【蘑菇分享系列五】以一个小厂房为实例谈一点调位移比的体会

本帖最后由 采菇凉的蘑菇 于 2015-3-4 11:23 编辑


如图所示的一个6层厂房，柱距均为7.5m左右，两个楼梯间分别布置在上跨两个端开间，次梁采用十字交叉梁系。下图为标准层平面图，边柱和角柱采用500x500，中柱550x600。 （文章均来自转载，仅供分享！）

这应该说是一个非常对称规整的平面，但是出屋面小塔楼偏置一侧。周期和位移的计算结果如下：


振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数
1 1.1477 152.14 0.98 ( 0.76+0.22 ) 0.02
2 1.1471 59.15 0.93 ( 0.24+0.69 ) 0.07
3 1.0067 94.88 0.14 ( 0.00+0.13 ) 0.86


=== 工况 15 === Y+偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移


Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h
JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy
7 1 348 17.26 16.37 1.05 3600.
348 0.81 0.78 1.04
6 1 339 16.44 13.01 1.26 3600.
339 1.28 0.94 1.36
5 1 291 15.16 12.07 1.26 3600.
291 1.95 1.50 1.30
4 1 240 13.21 10.58 1.25 3600.
240 2.52 1.98 1.28
3 1 189 10.69 8.60 1.24 3600.
189 2.99 2.36 1.26
2 1 138 7.70 6.24 1.23 3600.
138 3.39 2.71 1.25
1 1 87 4.31 3.53 1.22 6050.
87 4.31 3.53 1.22

Y方向最大位移与层平均位移的比值: 1.26(第 6层第 1塔)
Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值: 1.36(第 6层第 1塔)

计算结果显示，X平动和Y平动藕联较严重，虽然规范和审查对第一周期和第二周期是否为单向纯平动并无要求，仅要求扭转为主的第一周期和平动为主的第一周期之比不大于0.9，计算结果已经满足，但是位移比为1.36，反映出扭转较严重，从抗震概念设计的角度是较不利的。查看振型图，能得到同样的结果。

分析问题的原因，可能是小塔楼偏置引起。结构的刚度分布基本对称，但因为右侧卫生间、电梯间墙体质量较大，以及更重要的是小塔楼，引起整体的结构质心偏移，造成质心和刚心不重合，引起较大的扭转。有此线索，我开始了如下尝试：加大图中框出的两跨的柱截面，试图引导刚心向质心靠拢。经过多次试算，结果还算另人满意。如下：


振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数
1 1.1296 179.51 1.00 ( 1.00+0.00 ) 0.00
2 1.0988 89.44 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.01
3 0.9841 105.22 0.06 ( 0.00+0.05 ) 0.94


=== 工况 15 === Y+偶然偏心地震作用规定水平力下的楼层最大位移


Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h
JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy
7 1 348 16.47 15.83 1.04 3600.
348 0.81 0.78 1.05
6 1 339 15.66 13.23 1.18 3600.
339 1.21 0.95 1.28
5 1 291 14.44 12.29 1.18 3600.
291 1.85 1.52 1.22
4 1 240 12.60 10.77 1.17 3600.
240 2.40 2.01 1.19
3 1 189 10.20 8.76 1.16 3600.
189 2.85 2.41 1.18
2 1 138 7.35 6.35 1.16 3600.
138 3.22 2.76 1.17
1 1 87 4.13 3.59 1.15 6050.
87 4.13 3.59 1.15

Y方向最大位移与层平均位移的比值: 1.18(第 6层第 1塔)
Y方向最大层间位移与平均层间位移的比值: 1.28(第 6层第 1塔)

可见，第一周期和第二周期，均已调整为纯平动，位移比也大大减小。说明之前的分析思路和调整的方向是正确的。呵呵，结构的乐趣在于分析和解决问题，这种成就感真的很不错呀。

总结体会：1.结构设计要重视概念设计，不能仅以满足规范要求为目标，如有调整空间应尽量予以完善。

2.位移比大家都知道，但什么时候接近调整的极限呢，经本工程的电算对比发现，周期文件的“转角”这一指标应可参考，调整后第一周期和第二周期虽在数值上非常接近，但分别为X向和Y向纯平动，不发生藕联，较理想。位移比是衡量结构扭转的宏观指标，调整的思路是使刚心和质心接近，但往往超规范1.2的要求，因为存在偶然偏心。

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