高层程序应用指南讲课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高层程序应用指南讲课件,*,PKPM 新规范计算软件,TAT、SATWE、PMSAP,高层程序应用指南讲课件,目录,1.扭转耦联,2.双向地震扭转效应,3.偶然偏心,4.竖向地震作用,5.有效质量系数：参与振型数够不够？,6.振型的侧振、扭振成分,-判断一个振型是扭转振型还是平动振型？,7.多方向水平地震作用,8.最小地震剪力调整,9.竖向不规则结构地震作用效应的调整,10.0.2Q0调整,高层程序应用指南讲课件,11.框支柱地震作用下的内力调整,12.设计内力调整(强柱弱梁,强剪弱弯),13.位移比控制，层间位移比控制,14.周期比控制,15.层刚度比控制,16.框剪结构中框架承担的倾覆力矩计算,17.重力二阶效应,18.传给基础的上部结构刚度,19.弹性时程分析及地震波的选取,20.整体稳定验算,21.高位转换结构的刚度比验算,高层程序应用指南讲课件,1.,扭转耦连,新高规3.3.4-1条规定，质量、刚度不对称、不均匀的结构，以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法。,TAT、SATWE和PMSAP三个程序都具有考虑扭转耦连的功能。,A) TAT,SATWE将该功能作为用户选项，考虑与否由用户自定,B) PMSAP计算时总是考虑扭转耦连,C) 非耦联计算仅适用于平面结构以及能够解耦成平面结构的简,单空间结构，对复杂空间结构可能造成错误结果。,D) 耦联计算适用于任何结构，总是正确的。,E) 耦联计算的结果不一定比非耦联计算的结果大（保守），二,者没有必然关系,F) 建议总是选择耦联计算，不会出问题。,高层程序应用指南讲课件,2. 双向地震作用,规范条文：,新抗震规范5.1.1条规定，质量和刚度分布明显不,对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。,具体操作原则：,楼层位移比或者层间位移比超过1.2，考虑,双向地震,程序实现：,现在我们考虑某个地震反应参数S，该参数在X和Y,地震作用下的反应分别为S,X,和S,Y,那么在考虑了双向地震扭转效应,后：,这意味着对于,X和Y地震作用都作不同程度的放大,。考虑双向地,震时,内力组合不改变。该功能作为用户选项，考虑与否由用户,自定。,高层程序应用指南讲课件,对于柱的弯矩和剪力，处理方法稍有不同,，举例说明如下：,我们令S代表某个柱截面在某个方向上的弯矩或剪力：,X地震作用下的值S,X，,Y地震作用下的值S,Y，,考虑双向地震后 改变成为,高层程序应用指南讲课件,考虑双向地震对楼层位移、层间位移输出的影响,：,TAT输出了考虑双向地震作用的地震位移；,SATWE,PMSAP暂时没输出位移的双向地震效应；,考虑双向地震对内力的影响,：,TAT,SATWE均将原来的单向X、Y地震效应直接用,双向地震作用效应替代，体现在内力文件NL*.OUT(TAT),和WNL*.OUT(SATWE)当中。,PMSAP在原来单向地震工况EX,EY的基础上增加两个,新的对应于双向地震的工况EXY,EYX，文件输出时，同时,将单向地震(EX,EY)和双向地震的(EXY,EYX)的内力输出。,考虑双向地震对配筋的影响,：,一般平均增加5%-8%；单构件最大可能增加1倍左右。,高层程序应用指南讲课件,考虑双向地震带来的配筋增大,1. 规则框架例,2. 框剪结构例,高层程序应用指南讲课件,高层程序应用指南讲课件,高层程序应用指南讲课件,3,偶然偏心,规范条文：,新高规3.3.3条规定，计算单向地震作用时，应考虑,偶然偏心的影响，附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物,边长的5%。,具体操作原则:,1),验算结构位移比时,总是要考虑偶然偏心,2）结构构件设计时，分下列两种情况处理:,2-1) 如果位移比超过1.2，则考虑双向地震，不考虑偶然偏心,2-2) 如果位移比小于1.2，则不考虑双向地震，考虑偶然偏心,程序考虑方式：,从理论上，各个楼层的质心都可以在各自不同,的方向出现偶然偏心，从最不利的角度出发，我们在程序中只考,虑下列四种偏心方式：,A) X向地震，所有楼层的质心沿Y轴正向偏移5%，记作,EXP,B) X向地震，所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%，记作,EXM,C) Y向地震，所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%，记作,EYP,D) Y向地震，所有楼层的质心沿X轴负向偏移5%，记作,EYM,高层程序应用指南讲课件,对内力组合的影响：,考虑了偶然偏心地震后，就在原有的未,偏心X、Y地震EX、EY的基础上，新增加了四个地震工况EXP、,EXM、EYP和EYM，在内力组合时，任一个有EX参与的组合，,将EX分别代以EXP和EXM，将增加成三个组合；任一个有EY,参与的组合,将EY分别代以EYP和EYM，也将增加成三个组合。