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进深读指标系列之层间位移角

发布于:2022-07-19 14:15:19 来自:建筑结构/钢结构工程 0 10

来源:鲁班结构院

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作者:鲁班结构院

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前言

“轻松看指标系列” 已经推出一段时间了,相信对刚从事结构设计工作的朋友来说,多少有些收获吧。但是随着年限的累积,   如果一直只局限于软件给出的过与不过,就有点像刚做设计时,追求配筋红与不红一样庸俗了。
因此推出“进深读指标系列”,从以前的   “看”过渡到“读”   ,旨在明白每个整体指标软件到底是怎么算的?还是以国产的YJK为例吧!
注意:本系列旨在   追求软件的计算结果是怎么来的?   每期末尾会有一些思考的问题,问题的分析留待以后的   “终极解指标系列”  
为了提升讲解效率,以一个八层的框剪办公楼为例吧!

  层间位移角

1、 查看位置

2、  数据阅读

再看数据之前,先看下文本解释。

**********************************************************

位移输出文件

**********************************************************

     采用强制刚性楼板假定模型计算结果

单位    : mm

     Floor   : 层号

Tower   : 塔号

Jmax    : 最大位移对应的节点号

JmaxD   : 最大层间位移对应的节点号

Max-(Z) : Z方向的节点最大位移

h       : 层高

Max-(X),Max-(Y)  : X,Y方向的节点最大位移

Ave-(X),Ave-(Y)  : X,Y方向的层平均位移

Max-Dx ,Max-Dy   : X,Y方向的最大层间位移

Ave-Dx ,Ave-Dy   : X,Y方向的平均层间位移

Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移与层平均位移的比值

Ratio-Dx,Ratio-Dy  : 最大层间位移与平均层间位移的比值

Max-Dx/h,Max-Dy/h : X,Y方向的最大层间位移角

DxR/Dx,DyR/Dy      : X,Y方向的有害位移角占总位移角的百分比例

Ratio_AX,Ratio_AY  : 本层位移角与上层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的1.2倍的比值的大者

X-Disp,Y-Disp,Z-Disp:节点X,Y,Z方向的位移

下面以Y向为例,看看这些数据的背后逻辑。


Floor 6 :6层
Tower1:1塔
备注:因为这个楼只有一个塔。
Jmax最大位移对应的节点号:6000016;
Max-(Y): Jmax节点Y方向的节点最大位移26.9mm;
Ave-(Y): Y方向的层平均位移20.71mm;
h:本层层高4200mm;
JmaxD最大层间位移对应的节点号6000016;
Max-Dy:JmaxD节点Y方向的最大层间位移4.78mm;
Ave-Dy:JmaxD节点Y方向的平均层间位移3.70mm;
Max-Dy/h:Y方向的最大层间位移角1/879;
DyR/Dy:Y方向的有害位移角占总位移角的百分比例8.03%;
Ratio_AY:本层位移角与上层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的1.2倍的比值的大者1.02。
小结:到此为止,知道每个参数的含义和对应的数据,算是阅读完毕,对号入座了。

3、数据解读

a)  基础数据来源

接着以六层为例,进行数据来龙去脉的解读。
先打开局部楼层5~6层的三维图,Y向地震,Y向位移分量。


1)迅速找到关键点节点号6000016
2)显示位移信息


可以看到Max-(Y)26.9mm为该层该竖向构件顶部节点Y向最大位移;
同理找到该层竖向构件顶部节点Y向最小位移14.53mm;
  • Ave-(Y) Y方向的层平均位移20.71mm=(26.9+14.53)/2。
接着读取6000016对应竖向构件底部的位移为22.19mm;
  • Max-Dy:JmaxD节点Y方向的最大层间位移4.78mm =26.9-22.19=4.71mm。
  • Max-Dy/h:Y方向的最大层间位移角1/879=4.71/4200=1/891
接着读取最小层间位移,即对应竖向构件两端的差值14.53-11.94=2.59mm;
  • Ave-Dy:JmaxD节点Y方向的平均层间位移3.70mm=(4.71+2.59)/2=3.65mm;
至此,前面几个基本的数据之间的关系,应该梳理的比较完善了吧。

b)  延伸数据

1)有害层间位移角概念(朱总高规解析,规范条文说明和网络等资料)
3.7.1条文说明高层建筑层数多、高度大,为保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其楼层位移加以控制。
侧向位移控制实际上是对构件截面大小、刚度大小的一个宏观指标。
在正常使用条件下,限制高层建筑结构层间位移的   主要目的有两点  
1 保证主结构基本处于弹性受力状态,对钢筋混凝土结构来讲,要避免混凝土墙或柱出现裂缝;同时,将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度和高度限制在规范允许范围之内。
2 保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显损伤。
迄今,   控制层间变形的参数有三种:即层间位移与层高之比(层间位移角);有害层间位移角;区格广义剪切变形  
其中层间位移角是过去应用最广泛,最为工程技术人员所熟知的,原规程JGJ 3-91也采用了这个指标。


如上所述,从结构受力与变形的相关性来看,参数γij即剪切变形较符合实际情况;但就结构的宏观控制而言,参数θi即层间位移角又较简便。
考虑到层间位移控制是一个宏观的侧向刚度指标,为便于设计人员在工程设计中应用,本规程采用了层间最大位移与层高之比△u/h,即层间位移角   θ作为控制指标  

不难看出,规范条文计算的前提针对弯曲型结构比较适用。
2)  有害层间位移角软件数值分析


首层:固端,百分百有害;
二层:(4.33-2.33)/4.33=0.462
三层:(5.11-4.33)/5.11=0.153
四层:(5.33-5.11)/5.33=0.041
五层。。。扯淡。。。
此指标本身是个有价值有意义的指标,但是算法目前不统一,因为规范不统一,计算是个谜!   软件当然有问题!
3)位移角比值分析
Ratio_AY:本层位移角与上层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的1.2倍的比值的大者1.02。
此指标规范不控制,但是有一定的参考意义。
数值验算很简单,以一层为例。


c)  拓展思考

  • 刚性楼板假定的情况下,计算层间位移角,出现在哪里?
  • 每层楼每个竖向构件的位移角与楼层的层间位移角

4、未完待续的问题

前面的内容,对结构设计师来说,解决一般项目没什么问题了。但是结构师作为一个独立思考的个体,需要进一步提升。
下面简单列几个问题,帮助大家拓展思维,在以后的“   终极解指标系列   ”中揭开面纱。
1、层间位移角与结构变形的规律?
2、有害层间位移角的计算?
3、层间位移角必须控制吗?
江湖路漫漫,下期再会!
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