[分享]刚度比怎么看、怎么用?

发表于2019-08-07     1457人浏览     0人跟帖     总热度:258  



本文转载自公众号土木吧(id:tumubar)
剪切刚度

1. 定义:
是反应结构面剪切变形性质的重要参数,其数值等于峰值前剪切刚度曲线上任一点的切线斜率。
 
2. 应用
1《高规》附录EE.0.1条规定:当转换层设置在12层时,可近似采用转换层与其相邻上层结构的2等效剪切刚度比(对于转换层)γe1表示转换层上、下层结构刚度的变化,γe1宜接近1,非抗震设计时γe1不应小于0.4,抗震设计时γe1不应小于0.5γe1可按下列公式计算:
刚度比怎么看、怎么用?_1
 
2《抗震规范》第6.1.143条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小2    《高规》5.3.7条规定:高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于21等效剪切刚度比)  其条文说明指出楼层侧向刚度比可按本规程附录E01条公式计算。

地震力与地震层间位移比
1. 定义:
实际上就是使结构发生单位层间位移角所需要的力。

2. 应用
1《高规》第3.5.2条均规定:抗震设计时,高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化应符合下列规定:    1)对框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ1可按式(3.5.2—1)计算,且本层与相邻上层的比值不宜小于0.7,与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。3侧向刚度比,对于每一层)
刚度比怎么看、怎么用?_2

2)对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ2可按式(3.5.2-2)计算,且本层与相邻上层的比值不宜小于0.9;当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时,该比值不宜小于1.1;对结构底部嵌固层,该比值不宜小于1.5。4等效侧向刚度比,对于每一层)
刚度比怎么看、怎么用?_3

2《高规》附录E中第E.0.2条:当转换层设置在第2层以上时,按本规程式(3.5.2—1)计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6。5侧向刚度比,仅对于转换层)
3)《高规》附录E中第E.0.3条:当转换层设置在第2层以上时,尚宜采用图E所示的计算模型按公式(E.0.3)计算转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比γe2γe2宜接近1,非抗震设计时γe2不应小于0.5,抗震设计时γe2不应小于0.8。6等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构)(也叫等效剪弯刚度比)
 
刚度比怎么看、怎么用?_4

剪弯刚度
1. 定义:
实际上就是单位力作用下的层间位移角,其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响,但没有考虑上下层对本层的约束。
 
2. 应用
《高规》附录E中第E.0.3条:当转换层设置在第2层以上时,尚宜采用图E所示的计算模型按公式(E.0.3)计算转换层下部结构与上部结构的等效侧向刚度比γe2γe2宜接近1,非抗震设计时γe2不应小于0.5,抗震设计时γe2不应小于0.8。(等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构)(也叫7等效剪弯刚度比
 
刚度比怎么看、怎么用?_5

三者的详解与盈建科应用

1等效剪切刚度比 
2等效剪切刚度比,对于转换层
3侧向刚度比,对于每一层
4等效侧向刚度比,对于每一层
5侧向刚度比,仅对于转换层
6等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构
7等效剪弯刚度比

刚度比怎么看、怎么用?_6
RJX1RJY1RJZ1:等效剪切刚度
RatxRaty: 1等效剪切刚度比
RJX3RJY3RJZ3:侧向刚度
Ratx1Raty13侧向刚度比
Ratx2Raty24等效侧向刚度比
1. 1等效剪切刚度比
用于判断地下室是否能作为嵌固端,即地下室刚度与首层刚度的比值不小于2,盈建科判断条件是RatxRaty均要小于0.5
高规附录EE.0.1条式:
刚度比怎么看、怎么用?_7
式中刚度比怎么看、怎么用?_8为等效剪切刚度,即盈建科中的RJX1,RJY1RJZ1
 
刚度比怎么看、怎么用?_9
3Ratx=3RJX1/2RJX1=2.7634/2.2722=1.2162
 
或者按下图的剪切刚度比:判断条件为刚度比不小于2
 
刚度比怎么看、怎么用?_10
 
刚度比怎么看、怎么用?_11
X向刚度比=22.115/2.2722=9.7328=1/2层的Ratx1
Y向刚度比=20.651/2.0102=10.2730=1/2层的Raty1
 
2. 3侧向刚度比
  用于判断结构刚度是否满足高规3.5.21条,判断条件Ratx1Raty1均不小于1
高规式3.5.2-1刚度比怎么看、怎么用?_12,由此式可看出侧向刚度比为刚度比怎么看、怎么用?_13
,即盈建科中的RJX3,RJY3RJZ3
 