,简言之，地震组合数将增加到原来的三倍,。,使用要点：,1）,该功能设有选项开关，考虑偶然偏心时可将开关打开。,2）,SATWE、TAT的质心偏移值5%是固定的、按规范取用的；,PMSAP偏移值可以X、Y向不同，由用户输入。,偶然偏心对位移输出的影响,：,SATWE,TAT,PMSAP,均输出四个,偶然偏心地震,EXP,EXM,EYP,EYM,作用下结构的楼层位移、层,间位移以及位移比；位移比验算应采用偶然偏心地震结果；,层间位移角验算则不必采用偶然偏心地震结果。,SATWE : WDISP.OUT,TAT: TAT-4.OUT,PMSAP:,简单摘要文件（工程名,TB.RPT）,详细摘要文件（工程名,TB.ABS）,高层程序应用指南讲课件,4）偶然偏心地震作用下的构件内力输出,：,构件增加了5%X向偏心地震作用效应和5%Y向偏心地震作用效应的计算，均可通过文本文件或图形文件查看。,构件内力文本文件中4组偶然偏心地震工况的标记如下：,A),X向地震，所有楼层的质心沿Y轴正向偏移5%，该工况记作：,EXP（PMSAP）、+5%（TAT）、X方向左偏心（SATWE）；,B),X向地震，所有楼层的质心沿Y轴负向偏移5%，该工况记作：,EXM（PMSAP）、-5%（TAT）、X方向右偏心（SATWE）；,C)Y向地震，所有楼层的质心沿X轴正向偏移5%，该工况记作：,EYP（PMSAP）、+5%（TAT）、Y方向左偏心（SATWE）；,D)Y向地震，所有楼层的质心沿X轴负向偏移5%，该工况记作：,EYM（PMSAP）、-5%（TAT）、Y方向右偏心（SATWE）；,高层程序应用指南讲课件,高层程序应用指南讲课件,实例： 偶然偏心对构件内力的影响,构件标准内力对比 (FRAM1 第 8 层),梁支座弯矩比 1.16( 2) 1.01( 24) AVER=,1.06,梁剪力比 1.16( 2) 1.01( 24) AVER=,1.06,柱剪力Vx比 1.17( 23) 1.01( 6) AVER=,1.06,柱剪力Vy比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER=,1.07,柱轴力N比 1.09( 20) 1.02( 2) AVER=,1.05,柱底弯矩Mx比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER=,1.07,柱底弯矩My比 1.16( 23) 1.01( 6) AVER=,1.06,柱顶弯矩Mx比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER=,1.07,柱顶弯矩My比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER=,1.07,高层程序应用指南讲课件,偶然偏心对配筋（平均）的影响,柱,梁,15层框剪 11.9% 2.3%,13层框剪(PJ2) 0.4% 1.7%,33层框支 0.8%,8层框架 7.7 3.9%,21层框剪 0.9% 1.2%,19层框剪 1.3% 1.2%,18层框剪 0.7% 3.0%,平均增加 3.82% 2.01%,高层程序应用指南讲课件,偶然偏心对最大位移比的影响（最大/平均）,不考虑 考虑 增加,15层框剪 1.20,1.31,8.11%,13层框剪(PJ2) 1.82 1.95,6.99%,33层框支 1.05 1.5 30.32%,8层框架 1.76 2.39 26.22%,19层框剪 1.57,1.75,10.04%,18层框剪 1.43 2.03 29.16%,平均增加 18.47%,高层程序应用指南讲课件,4 竖向地震作用,规范条文,新抗震规范5.3.1条规定，对于9度的高层建筑，其竖向地震,作用标准值应按公式（5.3.1-1）和（5.3.1-2）计算，并宜乘,以1.5的放大系数。