剪切刚度剪弯刚度和侧向刚度结合规范和盈建科详解.docx
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剪切刚度剪弯刚度和侧向刚度结合规范和盈建科详解
剪切刚度:
1.定义:
是反应结构面剪切变形性质的重要参数,其数值等于峰值前剪切刚度曲线上任一点的切线斜率。
2.应用:
(1)《高规》附录E第E.0.1条规定:
当转换层设置在1、2层时,可近似采用转换层与其相邻上层结构的(2等效剪切刚度比(对于转换层)用表示转换层上、下层结构刚度的变化,论i直接近1,非抗震设计时论i不应小于0.4,抗震设计时空不应小于0.5。
节i可按下列公式计算:
Aj=+£QMr(i=1,2)(EO.1-2)
(r=1,2)
(E041-3)
式中:
G,G——分别为转换层和转换层上层的混凝土剪变模量,
A]——分别为转换层和转换层上层的折算抗剪截面
面积,可按式(E.0.1-2)计算]
A”——第?
层全部剪力墙在计算方向的有效截面面积(不包括翼缘面积”
M—第I层第j根柱的截面面积手
A,——第,层的层高;
M——第i层第/根柱沿计算方向的截面高度।
G」——第?
层第j根柱截面面积折算系数,当计算值
大于1时取L
(2)《抗震规范》第6.1.14第3条规定:
当地下室顶板作为上部结构的
嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小
《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(⑷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
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1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)
%=缴(&5.2F
式中,片——楼层侧向刚度比S
——第£层和第i+1层的地震剪力标准值(kN);
A、A3——第£层和第£+1层在地震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。
(⑷等效侧向刚度比,对于每一层)
(3.5.2-2)
式中;h——考虑层高修正的楼层侧向刚度比.
(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0.6。
(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/g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Te2oYe2直接近1,非抗震设计时丫e2不应小于0.5,抗震设计
(16)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)
(E.0.3)
式中:
。
——转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比;凡——转换层及其下部结构(计算模型D的高度;
&——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手
H才——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I向位移.
(a浒算模型1——转换JE及下部站构(时计算模型2^—转费层上邮结构
图E转换层上■下等效侧向刚度计算模型
剪弯刚度:
1.定义:
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。
2.应用:
《高规》附录E中第E0.3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/g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Te2oYe2直接近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)
%=能(E.0.3)
式中:
Xe2——转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比;H——转换层及其下部结构(计算模型D的高度;A——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;
Hz——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
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
③侧向刚度比,对于每一层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
⑦等效剪弯刚度比
*******j1c*******:
f:
*******:
!
|M|c*********************************
RJX1,RJY1,RJZ1:
等效剪切刚度
Ratx,Raty:
⑷等效剪切刚度比
RJX3,
Ratxl,
RJY3,RJZ3:
侧向刚度
Ratyl:
⑤侧向刚度比
Ratx2,
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。
式中5AL为等效剪切刚度,即盈建科中的RJX1,RJY1,RJZ1hi
FloorNo.
Xstif=
2TawerNa,
43b3659(m)
1Ys+if^
-50,1309W
Alf-
41OOOO(DEgree)
)^nasg=
45.8768(m)
Ymass=
-E3.37E3Q
GgaC重力荷载代表值上S317.759S(7乳&2144)(6
Eex=
031Q1
Eey=
0.L143
Ratx=
03027
Raty-
0*0973
薄弱层地震剪力放大系数二1
.00
Rat#
2.1090
Ratyl-
2.0960
Ra十丁了二
^^RgQQ
Raty2=
LS957
二22建北+口口8爪曰/加|KJY1二2TOL02E+008(kN/m)RJZ1-0.OOOOE+O00(kN/m)
1KJY3=2,0702E+007(kN/m)RJZ3=5.1618E+010(kN=+m/Kad)
第3层Ratx=第3层RJX1/第2层RJX1=2.7634/2.2722=1.2162
FloorNo.
1Tower
M.1
Xsti已
42.0744(m)
Ystif^
-BL1350W
}&nass=
4S,5057(m)
Ytrass二
-53.6E92W
Er-
0,15乳
Eey二
0.08M
Ratx-..
L0000
Raty=
1.0000
薄弱层地震剪力放大系数二
1.00
或者按下图的剪切刚度比:
判断条件为刚度比不小于2
秋*********:
**本***#***************^聿聿******:
*************:
***
Alf=45+0000(Degree)
Gmass(重力荷载代装值)二7102.4072(6172.3G13)Ct)
Ratxl-
19.0918
Ratylz
22.0735
口firiLni
qqc
2.710S
^2U5E+009(mriJRJY1二
2.0651E+009(kN/nORJZ1=0.OOOOEtOOOCkN/m)
3.1988E+008(kN/nORJZ3=9.3805Ef011CkN*mZRad)
Xstif=
43.3659(m)
¥stif-
-50.1309的
Xinass~
45.8768(m)
Yimss=
-53.3783W
Eex-
0.1101
Eey=
0.1143
Ratx=0.1027
薄弱层地震典力放大系数二
Raty-LOO
0.0373
Ratxl-
0一―!
