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[分享]超限结构设计-结构动力特性指标
作为一名结构工程师，咱们的日常作业便是规划各种五花八门的房子，早一辈的工程师接触到的项目通常相对惯例，例如一些在标准规则内的办公楼、多层住宅。
但跟着社会的开展，房子修建发生了天翻地覆的变化，主要往更高、更不规则方向开展，因而会时常碰到一些超限项目。拿到一个项目的超限规划，必定要进行抗震陈述的编撰作业，当初小编刚刚作业的时分，就在一些老员工的指导下完结了一些抗震陈述，刚刚开始接触结构目标概念时，我的状况是这样的。
因而本文简略介绍一些抗震陈述中的结构全体目标，帮助新入门的规划师愈加深入的理解标准规则的一些目标。
通常一个简略的抗震陈述目录如下图所示。
因为篇幅约束，本文要点介绍下第7章中关于多遇地震下的一些结构规划目标。
嵌固端
关于带地下室结构，咱们在一开始就要判断好，上部结构是嵌固在哪一层，是嵌固在首层楼板仍是根底，需依据核算状况而定。
《高规》的要求是地下一层的刚度与地上一层的刚度比≥2(当地下室层数不超越两层时上海地区为1.5)。这个只是最低要求，假如嵌固端取在首层，首层的楼板厚度、配筋、开洞面积等还有一些列的要求。关于刚度比YJK核算成果的wamss里边有好几种，此处所说的侧向刚度比指的是剪切刚度，即下图中的Ratx。
其对应的核算公式为：
嵌固端确认之后，咱们在模型中参数要输入精确，PKPM、YJK、ETABS三个软件关于嵌固端输入的层数有微小差别，当结构有4层地下室，而嵌固端在首层时，参数设置详细见小编手笔记录。即PKPM里边的嵌固端层号是哪层被嵌固，YJK里边的嵌固端层号指的是层顶嵌固,PS:两家单位能不能统一一下?。
周期比
周期比是结构改变为主的榜首周期Tt与平动为主的榜首周期T1 之比，A级高度高层修建不该大于0.9;B级高度高层修建、混合结构高层修建及杂乱高层修建不该大于0.85。咱们在核算文件WZQ中能够找到该项数据。
平动模态
改变模态
同时顺带检查一下结构的质量参加系数要大于90%，此概念由WILSON E.L.教授提出。通过操控有用质量振型参加质量系数的巨细来决议所取的振型数是否足够。
楼层抗剪承载力之比
A级高度高层修建的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不该小于其相邻上一层受剪承载力的65%;B级高度高层修建的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不该小于其相邻上一层受剪承载力的75%。
咱们能够在Wmass的最后找到该项目标核算。
注：楼层抗侧力结构的层间受剪承载力是指在所考虑的水平地震效果方向上，该层悉数柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和。
楼层刚度之比
对不同的结构系统，应该检查不同的刚度比。结构结构的楼层侧向刚度取楼层剪力与楼层层间位移之比。
但关于上海的工程应该选用等效剪切刚度比，即用来判断嵌固端的刚度核算办法。
结构剪力墙、结构中心筒、剪力墙、筒中筒结构选用的是考虑层高批改的侧向刚度比。
在此要提示一下的是，关于结构剪力墙、结构中心筒、剪力墙、筒中筒结构假如嵌固端取在首层，除了地下一层与地上一层的等效剪切刚度要满意要求外，地上一层与地上二层的的刚度比(考虑层高批改的侧向刚度比)也要大于1.5倍。
Tip：刚度比不满意要求的楼层属于脆弱层，抗剪承载力不满意要求的楼层属于单薄层。前者属于刚度层面，后者属于强度层面，不论是脆弱层仍是单薄层，均表达的是竖向不规则，能够以单薄层统称，在超限项目中应防止 刚度单薄和强度单薄出现在同一层。
关于上海的钢结构支撑项目，小编刚刚完结一个。刚度比以及YJK给的成果核算真是绕人，特将小编亲笔笔记贴上来，咱们看看是否能一眼秒懂。关于层高差别偏大的，上海市标准的等效剪切刚度比有些许不合理，假如能够有支撑，尽量使用弯剪刚度比。
两家公司是不是能够让刚度比的符号统一一下，让规划人能够不那么简略看错?@YJK,PKPM
阻尼比
关于阻尼比的取值，通常咱们会比较有误区的是对钢结构的修建的阻尼比取值以及中震功能化规划时的取值。现在列于下表：
在中震功能化规划时，关于第3功能水准成果，全体结构进入弹塑性状况，为了便利规划，允许选用等效弹性办法核算竖向构件及关键部位构件的组合内力，核算中可恰当考虑结构阻尼比的增加，可增大0.02.