相当于重力荷载代表值的23.4%；,新抗震规范5.3.3条规定，长悬臂和其它大跨度结构竖向地,震作用标准值，8度、8.5度(0.3g)和9度时分别取重力荷载代表,值的10%、15%和20%；,新高规10.2.6条规定，带转换层的高层建筑结构，8度抗,震设计时转换构件应考虑竖向地震影响。,高层程序应用指南讲课件,实现,：,应用竖向地震,1.,设立竖向地震的计算开关，由用户自行决定是否考虑竖向,地震作用。,2.,增设竖向地震作用系数项，程序自动取规范规定值，允许,用户修改此值，从而自己决定总竖向地震作用的大小。,SATWE按规范内定。,3.,当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，用户应设置计算,竖向地震作用。,4. 尚不能单独计算转换构件的竖向地震作用。用户需要，可,整体考虑竖向地震作用。,5. 尚不能单独计算连体结构的连接体的竖向地震作用。用户,需要，可整体考虑竖向地震作用。,高层程序应用指南讲课件,5 有效质量系数：,振型数够不够？,概念来源,：WILSON E.L. 教授曾经提出振型有效质量系数的,概念用于判断参与振型数足够与否，并将其用于ETABS程序，,他的方法是,基于刚性楼板假定,的，不适用于一般结构。,方法发展：,现在不少结构因其复杂性需要考虑楼板的弹性变形，,因此需要一种更为一般的方法，,不但能够适用于刚性楼板，也应,该能够适用于弹性楼板,。出于这个目的，我们从结构变形能的角,度对此问题进行了研究，,提出了一个通用方法,来计算各地震方向,的有效质量系数，,这个新方法已经实现于TAT、SATWE和PMSAP,。,经验,：,根据我们的计算经验，当有效质量系数大于,0.9,时，基底,剪力误差一般小于5%。在这个意义上我们称有效质量系数大于,0.9,的情形为振型数足够；否则称振型数不够。,高层程序应用指南讲课件,规范：,高规（5.1.13）规定对B级高度高层建筑及复杂高层建筑,有效质量系数不小于,0.9；,抗规(5.2.2)条文说明建议有效质量系,数可取为,0.9,实现：,程序自动计算该参数并输出。,TAT输出在“TAT-4.OUT”文件中；,SATWE输出在“WZQ.OUT”文件中；,PMSAP则输出在详细摘要 “工程名.ABS”文件中。,高层程序应用指南讲课件,重要概念：,结构的固有振型总数-参与振型数的上界,1） 只有搞清楚这个概念，选择振型数才不会犯错误,2） 如何判断一个结构的固有振型总数：,离散结构的振型总数是有限的，振型总个数等于独立质量,的总个数。可以通过判断结构的独立质量数来了解结构的,固有振型总数。具体地说：,每块刚性楼板有三个独立质量Mx,My,Jz；,每个弹性节点有两个独立质量mx,my；,根据这两条，可以算出结构的独立质量总数，也就知道了,结构的固有振型总数,3）若记结构固有振型总数是NM，那么参与振型数最多只能选,NM个，选参与振型数大于NM是错误的，因为结构没那么多。,高层程序应用指南讲课件,4）参与振型数与有效质量系数的关系：,4-1)参与振型数越多，有效质量系数越大；,4-2)参与振型数 =0 时，有效质量系数 =0,4-3)参与振型数 =NM 时，有效质量系数 =1.0,5) 参与振型数 NP 如何确定？,5-1）参与振型数 NP 在 1-NM 之间选取。,5-2）NP应该足够大，使得有效质量系数大于0.9。,6）,有些结构，需要较多振型才能准确计算地震作用，,这时尤其要注意有效质量系数是否超过了0.9。比,如下面的结构：,高层程序应用指南讲课件,八层钢框架，存在大量越层柱和弹性节点，这种,情况往往,需要很多振型,才能使有效质量系数满足要求。,原因,：振型整体性差，局部振动明显,高层程序应用指南讲课件,8层结构,算了30个振型有效质量系数仍不够,高层程序应用指南讲课件,算了60个振型有效质量系数够了,高层程序应用指南讲课件,6 振型的侧振、扭振成分-,判断一个振型是扭转,振型还是平动振型,概念,：,一个振型的反应能量可以分拆成平动能量和转动能量,它们各自占总能量的比例我们称为,侧振成分,和,扭振成分,。这,里借鉴了ETABS程序振型方向因子的概念。,如果某个振型的侧振成份大于50%，我们就把这个振型叫,做,侧移振型,，反之如果某个振型的扭振成份大于50%，我们就,把这个振型叫做,扭振振型,。,作用：,1). 通过振型成份的输出，可以使用户方便地了解各个,振型的性态 2). 