符合EN 1998-1的考虑扭转作用的选项

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为了在响应谱分析中考虑质量位置的误差,标准EN 1998-1规定了在简化和多模态响应谱分析中必须使用的规则。 这些规则描述了以下一般过程: 故事质量必须按照一定的偏心度移动,从而产生扭转力矩。

本文介绍了在RFEM和RSTAB中如何确定扭转作用的两种方法。

在附加模块RF-/DYNAM Pro中自动确定-等效荷载

在附加模块RF-/DYNAM Pro-等效荷载中可以自动计算意外扭转。 该选项可以在“等效力分析”选项卡的“动态荷载工况”下激活。 使用该选项时,在附加模块中只需要偏心值即可。 在EN 1998-1中,该值是垂直于建筑物的长度或宽度的5%:
e x = 0.05⋅L y
e y = 0.05⋅L x

图片 01 - 在RF-/DYNAM Pro中激活意外扭转作用

附加模块根据该偏心乘以等效荷载,确定施加在每个有限元节点或内部节点上的扭转力矩(对于每个单独的荷载工况)。 计算公式为:
M = | F X⋅E Y | + | FŸ⋅E X |

由于在每个有限元节点中局部施加了一个弯矩,所以在各个结构构件中可能会出现很大的扭转应力。 为了避免这种情况,必须手动施加扭转作用。 下面对此进行说明。

手动确定扭转作用

考虑偶然扭转作用的一种更经济的方法是施加全局扭转力矩。 这是由每个楼层的总地震荷载得出的,并且必须分配给建筑物的各个剪力墙。 该方法通常会产生更经济的结果并且符合标准。

举例来说,该方法适用于布局规则的L型平面图。 在附加模块RF-/DYNAM Pro-等效荷载中进行响应谱分析。 结果是两个结果组合,一个是建筑物的X方向,另一个是Y方向。 评估通过计算结果梁计算,每个层的剪力(V y和V z )(V z对应于X方向的地震力→F x和V y对应于Y-方向的地震力)方向→F y )。 然后,每个楼层的地震荷载乘以偏心率(垂直建筑物长度的5%),并且两个方向相加,得出每个楼层的扭转弯矩。 结果在下面列出。

图片 02 - 建筑模型

结果组合1(X方向地震)的结果:

~ 55 mxF ye xe yM
上层3138.0千牛70.4 kN0.60 m0.525 m119.8 kNm
上层291.0千牛56.0千牛0.60 m0.525 m84.0千米
上层156.9千米30.5 kN0.60 m0.525 m50.2千米
一楼21.6 kN4.5 kN0.60 m0.525 m15.3 kN·m

结果组合2(Y方向地震)的结果:

~ 55 mxF ye xe yM
上层371.5 kN113.4 kN0.60 m0.525 m102.4千米
上层255.5 kN66.8 kN0.60 m0.525 m68.4 kNm
上层129.9 kN46.1 kN0.60 m0.525 m42.1 kN·m
一楼4.6千牛17.6千米0.60 m0.525 m12.0千米

为了在各个剪力墙上正确分配弯矩,截面计算程序SHAPE-THIN可以用于计算非连接截面。 相应地,地平面(所有的剪力墙,柱子在加固过程中都无关)被建模和加载,单位扭转力矩为100 kNm。 结果是每壁产生的剪力。

图片 03 - 截面计算结果SHAPE-THIN

由于这些剪力是按100 kNm的单位弯矩计算的,因此必须根据每个层的实际弯矩确定剪力。 这些值可以乘以表中所示的弯矩再除以100。 在建筑模型中必须将每根墙的这些力作为线荷载(除以墙的长度)。

因此得出两个新的荷载工况: X方向的扭转和Y方向的扭转。 随后,这些荷载工况可以在新的结果组合中与OR条件叠加,然后与地震荷载组合。 然后,我们得到最终结果: 所产生的地震荷载包括正确施加的偶然扭转。

图片 04 - 结果组合的组合规则地震+扭转

关于该方法的详细说明以及输入数据的提示和技巧可以在链接的在线讲座中找到(仅德语版)。

关键词

动力学分析 地震 反应谱 扭转 尺寸标注 刚架层

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