結(jié)構(gòu)設(shè)計中,設(shè)計師需要根據(jù)規(guī)范的相關(guān)要求,應(yīng)用軟件計算結(jié)果,控制各類剛度比,如剪切剛度比、剪彎剛度比、層剪力/層間位移的剛度比等。
但是有些結(jié)構(gòu)的剛度比計算還需要特殊的模型處理或者結(jié)果需要手工校核,設(shè)計中并不是將所有的樓層全部建模整體計算控制各類剛度比。比如,對地下室頂板嵌固的剪切剛度比的判斷是要考慮地下一層“相關(guān)范圍”的模型,是否考慮剛性樓板假定無關(guān);但是對樓層剪力/層間位移的剛度比計算需要考慮全樓強制剛性樓板假定等。
本文結(jié)合規(guī)范要求、工程案例及軟件,詳細(xì)深入剖析以上幾種剛度比如何進(jìn)行計算及在設(shè)計中如何控制。
剪切剛度比
(1)規(guī)范對剪切剛度比的相關(guān)要求。
結(jié)構(gòu)設(shè)計時,對帶地下室的工程,首先要根據(jù)地上一層與地下一層剪切剛度比判斷結(jié)構(gòu)能否在地下室頂板嵌固,對此高規(guī)及抗規(guī)均有詳細(xì)要求,具體如下:
a.高規(guī)要求。
高規(guī)5.3.7及其條文對剪切剛度比的要求,如圖1所示。
圖1 高規(guī)對地下室頂板嵌固剪切剛度比的要求
高規(guī)對結(jié)構(gòu)地下室頂板嵌固的剪切剛度比的計算,要求地下一層“相關(guān)范圍”側(cè)向剛度與首層側(cè)向剛度的比值大于2。地下一層的“相關(guān)范圍”一般取地上結(jié)構(gòu)外擴不超過三跨的地下室范圍。
b.抗規(guī)要求。
抗規(guī)6.1.14及其條文對地下室頂板嵌固的剪切剛度比的要求,分別如圖2,圖3所示。
圖2 抗規(guī)對地下室頂板嵌固剪切剛度比的要求
圖3 抗規(guī)條文說明對地下室頂板嵌固剪切剛度比的要求
抗規(guī)對結(jié)構(gòu)地下室頂板嵌固的剪切剛度比的計算,要求地上一層側(cè)向剛度與地下一層“相關(guān)范圍”側(cè)向剛度比不宜大于0.5?挂(guī)地下一層“相關(guān)范圍”一般取地上結(jié)構(gòu)周邊外延不大于20m的地下室范圍。
c.上?挂(guī)要求。
上?挂(guī)6.1.19對結(jié)構(gòu)在地下室頂板嵌固的剪切剛度比要求,如圖4所示。并且規(guī)范強調(diào)上部結(jié)構(gòu)的地震作用是通過地下室頂板傳遞給全部地下室的。
圖4 上?挂(guī)對結(jié)構(gòu)地下室頂板嵌固的剪切剛度比要求
上?挂(guī)對結(jié)構(gòu)地下室頂板嵌固的剪切剛度比的計算,要求地下一層側(cè)向剛度與首層側(cè)向剛度比大于1.5。
d.高規(guī)對樓層剪切剛度的計算要求。
高規(guī)附錄E.0.1給出了剪切剛度比的計算方法,如圖5所示。
圖5 高規(guī)附錄E.0.按樓層剪切剛度比的計算
需要注意的是:樓層剪切剛度的計算僅僅與豎向構(gòu)件柱、墻有關(guān),與地下室土的約束沒有任何關(guān)系,與梁截面大小也無關(guān),更與有無樓板也沒有關(guān)系。
(2)對剪切剛度的計算模型選取及結(jié)果分析校核。
a. 剪切剛度計算模型的選取。
計算剪切剛度時,要結(jié)構(gòu)帶地下室整體分析,但是地下室應(yīng)該選取相關(guān)范圍,此時與土的m值填寫多少無關(guān)。當(dāng)然與選擇強制剛性樓板假定與否也沒有關(guān)系。
對于大底盤多塔結(jié)構(gòu),如圖6所示,要判斷在地下室頂板是否嵌固時,需要切出上部塔樓不同的相關(guān)范圍按單個模型分別進(jìn)行計算,按照樓層剪切剛度比的值去判斷能否頂板嵌固。
圖6 大底盤多塔結(jié)構(gòu)
b. 剪切剛度在軟件中的計算及校核。
