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對于框架(或框剪,剪力墻)結構,一般需要控制的有:
宏觀控制的5大比值:周期比,位移比,剛度比,剪重比,剛重比
微觀控制的6大比值:軸壓比,剪壓比,剪跨比,跨高比,高厚比(剪力墻),長細比(柱)
我對這些比值的基本概念是相當模糊的。所以在看規范的相應條文的時候,也老是會出現不知所云的情況,而且由于對這些比值的概念不清,導致在調整的時候茫然無頭緒。
[1]、剪重比控制:剪重比指任一樓層的水平剪力與該層及其以上各層總重力荷載代表值的比值。一般是指底層水平剪力與結構總重力荷載代表值之比。它在某種程度上反映了結構的剛柔程度,剪重比應在一個合理的范圍內,以保證結構整體的剛度適中,剪重比太小,說明結構整體剛度偏柔,在水平荷載或水平地震作用下將產升過大的水平位移或層間位移;剪重比過大,說明結構整體剛度偏剛,會引起很大的地震力,不經濟。
附規范規定:《抗規》5.2.5條“剪重比”在新規范中就是水平地震剪力系數λ。
《高規》3.3.13條出于結構安全的考慮,增加了對各層水平地震剪力最小值的要求,結構的水平地震效應據此進行相應調整。
[2]、位移比控制:位移比是指樓層的最大彈性水平位移(或層間位移)與該樓層彈性水位移(或層間位移)的平均值之比。位移比的大小是反映結構平面規則與否的重要依據,它側重控制的是結構側向剛度和扭轉之間的一種相對關系,而非絕對大小,它的目的是使結構抗側力構件布置更有效、更合理。
附規范規定:《高規》的4.3.5條規定,樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移角,A、B級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值的1.2倍;且A級高度高層建筑不應大于該樓層平均值的1.5倍,B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑,不應大于該樓層平均值的1.3倍。
[3]、周期比控制:周期比使指結構扭轉為主的第一周期T1與以平動為主的第一周T1的比值,其主要目的是控制結構在地震作用下的扭轉效應。周期比實際上反映了結構的扭轉剛度和側向剛度之間的一種對應關系,同時也反映了結構抗側力鉤件布置的合理性和有效性。
附規范規定:《高規》4.3.5條規定,結構扭轉為主的第一周期Tt與平動為主的第一周期T1之比,A級高度高層建筑不應大于0.9;B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑不應大于0.850
[4]、層剛比控制:我國的“抗震規范”和“高規”均對結構的樓層側向剛度比作出了規定,其主要目的是為了保證結構豎向剛度變化的均勻性,防止出現突變的情況。層剛度比比較直觀反映了結構樓層側向剛度沿豎向分布的均勻程度,它是衡量結構豎向規則與否的重要標志。
高層結構設計需要控制的幾個比值
幾個限值的意義
1、 軸壓比:主要為控制結構的延性,規范對墻肢和柱均有相應限值要求,見抗規6.3.7和6.4.6,在剪力墻的軸壓比計算中,軸力取重力荷載代表設計值,與柱子的不一樣。okok.org
2、剪重比:主要為控制各樓層最小地震剪力,確保結構安全性,見抗規5.2.5。okok.org
3、側向剛度比:主要為控制結構豎向規則性。位移比:主要為控制結構平面規則性,以免形成扭轉,對結構產生不利影響。控制比例為1.5。見抗規3.4.2、3.4.3。okok.org
4、周期比:主要為控制結構扭轉效應,減小扭轉對結構產生的不利影響,要求見高規4.3.5。okok.org
5、剛重比:主要為控制結構的穩定性,以免結構產生滑移和傾覆,要求見高規。
6、剪跨比: 梁的剪跨比,剪力的位置a與h0的比值。剪跨比影響了剪應力和正應力之間的相對關系,因此也決定了主應力的大小和方向,也影響著梁的斜截面受剪承載力和破壞的方式;同時 也反映在受剪承載力的公式上。柱的剪跨比: ,若反彎點在柱子層高范圍內,可取 柱子的剪跨比小于2時,需要全長加密,見混凝土規范11.4.12、11.4.17。
7、剪壓比(梁柱截面上的名義剪應力V/bh0與混凝土軸心抗壓強度設計值的比值):梁塑性鉸區的截面剪壓比對梁的延性、耗能能力及保持梁的強度、剛度有明顯的影響,當剪壓比大于0.15的時候,梁的強度和剛度有明顯的退化現象,此時再增加箍筋用量,也不能發揮作用,因此對梁柱的截面尺寸有所要求。
8、軸壓比:軸壓比是指有地震作用組合的柱組合軸壓力設計值與柱的全截面面積和砼軸心受壓抗壓強度設計值乘積的比值,是影響柱子破壞形態和延性的主要因素之一。軸壓比限值的依據是理論分析和試驗研究并參照國外的類似條件確定的,其基準值是對稱配筋柱大小偏心受壓狀態的軸壓比分界值。
9、跨高比:梁的跨高比(梁的凈跨與梁截面高度的比值)對梁的抗震性能有明顯的影響。梁(非剪力墻的連梁)的跨高比小于5和深梁都按照深受彎構件進行計算的。
10、延性比:延性比即為彈塑性位移增大系數。延性是指材料、構件、結構在初始強度沒有明顯退化的情況下的非彈性變形能力。延性比主要分為三個層面,即截面的延性比、構件的延性比和結構的延性比。結構的延性比多指框架或者剪力墻等結構的水平荷載-頂層水平位移(P-delta)、水平荷載-層間位移等曲線。 結構的屈服位移有等能量方法、幾何做圖法等。