裂缝建模的专利是什么?

1.位移比(层间位移比):

1.1名词定义:

(1)位移比:即楼板竖向构件的最大水平位移与平均水平位移之比。

(2)层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。

其中包括:

最大水平位移:墙、柱顶部接缝的最大水平位移。

平均水平位移:墙顶和柱顶节点的最大水平位移和最小水平位移之和除以2。

层间位移角:墙、柱的层间位移与层高的比值。

最大层间位移角:墙与柱之间的最大层间位移角。

平均层间位移角:墙和柱的最大和最小层间位移角之和除以2。

1.3控制目的:

高层建筑楼层多,高度大。为了保证高层建筑必要的刚度,应控制最大位移和层间位移。主要目的如下:

1保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱裂缝,控制楼板梁板裂缝数量和宽度。

2保证填充墙、隔墙、幕墙等非结构构件完好无损,避免明显损坏。

3.控制结构的平面规整度,以免形成扭转,对结构产生不利影响。

1.2相关规范中条款的控制:

【反规范】第3.4.2条规定,建筑的平面布置及其抗侧力结构应规则、对称,并具有良好的整体性。当存在结构平面扭转不规则时,楼板的最大弹性水平位移(或层间位移)不应大于楼板两端平均弹性水平位移(或层间位移)的1.2倍。

【高规】第4.3.5条规定,甲、乙类高度的高层建筑的楼层和竖向构件的最大水平位移和层间位移不应大于65438+楼层平均值的0.2倍;且A级高层建筑不应大于1.5倍的平均楼层,B级高层建筑、混合结构高层建筑、复杂高层建筑不应大于1.4倍的平均楼层。

根据【高规】第4.6.3条,高度不超过150m的高层建筑,层间最大位移与层间位移角之比(即最大层间位移角)δ U/h应满足以下要求:

结构悬挂系统的δu/h极限

框架1/550

框架-剪力墙,框架-核心筒1/800

筒中筒,剪力墙1/1000

框架支撑层1/1000

1.4计算机计算结果的判断和调整要点;

PKPM软件中的SATWE程序计算并输出各楼层的最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角以及对应的比值。请参见置换输出文件WDISP。细节出来了。但对于计算结果的解释,我们应注意以下几点:

(1)如果位移比(层间位移比)超过1.2,则需要在总信息参数的设置中考虑双向地震作用;

(2)验算位移比时应考虑偶然偏心,但验算层间位移角时不必考虑偶然偏心。

(3)验算位移比应选择强制刚性楼板假设,但当凸凹不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型,平面不对称时应考虑扭转影响。

(4)最大层间位移和位移比是刚性楼板假设下的控制参数。构件设计和位移信息不是同等条件下的结果(即构件设计可以用弹性楼板计算,位移计算必须在刚性楼板的假设下得到),所以可以先用刚性楼板计算位移,再用弹性楼板进行构件分析。(5)由于高层建筑在水平力的作用下几乎总是发生扭转,所以楼层的最大位移一般发生在结构单元的转角处。

2.周期比率:

2.1名词定义:

周期比是结构扭转主导的第一固有振动周期Tt与平移主导的第一固有振动周期T1的比值。周期比主要控制结构的扭转效应,减少扭转对结构的不利影响,使结构的扭转刚度不会太弱。因为当它们靠近时,由于振动耦合的影响,结构的扭转效应会明显增大。

2.2相关规范条款的控制:

【高规】第4.3.5条规定:A级高层建筑以结构扭转为主的第一自振周期Tt与以平动为主的第一自振周期T1之比(即周期比)不应大于0.9;乙类高层建筑、混合结构高层建筑和复杂高层建筑不应大于0.85。

【高规】第5.1.13条规定,高层建筑结构计算振型数不应少于9。抗震计算时,应考虑结构的扭转效应,振型数不应少于15。对于多塔结构,振型数不应小于塔数的9倍,计算振型数时应使振型参与质量不小于总质量的90%。

2.3判断和调整计算机结果的要点:

(1).计算结果见周期、地震力和振型输出文件。由于SATWE计算机计算结果中没有直接给出周期比,因此对于通常的规则单塔结构,有必要按照以下步骤手动检查周期比:

a)根据每个振动模式的两个平移系数和一个扭转系数(两者之和等于1),判断每个振动模式是扭转模式(也叫扭转模式)还是平移模式(也叫横向模式)。一般来说,当扭转系数大于0.5时,振动模式可以认为是扭转振动模式,反之亦然。当然,一些极其复杂的结构也要结合主振型信息进行判断;

b)周期最长的扭转振动模式对应于第一扭转振动周期Tt,周期最长的横向振动模式对应于第一横向振动周期t 1;

c)计算Tt/T1,看它是否超过0.9(0.85)。

对于多塔结构的周期比,不能用上述方法直接校核。此时应将多塔结构划分为多个单塔,按多个结构分别进行计算和校核(注意,多个塔不是定义在同一个结构中,而是按塔划分为多个结构)。

(2)对于刚度均匀的结构,在考虑扭转耦合计算时,一般来说,前两个或几个模态是其主要模态,但对于刚度不均匀的复杂结构,上述规律不一定存在。总之,在高层结构的设计中,扭转振型不应在前,以减少地震破坏。SATWE程序中给出了计算各振型对基底剪力贡献率的函数。通过参数比值(各振型的基底剪力占基底总剪力的百分比)可以判断X方向或Y方向哪个振型是主振型,可以查看各振型对基底剪力的贡献。

(3)用振型分解反应谱法分析计算周期和地震力时,还应注意两个问题,即计算模型的选择和振型数的确定。一般来说,当整个建筑假定为刚性楼板时,应选择“侧向刚性模型”进行计算。当结构定义弹性楼板时,选择“总刚性模型”进行计算更为合理。至于振型个数的确定,要按照上面提到的【高码】5.1.13来进行。振型数是否足够,应以计算的振型数使振型参与质量不小于总质量的90%为唯一条件来判断。

(4).周期比和位移比的控制一样,侧重于侧向刚度和扭转刚度的相对关系,而不是其绝对大小。其目的是使抗侧力构件的平面布置更加有效合理,使结构不会产生过大的扭转效应(相对于侧向位移)。也就是说,周期比控制不是要求结构足够坚固,而是要求结构的支座布置合理。考虑到周期比的限制,从新规范的角度来看,以往规则的结构面可能变成“平面不规则结构”。一旦周期比不符合要求,只能通过调整平面布局来改善情况。这种改变一般是整体性的,局部的小调整往往收效甚微。周期比不满足要求,说明结构抗扭刚度小于抗侧刚度,一般调整原则是加强结构外环或削弱内管。

(5)扭转周期难以控制和调整。只有找到问题的关键点,并采取相应的措施,才能有效地解决问题。

a)扭转周期与刚性中心和质心之间的偏心率无关,只与楼板的抗扭刚度有关;

b)当所有剪力墙在同一主轴正交的两个方向布置时,更容易满足;当外围墙和核心墙倾斜布置时,应注意检查是否符合要求;

c)在不满足周期限制时,若层间位移角控制潜力较大,应降低结构竖向构件的刚度,增加平移周期;

d)当不满足周期限制,且层位移角控制潜力不大时,检查是否有抗扭刚度特别小的层,如果有,加强该层的抗扭刚度;

e)当不满足扭转周期限值,且层间位移角控制潜力不大,各层抗扭刚度不突变时,说明核心筒平面尺寸占结构总高度的比例较小,应加大核心筒平面尺寸或增加核心筒外壁厚度,以增加核心筒的抗扭刚度。

f)当计算中发现扭转为第一振型时,应尽量在建筑周围布置剪力墙,而不是仅通过增加中间剪力墙的刚度来调整结构的抗扭刚度。

3刚度比

3.1名词定义:

刚度比是指结构竖向不同楼层的侧向刚度之比(也称层间刚度比),主要用于控制高层结构的竖向规整性,以避免竖向刚度突变,形成薄弱层。地下室结构顶板能否作为嵌固端,转换层上下两层的结构刚度能否满足要求,薄弱层的判断都是以层刚度比为依据的。计算层刚度有三种方法,即剪切刚度(Ki=GiAi/hi)、剪弯刚度(Ki = Vi/δI)和地震剪力与地震层位移之比(Ki = Qi/δui)。