同时，也可以作为判断结构第一扭转周期与,第一侧振周期的依据,高层程序应用指南讲课件,7 多方向水平地震作用,规范条文：,抗震规范5.1.1条规定,有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用,。,程序实现：,针对这一条，程序增加了自动计算多方向水平地震作用的功能。用户可以根据需要指定多个（最多允许12个）地震作用方向，程序对每一地震方向进行地震反应谱分析，计算,相应的构件内力。在构件设计阶段，也将考虑每一方向地震,作用下构件内力的组合，这样不至于漏掉最不利情形，保证,了结构设计的安全。,高层程序应用指南讲课件,多方向地震的输出标记,:,EX1,EY1；EX2,EY2；EX3,EY3；EX4,EY4；EX5,EY5；,(iCase) Shear-X Shear-Y Axial Mx-Btm My-Btm Mx-Top My-Top,-,N-C = 1 Node-i= 488, Node-j= 39, DL= 6.000(m), Angle= 0.000,( 1) 28.4 13.1 -31.8 -25.5 55.3 -52.8 -115.0,( 2) -5.7 40.6 44.7 -78.9 -11.1 -165.0 22.9,( 3) 3.2 -0.2 1.3 0.4 6.3 0.8 -13.0,( 4) -0.3 4.8 -3.4 -9.3 -0.6 -19.4 1.3,( 5) -0.6 -1.9 -249.0 3.6 -1.1 7.8 2.3,( 6) 1.2 -0.4 -97.1 0.6 2.4 1.9 -5.1,EX1 27.4 12.6 -33.0 -24.6 53.4 -50.9 -111.1,EY1 -9.3 40.8 43.9 -79.2 -18.2 -165.6 37.6,EX2 20.3 26.2 39.0 -50.9 39.6 -106.5 -82.4,EY2 -20.6 33.7 38.7 -65.4 -40.2 -136.6 83.4,EX3 12.9 34.9 42.8 -67.7 25.1 -141.6 -52.3,EY3 -25.9 24.6 34.4 -47.9 -50.5 -99.8 105.0,-,高层程序应用指南讲课件,高层程序应用指南讲课件,高层程序应用指南讲课件,有斜交抗侧力结构,高层程序应用指南讲课件,无斜交抗侧力结构,高层程序应用指南讲课件,无斜交抗侧力结构,高层程序应用指南讲课件,有斜交抗侧力结构,高层程序应用指南讲课件,无斜交抗侧力结构,高层程序应用指南讲课件,有斜交抗侧力结构,高层程序应用指南讲课件,多方向地震输入,配筋增加量,高层程序应用指南讲课件,由本组例题可以看到：,A),对于正交、规则结构，是否考虑多方向地震对构件配,筋结果影响很小，配筋平均增加不到1%；,B) 对于存在明显斜交抗侧力构件的结构，考虑多方向地,震对构件配筋结果影响较明显，配筋平均增加5%左右，最大,增加90%；,C) 这也从一个侧面证明了：,对于存在明显斜交抗侧力构,件的结构，应该考虑多方向地震作用,高层程序应用指南讲课件,8 最小地震剪力调整,新抗震规范5.2.5条规定，抗震验算时，结构任一楼层的水平,地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的最小地震剪力系数。,类别,7度,7.5度,8度,8.5度,9度,扭转效应明显或基本周期小于3.5s结构,1.6,2.4,3.2,4.8,6.4,基本周期大于5.0s结构,1.2,1.8,2.4,3.2,4.0,基本周期介于3.5s和5.0s之间的结构，可插入取值。,高层程序应用指南讲课件,调整前,楼层剪重比,调整后,楼层剪重比,哪层的地震剪力不够，就放大哪层的设计地震内力,高层程序应用指南讲课件,自动放大与否设开关；如果用户考虑自动放大，SATWE,将在WZQ.OUT中输出程序内部采用的放大系数：,文件WZQ.OUT :,各楼层地震剪力系数调整情况 抗震规范(5.2.5)验算,层号 X向调整系数 Y向调整系数,1 1.312 1.207,2 1.197 1.122,3 1.070 1.000,4 1.000 1.000,5 1.000 1.000,6 1.000 1.000,7 1.000 1.000,8 1.000 1.000,高层程序应用指南讲课件,9 竖向不规则结构地震作用效应调整,规范条文,新抗震规范,3.4.3,条规定，竖向不规则的建筑结构，其薄弱层,的地震剪力应乘以1.15的增大系数；,新高规,5.1.14,条规定，楼层侧向刚度小于上层的70%或其上三,层平均值的80%时，该楼层地震剪力应乘1.15增大系数；,新抗震规范,3.4.3,条规定，竖向不规则的建筑结构，竖向抗侧,力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以,1.25-1.5的增大系数。