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2018-11-07

计算地震荷载作用下的楼层位移按照 ASCE-16

建筑物的楼层位移提供了关于地震荷载作用下的结构行为有价值的信息。这能导致大的水平变形甚至不稳定。因此一些规范中要求控制建筑物质量重心的楼层位移。从这里可以看出，例如是否应该执行按照二阶理论 (P-Δ-效应) 的计算。

在第12.8.6 [1]节中给出了计算整个楼层位移的以下公式：

δ_{x} = \frac{C_{d} \cdot δ_{xe}}{I_{e}}

_δX	楼层总位移[in（mm）]
C_{[SCHOOLTRAINING.NUMBEROFSTUDENTS]}	挠度放大系数按照表12.2-1
_δxe	通过弹性分析确定的所需位置的挠度[in（mm）]
i_e	重要性系数在11.5.1节中定义

一层建筑总漂移的计算

层之间的偏移δ是层顶部和底部之间总位移的差。它必须在相应的重心中确定。 Wird das Gebäude jedoch der Klasse C oder schlechter zugeordnet oder es sind horizontale Unregelmäßigkeiten vorhanden, muss der größte Unterschied von zwei vertikal ausgerichteten Punkten am oberen und unteren Endes des betrachtenden Geschoss entlang einer Ecke ermittelt werden. 下面的示例显示了如何在RFEM中计算层错。

在RF-DYNAM Pro中输入反应谱

为了更深入地了解此主题，我们使用了如图01所示的三层建筑，并给出了L形的平面图。将定义三个荷载工况：自重，活荷载和雪荷载。该建筑的鸟瞰是连续的。

在 RFEM 中的建筑模型

首先必须进行固有振动分析，然后生成反应谱。在该示例中仅考虑在两个水平方向上的质量。根据ASCE 7-16第12.7.2 [1]节的规定进行质量合并。

可以根据现有的规范创建反应谱，或者导入用户自定义反应谱。在本例中反应谱是按照规范ASCE 7-16生成的。因此在创建反应谱时可以考虑参数C_d和I_e ，并且可以在楼层位移计算中考虑。

参数反应谱参数按照ASCE 7-16

在多振型反应谱分析方法的基础上，采用结构等效荷载的方法。这里至少要考虑有效质量的90％。在“动力荷载工况 -振型”选项卡中可以排除未激活或作用很小的振型。计算完成后，将分别为每个方向生成荷载工况和结果结果组合。

在RFEM中确定楼层位移

为了评估楼层位移，首先需要将每个楼层的重心作为节点创建。通过右键菜单“重心和信息中心”可以确定重心并在该点上生成节点。重心的位置如下图所示。由于楼层偏移必须始终在楼层的顶部和底部设置，因此应将重心的节点偏移到天花板的所在平面上。

质量重心位置 [ft]

在确定高层建筑结构位移时必须考虑以下要点：位移的差不能由未通过平方加法叠加的结果得出，而可以在形成差后进行叠加。因此采用下面的公式：

u_{2, S R S S} - u_{1, S R S S} \neq \sqrt{(u_{2, M o d e 1} - u_{1, M o d e 1}) ² + (u_{2, M o d e 2} - u_{1, M o d e 2}) ² + . . . + (u_{2, M o d e n} - u_{1, M o d e n}) ²}

变形的二次叠加

由于这种情况，由附加模块创建的结果组合不能用于评估。程序必须在每个方向上分别对每种振型形状的楼层位移进行评估，然后手动进行叠加。

实例中的故事漂移仅是在重心处。使用用户自定义视图将位移u_x显示在每个楼层的重心上，可以根据叠加点的位移确定楼层漂移。

上层重心位置 X 方向漂移

下面以顶层的操作流程为例。下表中列出了各个振型的结果：

	模式1	模式2	模式3	模式4	模式6	模式8	模式9	模式10
u_x在节点46中	-1,083 in	-0,198 in	-1,038 in	0,037 in	0,005 in	0,024 in	0,000 in	-0,001 in
u节点47中的_x	-0,913 in	-0,145 in	-0,692 in	-0,007 in	-0,002 in	-0,010 in	0,001 in	0,003 in
δ_[SCHOOL.FAX]	-0,170 in	-0,053 in	-0,346 in	0,044 in	0,007 in	0,034 in	-0,001 in	-0,004 in

δ_{x} = \sqrt{0, 170 ² + 0, 053 ² + 0, 346 ² + 0, 044 ² + 0, 007 ² + 0, 034 ² + 0, 001 ² + 0, 004 ²} = 0, 393 i n

楼层荷载沿X方向偏移的计算

	模式1	模式2	模式3	模式4	模式6	模式8	模式9	模式10
节点46中的u_y	-0,126 in	-2,028 in	-0,091 in	0,004 in	0,047 in	0,002 in	-0,003 in	0,000 in
u节点47中的_{u y}	-0,105 in	-1,464 in	-0,060 in	-0,001 in	-0,023 in	-0,001 in	0,005 in	0,001 in
δ_y	-0,021 in	-0,564 in	-0,031 in	0,005 in	0,070 in	0,003 in	-0,008 in	-0,001 in

δ_{y} = \sqrt{0, 021 ² + 0, 564 ² + 0, 031 ² + 0, 005 ² + 0, 070 ² + 0, 003 ² + 0, 008 ² + 0, 001 ²} = 0, 570 i n

楼层平面Y方向漂移计算

每个楼层都必须执行这个程序。这样可以确定整个建筑物的最大楼层漂移。如果将计算得出的楼层漂移与自动创建的结果组合中的漂移进行比较，则差异非常明显。由此证明，首先可以通过平方加法叠加偏移值之间的差异，否则将低估故事情节的偏移。

高层建筑结果组合中的楼层漂移（δx= 0.359 in;δy= 0.564 in）

作者

Effler 女士负责我们客户动力分析产品的开发并提供技术支持。

链接

动力和地震分析

参考

ASCE/SEI 7‑16, Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures

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系数 θ 的计算方法如下:$$\mathrm\theta\;=\;\frac{\displaystyle{\mathrm P}_\mathrm{tot}\;\cdot\;{\mathrm d}_\mathrm r }{{\mathrm V}_\mathrm{tot}\;\cdot\;\mathrm h}\;$$

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截图

高层建筑结果组合中的楼层漂移（δx= 0.359 in;δy= 0.564 in）

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模型中的竖向面可以分为剪力墙和洞口门楣。程序会自动从这些墙对象生成内部结果杆件，然后可以按照程序中所需的标准使用它们 [[#/zh/products/rfem-fea-software/add-ons-for-rfem-6/design/reinforced-concrete-design/concrete-design-members-and-surfaces 模块
RFEM 6 的混凝土设计模块]]。

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