剪切刚度剪弯刚度和侧向刚度结合规范和盈建科详解Word文件下载.docx
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2。
《高规》第5.3.7条规定:
高层建筑结构整体计算中,当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(①等效剪切刚
度比)。
其条文说明指出楼层侧向刚度比可按本规程附录E.0.1条公式
计算。
地震力与地震层间位移比
1.定义:
实际上就是使结构发生单位层间位移角所需要的力
2.应用:
(1)《高规》第3.5.2条均规定:
抗震设计时,高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化应符合下列规定:
1)对框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比丫i可按式(3.5.2—1)
计算,且本层与相邻上层的比值不宜小于0.7,与相邻上部三层刚度平均值的比
值不宜小于0.8。
(③侧向刚度比,对于每一层)
1唸GS式中A齐——楼层测向刚度比.
卩‘卩屮——第,层和第£
+1层的地靈剪力标准值(kN);
——第•层和第计1层在地健作用标准值作用下的层间位移(m).
2)对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比丫2可按式(3.5.2-2)计算,且本
层与相邻上层的比值不宜小于0.9;
当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时,该比值不宜小于1.1;
对结构底部嵌固层,该比值不宜小于1.5。
((④等效侧向刚度比,对于每一层)
(3.5.2-2)
式中,Yz——考虑层高修正的楼层侧向刚度比墾
(2)《高规》附录E中第E.0.2条:
当转换层设置在第2层以上时,按本规程式(3.5.2—1)计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6o
(⑤侧向刚度比,仅对于转换层)
(3)《高规》附录E中第E.0.3条:
当转换层设置在第2层以上时,尚宜采用图E所示的计算模型按公式(E.0.3)计算转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比丫e2o丫e2宜接近1,非抗震设计时丫e2不应小于0.5,抗震设计
时丫e2不应小于0.8o(⑤等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构)
(也叫等效剪弯刚度比)
(R0.3)
式中匕沧——转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比;
——转换层及其下部结构(计算模型1〉的高度;
4——转换层及其下部结构(计算模型1)的顶部在单位水平力作用下的侧向位移$
——转换层上部若干层结构•(计算模型2)的高度,其值应等于或接近计算模型1的高度,且不大于
4——转换层上部若干层结构(计算模型2)的顶部在单位水平力作用下的侧向位移・
图E转换层上.下等效侧向刚度计算模型
剪弯刚度:
实际上就是单位力作用下的层间位移角,其刚度比也就是层间位移角之比。
它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响,但没有考虑上下层对本层的约束。
《高规》附录E中第E.0.3条:
当转换层设置在第2层以上时,尚宜采用图E所示的计算模型按公式(E.0.3)计算转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比丫e2。
丫e2宜接近1,非抗震设计时丫e2不应小于0.5,抗震设计时丫e2不应小于0.8。
(等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构)(也叫⑦等效剪弯刚度比)
(E.0.3)
=AH】
zj]Hz
转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比;
•转换层及其下部结构(计算模型1〉的高度字^$换层及其下部结构(计算模型1)的顶部在单位水平力作用下的侧向位移*
值应等于或接近计算模型1的高度且不大于
W时算模星1——转携JE及下祁皓构①)计算樓型2—转挨层上部结枸
-转换层上部若干层结构(计算模型2)的顶部柱单位水平力作用下的侧向位移.
三者的详解与盈建科应用:
1等效剪切刚度比
2等效剪切刚度比,对于转换层
4等效侧向刚度比,对于每一层
5侧向刚度比,仅对于转换层
6
等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构
Ratx,Raty:
①等效剪切刚度比
Ratxl,Ratyl:
③侧向刚度比
Ratx2,Raty2:
④等效侧向刚度比
1.①等效剪切刚度比
用于判断地下室是否能作为嵌固端,即地下室刚度与首层刚度的比值不小于
2,盈建科判断条件是Ratx和Raty均要小于0.5。
3,
FloorNo.
