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抗震构造改变效应的一点了解
转自公众号：PKPM构力科技
全文字数3591，阅读时间约为11分钟
摘要
《建筑抗震设计标准》(GB50011-2010)第 5.2.2条规则：采用阵型合成反响谱法时，不停止改变耦连计算的构造，应当按下列规则计算其地震作用和作用效应……
《建筑抗震设计标准》(GB50011-2010)第 5.1.1 条第 3 款规则：质量和刚度散布明显不对称的构造，应计入双向程度地震作用下的改变影响。
《高层建筑混凝土构造技术规程》(JGJ3-2010)第 4.3.2 条第 2 款规则：质量与刚度散布明显不对称的构造，应计算双向程度地震作用下的改变影响;其他状况，应计算单向程度地震作用下的改变影响。
经过对标准的了解，关于相邻阵型周期接近的状况下，需求思索阵型之间的耦连;对呈现改变不规则的建筑物，应当思索双向程度地震的调整;判别改变不规则，通常经过判别位移比能否超出1.2为规范。
程度地震作用的改变效应是对建筑物产生毁坏的一种常见方式，下面我们剖析一下改变效应产生的缘由，并分离标准和程序，对呈现改变不规则的构造应当采取的措施停止梳理。
01程度地震作用的改变效应产生的缘由剖析
程度地震作用的改变效应大致能够分为两种状况，一个是由于地震波自身的改变重量惹起的构造改变效应，另一个是建筑物由于施工或者计划上存在的质量与刚度的不平均散布，即质心与刚心的较大偏离，从而在地震作用下呈现改变效应。
02 程度地震作用计算时，阵型组合的办法分类及分离程序的应用
关于程度地震作用的计算目前都是采用计算机剖析，依照阵型合成反响谱法来思索，而阵型合成又分为SRSS法和CQC法，SRSS不思索地震作用的改变重量，仅思索两个方向的程度重量，并且不思索阵型之间的耦联，而CQC思索两个方向的程度重量和相应的改变重量，同时思索阵型之间的平扭耦联。
依据《建筑抗震设计标准》(GB50011-2010)第5.2.2条条文阐明：“随机振动理论剖析标明，当构造体系的振型密集、两个振型的周期接近时，振型之间的耦联明显。在阻尼比均为5%的状况下，由本标准式(5.2.3-6)能够得出(如图10所示)：当相邻振型的周期比为0.85时，耦联络数大约为0.27，采用平方和开方SRSS办法停止振型组合的误差不大;而当周期比为0.90时，耦联络数增大一倍，约为0.50，两个振型之间的相互影响不可疏忽。这时，计算地震作用效应不能采用SRSS组合办法，而应采用完整方根组合CQC办法。”
即能够经过程序计算结果输出的各阵型周期，自行比拟各相邻阵型的周期比Tk/Tj，能否超出0.85，以此来判别能否能够不思索阵型的改变耦连效应，周期比越小，耦连系数越小，阵型之间的耦连影响越微小。
在计算程度地震作用的时分，除了特别规则的构造之外，普通都是需求思索地震的改变重量的，各阵型周期比拟接近，或者相邻阵型周期比超出0.85时分还需求思索阵型之间的耦连。
SATWE计算模块在计算地震作用的时分强迫依照CQC停止计算。PMSAP计算模块还保存了SRSS的阵型组合方式，如下图所示：
程序的二维计算模块(pk二维或者STS模块)，由于是平面计算模型，程度地震作用不需求思索抗扭重量，程序默许依照SRSS计算办法思索计算。
《建筑抗震设计标准》(GB50011-2010)第 5.2.3条规则：程度地震作用下，建筑构造的改变耦联地震效应应契合下列请求：
1 规则构造不停止改变耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀各构件，其地震作用效应应乘以增大系数。普通状况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用;当改变刚度较小时，周边各构件宜按不小于1.3采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数。
针对立规5.2.3-1的程序完成，能够在二维模块思索，依照抗规的简化增大系数法计算，并自行思索恣意方向的恣意边榀，细致参数如下图：
03构造改变不规则的判别