,高层程序应用指南讲课件,程序处理：,1）,针对这些条文，程序通过自动计算楼层刚度比, 来决定,是否采用1.15的楼层剪力增大系数；,并且允许用户强制指定薄弱层位置，对用户指定的薄弱,层也采用1.15的楼层剪力增大系数（参数补充输入）,2）,通过用户,指定转换梁、框支柱,来实现转换构件的地震,内力放大。（特殊构件补充定义）,高层程序应用指南讲课件,WMASS.OUT:,楼层刚度比控制,薄弱层放大,Floor No. 1 Tower No. 1,Xstif= 45.9337(m) Ystif= 6.6222(m) Alf = 0.0000(Degree),Xmass=46.8139(m) Ymass= 7.1724(m) Gmass= 1251.4342(t),Eex = 0.0476 Eey = 0.0316,Ratx = 1.0000 Raty = 1.0000,Ratx1=0.9285 Raty1= 0.8851 薄弱层地震剪力放大系数= 1.15,RJX = 8.4E6(kN/m) RJY = 9.4E6(kN/m) RJZ = 2.8E9(kN/m),高层程序应用指南讲课件,10. 0.2Q0调整,规范条文,：,新抗震规范6.2.13条规定，侧向刚度沿竖向分布,基本均匀的框剪结构，任一层框架部分的地震剪力，不应,小于结构底部总地震剪力的20%和按框剪结构分析的框架,部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。,程序实现,：程序对框剪结构，将依据规范要求进行0.2Q0调整,用户可以指定调整楼层的范围，同时，由于0.2Q0调整可能导,致过大的不合理的调整系数，所以TAT、SATWE,程序都允许,用户对数据文件中的调整系数进行手工修改,。,调整系数的约定,：,程序自动计算出的调整系数最大取2.0;用户,手工修改的调整系数无限制,高层程序应用指南讲课件,SATWE程序0.2Q0调整系数的修改,用户在工作目录建立文本文件,SATINPUT.02Q,该文件格式如下：,IST Cx Cy,IST Cx Cy,.,IST Cx Cy,比如：,2 1.5 1.8 指定第2层x向调整系数,6 2.0 1.2,7 1.2 1.2,高层程序应用指南讲课件,SATWE在文件WV02Q.OUT中输出0.2Q0系数,高层程序应用指南讲课件,11. 框支柱地震作用下的内力调整,规范条文,新高规10.2.7条规定，框支柱数目不多于10根时:当框支层,为12层时各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的2%；,当框支层为3层及3层以上时，各层每根柱所受的剪力应至,少取基底剪力的3%。；框支柱数目多于10根时，当框支层,为12层时每层框支柱所承受剪力之和应取基底剪力20%，,当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱所承受剪力之和,应取基底剪力30%；框支柱剪力调整后，应相应调整框支,柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩，框支柱的轴力可不调整。,高层程序应用指南讲课件,程序实现,TAT、SATWE在执行本条时，只对框支柱的弯矩剪力作,调整，由于调整系数往往很大，,为了避免异常情况，对与,框支柱相连的框架梁的弯矩剪力暂不作调整,。,程序应用,1) 一定要定义转换层所在层号 MCHANGE,在特殊构件补充定义中手工定义框支柱（程序不自动搜索）,本调整仅针对 1 ,MCHANGE,层的框支柱进行,高层程序应用指南讲课件,12. 设计内力调整,(强柱弱梁,强剪弱弯),1) 梁设计剪力调整,：抗震规范第6.2.4条和高规第6.2.5、,7.2.22条规定，抗震设计时，特一、一、二、三级的框架梁,和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁，其梁端截面组合的设计,剪力值应调整。