Xstif=
2lowerlio.1
Alf-
45.OOOO(DEgree)
43.3659(m)
Ys+if^
-50,1309W
}^nasg=
45.8768(m)
Ymass=
-E3.37E3Q
CnaSS«
力荷载代表值)=S317.7&
9S(7318.2144Ht)
Eex=
0,11Q1
Eey=
0+1143
Ratr=
0.1027
Raty二
0+0973
蒲弱层地霍剪力放大系数二LOO
Eatxl=2.1090Ratyl-2+0960
LS957
22理匪十呗呂也附制・KJY1二2TOL02E+OOS(kN/m)RJZ1-0.OOOOE+O00(kN/m)
1KJY3二2,0702E+007(kN/m)RJZ3二5.1618E+010(kN=+m/Kad)
第3层Ratx=第3层RJX1/第2层RJX1=2.7634/2.2722=1.2162
或者按下图的剪切刚度比:
判断条件为刚度比不小于2
X向刚度比=22.115/2.2722=9.7328=1/第2层的Ratxl丫向刚度比=20.651/2.0102=10.2730=1/第2层的Ratyl
2.③侧向刚度比
用于判断结构刚度是否满足高规3.5.2第1条,判断条件Ratx1和Raty1均不小于1O
V
为丄,即盈建科中的rjx3RJY3RJZ3
■:
i
第2层Ratx仁MIN{第2层RJX3/(70%第3层RJX3,第2层RJX3/(80%*第3~5层RJX3的平均值}=MIN{4.5450/
(3.0026x70%),4.5450/(80%*(3.0026+2.4838+2.6692)/3)}=2.0898
3.③等效侧向刚度比
用于判断结构刚度是否满足高规3.5.2第2条,判断条件Ratx2和Raty2均不小于1O
FlcorNc.2TawerNo.1忌tif=42.3507(n0Ystif^
Kma5S=45.8735(m)Ymas5=
Eck=0.1349Eey-
Rats=0.1034Raty=
游弱层地鞍力放天系数二1.00Ratyl=|Rata2=1.B260—|Eaty2=
RJYL=[町X3二氐別创E+1込T(kN益]RJY3=
-50.4622(m)Alf二45.0000(Degree)
-53.3897(ra)Gmassi重力荷载代表值X8237.67T7(7308.1665}〔t)
C'
r1013
0.0964
2.0115
1.8680
1.9556E-H003(kN/ni)I^Zl=0.OOOOE+OOOtkN/m)
2.0478E-H007(kN/ni)町亞=5.0T21E+01D(kH*in/Kai)
FloarNo.3TowerNo.1
42.0O39W
Ystif=
-50.5362Go)
Alf=
0000(Degree)
Xmass=
45,9329(d)
Ymass^
-53.4181Cm)
GirassC重力何载卄」妄值上8115.7959(7136.2827Ht)
0.1365
Ecy=
0.1003
Raty=
1.2161
1.2441
逋弱层地翱tl放大系数二1
00
Ratil=
1.4468
Ratyl=
1.2249
Ratx2=
L.3432
Raty2=
1.2890
PTVI—
O"
7C7DGTT-LnrkQh-MH
-RH1=
2・4330E-F008(kNAi)
RJZ1=
o„OOOOE+OOOtkN/ro)
|KJX3=
~3.0026E+U07(kN/SJ
|RJ73=
1.3224E-F007(kN/ni)
RJZ3=
6.1749E+010(kW*inAacO
第2层Ratx2=第2层RJX3/(90%*第3层RJX3)*(h2/h3)=4.5450/
(3.0026x90%)x(3.8/3.5)=1.8260
注:
当本层层高大于相邻上层层高1.5倍时取相邻上层刚度的110%当本
层为嵌固层时相邻上层的150%
4.⑤等效剪切刚度比,对于转换层
用于判断有转换层的结构,且转换层在1、2层时的刚度是否满足要求,判
