作用效應的計算與調(diào)整

關于作用效應的計算與調(diào)整第1頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三內(nèi)容恒載計算活載計算風荷載計算地震作用計算地震作用調(diào)整設計內(nèi)力調(diào)整作用效應組合第2頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三荷載取值模擬施工加載計算施工加載1施工加載21.恒載計算

第3頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三1.1施工加載過程第4頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三1.2模擬施工加載的機理在豎向恒載作用下，結(jié)構(gòu)變形基本上是在施工過程中逐層形成的。逐層形成結(jié)構(gòu)剛度；逐層找平；逐層加荷載。在逐層施工過程中，基礎發(fā)生不均勻沉降。第5頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三恒載作用下結(jié)構(gòu)變形形成示意圖

第6頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三恒載作用下結(jié)構(gòu)變形形成近似示意圖第7頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三模擬施工加載1的計算簡圖

第8頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三1.3模擬施工加載1考慮了從下往上依次施工和逐層找平因素的影響；未考慮結(jié)構(gòu)地基的不均勻沉降；若結(jié)構(gòu)地基無不均勻沉降，模擬施工加載1能較準確地反映結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)；若結(jié)構(gòu)地基有不均勻沉降，上述分析結(jié)果會存在一定的誤差，尤其對于框剪結(jié)構(gòu)，外圍框架柱受力偏小。第9頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三1.4模擬施工加載2考慮在模擬施工加載1的基礎上，近似考慮基礎的不均勻沉降：

（1）假定基礎的剛度是均勻的； （2）豎向構(gòu)件的軸向剛度放大10倍，間接減小豎 向變形差?！澳M施工加載2”在理論上并不嚴密，是一種經(jīng)驗上的處理方法，但這種經(jīng)驗上的處理，會使地基有不均勻沉降的結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果更合理，能更好地反映這類結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)。第10頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三上海環(huán)球金融中心（101層）第11頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三上海國際金融中心高101層巨型柱巨型支撐帶狀桁架伸臂桁架轉(zhuǎn)換桁架核心筒墻內(nèi)的鋼支撐第12頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三核心筒體系(-3-91層）第13頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三巨型支撐（19-30層）第14頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三頂部第15頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三連接內(nèi)筒和外柱的伸臂桁架和帶狀桁架第16頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第17頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三活載作用隨機性的模擬活載作用的加載方式活載作用的折減2.活載計算

第18頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三3.風荷載計算

第19頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第20頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

風壓標準值計算第21頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三 2.1振型系數(shù)按新荷載規(guī)范7.4.5條，采用條文說明中的公式計算：該公式是以高層建筑為主，且結(jié)構(gòu)以彎剪型變形為主的振型系數(shù)計算公式。第22頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三2.2結(jié)構(gòu)基本自振周期脈動增大系數(shù)ξ與結(jié)構(gòu)的基本周期有關（woT12）。結(jié)構(gòu)的基本周期可采用結(jié)構(gòu)力學方法計算，對于比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)，也可以采用近似方法計算：框架結(jié)構(gòu) T=（0.08-1.00）N框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu) T=（0.06-0.08）N剪力墻結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)T=（0.05-0.06）N 其中N為結(jié)構(gòu)層數(shù)。也可采用結(jié)構(gòu)分析得到的結(jié)構(gòu)第1平動周期。第23頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三2.3風作用的編輯修改文本文件修改圖形修改第24頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三4.地震作用計算有效質(zhì)量系數(shù)扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)雙向地震扭轉(zhuǎn)效應偶然偏心多方向水平地震作用第25頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三抗震規(guī)范第5.2.2條規(guī)定抗震計算時，不進行扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算的結(jié)構(gòu)，水平地震作用標準值的效應，可只取前2～3個振型，當基本自振周期大于1.5s或房屋高寬比大于5時，振型個數(shù)應適當增加。其條文說明中還指出為使高柔建筑的分析精度有所改進，其組合的振型個數(shù)適當增加。振型個數(shù)一般可以取振型參與質(zhì)量達到總質(zhì)量的90%所需的振型數(shù)。高規(guī)5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭耦聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應，振型數(shù)不應小于15，對多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應小于塔樓數(shù)的9倍，且計算振型數(shù)應使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。4.1有效質(zhì)量系數(shù)第26頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三WILSONE.L.教授提出了振型有效質(zhì)量系數(shù)的概念，用于判斷參與振型數(shù)足夠與否。有效質(zhì)量因子的含義解釋。