剪重比
剪重比，为对应于水平地震效果标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值。
剪重比是标准考虑长周期结构(基本周期大于3.5秒)用振型分化反响谱法和底部剪力法核算时，因地震影响系数取值可能偏低，标准所选用的振型分化反响谱法核算的地震效果也偏低，因而出于安全考虑，标准规则了楼层水平地震剪力得最小值。若楼层水平地震剪力小于标准对剪重比的要求，水平地震剪力的取值应进行调整。
在WZQ文件中能够得到该数据，并将楼层的剪力核算在一张表格中，画出楼层剪力求，能够一目了然的看到各层的楼层剪力。
剪重比不行怎么办?答案如下：能够在必定的范围内酌情下降对剪重比的成果的要求。但实际规划时，仍然应该按照最小剪重比进行规划。剪重比这种目标和抗震设防烈度无关，它是一个相对比值，因而假如剪重比不满意要求，通常都要大改模型。
刚重比
刚重比是指结构的侧向刚度和重力荷载规划值之比，是影响重力二阶效应的主要参数。
在水平力效果下，带有剪力墙或筒体的高层修建结构的变形形态为弯剪型。核算剖析标明，重力荷载在水平效果位移效应上引起的二阶效应(以下简称重力P—△效应)有时比较严重。对混凝土结构，跟着结构刚度的下降，重力二阶效应的不利影响呈非线性增长。因而，对结构的弹性刚度和重力荷载效果的关系应加以约束。
标准关于刚重比的要求如下：
EJd是结构的弹性等效侧向刚度，咱们国家标准选用近似倒三角形分布荷载效果下结构顶点位移持平的准则。
刚重比不满意要求，阐明构的刚度相关于重力荷载过小;但刚重比过分大，则阐明结构的经济技能目标较差，宜恰当削减墙、柱等竖向构件的截面面积。
在WMASS文件中，能够找到该项目标的核算成果。
层间位移角
这个应该是咱们十分了解的目标，在此不多打开，混凝土房子的层间位移角需满意下表要求。
有两点需求补白下的是：
1、上面的限值是针对150m高以下的房子，关于250m高的房子，层间位移的限值能够降到1/500，中心高度的线性插值。
2、关于有害和非有害层间位移角的问题。两者的区别见下图，因而在做超限剖析时，是允许将嵌固端以下的模型删除，直接保留嵌固端以上的模型，层底完全嵌固进行层间位移角核算。因为嵌固端以下的楼层变形造成的层间位移角的增加为非有害层间位移角。
咱们能够WDISP文件中找到该节点的核算值，层间位移角看的是单向和双向地震效果下的成果，而不需求看偶尔偏疼。
位移比
概念：楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层的平均值的比值。
A、B级高度高层修建均不宜大于1.2;且A级高度高层修建不该大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层修建、混合结构高层修建及杂乱高层修建，不该大于该楼层平均值的1.4倍。
在WDISP文件中，能够找到该项目标的核算成果
此项目标应看偶尔偏疼规则水平力效果下的成果。
Tip1：不需考虑双向地震效果，而要考虑偶尔偏疼效果，起操控效果的必定是偶尔偏疼效果下的工况。因为下图中角点的Y向变形由平动变形u1+改变变形u2叠加，因而它便是位移比的操控点，(u1+u2)/u(楼层平均位移)就很简略超越限值。
考个小问题，假如结构的刚心和质心重合，在不考虑偶尔偏疼的工况下结构的位移比应该是多少呢?
TIP2：什么是规则水平力?在看层间位移角的时分，用的是CQC组合的地震力，而在看位移比的时分选用的是规则水平力，所谓的规则水平力便是选用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平效果力。详细图例解释见小编笔记：
结构柱的楼层剪力分管比
结构中心筒结构是以外周结构和中心筒协同作业的双重抗侧力结构系统，为了防止因为中心筒刚度过高，结构的地震剪力主要由中心筒承担，结构部分分管的剪力过小而不满意多道设防的结构规划准则。因而规则在地震效果下结构部分分管的剪力应满意必定的要求，简称0.2V0调整。标准是这么规则的：
当时看到这条的时分，我心里想的是只是把结构柱的地震剪力调整一下嘛，很简略，一个按钮的工作。
《超限高层修建工程抗震设防审查技能要点》中是这么要求的：
也便是说不是你想简略扩大就行，而是结构的全体安置就应该满意剪力分配的要求。小疑问，楼板设置弹性膜和刚性板哪种状况下算出来的结构柱的地震剪力分配比例更高呢?
小结
关于抗震陈述，其实内容真的是太多了，本文所列的也只是小震弹性核算部分的一部分目标，依据不同的项目还要补充剖析不同的目标成果。后边还会有弹性时程剖析、中震功能化剖析(要写的太多)以及大震的动力弹塑性剖析。咱们在后边的文章平分批给出简略的介绍，期望能够给刚入门的工程师一点点帮助。最后吐槽一下，结构工程师真的是太不简略了，大到力学概念，中到各种目标，小到梁、板、柱、墙、楼梯等的制作都要会。即便这些会了，感觉仍是没入门，结构规划博学多才，需求咱们常年积累，努力提高业务水平，即便咱们的作业又苦又累，责任又大，薪水又低，But：
彩蛋
关于大震的动力弹塑性剖析，因为涉及到非线性问题，现在对咱们结构规划师来说是比较难以驾御它，之前许多时分一般的修建咱们都用的是pushover剖析，便是咱们俗称的推一把。推出来便是这样的感觉。
但pushover剖析有很大的适用局限性，它只是对关于以榜首振型为主的高层修建，高阶振型影响不明显的结构能够较好的反响结构的呼应。跟着修建的形式多样性，明显该办法是不适用的，因而今后咱们尽量不要什么结构系统的都上来就推一把结束了。
Abaqus或许perform-3D等国外的软件能够很好的进行结构全体的动力弹塑性时程剖析，但因为他们都是通用有限元软件，因而比较难学习和操作。所以小编引荐咱们使用国内的弹塑性剖析软件，例如宏构或许sausage，尽管他们还没有那么完美，但是已经做的很好了，特别是sausage，上手简略，可操作性强。最主要的理由是：
好了就写到这吧，在中、下篇再和咱们一起共享一下中震功能化规划以及大震的弹塑性剖析。