断条件:
非抗震设计时Y1不应小于0.4,抗震设计时Y1不应小于0.5o
1
向上屋刖慝二玄3252E+006向王层刚度二h5678E+007
&
二第2层RJX1/第3层RJX1=52.962/3.3252,52.962=15.9272
与Ratx的区别:
1、Ratx表示的是本层与相邻下层的等效剪切刚度比,丨ei表示的是本层与相邻上层的等效剪切刚度比;
2、Ratx用于判断地下室顶板能否作为嵌固端,:
ei用于判断转换层刚度是否满足结构刚度要求(转换层在1、2层
时)。
5.⑤侧向刚度比,仅对于转换层
用于判断有转换层的结构,且转换层在2层以上时的刚度是否满足要求,判断条件:
按高规式3.5.2-1计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于
0.6o
式:
-1
Floor
7Towerft
[0.1
Xsti£
^
42.0506(m)
-49.2485(a)
45.0000(Degree)
43.T045(m)
Ymass-
-51.8428(m)
Gmass(董力荷载代表値J-3553k3281(342T1.0195)(tj
Ees=
Cl0620
Eey-
D.D858
Ratx-
2074
Ratv-
0.1696
薄弱层地需再力放大系数二
!
1.00
Ratxl=
0.7194
Ratyl-
0.5385
Rats2=
0.7229
0.5411
JJTV1—Q
NC0C1T丄Plfl1?
ClKTZ™
鼻RJY1=
6.4619B4-007(kN/in)
RJZ1
=0.O0O0E+O0O(kN7m)
FloorHo,&
TwerNo.1
[KJX3二1.4囲OWCJQiN加)]RJT3=1.04Q7E+Q07(kN/in)RJZ3=4.2983E+010(kN*m/Ea0)
|按层间剪力与层间位移之比方式验算侧向刚度比匚彷向刚度0.50賀¥
方向刚度t圧0.3花9|
第7层X向等效侧向刚度比=第7层RJX3/第8层RJX3=1.4280/2.8356=0.5036
转换层的等效侧向刚度比与Ratxl、“的区别:
转换层的侧向刚度比为本层的侧向刚度比与相邻上层的比值;
Ratxl为本层侧向刚度与相邻上层侧向刚度的70%勺比值或本层侧向刚度与相邻上3层侧向刚度平均值的80%勺比值;
M为本层侧向刚度与相邻上层侧向刚度的比值或本层侧向刚度与相邻上3层侧向刚度
平均值的比值。
6•等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构
非抗震设计时Y2不应小于0.5,抗震设计时Y2不应小于0.8。
*1“1、H1
——/——*——
I人1丿’占2丿H2
式中:
1.亠、厶2为单位水平力作用下的的侧向位移,即剪弯刚度;
即侧向刚度;
2.1/=1、1/=2为使结构发生单位层间位移角所需要的力,
3.H1/H2为高度修正系数。
因此,Y2为等效侧向刚度比,也为等效剪弯刚度。
1|«
.1170E+006
.4342E+006
按层间列力与层间位移之比方式验算侧向刚度比:
昉向刚度比二0.5036昉向刚度比二0.3769
¥
2=5.1170/7.3216*22.8/19.8=0.8048
三者的适用:
非转换结构需满足:
1、地下室顶板为嵌固端时,满足①等效剪切刚度比;
2、每一层满足③侧向刚度比或④等效侧向刚度比。
(注:
此刚度比是在地震力作用的条件下,非抗震地区可视情况判断。
)
转换层在1、2层时需要满足:
1、地下室顶板为嵌固端时,满足①等效剪切刚度比;
2、非转换层满足③侧向刚度比或④等效侧向刚度比;
3、转换层满足②等效剪切刚度比
转换层在2层以上时需要满足:
1、地下室顶板为嵌固端时,满足②等效剪切刚度比;
2、非转换层满足②侧向刚度比或②等效侧向刚度比;
3、转换层满足②侧向刚度比、
②等效侧向刚度比(
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