程序自動計算該參數(shù)并輸出。TAT輸出在“TAT-4.OUT”文件中，SATWE輸出在“WZQ.OUT”文件中，PMSAP則輸出在“工程名.ABS”文件中。第27頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三4.2扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)對于多層和高層建筑，建議都考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)。新高規(guī)3.3.4條規(guī)定，質(zhì)量、剛度不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，以及高度超過100m的高層建筑結(jié)構(gòu)應采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動影響的振型分解反應譜法。新抗震規(guī)范5.2.3條規(guī)定，規(guī)則結(jié)構(gòu)不進行扭轉(zhuǎn)耦連計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應應乘增大系數(shù)。第28頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三對于非耦聯(lián)情況，89規(guī)范版采用簡化剛度計算；新規(guī)范版改為采用真實剛度計算。非耦聯(lián)

耦聯(lián)第29頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

4.3雙向地震作用新抗震規(guī)范5.1.1條規(guī)定，質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu)，應計入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。一般情況，可根據(jù)不考慮偶然偏心的樓層最大位移與平均位移比判斷: A級>1.2，B級>1.25.2.3條給出的雙向地震作用計算公式如下第30頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

雙向地震作用計算原則第31頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

雙向地震作用計算示例單方向X方向Mxx=100Mxy=50Nx=100Y方向Myx=50Myy=100Ny=100雙方向X`方向Mxx`=109Mxy`=50Nx`=131Y`方向Myx`=50Myy`=109Ny`=131第32頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第33頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第34頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

4.4偶然偏心新高規(guī)3.3.3條規(guī)定，計算地震作用時，應考慮偶然偏心的影響，附加偏心距可取與地震作用方向垂直的建筑物邊長的5%。從理論上講，各個樓層的質(zhì)心都可以在各自不同的方向出現(xiàn)偶然偏心，程序中只考慮四種最不利偏心方式： X正向偏心5%、X負向偏心5% Y正向偏心5%、Y負向偏心5%第35頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第36頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

偶然偏心計算方法考慮偶然偏心的計算。結(jié)構(gòu)分析涉及的因素有：剛度、質(zhì)量、周期、振型、地震作用、位移、內(nèi)力方法1（TBSA）：剛度、質(zhì)量、周期、振型、地震作用、位移、內(nèi)力方法2（SATWE、TAT、PMSAP）：剛度、質(zhì)量、周期、振型、地震作用、位移、內(nèi)力第37頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

實例：偶然偏心對構(gòu)件內(nèi)力的影響

構(gòu)件標準內(nèi)力對比(FRAM1第8層)梁支座彎矩比∶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柱軸力N比∶1.09(20)1.02(2)AVER=1.05柱底彎矩Mx比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱底彎矩My比∶1.16(23)1.01(6)AVER=1.06柱頂彎矩Mx比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱頂彎矩My比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07第38頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

偶然偏心對配筋（平均）的影響

柱梁15層框剪 11.9%2.3%13層框剪(PJ2) 0.4% 1.7%33層框支 0.8%8層框架 7.7% 3.9%21層框剪 0.9%1.2%19層框剪 1.3%1.2%18層框剪 0.7%3.0%第39頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

偶然偏心對最大位移比的影響（最大/平均）

不考慮考慮增加15層框剪1.20

1.31

8.11%13層框剪(PJ2)1.821.95

6.99%33層框支1.051.530.32%8層框架1.762.3926.22%19層框剪1.57

1.75

10.04%18層框剪1.432.0329.16%第40頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三偶然偏向與雙向地震作用的關系高規(guī)3.3.1條的條文說明：當計算雙向地震作用時，可不考慮質(zhì)量偶然偏心的影響抗震規(guī)范5.2.5條的條文說明： 如果考慮(雙向地震)扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)影響的地震作用效應小于考慮偶然偏心引起的地震作用效應時，應取后者以策安全，但二者不疊加計算。第41頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三4.5多方向水平地震作用

規(guī)范條文抗震規(guī)范5.1.1條規(guī)定,有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),當相交角度大于15度時,應分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。