,2) 柱设计内力调整,：为了体现抗震设计中强柱弱梁概念设,计的要求，抗震规范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10条和高,规第4.9.2条规定，抗震设计时，特一、一、二、三级的框架,柱、框架结构的底层柱下端截面、角柱、框支柱的组合设计内,力值应调整。,3) 剪力墙设计内力调整,：高规第7.2.10 、10.2.14、4.9.2,条规定，抗震设计时，特一、一、二、三级的剪力墙底部加强,区和非加强区截面组合的设计内力值应调整。,程序具体采用的调整系数详见用户手册。,高层程序应用指南讲课件,位移比控制、层间位移比控制,规范条文：,新高规的4.3.5条规定，楼层竖向构件的最大水平,位移和层间位移角，,A、B,级高度高层建筑均不宜大于该楼层,平均值的1.2倍；且,A,级高度高层建筑不应大于该楼层平均值,的1.5倍，,B,级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建,筑，不应大于该楼层平均值的1.4倍。,最大位移：,墙顶、柱顶节点的最大位移,平均位移：,墙顶、柱顶节点的最大位移与最小位移之和除2,最大层间位移：,墙、柱层间位移的最大值,平均层间位移：,墙、柱层间位移的最大值与最小值之和除2,高层程序应用指南讲课件,程序处理：,针对此条，程序中对每一层都计算并输出,最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平,均层间位移角及相应的比值，用户可以一目了然地判,断是否满足规范。,注意：,1)验算位移比可以选择,强制刚性楼板假定,2),验算位移比需要考虑偶然偏心，验算层间位移角则不,需要考虑偶然偏心,3)位移比超过1.2，需要考虑双向地震,高层程序应用指南讲课件,SATWE文件WDISP.OUT：,位移、位移比、层间位移、层间位移比,= 工况 1 = X 方向地震力作用下的楼层最大位移,Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h,JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h,3 1 141 2.18 1.95,1.12,3600.,141 2.05 1.77,1.16,1/1752.,2 1 93 0.13 0.11,1.14,3600.,93 0.08 0.06,1.20,1/9999.,1 1 45 0.05 0.05,1.12,5500.,45 0.05 0.05,1.16,1/9999.,X方向最大值层间位移角: 1/1367.,高层程序应用指南讲课件,14,周期比控制,规范条文：,新高规的4.3.5条规定，结构扭转为主的第一周期Tt,与平动为主的第一周期T,1,之比，A级高度高层建筑不应大于0.9；,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大,于0.85。,对于通常的规则单塔楼结构，如下验算周期比:,1） 根据各振型的平动系数、扭转系数区分出各振型分别是扭转,振型还是平动振型,2） 周期最长的扭振振型对应的就是第一扭振周期Tt，周期最长,的侧振振型对应的就是第一侧振周期T1,3）计算Tt/T1，看是否超过0.9 (0.85),多塔结构周期比：,对于多塔楼结构，不能直接按上面的方法,验算。这时应该将多塔结构分成多个单塔，按多个结构分别,计算、分别验算(注意不是在同一结构中定义多塔，而是按塔,分成多个结构),高层程序应用指南讲课件,周期比控制什么？,如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的,是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构,不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。一句话，周期比,控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合,理性。,周期比不满足要求，如何调整？,一旦出现周期比不满足要求的情,况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，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，,说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，总的调整原则是要加,强结构外圈，或者削弱内筒。