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位移比、层间位移、周期比与偶然偏心、刚性楼板、规定水平力

2024-02-06教育

在抗震设计的学习、工作中,抑或在注册结构考试时,工程师们常常分不清位移比、层间位移(角)、周期比与偶然偏心、扭转耦联、刚性楼板、规定水平力、双向地震之间的关系。根据过往对规范和相关书籍的学习,今天在这里尝试一次性厘清这些名词之间应该建立怎样的关联,希望能帮助到各位结构设计从业者。如有错误,欢迎大家评论区指正。

李国胜在其【高层混凝土结构抗震设计要点、难点及实例】一书中如是说:高层建筑结构计算单向水平地震作用时,无论质量和刚度分布是否对称与均匀,都应考虑偶然偏心的影响。此外,对于质量和刚度分布明显不对称、不均匀的结构,还应考虑双向水平地震作用下的扭转影响,双向水平地震计算中可不考虑偶然偏心。一般情况下,对于扭转规则结构,多由单向地震附加偶然偏心的计算控制;对于扭转不规则结构则需要计算双向地震作用,并与单向地震作用考虑偶然偏心结果进行比较,取不利情况进行设计。

由上文,可以得到一个结论:偶然偏心和双向地震不同时考虑。

并可以这样来理解【建筑抗震设计规范】(GB50011-2010,2016年版)5.2.3条:阵型分解反应谱法根据是否考虑扭转耦联可以分两种组合方式,一是SRSS法(未考虑扭转耦联),二是CQC法(考虑扭转耦联),其实CQC法是一般方法,而SRSS法则是CQC法的一个特例。

(1)当结构规则时(如扭转位移比小于1.2),此时直接采用5.2.2的SRSS方法(无需组合双向地震)计算单向地震效应, 但需要考虑偶然偏心 ,并考虑边榀的放大(即按5.2.3条的第1款对边榀的长、短边各构件的效应分别乘以如1.05和1.15的放大系数);

(2)当结构不规则时(如扭转位移比大于1.2),应比较以下三个值取最不利:

a)按5.2.3第2款 并考虑偶然偏心 计算出 单向 地震效应SEkx 、

b)按5.2.3第2款 并考虑偶然偏心 计算出 单向 地震效应SEky 、

c)按5.2.3第2款 不考虑偶然偏心 计算出Sx和Sy,并按式(5.2.3-7、8)组合出 双向 地震效应SEk ,

最后取max{a、b、c}。

厘清了偶然偏心、扭转耦联、双向地震之间的关系后,我再分享给大家一张表格,帮助大家在查看结构模型的计算结果时,分清位移比、层间位移(角)以及周期比这些指标哪些是规定水平力下的,哪些要考虑偶然偏心,哪些要考虑刚性楼板,一目了然。

针对层间位移角,在这里再补充说明一下:

层间位移角的计算不考虑双向地震,也不考虑偶然偏心,是刚性楼板下的单纯X向或Y向的地震工况。如果是剪力墙结构,层间位移角可以只关注连梁刚度不折减工况下的结果,但配筋需要关注连梁刚度折减后的结果。