程序?qū)崿F(xiàn)針對這一條，程序增加了自動計算多方向水平地震作用的功能。用戶可以根據(jù)需要指定多個（最多允許12個）地震作用方向，程序?qū)γ恳坏卣鸱较蜻M行地震反應譜分析，計算相應的構(gòu)件內(nèi)力。在構(gòu)件設計階段，也將考慮每一方向地震作用下構(gòu)件內(nèi)力的組合，這樣不至于漏掉最不利情形，保證了結(jié)構(gòu)設計的安全。第42頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三第43頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三無斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)第44頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三無斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)第45頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三有斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)第46頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三有斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)第47頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三5.地震作用調(diào)整

最小地震剪力調(diào)整0.2Qo調(diào)整邊榀地震作用效應調(diào)整豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震作用效應調(diào)整轉(zhuǎn)換梁地震作用下的內(nèi)力調(diào)整框支柱地震作用下的內(nèi)力調(diào)整板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)地震作用調(diào)整

第48頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

5.1

最小地震剪力調(diào)整新規(guī)范5.2.5條規(guī)定，抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震的剪重比不應小于表5.2.5給出的最小地震剪力系數(shù)λ。對于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應乘以1.15的增大系數(shù)。

類別7度7.5度8度8.5度9度扭轉(zhuǎn)效應明顯或基本周期小于3.5s1.62.43.24.86.4基本周期大于5.0s1.2

1.82.43.24.0基本周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，可插入取值。第49頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

最小地震剪力調(diào)整軟件實現(xiàn)：設置控制開關，設計人員可以干預；僅調(diào)整內(nèi)力，而且調(diào)整后的內(nèi)力不平衡。第50頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

5.20.2Qo調(diào)整

抗震規(guī)范6.2.13條規(guī)定，側(cè)向剛度沿豎向分布基本均勻的框—剪結(jié)構(gòu)，任一層框架部分的地震剪力，不應小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力Vo的20%和按框—剪結(jié)構(gòu)分析的框架部分各樓層地震剪力中最大值Vfmax的1.5倍二者的較小值。高規(guī)8.1.4條（分段0.2Qo調(diào)整）： 對框架柱數(shù)量從下到上有規(guī)律變化的結(jié)構(gòu)，Vo應取每段最下一層結(jié)構(gòu)對應地震作用標準值的結(jié)構(gòu)底部總剪力。第51頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三SATWE程序0.2Q0調(diào)整系數(shù)的修改用戶在工作目錄建立文本文件SATINPUT.02Q該文件格式如下：ISTCxCyISTCxCy………..ISTCxCy比如：21.51.8指定第2層x、y方向的調(diào)整系數(shù)62.01.271.21.2第52頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三SATWE在文件WV02Q.OUT中輸出0.2Q0系數(shù)第53頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

5.3邊榀地震作用效應調(diào)整

新規(guī)范5.2.3條規(guī)定，規(guī)則結(jié)構(gòu)不進行扭轉(zhuǎn)耦連計算時，平行于地震作用方向的兩個邊榀，其地震作用效應應乘增大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15采用，長邊可按1.05采用；當扭轉(zhuǎn)剛度較小時，宜按不小于1.3采用。軟件未執(zhí)行這一條規(guī)定。

可通過考慮扭轉(zhuǎn)耦連來避開這一條規(guī)定。第54頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

5.4豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震作用效應調(diào)整新規(guī)范3.4.3條規(guī)定，豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，其薄弱層的地震剪力應乘以1.15的增大系數(shù)。新高規(guī)5.1.14條規(guī)定，樓層側(cè)向剛度小于上層的70%或其上三層平均值的80%時，該樓層地震剪力應乘1.15增大系數(shù)。軟件要求在參數(shù)定義菜單指定薄弱層。第55頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

5.5轉(zhuǎn)換梁地震作用下的內(nèi)力調(diào)整新規(guī)范3.4.3條規(guī)定，豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應乘以1.25-1.5的增大系數(shù)。新高規(guī)10.2.23條規(guī)定，轉(zhuǎn)換梁在特一級和一、二級抗震設計時，其地震作用下的內(nèi)力分別放大1.8、1.5、1.25倍。

