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造價工程師知識點(diǎn):近年來不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)分析

2015-09-06 09:52  來源:來源于網(wǎng)絡(luò)  字體:  打印

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1、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的原因及判定

1.1結(jié)構(gòu)本身不規(guī)則結(jié)構(gòu)本身的不規(guī)則包括三個方面:第一是樓層質(zhì)心的偏移,這是由于質(zhì)量分布的隨機(jī)性造成的,主要表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)自重和荷載的實(shí)際分布變化,質(zhì)量中心與結(jié)構(gòu)的幾何中心不重合,存在一定程度的偏離;第二,由于施工工藝和條件的限制、構(gòu)件尺寸控制的誤差、結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)的變異性、構(gòu)件受荷歷程的不同、構(gòu)件實(shí)際的邊界條件與設(shè)想的差別等因素,使剛度存在不確定性,造成的剛度中心偏移;第三是結(jié)構(gòu)剛度退化的不均勻,當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段時,本來是規(guī)則對稱的結(jié)構(gòu),也會出現(xiàn)隨變形形態(tài)而變化的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。例如,結(jié)構(gòu)某一角柱進(jìn)入彈塑性狀態(tài),它的剛度較彈性階段時小,而其他的角柱可能仍處于彈性階段,這時,剛度分布在結(jié)構(gòu)平面內(nèi)發(fā)生了變化,導(dǎo)致剛度不對稱,使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。

1.2.扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的判定建筑結(jié)構(gòu)的平面不規(guī)則性大致可以分為三種:一是平面形狀不規(guī)則,也稱為凹凸不規(guī)則;二是樓板局部不連續(xù),連接較弱;三是抗側(cè)力體系布置引起的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。國內(nèi)外的建筑規(guī)范都是從不規(guī)則結(jié)構(gòu)的震害實(shí)際調(diào)查著手,考慮地震作用的不確定性和地震效應(yīng)計(jì)算的不完整性,對結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性給出了判別的準(zhǔn)則。在這三種不規(guī)則性中,平面形狀不規(guī)則和樓板局部不連續(xù)的判別比較直觀。而扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,是結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則最重要的控制指標(biāo),需要進(jìn)行分析計(jì)算來判別。

1.3.判定指標(biāo)――位移比值由不規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特征入手,通過分析質(zhì)量和剛度平面分布,確定結(jié)構(gòu)反應(yīng),計(jì)算扭轉(zhuǎn)變形與側(cè)向變形的相對大小,通過扭轉(zhuǎn)位移比值來判別結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性。如果結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)變形太大,會造成邊緣構(gòu)件變形過大,進(jìn)而過早的進(jìn)入破壞狀態(tài),造成局部倒塌繼而可能引起整體結(jié)構(gòu)倒塌,這樣的破壞機(jī)制難以實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的延性,對結(jié)構(gòu)抗震十分不利。因此,控制扭轉(zhuǎn)位移比值是需要我們高度重視的工作之一。

2、我國不規(guī)則結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法

針對不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)主要有地震反應(yīng)分析方法和構(gòu)造措施兩個方面。我國現(xiàn)行規(guī)范采用扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振型分解反應(yīng)譜法時,考慮了結(jié)構(gòu)的實(shí)際偏心,但沒有考慮結(jié)構(gòu)的偶然偏心;只有在計(jì)算地震扭轉(zhuǎn)作用時考慮結(jié)構(gòu)的偶然偏心。我國通常采用的抗震設(shè)計(jì)方法有:①等效靜力法;②振型分解反應(yīng)譜法。

在采用振型分解反應(yīng)譜方法計(jì)算地震作用效應(yīng)時,對于單向水平地震效應(yīng)組合方法,我國新建筑規(guī)范中增加了考慮兩個主軸方向同時施加地震作用,以及雙向水平地震作用效應(yīng)的組合,即取一個方向100%的值與另一個方向85%的值的“平方和平方根組合”。由此可見,我國對建筑結(jié)構(gòu)抗震性能提出了越來越高的要求。

3、不規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析與評估

3.1.振型分解反應(yīng)譜法分析振型分解反應(yīng)譜法是利用單自由度體系反應(yīng)譜和振型分解原理,解決多自由度體系地震反應(yīng)的計(jì)算方法,它考慮了結(jié)構(gòu)動力特性與地震動力特性之間的關(guān)系,通過反應(yīng)譜來計(jì)算由結(jié)構(gòu)動力特性所產(chǎn)生的動力反應(yīng)。反應(yīng)譜曲線是以周期為橫軸,反應(yīng)為縱軸的反應(yīng)周期關(guān)系曲線。

3.2.振型分解反應(yīng)譜法優(yōu)點(diǎn)振型分解反應(yīng)譜法考慮了地震強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)物的動力特性,以及建筑場地和震中距的影響。早在五十年代反應(yīng)譜法就廣泛地為各國建筑規(guī)范所采用,而且至今仍然是我國和世界上許多國家結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中地震作用計(jì)算的理論基礎(chǔ)。此外,由于反應(yīng)譜是根據(jù)國內(nèi)外大量地震記錄計(jì)算出的單質(zhì)點(diǎn)系最大地震反應(yīng)而繪制出的,從統(tǒng)計(jì)理論角度能較確切地給出結(jié)構(gòu)在其使用期內(nèi)遭遇地震的最大反應(yīng),相對在定量上較為可靠,這正是反應(yīng)譜法的突出優(yōu)點(diǎn)。

3.3.振型分解反應(yīng)譜法評估雖然反應(yīng)譜法有著理論成熟、計(jì)算簡單的優(yōu)點(diǎn)。然而,由于其實(shí)質(zhì)上的局限性,反應(yīng)譜法有如下不足之處:

①反應(yīng)譜雖然考慮了結(jié)構(gòu)動力特性所產(chǎn)生的共振效應(yīng),但在設(shè)計(jì)中仍然把地震慣性力按照靜力來對待,所以反應(yīng)譜理論只是一種準(zhǔn)動力理論;

②地震動的三要素是振幅、頻譜和持續(xù)時間,在制作反應(yīng)譜過程中只考慮了地震動的前兩個要素――振幅和頻譜,未能反映地震動持續(xù)時間對結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響;

③反應(yīng)譜是根據(jù)彈性結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)繪制的,只能籠統(tǒng)地給出結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)的結(jié)構(gòu)整體最大地震反應(yīng),不能給出結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的全過程,更不能給出地震過程中各構(gòu)件進(jìn)入彈塑性變形階段的內(nèi)力和變形狀態(tài),因而也就無法找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。因此,如何彌補(bǔ)振型分解反應(yīng)譜法的不足,是我們在未來工作中需要研究、探討和解決的關(guān)鍵問題。

責(zé)任編輯:soso
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