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楼板弱连接分析(补充)
JIE构生活
2年前
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在住宅建筑中,经常出现如下典型的平面不规则结构,由中心区结构及沿不同方向伸出的单肢结构通过楼盖整体连接而成。单肢结构一般不能单独成立,需通过中心区连成整体共同抵御风和水平地震作用。
目前,比较流行的分析方法是参考美国规范(IBC-2000),相关理论描述如下:
在这里,大多数人会产生一个疑问。既然软件已经计算得到弱连接位置的剪力和轴力(或者是根据剪应力和正应力积分得到剪力和轴力),公式前面多出来的这一项0.5·αmax·G究竟是什么?
原因是,我们采用反应谱法计算时,无法考虑反向振型的影响,计算得到的弱连接位置的内力往往偏小。可以试想一下,如果弱连接一侧的单肢反向振动,在既有的楼板内力基础上,就会叠加一个地震力。而这个地震力是多少呢?
说实话,这是一个复杂问题,这里给出的简化方法是通过重力计算,以7度区为例,地震力系数为0.5X0.23=11.5%,相当于中震的剪重比是11.5%,对应小震就是4%,这是一个非常大的数值,所以说过于保守。
深圳市有一个《高层建筑平面凹凸不规则弱连接楼盖抗震设计方法技术指引》,其附录A也给出了一个弱连接内力的计算方法。这个方法的核心,是做一个隔离体出来,然后通过力的平衡计算弱连接位置的内力。
这种方法,从静力学角度来看,是成立的。但同样涉及到一个比较重要的问题,即外水平荷载Fi怎么计算?
常见做法是按重量占比系数乘以层剪力。但这样操作隐含一个前提,即楼板面内假定为刚性板,但这对弱连接楼盖恰恰是不成立的。
如果说,这里的外水平Fi也采用美国规范的方法计算,即0.5·αmax·G,那其实就等同于文章开头的计算方法。
但技术指引给出的方法,操作反而更麻烦。比如,根据振型组合的CQC方法,我们需要得到隔离体不同位置墙体各个振型的剪力,但这其实是很困难的。对一个实际项目,即使采用组合后的内力直接相加,也需要编程辅助计算。
Anyway,影响全局的焦点还在于水平外荷载Fi(也包括轴力Ni)如何计算。
从逻辑上来看,最严谨的方式是采用时程分析,但地震选波的离散性同样广为诟病。
今天文章的结论是:
对一个问题的深入分析,需要不同的方法和工具,这些方法和工具,各有各的问题,正确评估不同分析方法的利弊,也是结构工程师的职责之一。这句话讲起来轻巧,要做到很难。
过去讲的“一招鲜,吃遍天”的想法是不对的。有限元法刚普及的时候,很多人说,工程师要失业了,大部分的工程理论、工程经验都被有限元法通吃,事实并无如此。
厉害的工程师,更像是一名“全职高手”,没什么大技能,但能恰到好处地使用各种小技能。
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首次发布时间:2022-07-26
最近编辑:2年前
JIE构生活
硕士
探寻结构工程师的自由之路
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1条评论
仿真秀0623084929
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1年前
文中的反向振型,应该说是局部振型比较合适。整体刚性隔板假定低估弱连接处内力,采用分块刚性隔板可以解决
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