軟件要求在“特殊構(gòu)件定義”中定義轉(zhuǎn)換梁。

第56頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

5.6

框支柱地震作用下的內(nèi)力調(diào)整新高規(guī)10.2.7條規(guī)定，框支柱數(shù)目不多于10根時:當框支層為1—2層時各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的2%； 當框支層為3層及3層以上時，各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的3%。；框支柱數(shù)目多于10根時，當框支層為1—2層時每層框支柱所承受剪力之和應取基底剪力20%，當框支層為3層及3層以上時，每層框支柱所承受剪力之和應取基底剪力30%?？蛑е袅φ{(diào)整后，應相應調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩，框支柱的軸力可不調(diào)整。

第57頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

框支柱地震作用下的內(nèi)力調(diào)整軟件要求在“特殊構(gòu)件定義”中定義框支柱。由于調(diào)整系數(shù)往往很大，為了避免異常情況，程序給出一個控制開關，由設計人員決定是否對與框支柱相連的框架梁的彎矩、剪力進行相應調(diào)整。

第58頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

5.7板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)地震作用調(diào)整

新抗震規(guī)范第6.6.5條規(guī)定，板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻，應承擔結(jié)構(gòu)的全部地震作用，各層板柱部分應滿足計算要求，并應能承擔不少于各層地震作用的20%。軟件按要求進行調(diào)整。第59頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三6.設計內(nèi)力調(diào)整

梁設計剪力調(diào)整 柱設計內(nèi)力調(diào)整剪力墻設計內(nèi)力調(diào)整9度或一級框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級

第60頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

6.1梁設計剪力調(diào)整

抗震規(guī)范第6.2.4條和高規(guī)第6.2.5、7.2.21條規(guī)定，抗震設計時，特一、一、二、三級的框架梁和抗震墻中高跨比大于2.5的連梁，其梁端截面的組合設計剪力值應調(diào)整?？拐鸬燃壙蚣芰哼B梁特一1.561.3一1.3/1.2711.3/1.271二1.2/1.051.2/1.05三1.1/1.01.1/1.0第61頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

6.2

柱設計內(nèi)力調(diào)整

為了體現(xiàn)抗震設計中強柱弱梁概念設計的要求，抗震規(guī)范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10條和高規(guī)第4.9.2條規(guī)定，抗震設計時，特一、一、二、三級的框架柱、框架結(jié)構(gòu)的底層柱下端截面、角柱、框支柱的組合設計內(nèi)力值應調(diào)整。第62頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三抗震等級特一一二三框架柱M1.681.4/1.331.2/1.11.1Q2.82241.96/1.461.44/1.211.21框架結(jié)構(gòu)底層柱底M1.8-1.251.15Q3.024-1.51.265角柱M1.8481.541.321.21Q3.1052.1561.5841.331框架結(jié)構(gòu)底層角柱底M1.98-1.3751.265Q3.326-1.651.392框支柱M1.81.51.25-Q3.0242.11.5-第63頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

6.3

剪力墻設計內(nèi)力調(diào)整

高規(guī)第7.2.10、10.2.14、4.9.2條規(guī)定，抗震設計時，特一、一、二、三級的剪力墻底部加強區(qū)和非加強區(qū)截面組合的設計內(nèi)力值應調(diào)整。

抗震等級底部加強區(qū)非加強區(qū)一般墻M框支落地墻MQMQ特一1.11.81.91.31.2一1.01.51.6/1.331.21.2二1.01.251.4/1.1

1.01.0三1.01.01.2/1.01.01.0第64頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

6.49度或一級框架結(jié)構(gòu)（1）對于9度設防烈度的各類框架和一級抗震等級的框架結(jié)構(gòu)，框架梁和連梁端部剪力調(diào)整、柱端部彎矩和剪力調(diào)整應按實配鋼筋和材料強度標準值來計算。程序根據(jù)用戶輸入的超配系數(shù)ηAs，并取鋼筋超強系數(shù)為1.1。按新抗震規(guī)范第6.2.4條、新高規(guī)第7.2.22條計算框架梁和連梁端部剪力調(diào)整系數(shù)ηV=1.1*1.1*ηAs第65頁，講稿共70頁，2023年5月2日，星期三

9度或一級框架結(jié)構(gòu)（2）按新抗震規(guī)范第6.2.3條，柱端部彎矩調(diào)整系數(shù)： ηmc=1.2*1.1ηAs柱端部剪力調(diào)整系數(shù)ηvc按抗震規(guī)范第255頁公式近似計算，其中近似取軸壓比λN=0.4：