如圖6所示大底盤多塔結(jié)構(gòu),要判斷左塔樓能否滿足在地下室頂板嵌固,就需要切出地下室的相關(guān)范圍,形成如圖7所示模型,進(jìn)行剪切剛度及剛度比的計算。
圖7 判斷左塔樓能否在頂板嵌固的剛度比模型
計算完畢查看計算結(jié)果,輸出如圖8所示的SATWE舊版wmass.out中的計算結(jié)果。
圖8 舊版wmass.out中輸出的計算書
舊版Wmass.out中輸出的了各種剛度比,包括剪切剛度、層剪力比層間位移等是混在同一個文檔中的。如果為了判斷在地下室頂板是否嵌固,我們僅僅需要查看的是第四層與第三層的剪切剛度比(目前軟件輸出的剪切剛度比是按照抗規(guī)要求的方式輸出的,即上層剪切剛度與下一層的剪切剛度比),如果該比值小于0.5,即可判斷該塔樓可以在地下室頂板滿足嵌固條件。
如果判斷為地下室頂板嵌固,設(shè)計中可直接砍掉地下室,對上部結(jié)構(gòu)單獨建模,進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析、配筋設(shè)計及各項指標(biāo)控制。
按照圖8輸出的結(jié)果,可以從計算書中查看到結(jié)構(gòu)第4層(該塔樓有三層地下室,第4層屬于首層)兩個方向的剛度分別為:
X方向剪切剛度為RJX1=4.0548e+7kN/m
Y方向的剪切剛度為RJY1=5.8418+7kN/m。
結(jié)構(gòu)第3層(地下一層)兩個方向的剪切剛度分別為:
X方向剪切剛度為RJX1=4.8402e+8kN/m,
Y方向的剪切剛度為RJY1=3.5317+8kN/m。
手工校核第四層輸出的剪切剛度比(首層與地下一層的剛度比),得到第四層X方向的剪切剛度比分別為:
Ratx=4.0548/(4.8402*10)=0.0838<0.5,
Raty=5.8418/(3.5317*10)=0.1654<0.5。
手工校核剛度比的結(jié)果與軟件輸出一致。
第四層兩個方向的剪切剛度比Ratx及RatY均滿足小于0.5,該塔樓在地下室頂板可以滿足嵌固條件。
如圖9所示的為軟件輸出的SATWE新版剪切剛度比計算結(jié)果。
圖9 SATWE新版計算書輸出的樓層剪切剛度比
從圖9可以看到,新版本軟件輸出的結(jié)果更清楚,直接標(biāo)識出樓層剪切剛度及剛度比,直接切換到該選項,即可查看。
結(jié)構(gòu)第4層(首層)兩個方向的剪切剛度為:
X方向剪切剛度RJX1=4.05e+7kN/m,
Y 方向的剪切剛度RJY1=5.84+7kN/m;
結(jié)構(gòu)第3層(地下一層)兩個方向的剪切剛度為:
X方向剪切剛度RJX1=4.84e+8kN/m,
Y 方向的剪切剛度RJY1=3.53+8kN/m。
相比舊版本結(jié)果,新版本默認(rèn)輸出了小數(shù)點后兩位,但是計算新舊版本是相同的。
手工校核第四層輸出的剪切剛度比(首層與地下一層的剛度比),得到第四層X方向的剪切剛度比為:
RatX=4.05/(4.84*10)=0.08,
RatY=5.84/(3.53*10)=0.17。
與舊版本結(jié)果相比,其實是一致的,不過新版計算書中默認(rèn)僅僅輸出小數(shù)點后兩位,因此看到的結(jié)果貌似和舊版不同。
新版計算書中輸出的剪切剛度比,如果滿足地下室頂板嵌固條件,在對應(yīng)結(jié)果上面會用藍(lán)色字體展示。
如果對上述模型做局部修改,刪除地下室的墻體,重新計算,如果剪切剛度比不滿足地下室頂板嵌固的規(guī)范要求,第四層x,y方向的剪切剛度比均大于了0.5,程序會給出紅字提示超限,如圖10所示。
圖10 地下室頂板不滿足剪切剛度比要求,程序顯紅給出超限提示
通過上述的分析可以看到,剪切剛度計算比較簡單,軟件按照抗規(guī)要求,自動進(jìn)行樓層剪切剛度比的計算和控制,對于不滿足地下室頂板嵌固的會顯紅提示超限。
