NBC 2015振型反应谱和考虑水平剪力

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技术文章

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2020年11月16日

001645

Amy Heilig

技术文章

计算

动力分析

2015年加拿大国家建筑规范(NBC)第4.1.8.7条对地震分析方法进行了明确规定。 对于所有符合4.1.8.7规定的结构类型,都应使用更先进的方法,即第4.1.8.12条中的动力分析方法。 最简单的方法,在第4.1.8.11条中的等效静力程序(ESFP)可以用于所有其他结构。

对于适用于动力计算方法的结构,在4.1.8.12 [1]中还存在两个子方法,分别为采用振型反应谱方法或者采用线性时程分析的数值积分的线性动力分析,或非线性动力分析。 该技术文章讨论了振型反应谱方法(RSA)以及NBC 2015中定义的其他水平抗剪要求。

NBC 2015年水平剪变体

假设这里未详细介绍,同时计算反应谱方法(RSA),那么在计算建筑物底部楼板基础平面中的水平剪力时,可以按照如下方法进行计算:添加横向地震荷载。 第4.1.8.12 [1]条中的一系列操作步骤定义了不同的水平剪力变化方案,这些荷载类型最终可以调整楼层的剪力和内力,杆件力,如有必要,还可以挠度。

步骤1)在定理(5) [1]中弹性水平剪力Ve是通过一个线性动力分析确定的,这是理解NBC横向剪力要求的第一步。 Ve对于反应谱不应包括任何附加系数或比例。

第2步)使用从定理(5) [1]中确定的V e根据定理(6)[1]确定水平设计弹性剪切Ved 。 对于位于F类之外其他位置的所有结构,以及带有延展性的力修正系数Rd至少为1.5的地震抗力体系,V e应该是以下两个系数中的大者:乘以:

NBC 2015设计弹性水平剪,Ve,系数

Max 2 S(0.2)3 S(Ta)  1.0 , S(0.5)S(Ta)  1.0 

S为(0.2) 时间周期T = 0.2秒的设计谱加速度
S(0.5) T = 0.5秒的设计谱加速度
S(Ta 结构基本周期内所考虑方向的设计谱加速度

步骤3)将预先确定的剪力Ved乘以第4.1.8.5 [1]节中规定的重要性系数I e ,并除以与延展性相关的力修正系数,d Ro可以通过在表4.1.8.9 [1]中确定水平剪力Vd来确定。

第4步)按照简化的ESFP按照第4.1.8.11 [1]条的规定计算侧向地震设计力V。

NBC 2015横向剪力比例要求

考虑到上述信息,结合4.1.8.12(8) [1] ,Vd ,如果步骤3的V d小于步骤4的V的80%,那么对于所有规则的,那些可以用ESFP设计的结构。

对于所有需要按照4.1.8.7 [1]进行动力分析的不规则结构,以及符合规则4.1.8.12(12) [1]的超过4层木结构,V越大数值d是Vd或按照4.1.8.12(9)的V采用[1]

除了这些最小值外,还应对球体的剪切力,球体力,杆件力和挠度(包括偶然扭矩的影响)使用缩放系数V d/V e,按照4.1.8.12(10)[1 ]。

NBC 2015横向剪切在RFEM中的应用

由于在NBC 2015中讨论了大量的水平剪力变量,如果想要在结构分析中按照规范进行反应谱分析,很难确定在基础平面中有哪个水平剪力变量。程序RFEM。

在附加模块RF -DYNAM Pro -等效荷载模块中,选择NBC 2015后有两种频谱类型,包括“弹性反应谱”和“线性分析设计谱”。

“弹性反应谱”提供了结构V e的来自4.1.8.12(5) [1]或以上步骤1的弹性水平剪切。 该值不包括Ie/Rd Ro或其他因素的考虑。

“线性分析的设计谱”提供了结构V d从4.1.8.12(7) [1]或上面的步骤3的设计水平剪力。 但是要注意,在4.1.8.12(6)或上面的步骤2中指定的附加系数不包括在该计算中。 I e/Rd Ro是计算的,因为这些变量在RF -DYNAM Pro -等效荷载的标准参数表中列出,尽管在“弹性反应谱”中没有列出。

用户可以对每种类型的频谱荷载比例进行缩放,以便在附加模块中考虑缩放系数的要求。 例如结构分析挠度所需的“弹性反应谱”,因为其中不包括I e/Rd Ro的影响,必须像4.1中一样用V d/V e缩放。需要8.12(10)。 对于类型“线性计算的设计谱”,可以按照比例系数V d/Ve计算4.1.6.12(6)或第2步中指定的系数之外,再使用此系数。 RF -DYNAM Pro -等效荷载提供了在全局X,Y和Z方向上的任意一个比例选项,通过该选项可以计算地震作用。

综上所述,将有限元软件RFEM与附加模块RF-DYNAM Pro-Equivalents Loads结合使用时,可以考虑线性动力分析,特别是振型反应谱分析的要求,在NBC 2015中进行介绍。 可以在程序中通过光谱的类型描述或使用在附加模块中输入的缩放系数来计算第4.1.8.12条中的许多水平剪变。

Amy Heilig, PE

Amy Heilig, PE

Dlubal Software,Inc.首席执行官 与销售和技术支持工程师

艾米·海里格(Amy Heilig)是美国宾夕法尼亚州费城分公司的首席执行官。 此外,她还负责销售和技术支持,并继续为美国和加拿大市场的Dlubal项目开发提供支持。

关键词

地震 反应谱 振型反应谱 等效静力程序 反应谱方法 水平剪切 弹性水平剪 设计水平剪力 NBC NBC 2015 加拿大国家建筑规范

参考

[1]   NBC 2015, National Building Code of Canada 2015

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  • 更新 2021年01月11日

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