高层钢筋混凝土框架结构自振周期估算的研究

高层钢筋混凝土框架结构自振周期估算的研究 吴明军 (四JII建筑职业技术学院德阳618000) 摘要：对高层钢筋混凝土框架结构基本自振周期的估算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 进行了探讨，建立了计算更简便、平均误 差更小的估算公式。 关键词：高层钢筋混凝土框架结构 自振周期 估算 THEEST【MATIoNoNESSENTL蛆。NATUREVIBRATIONPERIODOFREINFORCED ． CONCRETEFRAMESTRUCTUREOFHIGH-RISECONSTRUCTION WuMingjun (SichuanCollegeofArchitecturalTechnologyDeyang618000) Abstract：ItWaSdiscussedthemethodoftheestimationonessentialnaturevibrationperiodofreinforcedconcreteframe structureofhigh·riseconstruction，andWaSestablishedtheformulashavingsimplercalculationandlesseraverage discrepancybetweenactualvalueandtheestimatedone． Keywords：reinforcedconcreteframestructureofhiIgh-riseconstructionnaturevibrationperiodestimation 高层建筑结构设计必然进行结构抗震计算。在 计算地震作用时，需要确定结构的自振周期，其中最 关键的是确定结构的基本自振周期。 建筑结构自振周期是结构自身固有的动力学特 性，取决于多方面因素，如结构的类型(反映材料特 性)、形式、层数、高度、平立面布置(质量与刚度分 布)、地基特征甚至结构的施工质量等。 高层建筑结构自振周期是一个重要的设计参 数，是判断高层建筑结构设计是否合理的一个重要 依据，是衡量高层建筑结构质量与刚度是否匹配、刚 度是否合理的重要指标。 1对已有公式的分析 结构自振周期的确定方法有理论方法计算(目 前主要用比较精确的电算法)、 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 公式计算和近似 估算。后者建立于实测结果与理论分析基础之上。 由于高层建筑结构是一个空间体系，振动形式 十分复杂，而所有的结构计算模型本质上都是一种 假定。这就决定了无论用什么方法所求得的高层建 筑结构自振周期都只能是近似值。 因此，工程设计界一直致力于寻求既简便又具 有较高精度的高层建筑结构自振周期估算法，很多 作者n。31为此做了大量工作。目前计算高层建筑结 构基本自振周期的经验公式和估算方法很多。 1)高层钢筋混凝土结构按层数n估算公式 IndustrialConstrucrionV01．38，NO．10．2008 文献[1]建议： 框架结构 T。=(0．12—0．15)n(1a) 框剪或框筒结构 T1=(O．06。0．12)rt(1b) 剪力墙或筒中筒结构 T。=(0．04～0．06)n(1c) 式中：／'t为楼层的总层数。 文献[2]建议： 框架或框剪结构 T。=(0．07．0．09)厅(2a) 剪力墙结构的住宅、旅馆高度20．50m、剪力墙 间距3～6m时， 若横墙间距较密 横向Tl=O．054n 纵向T1=O．04n 若横墙间距较疏 (2b) (2c) 横向T。=0．06n (2d) 纵向T。=0．05n (2e) 2)用底部剪力法计算高层建筑结构的水平地震 作 者：吴明军男1963年8月出生副教授西南石油大学 博士研究生 E—mail：346116459@163．tom 收稿日期：2008—03—20 工业建筑2008年第38卷第lO期57 万方数据 作用时，建设部颁 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 《高层钢筋混凝土结构技术规 程)(JGJ3-2002)¨1建议按“假想顶点水平位移Ⅱ，”计 算： T1=1．