,高层程序应用指南讲课件,考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数,振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数,1 1.5742 83.44 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94,2 1.4524 90.89 0.94 ( 0.00+0.94 ) 0.06,3 1.2665 0.45 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00,4 0.5302 90.56 0.03 ( 0.00+0.03 ) 0.97,5 0.4025 103.18 0.97 ( 0.05+0.92 ) 0.03,6 0.3748 14.35 1.00 ( 0.94+0.05 ) 0.00,7 0.3631 138.63 0.50 ( 0.29+0.21 ) 0.50,8 0.3082 93.37 0.05 ( 0.00+0.05 ) 0.95,9 0.2126 92.74 0.06 ( 0.00+0.06 ) 0.94,第一振型为扭转,考虑周期比限制以后，以前看来规整的结构平面，从,新规范的角度来看，可能成为“平面不规则结构”,高层程序应用指南讲课件,P,平面貌似规整的剪力墙结构，第一振型为扭转,高层程序应用指南讲课件,平面貌似规整的框剪结构，第一振型为扭转,高层程序应用指南讲课件,15,层刚度比控制,1）抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度,比不宜大于2；,2）高规的4.4.2条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧,向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三,层侧向刚度平均值的80%；,3）高规的5.3.7条规定，高层建筑结构计算中，当地下室的顶板,作为上部结构嵌固端时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小,于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍；,4）高规的10.2.3条规定，底部大空间剪力墙结构，转换层上部结,构与下部结构的侧向刚度，应符合高规附录E的规定：,E.0.1) 底部大空间为一层的部分框支剪力墙结构，可近似采,用转换层上、下层结构等效刚度比表示转换层上、下层结,构刚度的变化，非抗震设计时不应大于3，抗震设计时不应,大于2。,高层程序应用指南讲课件,E.0.2) 底部大空间层数大于一层时，其转换层上部框架-剪,力墙结构的与底部大空间层相同或相近高度的部分的等效侧,向刚度与转换层下部的框架-剪力墙结构的等效侧向刚度比,e,宜接近1，非抗震设计时不应大于2，抗震设计时不应大,于1.3。,上述所有这些刚度比的控制，都涉及到楼层刚度的计算,方法，目前看来，有三种方案可供选择：,高规附录E.0.1建议的方法剪切刚度 K,i,= G,i,A,i,/ h,i,高规附录E.0.2建议的方法剪弯刚度 K,i,= V,i,/ ,i,抗震规范的3.4.2和3.4.3条文说明中建议方法 K,i,= V,i,/ ,ui,新规范软件全部提供这三种算法,用户可以根据需要,具体选择。,高层程序应用指南讲课件,用层剪弯刚度或层剪切刚度判别的薄弱层,用层侧向刚度判别则不一定是薄弱层,用抗震规范方法最容易通过,用三种方法计算的楼层刚度,高层程序应用指南讲课件,同一工程3种算法计算层刚度比的比较,剪切刚度 剪弯刚度 抗震规范,楼层1,否 否 否,楼层2,否 否 否,楼层3,否 否 否,楼层4,是 是 否,楼层5,否 否 否,高层程序应用指南讲课件,高层程序应用指南讲课件,抗震规范（,第三种）方法为通用方法，,也是程序的缺省方式，通常工程均可采,用此种办法,底部大空间为一层时，刚度比计算可采用,剪切刚度,底部大空间为多层时，刚度比计算可采用,剪弯刚度,三种方法算出的楼层刚度可能差别很大，属,正常，可以不必奇怪,高层程序应用指南讲课件,框剪结构中,框架承担的倾覆力矩计算,新抗震规范第6.1.3条、高规8.1.3条规定，框架-剪力墙结构，,在基本振型地震作用下，若框架部分承担的地震倾覆力矩大,于总地震倾覆力矩的50%，其框架部分的抗震等级应按框架,结构确定，柱轴压比限值宜按框架结构采用。