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周期比位移比层间位移角与刚性楼板假定
结构的位移比、周期比、楼层侧向刚度比都是要求在刚性楼板假定条件下进行的。
层间位移角,对于一般的结构,可以采用刚性楼板的假定;对于有转换层等复杂高层建筑,不宜采用刚性楼板的假定。而且计算层间位移角时,不考虑偶然偏心,不考虑双向地震。
首先:SATWE参数---对所有楼层强制采用刚性楼板假定:
规范规定:高规(2010):进行高层建筑内力与位移计算时,可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。
条文说明:可把楼板视作水平放置的深梁,可近似认为楼板在其自身平面内为无限刚性。采用这一假设后,结构分析的自由度数目大大减少,使计算过程及计算结果大为简化。且满足工程精度。
程序实现:选择该项后,程序可以将用户设定的弹性楼板强制为刚性楼板参与计算。操作要点:
1:如果设定了弹性楼板活楼板开大洞,在计算位移、周期等控制参数时,应选择该项,将弹性楼板强制为刚性楼板参与计算,以满足规范要求的计算条件;计算完成后应去掉此项选择,以弹性楼板方式进行配筋和其他计算分析。
2:如果没有定义弹性板或楼板开大洞,一般不选择此项,避免出现异常情况。
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(1)判断结构的位移比与周期比必须考虑强制刚性楼板:
《抗震规范》,:对于扭转不规则,按刚性楼板计算,,,;,,另一端为3。《抗震规范》的条文说明隐约透露出了判断结构的位移比应该是基于刚性楼板的假定。
而《抗震规范》的主编王亚勇在《建筑抗震设计规范疑问解答》:在刚性楼板假定条件下,当计算小震作用的楼层最大弹性水平位移(或层间位移)值与该楼层两端弹性水平位移(或层间位移),判断为扭转不规则;,判断为特别不规则;,一般判断为严重不规则。
(2)判断弹性层间位移角是否必须考虑强制刚性楼板:
李国胜在《多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例》:高层建筑结构水平地震作用下的最大位移,应在单向水平地震作用下,不考虑偶然偏心的影响,采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法进行计算,并应采用刚性楼板假定。李国胜是《高规》的编委之一。
张维斌在《多层及高层钢筋混凝土结构设计释疑及工程实例》[7]也指出:结构的弹性层间位移角需满足《建筑抗震设计规范》。需要说明的是,此时位移的计算是在“楼板平面内刚度无限大”这一假定下的。
而荣维生、王亚勇在《楼板刚、弹性计算假定对梁式转换高层建筑地震作用效应的影响》一文中指出:若楼板采用刚性膜假定能够满足多遇地震下的抗震变形验算,而采用弹性板假定未必能满足。
因而,在侧向刚度较小的结构中,需按弹性板假定来进行结构抗震变形验算。文章同时指出:建议在复杂的高层建筑中,进行结构内力与位移计算时,楼板宜按弹性板考虑。
故:计算层间位移角时,对于一般的结构,可以采用刚性楼板的假定;对于有转换层等复杂高层建筑,不宜采用刚性楼板的假定。
最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。“强制性刚性楼板”是新规范设计“位移比”的需要,楼层中的房间可能是“刚性板”、“弹性板”、“板厚为0”等这三种情况,这样在计算楼层平均位移时,只有把楼层中的所有房间均按“强制刚性楼板”计算,平均位移才能计算准确,则位移比也能计算合理。模型建好后,若没有对该房间定义为“弹性楼板”,则程序自动按“刚性楼板假定”分析,也就是说不论是否点选“强制采用刚性楼板假定”这个选项算出的位移结果应该是一样的。但是“强制刚性楼板”仅用于位移比的计算,而作构件设计计算时则需另备份模型,不应选择“强制刚性楼板”,是弹性板的还是要定义为弹性板,这样算出的构件才比较准确。以上均为个人见解,仅供参考。