7妒r~／Mr (3) 式中：拆为考虑非承重墙刚度对结构自振周期影响 的折减系数；u，为假想的结构顶点水平位移，即假 想把集中在各楼层处的重力荷载代表值G；作为该 楼层的水平荷载，按有关规定计算出的结构顶点弹 性水平位移，m。 3)《建筑结构荷载 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(GB50009．2001)b1推荐 的高层钢筋混凝土框架、框剪结构的基本自振周期 近似计算公式为： T。：o．25+o．00053H2／扫 (4) 式中：日为房屋高度，日为房屋宽度。 以上公式计算结果与实测值相比，在不同结构条 件下精度并不相同，有时相差还很大，如表l所示。 从表1看出，对有的建筑，这样计算出的结构基本自 振周期值与实测值№1相差率高达92．22％。事实上， 即使采用十分精确复杂的理论用电算法求得的数值 解仍然与实际情况有较大出入。 表1 高层钢筋混凝土框架结构自振周期实测值与规范公式计算值比较 Table1 ComparisonofthemeasuredresultsoftallRCframestructure’snaturalvibrationperiodtothoseofthecalculation 往：表中r，I为规范推荐公式(4)的计算结果o 2本文估算公式的建立 由“换算体系法”可得弯曲型高层建筑结构基本 自振周期： Tl=1．781日2√南 (5) 式中：W，为建筑结构重力荷载换算成的沿高度均布 的重力荷载集度(单位高度重力荷载值)；E为结构 材料弹性模量；，为结构水平截面惯性矩。 若结构平面宽度(沿地震方向)为B，长度为h， 58 材料重度为y，用口、p、妒表：-E系数，则日J设Wl= OfBhy，，=肚B3，则 死=妒H百2 (6) 其中9=1．781√为 同理，剪切型高层建筑结构自振周期为： 死=3．972日√南 (7) 工业建筑 2008年第38卷第10期 万方数据 式中：G为结构材料剪切模量；A为结构水平截面面 积。 若用善、叩表示系数，同样可设A=渺，于是 T。=∥ (8) 其中可=3．972 从式(6)、式(8)知，高层建筑结构基本自振周期 的计算公式，关键就是确定出较为满意的系数补叩。 框架结构受水平地震作用自振时，决定其变形 类型是弯曲型还是剪切型的主要因素无疑是楼盖相 对于柱群横截面的刚度比、结构高度与宽度(此处指 楼盖平行于振动方向长)之比(即高宽比Ⅳ，B)。经 验表明：当楼盖的长宽比矗／曰和结构高宽比HIB均 在2以上时，框架结构自振变形呈弯曲型，反之则呈 剪切型。 表2通过典型工程的实测结果，计算分析高层 框架结构弯曲型自振基本周期计算系数9的取值 规律。 表2高层框架结构弯曲型自振基本周期计算系数分析 审’， Table2 Analysisofnaturalvibrationperiodcoefficientofbendingtallframestructure 从表2可知：高层钢筋混凝土框架结构弯曲型 自振基本周期计算系数9=0．0041—0．0064，结构 设计时估算可取中间值0．005。即 兀：O．005百H2 (9) 表3通过典型工程的实测结果，分析计算了高 层框架结构剪切型自振基本周期计算系数叩的取 值。 表3高层钢筋混凝土框架结构剪切型自振基本周期计算系数分析 Table3 Analysisofnaturalvibrationperiodcoefficientofshearingtallframestructure 高层钢筋混凝土框架结构自振周期估算的研究——吴明军 59 互渤 万方数据 从表3可知：高层钢筋混凝土框架结构剪切型 自振基本周期计算系数呀=0．011—0．017，且大多数 偏于0．011，故结构设计估算时可取中间值0．014。 即 T。=0．014H (10) 式(6)、式(8)也可用于其他以弯曲、剪切变形为 主的高层建筑结构(如钢筋混凝土剪力墙结构)基本 自振周期估算。 3例证与结语 本文将所建立的估算公式运用于实际结构，并 与实测值值进行比较，如表4所示。 