嵌固端位置的確定不影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)果,但是會影響到結(jié)構(gòu)底部加強區(qū)判定的高度、底部薄弱層的判斷、嵌固端下層梁柱配筋放大及強柱根調(diào)整等,會導(dǎo)致不同的嵌固端可能引起不同的配筋及抗剪承載力之比等。
如果地下室頂板無法作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的時候,如程序給出如圖10所示的超限信息時,此時設(shè)計中嵌固端下移,一般認(rèn)為此時嵌固端直接移動到基礎(chǔ)頂。也就說不再關(guān)注其他樓層的剛度比了。
但是有些設(shè)計師希望嵌固端放在地下室的中間某個樓層位置,如果要判斷地下室的其他中間樓層能否滿足嵌固時,該剛度比規(guī)范沒有給出明確要求,不知道應(yīng)該如何控制。但是有設(shè)計師希望按照按照首層與地下中間某層的剪切剛度比來進(jìn)行控制,這就需要設(shè)計師手動進(jìn)行剪切剛度比的計算了,再判斷首層與地下中間某個樓層的剪切剛度比能否滿足規(guī)范要求。
樓層剪力比層間位移的剛度比
(1)規(guī)范對層剪力與層間位移的剛度比相關(guān)要求。
a. 抗規(guī)對樓層剪力/層間位移計算的剛度比控制要求。
抗規(guī)對結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則中,側(cè)向剛度規(guī)則要求本層側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70%,或不小于其上相鄰三個樓層側(cè)向剛度平均值的80%,如圖11所示。該要求對所有的結(jié)構(gòu)體系都是相同的,該處的側(cè)向剛度是用樓層剪力與層間位移計算的比值,而樓層剪力及層間位一般在全樓強制剛性樓板假定下計算得到。
圖11 抗規(guī)對側(cè)向剛度不規(guī)則時樓層剛度比的控制
b. 高規(guī)對樓層剪力與層間位移計算的剛度比控制要求。
高規(guī)中對豎向不規(guī)則,樓層側(cè)向剛度比的判斷是區(qū)分結(jié)構(gòu)體系的,不同的結(jié)構(gòu)體系采用不同的計算公式,高規(guī)中對非框架結(jié)構(gòu)的剛度比是要考慮層高修正的,并且對比值的限值也是區(qū)分不同情況的,按照90%、110%或者150%進(jìn)行控制,如圖12所示。
圖12 高規(guī)對側(cè)向剛度不規(guī)則時樓層剛度比的控制
(2)對層剪力比層間位移剛度比的計算模型選取及結(jié)果分析校核。
a.樓層剪力與層間位移計算剛度比的模型選取
在判斷清楚嵌固端之后,就要進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)設(shè)計了。如果能滿足地下室頂板嵌固,應(yīng)砍掉地下室進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)計算,然后再按照抗規(guī)、高規(guī)的要求計算樓層剪力與層間位移的剛度比,判斷該樓層是否是薄弱層。
對圖7的模型砍掉地下室,形成如圖13所示的模型。
圖13 砍掉地下室僅僅上部結(jié)構(gòu)模型
此時計算時,需要注意,對原帶地下室的模型,不能僅僅在建模中刪除地下室,同時還需要在SATWE參數(shù)指定中修改地下室的層數(shù)為0,嵌固端所在的層號為1,如圖14所示。
圖14 修改嵌固端所在的層號和地地下室層數(shù)
另外由于高規(guī)和抗規(guī)對判斷薄弱層的層剪力與層間位移的剛度比計算是不完全相同的,對于框架結(jié)構(gòu)是完全一致的,但是對非框架結(jié)構(gòu),高規(guī)要在抗規(guī)的基礎(chǔ)上考慮層高修正。這就需要對非框架結(jié)構(gòu),還要選擇如何進(jìn)行剛度比的控制,如圖15所示,軟件默認(rèn)的情況是剛度比控制“按抗規(guī)和高規(guī)從嚴(yán)控判斷”,設(shè)計師也可選擇按“抗規(guī)”或“高規(guī)”執(zhí)行剛度比的控制。
