高层建筑当需计算双向地震作用时如何考虑质量偶然偏心的影响

工 程 结 构 高层建筑当需计算双向地震作用时 如何考虑质量偶然偏心的影响 唐元旭，黄世凯 (四川省建筑设计院，I四Jll成都610017 【摘要】计算考虐7％向地震作m，《考虑质量*#*a∞彰自，取：者∞}#情a进行#构＆计。 Ⅲ过时R向№震作月和质量mM偏-。分别考虑∞计鼻镕％取^Ⅱ与H向№震作月和质量m**o目时考虐 的计算镕果对m．为I程记计^月在i程设计十挺*参考。， 【美键自】目向地震作m；质量*#*一o．高5建筑％构 中围分类号l TU973‘3l 【立麓标识码l B 《高层建筑混凝±结构拄术规程》(JI；J3—2002)(“F 简称《高规))第333条条文说明：“当计算双向地震作用 时，可不考虑质封偶熟偏心的影晌。”对丁造一条醢删，有些 结搀人员w解为H算T般向№震作用，就可“不考虐质量偶 然偏n的影响，在I程设计中町H按照考虑m向地震作用的 计算结果进行构件的dE筋殴计。施工蚓市矗中就出现r这 种情况计算Ⅸ向地震作卅同时R考虑丫质量偶然偏。的影 响．某些人柏审查意见说可“不考虑；计算双向地震作用时 末考虑质量偶然磕心的影响，爿些^的审查意见z说要考 虑。这让结构设计人员无所适从。对这一问题有*要进行 探讨¨算烈向地震作用时质量偶然佩。的影响究竟该水竣 考虑，“展如何考虑。 1双向地震作用和质量偶然偏心 (高规'第332条规定“质量与刚度分布明显不均匀 }糕；≥j嚣蒜菇18^男’$#，*袅工虮， 总I程师，从丰建筑结构女计I作。 四川建筑第28卷2。。809 工 程 结 构 T对称的结构应计算H向水平地震作用下的扭转影响；# 它情况．应计算单向水平地震作用下的扭转影响”。《高 规》第33 3条规定。计算单向地震作用时应考虑质量偶 然偏。的影lR”。建两条的意思足规则结构计算考虑质量偶 熟偏。影响的单向水平地震作用，不规则结构汁并Ⅱ向水 平M震作用。但是，不规则结构仪计算m向水平地震作用 而不考虑质量偶然偏心的影响是否一定安全并苻台 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 要 求呢，质城偶然偏oⅫ“向地震作用的M蹰在仃何I程中 都是客观存在的，日向地震作带和质品偶然偏心的地震作 用效应会随着其件I程而不同，或同一工程的十同构件而 {同。前太有小．不能一概而论。埘fT规则结构m向地 震作用的效应，应不低于考虑质量偶然偏心影响的单向地 震作用的效应。《高规)第333条条空说W是指ll笄双向 地震作用时可不考虑质母偶然偏心的影响，并未明确规定 计算r口向地蠼作用就不考虑质量偶然偏心的影响，这主 要表示质量偶然偏一tl,和d向地震作用的影响可不同时考虑 (即不叠加)。t高规》编委黄小坤在(高层建筑混凝土结 构技术规程)(J(Ⅺ3—2002)若干同题解说中m是如此阐 述的。在同-z程中，分别计算双向地震作用(不考虑质 量偶然偏。的影响)和考虑质量偶鼎偏心的单向地震作用， 有蝗构件是口向地震作用起拄制．有蚌构件是考虑质量偶 然偏心的单向地震作用起控制(圉1．罔2中自圆周处印为 分别计算烈向地震作用和质量偶然偏。起拄制作用的构 件)。并且<高规》第435条规定接层肾向构件的最人水 平位移和屠问位移q搂层平均值的＆值是在考虑质量偶然 偏心影响的地震作用下的比值。闻此，当一个1程计算r “向地震作用，《应考虑质量偶然偏。的影响，取二者的 不利情况进行结构设计。 2 SATWE软件的处理 质量偶然偏。和口向地震怍坩不同时考虑，在工程设 计中可“分M攻¨算。第次考虑舢q地震作用的i十葬．第 四川建筑第28卷200809 雾至I雾程一．