刚度比怎么看、怎么用?_14
 
2Ratx1=MIN{2RJX3/70%*3RJX3),第2RJX3/80%*3~5RJX3的平均值}=MIN{4.5450/3.0026x70%,4.5450/(80%*(3.0026+2.4838+2.6692)/3)}=2.0898
34等效侧向刚度比
  用于判断结构刚度是否满足高规3.5.22条,判断条件Ratx2Raty2均不小于1
高规式3.5.2-2刚度比怎么看、怎么用?_15 
 
刚度比怎么看、怎么用?_16
2Ratx2=2RJX3/90%*3RJX3*h2/h3= 4.5450/3.0026x90%x(3.8/3.5)=1.8260
注:当本层层高大于相邻上层层高1.5倍时取相邻上层刚度的110%;当本层为嵌固层时相邻上层的150%
42等效剪切刚度比,对于转换层
用于判断有转换层的结构,且转换层在12层时的刚度是否满足要求,判断条件:非抗震设计时γe1不应小于0.4,抗震设计时γe1不应小于0.5
高规附录EE.0.1条中式刚度比怎么看、怎么用?_17
 
刚度比怎么看、怎么用?_18
刚度比怎么看、怎么用?_19
刚度比怎么看、怎么用?_20第2层RJX1/3RJX1 = 52.962/3.3252,52.962=15.9272
Ratx的区别:1Ratx表示的是本层与相邻下层的等效剪切刚度比,刚度比怎么看、怎么用?_21表示的是本层与相邻上层的等效剪切刚度比;2、Ratx用于判断地下室顶板能否作为嵌固端,刚度比怎么看、怎么用?_22用于判断转换层刚度是否满足结构刚度要求(转换层在1、2层时)。
 
55侧向刚度比,仅对于转换层
用于判断有转换层的结构,且转换层在2层以上时的刚度是否满足要求,判断条件:高规3.5.2-1计算的转换层与其相邻上层的侧向刚度比不应小于0.6
式:刚度比怎么看、怎么用?_23 
 
刚度比怎么看、怎么用?_24
刚度比怎么看、怎么用?_25
7X向等效侧向刚度比=7RJX3/8RJX3=1.4280/2.8356=0.5036
转换层的等效侧向刚度比与Ratx1的区别:转换层的侧向刚度比为本层的侧向刚度比与相邻上层的比值;Ratx1为本层侧向刚度与相邻上层侧向刚度的70%的比值或本层侧向刚度与相邻上3层侧向刚度平均值的80%的比值;刚度比怎么看、怎么用?_26本层侧向刚度与相邻上层侧向刚度的比值或本层侧向刚度与相邻上3层侧向刚度平均值的比值。
 
6.等效侧向刚度比,对于转换层上部结构与下部结构
用于判断有转换层的结构,且转换层在2层以上时的刚度是否满足要求,判断条件:非抗震设计时γe2不应小于0.5,抗震设计时γe2不应小于0.8
高规附录EE.0.3条:刚度比怎么看、怎么用?_27
式中:
1刚度比怎么看、怎么用?_28为单位水平力作用下的的侧向位移,即剪弯刚度;
2刚度比怎么看、怎么用?_29使结构发生单位层间位移角所需要的力,即侧向刚度;
3H1/H2为高度修正系数。
因此,γe2为等效侧向刚度比,也为等效剪弯刚度。
 
刚度比怎么看、怎么用?_30 
γe2=5.1170/7.3216*22.8/19.8=0.8048
 
三者的适用

非转换结构需满足:
1、地下室顶板为嵌固端时,满足1等效剪切刚度比 
2、每一层满足3侧向刚度比或4等效侧向刚度比。(注:此刚度比是在地震力作用的条件下,非抗震地区可视情况判断。)
 
转换层在1、2层时需要满足:
1、 地下室顶板为嵌固端时,满足1等效剪切刚度比 
2、 非转换层满足3侧向刚度比或4等效侧向刚度比;
3、 转换层满足2等效剪切刚度比
 
转换层在2层以上时需要满足:
1、 地下室顶板为嵌固端时,满足1等效剪切刚度比 
2、 非转换层满足3侧向刚度比或4等效侧向刚度比;
3、 转换层满足5侧向刚度比、6等效侧向刚度比(7等效剪弯刚度比)。

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