由于建筑自身的质心与刚心的偏离，这个要素在计算程度地震作用时分普通是难以防止的，所以通常状况下，在思索地震作用计算的时分，都需求思索偶尔偏心的影响，在思索偶尔偏心影响的前提下，再去对建筑的规则性停止指标判别，关于改变不规则的建筑，还需求思索双向地震的调整。
《建筑抗震设计标准》(GB50011-2010)第 5.1.1 条第 3 款规则：质量和刚度散布明显不对称的构造，应计入双向程度地震作用下的改变影响。
《高层建筑混凝土构造技术规程》(JGJ3-2010)第 4.3.2 条第 2 款规则：质量与刚度散布明显不对称的构造，应计算双向程度地震作用下的改变影响;其他状况，应计算单向程度地震作用下的改变影响。
所以能否需求思索双向地震调整，前提是基于建筑物质量和刚度能否不对称，而实践状况是质量和刚度能否不对称很难界定，所以通常状况下以“改变不规则”作为判别条件。
《建筑抗震设计标准》(GB50011-2010)第 3.4.3-1条第 1款规则：“在具有偶尔偏心的规则程度力作用下，楼层两端抗侧力构件弹性程度位移(或层间位移)的最大值与均匀值的比值大于1.2”。
04 双向地震效应的设置与校核
构造位移比方果超出1.2，即可认定为改变不规则构造，需求思索双向程度地震作用，参数设定如下图所示：
双向地震的改变效应按抗规5.2.3-3公式计算，如下图所示：
组合时分程序将单向地震工况EX和EY依照思索双向地震调整后，作为新的工况EXY和EYX输出，并重新停止组合，如下图：
双向地震的计算与抗规公式相同，按下式停止调整：
以柱的构件信息为例停止核对阐明，不思索双向地震的柱内力如下图所示：
思索双向地震的柱内力如下图所示：
对柱轴力停止校核：
对柱弯矩停止校核，此时需求留意的是，弯矩是绕轴的概念，所以在思索地震的方向重量时分，EX是绕Y轴的，核对的时分需求带入My的数值。
以柱底弯矩Mx为例阐明：
05 位移比方何经过模型停止调整
所以，当呈现位移比超出1.2倍判别为改变不规则的构造，是直接思索双向地震，还是经过调整计划让位移比控制在1.2之内呢，我们以一个框架构造为例，停止比拟。
首先要晓得如何查找相应的最大位移点。楼层位移指标如下图所示：
我们需求设置一下文本输进项，让最大位移对应的节点号显现出来：
然后点击一下刷新，程序文本显现会调整输进项，如下图：
在经过satwe计算结果中的编号简图，输入节点号，停止定位查找：
对构造平面角部停止梁柱截面的增强处置，对楼层抗扭有所协助，我们尝试对角部四个角柱及其相衔接的梁，停止了截面加大，柱从500*500加大到600*600，相衔接的梁由300*300加大到400*400，再看相应的楼层位移指标，如下图所示：
最大层间位移比由1.2变小到1.19。以此思绪能够进一步对构造停止计划上的调整。
假如不调整计划，而是思索双向地震调整的话，会形成资料的糜费，以为增加了不用要的造价进步，我们分别对调整梁柱截面和停止双向地震调整两个计划停止工程量统计，看看差别：
调整计划后的工程量统计结果如下图所示：
直接思索双向地震之后，工程量统计结果如下图：
经过比拟，能够发现调整计划控制位移比在1.2之内，跟直接思索双向地震的结果，工程量差别并不大。不过由于计划的调整手腕有很多种，还需求我们在设计过程中，加以比对，防止呈现建模误差，如梁柱未有效衔接，呈现柱顶节点没有梁约束的状况，进而招致楼层位移比超出1.2，思索双向地震加大了构件配筋，形成的工程资料的糜费。
06 总结
1.在建筑计划阶段，尽量使构造体型，构件布置平均，如呈现位移比超出1.2的状况，要留意查看详细最大位移呈现的位置，防止建模误差问题。
2.地震作用的随机性和不肯定性比拟大，需求关注周期比，选用恰当的阵型组合办法，二维平面计算模型除外。
3.构造由于施工，资料等要素形成的质心与刚心相差较大，在地震作用下会有改变效应，需求在思索偶尔偏心的前提下，停止构造的整体规则性的判别。
4.双向地震的调整，不是对单向程度地震的简单公式套用，而是针对某一主方向地震作用在另外一个方向的重量效应的调整。
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