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2024-07-24

知识库 001885 | 按照ASCE 7-22和建筑结构规范评估地震荷载作用下的楼层位移

主题:
按照 ASCE 7-22 和建筑模型评估地震荷载作用下的楼层位移

注释:
评估建筑物楼层位移对于通过限制位移量确保满意的结构性能至关重要。 位移过大可能会引起结构失稳,并可能对非结构构件(例如墙)造成损坏。 本文概述了根据 ASCE 7-22 和 RFEM 6 中的建筑模型模块设置层间位移的步骤。

论文摘要:

'''按照 ASCE 7-22 计算位移'''

根据 ASCE 7,按照 12.8.6.3 节,楼层设计位移 Δ, 由地震设计位移 δ-DE 计算得出。 根据 12.8.6.5 的规定,在确定设计楼层位移时可以忽略楼板变形 δ-di。

'''漂移分析的荷载组合'''

根据章节 12.8.6.1,用于计算漂移的弹性分析基于 1.0Eh 并结合预期的重力荷载。 包括重力荷载是为了保持漂移分析中使用的力与稳定性验证中使用的力 (P – Δ) 之间的一致性 [ASCE 7 注释 C12.8.6]。 荷载组合 1.0Eh + 1.0D + 0.5L 适用于活荷载小于或等于 100 psf(例外 1,第 2.3.1 节)。

'''计算位移的位置(ASCE 7 部分 12.8.6.5)'''

1) 当重心对齐时,楼层位移根据重心位移进行计算。

2) 当荷载不重合时(相邻两层荷载的偏心距大于腹板宽度的5%),下层位移基于上层荷载重心的竖向投影(注释 C12.8.6)。

3) 对于抗震设计类别 C、D、E 或 F 的不规则扭转,漂移是用两个垂直对齐的点沿结构'''边缘'''计算的。

'''模态分析和反应谱分析模块'''

本文以一栋 L 形的三层混凝土建筑为例(图01)。 首先,通过模态分析计算结构的自振频率和振型。

然后使用反应谱分析法 (RSA) 按照规范 ASCE 7-22 生成反应谱。 可以在创建反应谱时考虑与位移相关的参数 Cd 和 Ie,并在楼层位移计算中考虑它们。 在本例中使用 Cd = 1.5 和 Ie = 1.0(图02)。

使用“建筑模型”模块,在进行反应谱分析求解后,为每层提供质心位置。 从“质心和刚度”表中可以看出,相邻楼板之间的重心没有对齐(图03)。

为了评估楼层位移,首先必须首先为每层作为一个节点创建CoM。 在顶层 Z = 40.0 米处添加节点 47。 由于在下层计算的漂移是基于上层荷载重心的竖向投影,因此在 Z = 30.0 米处添加节点的一个副本,创建节点 73。 然后对下面的楼层继续这个步骤。

计算楼层位移时,需要考虑一个重要的问题: 对于已经平方加法叠加的结果,不允许再计算位移的差值,而只能在计算出位移差值后再进行叠加。 因此,可以使用下面的公式:

因此不能直接使用从 X 轴开始的包络位移进行评估。 必须对每个方向上的每个振型都单独评估楼层漂移,然后手动叠加。

通过显示每层楼层的位移ux,可以根据叠加点之间的差异得出楼层位移(图04)。

具有最小质量参与的振型(例如,在该实例中的模态 5 和 7)可以通过在 RSA 荷载工况下的“振型选择”选项卡中排除在外。

相关的振型和它们的位移列在下面的表格中(图窗 05)。

每层计算都必须按照该步骤进行。 这样就可以确定整个建筑的最大楼层位移。 为简单起见没有显示重力荷载。

'''根据建筑模型模块进行位移计算'''

建筑模型模块有助于确定结构的侧移情况, 但是,计算漂移的方法并不遵循上述 ASCE 7 方法。

在建筑模型中的'层间位移'表(图06)中报告的地板位移的位置不一定基于一个特定的点(即c ...



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