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結構設計需要控制的七個比值
RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-10-21 15:26:10

結構設計過程中控制的目標參數主要有以下七個:軸壓比、周期比、剪重比、剛度比、位移比/位移角、剛重比、層間受剪承載力之比。PKPM的熟練掌握在結構設計中也占據重要位置,那么如何控制比值和怎樣熟練使用 PKPM 操作軟件,下面讓我們一起看一下吧

1、軸壓比

軸壓比主要是控制結構的延性,具體要求見抗規6.3.6和6.4.5,高規6.4.2和7.2.14。

軸壓比過大則結構的延性要求無法保證,此時應加大截面面積或提高混凝土強度;軸壓比過小,則結構的經濟性不好,此時應減小截面面積。

軸壓比不滿足時的調整方法:

增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。

PKPM中的查看位置:

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2、周期比

周期比控制的是結構側向剛度與扭轉剛度之間的相對關系,它的目的是使抗側力構件的平面布置更合理,使結構不致于出現過大的扭轉效應。一句話,周期比不是要求結構足夠結實,而是要求結構承載布置合理,具體要求見高規4.3.5。剛度越大,周期越小。

抗側力構件對結構扭轉剛度的貢獻與其距結構剛心的距離成正比,意思是結構外圍的抗側力構件對結構的扭轉剛度貢獻最大。

結構的第一、第二振型宜為平動,扭轉周期宜出現在第三振型及以后。

當第一振型為扭轉時,說明結構的扭轉剛度相對于其兩個主軸的側移剛度過小,此時應沿兩個主軸適當加強結構外圍的剛度,或沿兩個主軸適當削弱結構內部的剛度。

當第二振型為扭轉時,說明結構沿兩個主軸的側移剛度相差較大,結構的扭轉剛度相對于其中一主軸(第一振型轉角方向)的側移剛度是合理的,但對于另一主軸(第三振型轉角方向)的側移剛度過小,此時應適當削弱結構內部沿第三振型轉角方向的剛度或適當加強結構外圍(主要是沿第一振型轉角方向)的剛度。

周期比不滿足時的調整方法:

通過人工調整改變結構布置,提高結構的抗扭剛度;總的調整原則是加強結構外圍墻、柱或梁的剛度,適當削弱結構中間墻、柱的剛度;利用結構剛度與周期的反比關系,合理布置抗側力構件,加強需要減小周期方向(包括平動方向和扭轉方向)的剛度,或削弱需要增大周期方向的剛度。

PKPM中的查看方法:

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3、位移比/位移角

位移比是指采用剛性樓板假定下,端部最大位移(層間位移)與兩端位移(層間位移)平均值的比, 位移比的大小反映了結構的扭轉效應,同周期比的概念一樣都是為了控制建筑的扭轉效應提出的控制參數。見抗規3.4.3,高規4.3.5。

位移比不滿足時只能經過人工調整結構平面布置,減小結構剛心與形心的偏心距。調整方法如下:

       (1)改變結構平面布置,減小剛心與形心的偏心距

       (2)在編號簡圖中找到位移最大的節點加強其剛度,位移小的削弱剛度   

位移角:主要為限制結構在正常使用狀態,水平荷載作用下水平位移過大,是人產生不舒適感。見高規3.7 相關要求。

位移角不滿足要求時調整方法

       1、增加整樓的剛度,加大柱子的截面

       2、提高柱子混凝土強度等級

位移比/位移角PKPM中的查看方法:

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4、剪重比

剪重比要求結構承擔足夠的地震作用,設計時不能小于規范的要求。具體見抗規5.2.5,高規3.3.13。

前提是當“有效質量系數”大于90%時,再考察結構的剪重比是否合適,有效質量系數與振型數有關,如果有效質量系數不滿足90%,則可以通過增加振型數來滿足。

剪重比不滿足時的調整方法:

1、程序調整。在SATWE的“調整信息2”中勾選“按抗震規范5.2.5調整各樓層地震內力”

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2、人工調整。假設還需人工干預,可按下列三種狀況停止調整:

       (1)外地震剪力偏小而層間側移角又偏大時,說明結構過柔,宜適當加大墻、柱截面,提高剛度。

       (2)外地震剪力偏大而層間側移角偏小時,說明結構過剛,宜適當減小墻、柱截面,降低剛度,以取得適宜的經濟技術目的。

       (3)外地震剪力偏小而層間側移角又恰事先,可在SATWE的“調整信息2”中的“全樓地震作用縮小系數”中輸入大于1的系數增大地震作用,以滿足剪重比要求。    

PKPM中的查看方法:

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5、剛重比

剛重比主要是控制結構的穩定性,避免結構在風載或地震作用下整體失穩。具體見高規5.4.1,高規5.4.4。

剛重比不滿足要求,說明結構的剛度相對于重力荷載過小;但剛重比過分大,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減小墻、柱等豎向構件的截面面積。

PKPM中的查看方法:

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6、剛度比

剛度比主要是控制結構的豎向規則性,以免豎向剛度突變,形成薄弱層。具體見抗規3.4.3,高規4.4.2,對于形成的薄弱層則按高規3.5.8予以加強。

剛度比不滿足時的調整方法:

       1.程序調整。假設某樓層剛度比的計算結果不滿足要求,則SATWE自動將該樓層定義為薄弱層,并按高規3.5.8 將該樓層地震剪力放大1.25 倍。

       2.人工調整。假設還需要人工干預,可按以下方法調整:

       (1)適當降低本層層高,或適當提高上部相關樓層的層高。

       (2)適當增強本層墻、柱和梁的剛度,或適當削弱上部相關樓層墻、柱和梁的剛度。

PKPM中的查看方法:

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7、層間受剪承載力之比

主要為限制結構豎向布置的不規則性,避免樓層抗側力結構的受剪承載能力沿豎向突變,形成薄弱層,見抗規3.4.3,高規3.5.3 及相應的條文說明;對于形成的薄弱層應按高規3.5.8 將該樓層地震剪力放大1.25 倍。

層間受剪承載力比不滿足時的調整方法:

       1、程序調整:在SATWE 的“調整信息2”中的“指定薄弱層個數”中填入該樓層層號,將該樓層強制定義為薄弱層,SATWE 按高規3.5.8 將該樓層地震剪力放大1.25 倍。

       2、人工調整。假設還需人工干預,可適當提高本層構件強度(如增大柱箍筋和墻水平散布筋、提高混凝土強度或加大截面)以提高本層墻、柱等抗側力構件的抗剪承載力,或適當降低上部相關樓層墻、柱等抗側力構件的抗剪承載力。

PKPM中的查看方法:

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