≯菇·4二确l溪 二次考虑质量偶然偏心的计算，然后对两次计算结 果取大值，这样设计是符合规范要求的。但是分两 次计算取大值必然给设计人员带来很大的工作量。 目前，很多设计院采用中国建筑科学研究院《多层 及高层建筑结构空间有限元分析及设计软件》SAT_ WE进行结构分析，从SATWE的技术条件看不出质 量偶然偏心和双向地震作用的影响软件是如何处理 的。SATWE计算参数中“考虑双向地震作用”和 “考虑偶然偏心”两个选项同时选取与分别选取再 表3最大位移比、最大层间位移、最大层间位移角和顶点位移计算结果 最大位移比 最大层间位移 最大层间 顶点位移 方法 (mm) 位移角 (mm) 石方向 y方向 X方向 Y方向 X方向 Y方向 夏方向 Y方向 第一种 偏心 1．41 1．21 1．71 1．73 1／18721／184628．5030．56 方法 双向 1．34 1．08 1．59 1．68 1／20081／190526．9l·29．42 第二种方法 1．41 1．2l 1．7l 1．73 1／18721／184628．5030．56 取大值有何区别呢?因此，笔者选取一个实际工程进行对比 计算。 。． 某实际工程为剪力墙住宅(带有少量框架柱)，地面以 上2l层，层高3．2m。使用SATWE软件计算，计算参数均 相同，结构平面布置图见图3。对两种设计方法进行比较， 第一种方法为分别考虑双向地震作用和质量偶然偏心的影响 再取大值，第二种方法为同时考虑双向地震作用和质量偶然 偏心的影响。 (1)周期。计算30个振型，表1仅列出前9个。 表1 1—9振型周期 振型 l 2 3 4 5 6 7 8 9 第一种 偏心 1．9831．7511．415o．4970．48l0-3，7601236o．复弭0．181 方法 双向 1．鳃3L7511．4150．487o．48lo．376o．2=16o．22缉o．181 第二种方法 1．9831．75l1．4150．4870．镐l0．3，760．236o．224o．181 注：偏心——考虑质量偶然偏心的计算；双向——考虑双向地 震作用的计算。 (2)剪重比、有效质量系数、底层地震剪力见表2。 表2 剪重比、有效质量系数、底层地震剪力 剪重比(％) 有效质量系数 底层地震剪力 方法 (％) (kV、 x方向 Y方向 x方向 Y方向 x方向 Y方向 第一种 偏心 1．72％1．78％99．50％100．0D％凇202535．41 方法 双向 l-72％1．78％99．50％100．00％凇加 2535．41 第二种方法 1．72％1．78％99．50％100．00％凇加 2535．4l (上接第215页)的发展，为今后的社会发展作出更大的贡献。 参考文献 [1]高利人．钢梁一钢筋混凝土柱组合框架结构在国外的发展 [J]．建筑结构，2002，32(5)：34—37． [2]申红霞，顾强．钢梁一钢筋混凝土柱节点的研究及应用概况 [J]．建筑钢结构进展，2004，2(6)：33—36． 【3] Griffi8LG．SomedesignconsiderationsforcompositeFramesstrue— ture8[J]．AIScEngineeringjoumal，1986，23(2)：59—64． 218 (3)最大位移比、最大层间位移、最大层间位移角、 顶点位移见表3。 ．． (4)梁、框架柱、剪九墙配筋结果比较。取2层、12 层及屋面层共3层，对两种方法的计算结果进行比较，梁 的配筋(主筋、箍筋及腰筋)、框架柱的配筋(主筋、箍筋 及轴压比)、。剪力墙的配筋(暗柱主筋、水平钢筋及轴压 比．)均是相同的。 3结论 当一个工程按《高规》第3．