圖15 按剛度比判斷薄弱層的方式是抗規(guī)和高規(guī)從嚴(yán)
b.結(jié)構(gòu)樓層剪力與層間位移計算剛度比的計算和校核
計算完畢之后查看SATWE舊版wmass.out中的計算結(jié)果,如圖16所示,此時層剪力與層間位移的剛度比與圖8帶地下室的結(jié)構(gòu)計算的結(jié)果是不同的。
圖16 不帶地下室的結(jié)構(gòu)舊版wmass.out中輸出的計算書
舊版wmass.out中輸出的計算書中,對于樓層剪力與樓層位移直接計算的剛度寫為RJX3和RJY3,但是對剛度比是做了區(qū)分的,區(qū)分了框架結(jié)構(gòu)的剛度比及非框架結(jié)構(gòu)的剛度比,框架結(jié)構(gòu)的剛度比記為Ratx1和Raty1;對于非框架結(jié)構(gòu)的剛度比記為Ratx2和Raty2。
由于該結(jié)構(gòu)是框剪結(jié)構(gòu),選擇按照抗規(guī)與高規(guī)從嚴(yán)控制剛度比,因此,在控制時要同時滿足Ratx1、Raty1及Ratx2、Raty2。
要校核第一層的剛度比就需要有第二、第三、第四層的樓層剪力與層間位移計算的剛度。軟件中輸出第三、四層剛度的結(jié)果如圖17所示。
圖17第三、第四層樓層剪力與層間位移計算的剛度
b1.手工校核第一層的剛度比。
第1-4層兩個方向樓層剪力/層間位移計算的剛度分別為:
第一層剛度分別為:RJX3 = 1.1514E+07(kN/m)和RJY3 = 2.1527E+07(kN/m);
第二層剛度分別為:RJX3 = 8.1058E+06(kN/m)和RJY3 = 1.6042E+07(kN/m);
第三層剛度分別為:RJX3 = 6.3276E+06(kN/m)和RJY3 = 1.2036E+07(kN/m);
第四層剛度分別為:RJX3 = 5.2796E+06(kN/m)和 RJY3 = 9.5684E+06(kN/m);
Ratx1,Raty1分別為按抗規(guī)控制的樓層剛度比,即X,Y 方向本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值中之較小者。
第一層與第二層側(cè)移剛度70%的比值x、y向分別為:
第一層與以上三層(第二、第三、第四)平均側(cè)移剛度80%的比值x、y向分別為:
按照規(guī)范的要求
Ratx1=min(2.0292,2.1903)=2.0292,
Raty1=min(1.9170,2.144)=1.9170;
手工校核Ratx1與Raty1剛度比結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。
注意:軟件輸出的該剛度比已經(jīng)考慮了與上層70%的比值及與上三層平均值80%的比值,因此,在剛度比能否滿足規(guī)范要求的判斷時,直接與1去比較。
Ratx2,Raty2 分別為:X,Y 方向的剛度比,對于非廣東地區(qū)分框架結(jié)構(gòu)和非框架結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu)剛度比與《抗規(guī)》類似,非框架結(jié)構(gòu)為考慮層高修正的剛度比;對于廣東地區(qū)為考慮層高修正的剛度比(《高規(guī)》剛度比)。
由于該結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu),屬于非框架結(jié)構(gòu),按照高規(guī)的要求,要分別判斷考慮層高修正的側(cè)移剛度比,本層剛度不宜小于上層的90%、110%或者150%。具體取90%、110%還是150%程序會自動根據(jù)要求判斷,由于該結(jié)構(gòu)的首層是第一層,屬于結(jié)構(gòu)最底部,因此,判斷第一層的剛度比時要按照底部嵌固層執(zhí)行,按照高規(guī)150%的要求進(jìn)行剛度比計算。