表4 高层钢筋混凝土框架结构基本自振周期计算值比较分析 Table4 Comparisonofcalcalatedvaluesofbasicnaturalvibrationperiodoftallstructures 注：表中rj为规范推荐公式(4)计算结果，r’为本文公式(9)或(10)计算结果。 从以上分析可知，本文建议的钢筋混凝土高层 建筑结构基本自振周期估算式(6)、式(8)对实际结 参季文献 构计算结果与实测值相比，离散性更小，计算值平均 1耋嘉霉黧舞慧掌构自振周期计算方法探讯河北建筑 误差比规范公式也小，且计算更简便(尤其是剪切型 2包世华．新编高层建筑结构．北京：中国水利水电出版社，2001 公式)，可以在工程设计中试用。不过，对结构自振 3梁远森，许红，王云昌·高层建筑结构的自振周期的计算与实 变形类型的判定尚需进一步研究，找到更严密的判 4翌j要00南科学2高,层200钢5篡瓷凝土结构技术规程 定方法。系数9、叩的确定还可进一步根据结构特 5 GB50009—2001建筑结构荷载规范 性细化。 6包世华，方鄂华一高层建筑结构设计·北京：清华大学出版社，1990 (上接第56页) 同的常数值，即弱硬化合金取为1．15，强硬化合金 取为1．25，这样不仅便于实际应用，而且可以使相 关公式的计算结果较为合理地满足设计要求； 3)分析结果显示，相关公式采用上述呀：取值 时所得计算结果与有限元计算结果相比较为接近， 且总是偏于安全的，而且由于分析采用的典型铝合 金材料为弱硬化合金和强硬化合金的下限，而n值 越大则7：值越小，所以上述叩：取值对一般情况而 言同样总是偏于安全的。 参考文献 AluminumAssociation．SpecificationforAluminumStructures(First Edition)．Washington。DC：1976 ECCS．EuropeanRecommendationsforAluminumAlloyStructures(First Edition)．London：1978 张铮，张其林．H形截面铝合金压弯构件平面内稳定承载力的 试验及理论研究．建筑结构学报．2006，27(5)：9—15 金 鑫．单轴对称截面铝合金压杆极限承载力研究：[博士学位 论文]．1-海：同济大学，2005 吴亚舸．铝合金受压板件局部屈曲与受弯构件弯扭屈曲承载力 研究：[博十学位论文]．卜海：同济大学，2005 GB50017—2003钢结构设计规范 FederieoMM．AluminitanAlloyStructures(SecondEdition)．London： Chapman＆Hall．1995 CEN．prEN1999一I—I：DesignofMuInimumStructures—General StructuralRules．2002 工业建筑2008年第38豢第10期 l 2 3 4 5 6 7 8 万方数据 高层钢筋混凝土框架结构自振周期估算的研究 作者： 吴明军， Wu Mingjun 作者单位： 四川建筑职业技术学院,德阳,618000 刊名： 工业建筑 英文刊名： INDUSTRIAL CONSTRUCTION 年，卷(期)： 2008,38(10) 被引用次数： 1次 参考文献(6条) 1.包世华;方鄂华 高层建筑结构设计 1990 2.GB 50009-2001.建筑结构荷载规范 3.JGJ 3-2002.高层钢筋混凝土结构技术规程 4.梁远森;许红;王云昌 高层建筑结构的自振周期的计算与实测[期刊论文]-河南科学 2005(05) 5.包世华 新编高层建筑结构 2001 6.李海涛;张富强 高层建筑结构自振周期计算方法探讨[期刊论文]-河北建筑工程学院学报 2003(01) 引证文献(2条) 1.黄华.叶艳霞.朱钦.张国振.金池.张雄 填充墙对框架结构自振周期的影响分析[期刊论文]-工业建筑 2010(5) 2.黄华.叶艳霞.朱钦.张国振.金池.张雄 填充墙对框架结构自振周期的影响分析[期刊论文]-工业建筑 2010(5) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gyjz200810015.aspx