NBC 2020 RFEM 6 中模态反应谱分析和基本剪力考虑

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加拿大国家建筑规范 (NBC) 2020 第 4.1.8.7 条对地震分析方法进行了明确的规定。 更高级的方法,即第 4.1.8.12 条中的动力分析程序,适用于所有结构类型,但不满足 4.1.8.7 中规定的标准。 更简单的方法,即第 4.1.8.11 条中的等效静力法(ESFP),可用于所有其他结构。

对于通过动力分析程序的结构,在 4.1.8.12 [1] 中定义了另外两种子方法,一种是线性动力分析(采用振型反应谱方法)或数值积分线性时程分析法,或非线性动力分析 本文将重点介绍模态反应谱法 (RSA) 以及 NBC 2020 中定义的其他基本剪力要求。

NBC 2020 基本剪力变化

假定根据 NBC 2020 计算 RSA,这不在本文的讨论范围内,则可以在作用横向地震荷载作用的两个正交方向上确定最下层的底部剪力。 根据章节 4.1.8.12 [1] 中的一系列步骤定义了最终缩放楼层剪力、楼层内力、杆件内力和挠度所需的各种基本剪力变化。

步骤1:在问题(5) [1]中,弹性的底部剪力Ve ,应该通过线性动力分析来确定,这是理解NBC底部剪力要求的第一步。 Ve不应该包含任何额外的系数或作用在反应谱上的比例。

第2步:根据问题(6) [1] 将V e根据问题(5) [ 1]。 对于位于除 XF以外的所有抗震结构,并且其抗震结构的延性修正系数 Rd等于或大于 1.5,那么 Ve应乘以以下较大者:为了获得 Ved

NBC 2020 弹性底板剪力设计,Ve,系数

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

S(0.2) 周期 T = 0.2 秒的设计谱反应加速度
S(0.5) 周期 T = 0.5 秒的设计谱反应加速度
S(Ta ) 结构在考虑方向上的基本振动周期的设计谱反应加速度

第 3 步:将先前确定的 Ved乘以第 4.1.8.5 条 [1] 中给出的重要性系数 Ie ,并除以延性相关的力修正系数乘以超强相关的力修正系数 Rd Ro ,见表4.1.8.9 [1],以确定地震侧向承载力Vd

第 4 步:根据简化 ESFP 确定第 4.1.8.11 条 [1] 中给出的侧向地震力 V。

NBC 2020基本剪切规范要求

根据上述信息并结合 4.1.8.12(8) [1],如果第 3 步得出的 Vd小于第 4 步得出 V 的 80%,则无论规则结构还是不规则结构,Vd均应取 0.8V。允许使用等效静力方法进行设计。

对于 4.1.8.7 [1] 中规定的动力分析的所有不规则结构,以及满足 4.1.8.12(12) [1] 中规定的动力分析的四层以上木结构,则 Vd v 或取4.1.8.12 (9) 中规定的 V 的 100% 中较大者 [1] 。

除了这些最小值外,比例系数 Vd/Ve应用于弹性楼层剪力,楼层内力,杆件内力和挠度,包括偶然扭转的影响,以确定 4.1.8.12(10) 中的设计值。 1]。

NBC 2020 RFEM 6 中的基本剪力应用

由于在 NBC 2020 中讨论了多种基本剪力变量,在根据结构分析程序 RFEM 6 中的规范进行反应谱分析时可能难以确定提供的是哪种基本剪力变量。

使用反应谱分析模块,在 反应谱 定义细节下有两种反应谱类型,即 "弹性反应谱" 和 "设计反应谱"。

在“弹性反应谱”对话框中输入 4.1.8.12(5) [1] 或步骤1中计算得出的结构的弹性底板剪力 Ve 。 该值不包含 Ie/RdRo或其他系数。

“设计谱”将提供 4.1.8.12(7) [1] 或上面的步骤3中结构的底部剪力设计值 Vd 。 但应注意,上述步骤 2 中 4.1.8.12(6) 规定的附加系数不包括在该计算中。 计算包括 Ie/RdRo ,在“设计谱”选项下会列出,在“弹性反应谱”选项卡下不会列出。

对于任何一种反应谱,用户都可以直接缩放反应谱来满足比例系数的要求。 例如,用于分析结构挠度的“弹性谱”,因为它不包括 Ie/RdRo的影响,可能需要按 4.1.8.12 中的要求乘以 Vd/Ve的比例(10). 对于类型“设计谱”,除了在 4.1.8.12(6) 或上面步骤 2 中规定的系数外,还可以采用 Vd/Ve的比例系数,它不包括在计算中。 使用“反应谱分析”模块时,用户可以在全局 X、Y 和 Z 方向上定义地震作用的缩放比例。

还需要注意的是,当激活建筑模型模块时,RFEM 6 的楼层和底部剪力现在会自动显示。 用户可以在下拉菜单中选择“按楼层排列的结果”,在“楼层作用”选项卡中会显示该楼层每层的剪力。

简而言之,除了“反应谱分析”模块外,还可以使用有限元结构分析程序 RFEM 6 来满足线性动力分析的要求,特别是 NBC 2020 中规定的模态反应谱分析。 第 4.1.8.12 条 [1] 中提到的许多基本剪力变化可以使用程序选择的反应谱类型和缩放系数计算得出。

请查看之前录制的网络课堂“在 RFEM 6 中进行 NBC 2020 反应谱分析”,其中介绍了在 RFEM 6 中根据 NBC 2020 进行反应谱分析。

作者

Amy Heilig, PE

Amy Heilig, PE

CEO - 美国办公室
销售和技术支持工程师

Amy Heilig 是位于宾夕法尼亚州费城的美国分公司的 CEO。 此外,她还提供销售和技术支持,并继续帮助开发针对北美市场的 Dlubal 软件程序。

关键词

地震 反应谱 模态反应谱分析 等效静力程序 反应谱方法 底部剪力 弹性底部剪力 底部剪力设计值 NBC NBC 2020 National Building Code of Canada

参考文献

[1]   National Building Code of Canada 2020 Volume 1. 2020, National Research Council of Canada Ottawa, ON, Canada.

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