3.2相关规范中条文的控制:附录E2.1【规范抗力】规定:筒体结构转换层上下两层的侧向刚度比不应大于2;

【高规】第4.4.2条规定,有抗震设计的高层建筑,其楼层的侧向刚度不应小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或相邻三层平均侧向刚度的80%;

【高规】第5.3.7条规定,在高层建筑结构计算中,当地下室顶板作为上部结构埋置端时,地下室楼板的侧向刚度不应小于相邻上部结构楼板侧向刚度的2倍;

【高规范】第10.2.3条规定,底部大空间剪力墙结构和转换层上下部结构的抗侧刚度应符合高规范附录E的规定:

E.01)对于底部有一层的部分框支剪力墙结构,可近似用转换层上下两层的等效刚度比γ来表示转换层上下两层的刚度变化,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时γ不应大于2。

E.02)当底部大空间层数超过一层时,与底部大空间高度相同或相近的转换层上部框剪结构的等效侧移刚度与转换层下部框剪结构的等效侧移刚度之比应接近1,非抗震设计时不应大于2,抗震设计时不应大于1.3。

3.3判断和调整计算机结果的要点:

(1)规范控制结构层的刚度比和位移比,也要求在刚性楼板假设下计算。对于弹性楼板或楼板厚度为零的工程,应进行两次计算,在刚性楼板假设下计算层刚度比,找出薄弱层,然后在真实条件下完成其他结构计算。

(2)参见一般信息WMASS。出建筑结构的层间刚度比计算结果和薄弱层的地震剪力放大系数。一般来说,结构的抗侧刚度应是均匀的或沿高度逐渐减小,但对于框支楼板或抽真空墙柱的中间层,通常是薄弱层。由于薄弱层容易遭受严重的地震破坏,程序根据刚度比的计算结果或层间剪力的大小自动确定薄弱层,并乘以放大系数,以保证结构的安全性。当然,也可以在调整信息中手动指定薄弱层。

(3)应根据实际情况选择上述三种方法计算层刚度:对于底层大空间或多层建筑、砖混结构,应选择“抗剪刚度”;多层或底部有支撑的钢结构应选择“剪弯刚度”;对于一般工程,可以选择规范中建议的第三种方法,这也是SATWE程序的默认方法。

4.刚性重量比

4.1名词定义:

结构的横向刚度与重力荷载设计值的比值称为刚重比。是影响重力二阶效应的主要参数,重力二阶效应随结构刚重比的减小呈双曲线关系增大。在风荷载或水平地震作用下,如果重力二阶效应过大,结构会发生倒塌,因此控制结构的刚重比可以控制结构不发生失稳。

4.2相关规范的控制:

[高桂]第5.4.4条规定:

1.剪力墙结构、框架-剪力墙结构和筒体结构的稳定性必须满足下列要求:

2.框架结构的稳定性必须满足以下要求:Di * Hi/Gi & gt;=10

4.3判断和调整计算机结果的要点:

1.根据以下公式计算等效横向刚度:

2.对于剪切型框架结构,当刚重比大于10时,结构的二阶重力效应可以控制在20%以内,结构的稳定性有一定的安全储备;当刚重比大于20时,重力二阶效应对结构的影响很小,所以规范规定此时可以忽略重力二阶效应。

3.对于剪力墙结构、框剪结构和受弯剪的筒体结构,当刚重比大于1.4时,结构能保持整体稳定;当刚重比大于2.7时,重力二阶效应引起的内力和位移增量只有5%左右,所以规范规定此时可以忽略重力二阶效应。

2.若结构刚度重量比(EJD/GH2) >: 1.4,满足整体稳定性条件,SATWE输出结果指WMASS。出去,

3.当高层建筑的高宽比满足限值时,可不进行稳定性验算,否则应进行稳定性验算。

4.当高层建筑的稳定性不满足上述要求时,应调整和增大结构的侧向刚度。

5.剪切重量比:

5.1名词定义:

剪重比,即最小地震剪力系数λ,主要用于控制各层的最小地震剪力,特别是对于基本周期大于3.5S的结构和薄弱层的结构。出于结构安全的考虑,规范增加了对剪重比的要求。

5.2相关规范的控制:

[反规范]第5.2.5条和[高规范]第3.3.13条规定,抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力不应小于下表给出的最小地震剪力系数λ。类别7度7.5度8度8.5度9度

明显扭转效应或基本周期

结构小于3.5S 0.016 0.024 0.032 0.048 0.064

基本周期大于5.0S的结构0.0120.0180.024 0.0320 . 040

5.3判断和调整计算机结果的要点:

(1).对于竖向不规则结构的薄弱层,水平地震剪力应增加1.15倍,即上表中楼层最小剪力系数λ应乘以1.15倍。当周期在3.5S到5.0S之间时,可以用插值的方法对上表进行评估。

(2)对于普通高层建筑,结构的剪重比底部最小,顶部最大。所以在实际工程中,结构的剪重比是由底部控制的,由下而上,哪个楼层不够的设计地震内力会被放大。

(3)自动计算结构各层的剪重比和各层的地震剪力调整系数。有关结果,请参考输出文件WZQ。超出SATWE周期、地震力和振型)。

(4)在调整信息栏中设置各层内力是否自动放大的开关;如果用户考虑自动放大,SATWE会在WZQ.OUT中输出程序中使用的放大系数。

(5)第六度区的剪重比可从0.7%取至1%。如果剪重比太小,都是结构配筋,说明底部剪力太小,需要验算构件的截面尺寸和周期折减;如果剪重比过大,说明底部剪切力很大。还要检查结构模型、参数设置是否正确,或者结构布局是否过于死板。

6.轴向压缩比

6.1名词定义:

柱(墙)轴压比N/(fcA)是指柱(墙)轴压比设计值与柱(墙)总截面积与混凝土轴心抗压强度设计值的乘积之比。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一。为了使柱墙具有良好的延性和耗能能力,规范采取的措施之一是限制轴压比。

6.2相关规范中条文的控制:[混凝土规范]11 . 4 . 16[反规范]6.3.7和[高规范]6.4.2也规定了柱的轴压比不得超过下表中的限值。

结构类型抗震等级

一二三

框架结构0.7 0.8 0.9

框架抗震墙、板柱抗震墙筒0.75 0.85 0.95

部分框支抗震墙0.6-0.7-

第[混凝土规范]11 . 7 . 13[高规范]7.2.14条还规定,抗震设计中,抗震等级为一、二级的剪力墙底部钢筋部分重力荷载代表值作用下的墙肢轴压比不应超过下表中的限值:

6.3判断和调整计算机结果的要点:

(1).建筑结构的抗震等级越高,其延性要求就越高,因此对轴压比的限制就越严格。对于框架柱和工字形剪力墙,要求更加严格。当抗震等级较低或非抗震时,可适当放宽,但在任何情况下不得小于1.05。

(2)为了限制墙柱的轴压比,通常取底部截面(最大轴力)进行验算。如果截面尺寸或混凝土强度等级发生变化,也要校核该位置的轴压比。SATWE计算结果详细。当计算结果与规范不一致时,轴压比值将自动以红色字符显示。

(3)需要注意的是,在计算墙肢的轴压比时,规范中采用了重力荷载代表值产生的轴压比设计值(即恒载分项系数为1.2,活载分项系数为1.4)来计算其名义轴压比,以保证墙肢在地震作用下有足够的延性,避免受压面积过大而出现偏心受压较小的情况,并用于

(4)试验证明,混凝土的强度等级、箍筋的形式和数量与柱的轴压比密切相关。因此,规范根据不同情况对柱的轴压比限值做了适当的调整。

(5)当墙肢轴压比不超过上表限值,但数值较大时,可在墙肢边缘应力较大的部位设置边缘构件,以增加墙肢端部混凝土的极限压应变,提高剪力墙的延性。当墙肢轴压比大于一级抗震(9度)0.3,一级抗震(8度)0.2,二级抗震0.1时,应设置约束边缘构件,否则可设置结构边缘构件。该程序将底部钢筋部分和上层楼板上的所有墙肢端视为受约束的边缘构件。