1si—
2.1090
Ratyl=
2.0960
1.S957
Floorg
Ho,1
fUY3=
\um『
RJX1-2.2722E+00S(kN/ir0l即力二
2Tower
Alf=45.0000(.Decree)
Grnass(重力荷载代表值L8247.7593(7318.2144)(t)
2.0102E+OOE(kM/m)RJZ1=0.0000E+000Wit)
2.0702E+007(kN/m)RJ23=5.L61EE4-010(kmm/Rad)
地下室楼层侧向刚度比验算(剪切刚度)
地下室层号.二塔号:
1
硒工一层更切刖度二工2U5E+009K方向地上一层翦切网
向地卞一层男初厕度=2.0651E+009昉■向地上一层到切创
向刚度比=22.115/2.2722=9.7328=1第2层的Ratxl
向刚度比=20.651/2.0102=10.2730=1第2层的Ratyl
2.
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1。
、..V:
:
„
局规式3.5.2-1:
-1i—」
V
由此式可看出侧向刚度比
、,V一一一.——___
为二,即盈建科中的RJX3,RJY3,RJZ3。
.:
i
Alf
第2层Ratx1=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1。
高规式3.5.2-2:
:
1
vi-i:
;1hi
V「:
ih'
Alf=45,0000(Degree}
Gime氧重力荷载代表值)=8237.6777(T308.1665Ht)
用幻=O.OOOOE400D(kN/m)fyZ3=5.0T21E4010(kH*iD/Kad)
RJZ1=O.ODOOE+000(kN/m)
RJZ3=6,l"W3D(kW*in/W)
Alf=4&hOOOOWegree)
Gmas式重力荷载代去值)=8115.7939(7136.2827Ht)
FloorNc.2TowerNo.1
居五扭42.3507(n0Ystif^-50.4622(cn)
而好于45.3735(n0Ymass=-53.3897(ni)
Eck=0.1349Eey=0.1013
Rats=0.103,Raty=0.
薄弱层地震剪力放关系数=1.00
Eatyl=2.0115
■Ra言空1.第60IEaty2=L.86B0
9-',"餐…RJYL=L955RE+Q口孤期/面)
[KJX3・2545QE+Q0TQN同RJY3=工MT8E+Q0T(kN/加
FloorNo.3TowerNa.1
Kstif=42.8039(ra)Ystif=-50.5262(re)
Xmass=45.9329(nOYmass^-5S,41Bl(tn)
Er=0.1365Ecy=r".1.003
Rati=1.2161Raty=1.2441
薄弱层地震剪力放大系数=l.Oj
Ratxl=1.物6gRatyL^1.22^
Ratx2-1.3432Raty2=1.2890
=2.433即+008(kN/k)
[KJK3二区。
砺E+。
。
『。
匹.EJ73=L322交十口07(kN石)
第2层Ratx2=H2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.(2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w不应小于0.4,抗震设计时w不应小于0.5。
高规附录E第E.0.1条中式「1=坠xh2e1G2A2h1
黄加应示春后三行房雨的常豪丽百丽鹿正
向上层刚度二3.3252E+006
三层刚度=2.19Q6E+UQ7Y方向上层刚度二L567SE+007
1=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,re1
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,Q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0.6。
式:
:
1
Alf=45.0000(Degres)
Ginas式重力荷载代表值於35531..8281(342T1.0195)(t)
FloorNo.&TwerNo.1
Xstif^36,41T6(ni)Ystif=
Kmas5=38,8035(m)Ymass=
Ecr=0.1103Eey=
Ratx=2,SI90Raty=
薄弱层地震剪力放大系数=1-00
Ratal=L6773Ratyl=
Rat12=1.5492Raty2=
T9.2Z18(aO
-49.0341Gn)
0.0060
3.6734
1,7253
1.5935
2.3737E4-0D80 2.760EE4-0D7(kN/n) Alf-45.0000(Degree) Gmag(重力荷载代表值)=3446.8022(3250.2002}(t) F—— |RJX3= 工月能电+00HkNAi0]RJY3= - RJZ3= U.UUUULTUUUl.K.J'4/HI/ 6.6288E+010(l[Ntin/Rai) 转换层下部与上部结构的等效侧向刚度比 *_=6.4619E+OOT(kN/iu)RJZ1=0.00O0E+O0O(kN/m) [KJX3=L4况OE+口口T(kNAn)]RJT3=1.04Q7E+Q07(kN/in)RJE3=4.2983E+010(kN*m/Ea0) 昉向下部网(ft=5.n和K+005昉■向上部刚度二九3216E+006了方向下部刚度二25鱼2丛006f方向上部刚度二5.gil9E+006 按层间剪力与层间位移之比方式脸算恻向刚度比二研向刚度匕t=0.5036丫方向刖度*=0.376 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、I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%的比值或本层侧向刚度与相邻上3层侧向刚度平均值的80%的比值;I;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 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 式中: 1.4、人2为单位水平力作用下的的侧向位移,即剪弯刚度; 2. 即侧向刚度; 1/△「1/%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,节2为等效侧向刚度比,也为等效剪弯刚度。 II 套旗示说后卫部亥卷的堇瘠面而雨蔗工 按层间列力与层间位移之比方式嗡算侧向刚度比: 昉向刚度比二0.5036访向刚度比二0.3769 竿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⑷等效剪切刚度比; 2、每一层满足③侧向刚度比或⑷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㈤侧向刚度比、⑥等效侧向刚度比(⑦等效剪弯刚度比)
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