抗震规范第,6.1.3条的条文说明给出了框架部分承担的倾覆力矩的计算,方法：,Mc = ,V,ij,h,其中，,V,ij,代表柱剪力，,h,代表层高。,新版程序依据此,式来进行计算,高层程序应用指南讲课件,文件WV02Q.OUT :,框架倾覆力矩百分比,*,框架柱地震倾覆弯矩百分比,*,柱倾覆弯矩 墙倾覆弯矩 柱倾覆弯矩百分比,X向地震: 1109.3 48167.8 2.25%,Y向地震: 958.7 46576.5 2.02%,高层程序应用指南讲课件,17 重力二阶效应,条文：,高规（5.4.2）条和混凝土规范（7.3.12）条都提到重力,二阶效应问题。,概念：,重力二阶效应一般称为P-DELT效应，在建筑结构分析中,指的是竖向荷载的侧移效应。当结构发生水平位移时,竖向荷载就,会出现垂直于变形后的结构竖向轴线的分量，这个分量将加大水平,位移量，同时也会加大相应的内力，这在本质上是一种几何非线,性效应。,高层程序应用指南讲课件,程序实现,我们在TAT、SATWE和PMSAP程序中都提供了计算P-DELT,效应的开关,用户可以根据需要选择考虑或者不考虑P-DELT效,应。具体实现时，我们计算竖向荷载引起的整个结构的几何刚,度，以此修改原有结构总刚，从而实现P-DELT效应的计算。,新版本程序P-DELT效应的实现方法具有一般性，它既适用于,采用刚性楼板假定的结构，也适用于存在独立弹性节点的结构，,解除了老版本程序的局限性。在调试过程中，我们曾经与,ETABS程序作了对比，发现二者吻合得非常之好，这也从一个,侧面验证了我们的方法。,值得注意：,考虑P-DELT效应后,结构周期一般会变得稍长，,这是符合实际情况的。,高层程序应用指南讲课件,18. 传给基础的上部结构刚度,新版SATWE，TAT都具有该功能。,必要性：,在实际情况中，基础与上部结构总是共同工作的，,从受力的角度看它们是不可分开的一个整体。但是在设计中基础,与上部结构通常分开来做,在设计基础时,通常只考虑上部结构传给,基础的荷载，而上部结构对基础的刚度贡献则很少考虑或者只能,非常粗略地用一些经验参数来考虑。我们认为,不考虑上部结构的,刚度贡献,将会低估基础将会低估基础的整体性，很可能会导致错,误的基础变形规律，这会造成基础设计在某些局部偏于不安全,而,在另一些局部又可能存在不必要的浪费。,程序：,为了使基础设计更为合理，程序在上部结构计算中，增,加了上部结构刚度向基础凝聚的功能，当需要考虑共同作用时，用,户可以在程序的计算选择菜单中将相应开关打开，传给基础的刚度,将会自动生成。这样一来，在后面的基础软件JCCAD的分析当中，,不但接受上部结构传来的荷载，同时还将叠加上部结构传来的刚度,高层程序应用指南讲课件,高层程序应用指南讲课件,19. 弹性时程分析及地震波选取,1）适用范围,SATWE，PMSAP:,分析方法采用振型叠加法；,分析对象可以是所有结构。,TAT:,分析方法为直接积分法，只针对糖葫芦串结构,2）地震波选取,A)至少2条两条实际强震纪录和一条人工波,B)多条波的平均反应谱与规范谱统计意义相符,C)单波基底剪力不小于反应谱法的 65%,多波平均基底剪力不小于反应谱法的 80%,高层程序应用指南讲课件,3) 时程分析的应用,A)、时程分析选波一般是一个试算的过程，通过计算,结果判断所选地震波是否满足要求，不满足要求则要重,新选波，直到满足要求为止。满足要求的地震波对应的,计算结果才有设计意义。,B) SATWE，TAT，PMSAP的时程分析主要给出各楼层,的层间位移角包络，以此验算多遇地震下楼层变形是否满,足规范要求。,C) PMSAP 生成两个时程分析工况DX,DY，与反应谱地,震工况EX,EY采用同样的组合原则，在构件设计中考虑。,高层程序应用指南讲课件,20.整体稳定验算（无纯框架）,按照高规5.4.1计算结构的等效侧向刚度：,由此计算,结构刚重比,。,SATWE 输出结果参见WMASS.OUT,TAT 输出结果参见TAT-M.OUT,PMSAP 输出结果参见“简单摘要”，“详细摘要”,高层程序应用指南讲课件,整体稳定条件,不考虑P-DELT效应的条件,高层程序应用指南讲课件,21.对高位转换结构的刚度比计算,SATWE 输出结果参见WMASS.OUT,TAT 输出结果参见TAT-M.OUT,PMSAP 输出结果参见“简单摘要”，“详细摘要”,单自由度体系串联公式,高层程序应用指南讲课件,K1,K2,K3,K,变形协调公式,高层程序应用指南讲课件,