tt/T1不大于0.85（超A级高度或复杂高层不大于0.85）。（这些指标设置的目的均为保证结构的扭转刚度不宜过小） 《抗规5.2.5条文说明》扭转效应明显与否一般可由考虑耦联的振型分解反映谱法分析结果判断，例如前三个振型中，二个水平方向的振型参与系数为同一个量级，既存在明显的扭转效应。 《高规4.3.12条文说明》扭转效应明显的结构，是指楼层最大水平位移（或层间位移）大于楼层平均水平位移（或层间位移）1.2倍的结构。 《抗规5.1.1第3条》与《高规4.3.2第2条》意为均应考虑扭转影响。   2、偶然偏心： 2.1、偶然偏心的定义： 《高规4.3.3条文说明》“本条规定主要是结构地震动力反应过程中可能由于地面扭转运动、结构实际的刚度和质量分布相对于计算假定值的偏差，以及在弹塑性反应过程中各抗侧力结构刚度退化程度不同等原因引起的扭转反应增大；特别是目前对地面运动扭转分量的强震实测记录很少，地震作用计算中还不能考虑输入地面运动扭转分量。采用附加偶然偏心作用计算是一种实用方法。” 2.2、偶然偏心的计算方法： 偶然偏心的考虑是直接在计算模型中使合力作用点与原结构的质心偏移5%。（在规范地震作用效应的公式中无法体现） 2.3、何时考虑偶然偏心： 《高规4.3.3》计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。 《高规4.3.3条文说明》采用底部剪力法计算地震作用时，也应考虑偶然偏心的不利影响。 《高规4.3.3条文说明》当计算双向地震作用时，可不考虑偶然偏心的影响，但应与单向地震作用考虑偶然偏心的计算结果进行比较，取不利的情况进行设计。——偶然偏心与双向地震作用的关系 《抗规5.2.3条文说明第3条》如果考虑扭转影响的地震作用效应小于考虑偶然偏心引起的地震效应时，应取后者以策安全。但现阶段，偶然偏心与扭转二者不需要同时参与计算（现在的电算都是采用CQC法进行地震力计算，在计算考虑偶偏的地震力时，采用的单向地震力已经考虑了扭转的影响）。——偶然偏心与扭转效应的关系   3、双向地震作用： …

Reinforced Concrete [钢筋混凝土] / Structural Analysis [结构分析] / Structural Design [结构设计] / Structural Design Code [结构设计规范] / Structural Engineering [结构工程]

[结构设计][规范] 与“嵌固”相关的规范条文总结

实干、实践、积累、思考、创新。 来自小伙伴 邹超(Lucas) 的分享。 1、侧向刚度相关： 1.1《抗规》6.1.14-2 条文原文：地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍。 条文说明：“相关范围”一般可取地上结构（主楼、有裙房时含裙房）周边外延不大于20m。 1.2《高规》3.5.2-2 条文原文：对有剪力墙的结构，对结构底部嵌固层，本层与相邻上层的侧向刚度比值不宜小于1.5。 条文说明：底部嵌固楼层层间位移角结果较小，因此对底部嵌固楼层与上一层侧向刚度变化做了更严格的规定（一般为0.9或1.1）。 嵌固层是指上部结构嵌固平面、嵌固部位以上的楼层。即被嵌固部位约束住的楼层。 1.3《高规》5.3.7 条文原文：地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。 条文说明： 1、“相关部位”一般指地上结构外扩不超过三跨的地下室范围。 2、侧向刚度的比值采用附录E.0.1中的“等效剪切刚度比”。（即YJK中的RJX1） 理解：对于地下室仅计入“相关范围”内的竖向构件侧向刚度的问题，YJK中可采用如下操作方法：在“配筋简图”界面用“围区统计”功能框选地下一层的“相关范围”，即可生成此范围内的侧向刚度。 1.4《地规》8.4.25 条文原文：采用筏形基础带地下室的高层和低层建筑、地下室四周外墙与土层紧密接触且土层为非松散填土、松散粉细砂土、软塑流塑黏性土，上部结构为框架、框剪或框架-核心筒结构，当地下一层结构顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层的结构侧向刚度大于或等于与其相连的上部结构底层楼层侧向刚度的1.5倍。地下室内、外墙与主体结构墙体之间的距离符合一定要求时，该范围内的地下室内、外墙可计入地下一层的结构侧向刚度。 条文说明：通常在设计中都假定上部结构嵌固在基础结构上，实际上这一假定只有在刚性地基的条件下才能实现。所谓嵌固实质上是指接近于固定的计算基面。对有抗震设防要求的高层建筑基础和地下结构设计中一个重要的原则是，要求基础和地下室结构应具有足够的刚度和承载力，保证上部结构进入非弹性阶段时，基础和地下室结构始终能承受上部结构传来的荷载并将荷载安全传递到地基上。因此，当地下一层结构顶板作为上部结构的嵌固部位时，为避免塑性铰转移到地下一层结构，保证上部结构在地震作用下能实现预期的耗能机制，故规定地下一层的层间侧向刚度大于等于其相连的上部结构楼层刚度的1.5倍。   2、抗震等级相关： 2.1《抗规》6.1.3-3，《混规》11.1.4-3 条文原文：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级。地下室中无上部结构的部分，抗震构造措施的抗震等级可根据具体情况采用三级或者四级。 条文说明： 1、塔楼相关范围内裙楼的抗震等级：裙楼与主楼相连的相关范围，一般可从主楼周边外延3跨期不小于20m。 2、地下室的抗震等级：当地下室结构的刚度和受剪承载力比上部楼层相对较大时（参见本规范6.1.14条），地下室顶板可视作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层，同时将影响到地下一层。地面以下地震响应逐渐减小，规定地下一层的抗震等级不能降低；而地下一层以下不要求计算地震作用，规定其抗震构造措施的抗震等级可逐层降低。（根据图11中第三示意图所示，地下室仅塔楼投影范围的的抗震等级取与上部塔楼一致，并未向外扩大一定的“相关范围”，此处与《高规》3.9.5条文说明不一致。） 2.2《高规》3.9.5 条文原文：当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层相关范围的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下抗震构造措施的抗震等级可逐层降低一级，但不应低于四级；地下室超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。 …