3．2条规定需要计算双 向地震作用，还应考虑质量偶然偏心的影响，取二者的 不利情况进行结构设计。本文使用SATWE软件，对分 别考虑双向地震作用和质量偶然偏心的影响再取大值与 同时考虑双向地震作用和质量偶然偏心的计算结果进行 了比较，各种计算指标和配筋结果均是相同的，这说明 SATWE软件在考虑双向地震作用和质量偶然偏心的影响 时，不是将两者产生的效应进行叠加，而是分别考虑两 者的影响，取其对结构的不利影响进行结构设计。因 此，当需要计算双向地震作用时可以将SATWE计算参 数中“考虑双向地震作用”和“考虑偶然偏心”两个选 项同时选取进行一次计算。 参考文献 [1]JGJ3—2002高层建筑混凝土结构技术规程[s]． [2]GB50011-f200l建筑抗震设计规范[s]． [4]中国建筑科学研究院．多层及高层建筑结构空间有限元分析及 设计软件SATWE用户手册及技术条件[M】．2002． [4]YamanouehiH．developmentandusageofcompositeandhybrid structures(CHS)basedonperformance[c]∥Presentedat1995 ACIfallConvention，1995． [5】许伟，仲祗卿．钢筋混凝土柱一钢梁节点的研究状况[J]．四川 建筑，2007，27(增刊)：106—108． [6]傅剑平．钢筋混凝土框架节点抗震性能与设计方法研究[D]． 重庆大学，2002． [7]赵作周，钱稼如．钢粱一钢筋混凝土柱连接节点试验研究[J]． 建筑结构，2006，36(8)：69—73． 四川建筑第28卷2008．09 高层建筑当需计算双向地震作用时如何考虑质量偶然偏心的 影响 作者： 唐元旭， 黄世凯 作者单位： 四川省建筑设计院,四川成都610017 本文读者也读过(10条) 1. 韦承基.王沁平.薛复恒.凌煜 双向地震作用[会议论文]-2004 2. 王斌.王庆利.刘之洋 双向地震影响下抗震和减震结构变形的比较[期刊论文]-东北大学学报(自然科学版) 1999,20(5) 3. 王丰.李宏男.Wang Feng.Li Hongnan 双向地震动作用下刚度偏心单层体系弹性反应谱研究[期刊论文]-振动与 冲击2007,26(6) 4. 李英民.赖明 考虑双向水平地震作用的结构抗震设计问题[会议论文]-2006 5. 魏琏.王森.韦承基.彭伙水.林云.黄世敏 双向地震作用下钢筋混凝土矩形截面柱配筋设计方法的研究[期刊论文 ]-工程抗震2000(4) 6. 姜鋆.钱稼茹.王翠坤 一幢特别不规则高层建筑结构的地震反应研究[会议论文]-2004 7. 柏亚双.孙景江.徐国林.BAI Yashuang.SUN Jingjiang.XU Guolin 偏心结构双向水平地震反应谱输入问题研究 [期刊论文]-世界地震工程2009,25(3) 8. 李松.毛海涛 SATWE计算中关于建筑平面不规则的判定[期刊论文]-湖北成人教育学院学报2006,12(2) 9. 管民生.王险峰.杜宏彪.周军.吴煜华.Guan Min-sheng.Wang Xian-feng.Du Hong-biao.Zhou Jun.Wu Yu-hua 框 架-剪力墙结构单双向地震输入下的反应分析[期刊论文]-广东工业大学学报2010,27(2) 10. 李九宏.马哲.LI Jiu-hong.MA Zhe 双向偏心矩形扩展基础底面尺寸的直接计算法[期刊论文]-河南科学 2008,26(1) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7080490.aspx