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位移比、層間位移、周期比與偶然偏心、剛性樓板、規定水平力

2024-02-06教育

在抗震設計的學習、工作中,抑或在註冊結構考試時,工程師們常常分不清位移比、層間位移(角)、周期比與偶然偏心、扭轉耦聯、剛性樓板、規定水平力、雙向地震之間的關系。根據過往對規範和相關書籍的學習,今天在這裏嘗試一次性厘清這些名詞之間應該建立怎樣的關聯,希望能幫助到各位結構設計從業者。如有錯誤,歡迎大家評論區指正。

李國勝在其【高層混凝土結構抗震設計要點、難點及例項】一書中如是說:高層建築結構計算單向水平地震作用時,無論質素和剛度分布是否對稱與均勻,都應考慮偶然偏心的影響。此外,對於質素和剛度分布明顯不對稱、不均勻的結構,還應考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響,雙向水平地震計算中可不考慮偶然偏心。一般情況下,對於扭轉規則結構,多由單向地震附加偶然偏心的計算控制;對於扭轉不規則結構則需要計算雙向地震作用,並與單向地震作用考慮偶然偏心結果進行比較,取不利情況進行設計。

由上文,可以得到一個結論:偶然偏心和雙向地震不同時考慮。

並可以這樣來理解【建築抗震設計規範】(GB50011-2010,2016年版)5.2.3條:陣型分解反應譜法根據是否考慮扭轉耦聯可以分兩種組合方式,一是SRSS法(未考慮扭轉耦聯),二是CQC法(考慮扭轉耦聯),其實CQC法是一般方法,而SRSS法則是CQC法的一個特例。

(1)當結構規則時(如扭轉位移比小於1.2),此時直接采用5.2.2的SRSS方法(無需組合雙向地震)計算單向地震效應, 但需要考慮偶然偏心 ,並考慮邊榀的放大(即按5.2.3條的第1款對邊榀的長、短邊各構件的效應分別乘以如1.05和1.15的放大系數);

(2)當結構不規則時(如扭轉位移比大於1.2),應比較以下三個值取最不利:

a)按5.2.3第2款 並考慮偶然偏心 計算出 單向 地震效應SEkx 、

b)按5.2.3第2款 並考慮偶然偏心 計算出 單向 地震效應SEky 、

c)按5.2.3第2款 不考慮偶然偏心 計算出Sx和Sy,並按式(5.2.3-7、8)組合出 雙向 地震效應SEk ,

最後取max{a、b、c}。

厘清了偶然偏心、扭轉耦聯、雙向地震之間的關系後,我再分享給大家一張表格,幫助大家在檢視結構模型的計算結果時,分清位移比、層間位移(角)以及周期比這些指標哪些是規定水平力下的,哪些要考慮偶然偏心,哪些要考慮剛性樓板,一目了然。

針對層間位移角,在這裏再補充說明一下:

層間位移角的計算不考慮雙向地震,也不考慮偶然偏心,是剛性樓板下的單純X向或Y向的地震工況。如果是剪力墻結構,層間位移角可以只關註連梁剛度不折減工況下的結果,但配筋需要關註連梁剛度折減後的結果。