在论 周期判断——平动系数是否一定要0+1或1+0的讨论

本帖最后由 如梦无痕…… 于 2015-12-17 16:02 编辑

曾经和北京院一位结构设计师对此进行过争论。
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关于 周期判断——平动系数是否一定要0+1或1+0的讨论
STAWE 算出的最大地震作用方向 是根据地震作用 和坐标角度
进行刚度矩阵的算法得到一个函数的。
这个函数我查阅过相关资料 碍于自己的数学水平有限 说句实话实在是看不懂。
详见附件的一篇论文《地震最大作用方向的确定》
不过在实际设计工作中，经过自己的实践 我发现这个平动系数和最大地震作用方向实际上 和自己刚度布置有关。
如果是结构本身是比较规则的情况下。如果刚度布置分部 不是按建筑形状的分部布置的。
比较极端的情况如下图案例一 ， 刚度布置是由 45 度对称布置的。 左下角和右上角是布置的剪力墙 截图可能看不得不是特别清楚。
振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y） 扭转系数

1 1.1296 45.00 1.00 ( 0.50+0.50 ) 0.00
2 0.7428 135.00 1.00 ( 0.50+0.50 ) 0.00
3 0.490 10.00 0.00 ( 0.00+0.00 ) 1.00
地震作用最大的方向 =45.001 ( 度 )
由以上一个简单的例子可以发现，地震作用最大方向是通常是由刚度对称分部的主轴方向来的。通过看 X 向和 Y 向转角 可以判断这个结构的主轴是 45 度的坐标系了，而不是我们默认 90 度的。（当然会有例外的情况，这个还和体量大小，刚心 质心多方面因素相关。只不过这个主轴影响是最大的，如果有例外的情况不符合这个经验，在从其他地方着手，不要和我抬杠）。
有人说 这样也没有什么问题啊。回填个角度不就完了么。根据江湖经验，回填个角度就完事了。但是事实应该不是这么简单。根据抗规.5.1.1.2.条规定
有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度的时候，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用方向。
其实规范的本意是 ，我画圈的那个柱子 和主轴有夹角。回填角度其实主要是为了算这根柱子的。
那很多人可能就没有想过，那为什么 我竖向构件的都是正的，而也要回填计算角度呢。这是因为，此时我们的构件是正的。而我们的主轴方向已经改变了，实际已经变成了这样 。此时就会变成，我的所有竖向构件都是斜交抗侧力构件了。因为所有的竖向构件和主轴都有夹角。所以套用这个抗规5.1.1.2条。回填一个角度就行了。但是细细分析抗规5.1.1.2条，就会发现。这条规定绝对只是针对案例二。而不是针对案例一的。换句话说，案例一规范上并没有明确规定他应该怎么做。
还有，大家可以看抗规3.4.4的条文说明 269页下最后四行的几句话。UBC（美国抗震规范）规定抗侧力构件于主轴斜交或者不对称布置。也是不规则结构。从此可以看出，中美规范对此肯定有争议。中国规范认为这个不算不规则，按照抗规5.1.1.2考虑他不利角度就行了，而美国规范认为他是不规则，但是此项不规则应该采取什么加强措施，没有提。
所以，我认为斜交抗侧力构件和主轴有夹角其实和位移比大于1.2一样是不规则。只不过它的影响和危害肯定不及其他不规则选项，所以中国规范没有认为他是一种不规则。

那实际工作中，根据我的设计经验，什么时候会出现这样的情况呢？ 在设计设计中，结构平面都比这个复杂。根据我的经验一个规整的建筑，刚度布置表面看起来也是 0 度 90 度对称，但是却还是出现了地震最大作用方向超过 15 度很多，
那就是可能有一些凹角或者凸角没有布置抗侧力构件，例如下图 那样。画圈的地方没有布置抗侧力构件。或者抗侧力构件的刚度很小。


当然你不改凹角处 按照现行抗震规范 高规都不算错。但是从概念设计上来讲，使主轴和抗侧力构件的角度相差不多还是最好。而且由于主轴方向的改变，还使得你在进行抗扭设计时的困难。因为很难判断到底是该加强哪边的周边刚度，来进行抗扭设计。比如你可以通过节点查找法可以判断一个节点位移最大。但是因为此时的 X 向和 Y 向已经不是默认坐标系的了。，有的时候你发现 X 向的位移比超了，你有的时候会发现有的时候加强这个方向剪力墙的刚度没用。而加强另外一个方向的才有用。那就是因为此类情况导致的。
比如案例一，假如Y向位移比超了，你能准确分清楚那个是X向 哪个是Y向的么，应该加强哪一边的剪力墙刚度么，这方面调整经验少的，肯定很难一眼看出来的。

只是深层次上斜交抗侧力构件和主轴有夹角到底有什么特别大的危害，说句实话，我也不是特别清楚。如果有网友能给出解答，我会感激不尽。因为只有这样，我的调整方法和设计思路才有意义。

其实周期是不是（1+0）和（0.5+0.5）的争论的本质其实就是主轴和抗侧力构件有夹角到底好不好的争论。
所以我的结论是 我认为这和位移比大于1.2小于1.5一样。如果你能把结构通过结构调整调成主轴是正的 那是最好。如果你懒得调，你就回填角度也不算错，就如同和你位移比调整一样，你有追求调整到1.2以下，那当然是最好。但是你超过了1.2.可以采取考虑双向地震啊，或者加强角柱，边梁的承载力来提高抗扭承载力那也是可以的。





补充内容 (2015-1-20 16:24):
在实践中 调整最大地震作用方向 调整结构主轴还有一个比较好的实践意义。在剪重比不够的时候，调整地震作用最大方向和默认坐标系接近的时候，也有可能会调整过。因为PKPM只能按默认坐标系方向算剪重比。