由于按照高規(guī)計算剛度比時,要考慮層高修正,輸出了該結(jié)構(gòu)中的各層層高,如圖18所示。
圖18 該結(jié)構(gòu)中的各層層高
則按高規(guī),考慮層高修正,第一層與第二層側(cè)移剛度的150%的比值x、y向分別為:
手工校核Ratx2與Raty2剛度比結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。
注意:軟件輸出的該剛度比已經(jīng)考慮了與上層150%的比值,因此,在剛度比能否滿足規(guī)范要求的判斷時,直接與1去比較。
判斷首層是否是薄弱層的剛度比要按抗規(guī)和高規(guī)從嚴(yán)控制,則本層最終剛度比為:
由于這兩個數(shù)值均大于1,因此,結(jié)構(gòu)首層兩個方向分別判斷均不是薄弱層。
b2.手工校核第二層的剛度比:
該結(jié)構(gòu)中第2層、3層、4層及5層的剛度及剛度比結(jié)果輸出如圖19所示。
圖19 結(jié)構(gòu)第2-5層剛度及剛度比結(jié)果輸出
第2-4層兩個方向按照樓層剪力與層間位移計算的剛度分別為:
第二層剛度分別為:RJX3 = 8.1058E+06(kN/m)和RJY3 = 1.6042E+07(kN/m);
第三層剛度分別為:RJX3 = 6.3276E+06(kN/m)和RJY3 = 1.2036E+07(kN/m);
第四層剛度分別為:RJX3 = 5.2796E+06(kN/m)和 RJY3 = 9.5684E+06(kN/m);
第五層剛度分別為:RJX3 = 3.0421E+06(kN/m) 和RJY3 = 4.8587E+06(kN/m)
Ratx1,Raty1分別為按照抗規(guī)控制的樓層剛度比,即X,Y 方向本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值中之較小者。
第二層與第三層側(cè)移剛度70%的比值x、y向分別為:
x向為8.1058/(0.7*6.3276)=1.8300;
y向為1.6042/(0.7*1.2036)=1.9041;
第二層與以上三層(第三、第四、第五)平均側(cè)移剛度80%的比值x、y向分別為:
按照規(guī)范的要求
Ratx1=min(1.8300,2.0750)= 1.8300,
Raty1=min(1.9041,22733)=1.9041;
手工校核Ratx1與Raty1剛度比結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。
注意:軟件輸出的該剛度比已經(jīng)考慮了與上層70%的比值及與上三層平均值80%的比值,因此,在剛度比能否滿足規(guī)范要求的判斷時,直接與1去比較。
該框剪結(jié)構(gòu),按照高規(guī)要求,要判斷考慮層高修正的側(cè)移剛度比,本層剛度不宜小于上層的90%、110%或者150%。具體取90%、110%或150%程序自動根據(jù)要求判斷。該層屬于結(jié)構(gòu)的第二層,且本層層高與相鄰上層層高相同,不存在本層層高大于相鄰上層層高的1.5倍,因此,軟件自動判斷第二層的剛度比時按90%執(zhí)行剛度比限值。
按高規(guī),考慮層高修正,第二層與第三層側(cè)移剛度90%的比值x、y向分別為:
手工校核Ratx2與Raty2剛度比結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。
注意:軟件輸出的該剛度比已經(jīng)考慮了與上層90%的比值,因此,在剛度比能否滿足規(guī)范要求的判斷時,直接與1去比較。
判斷首層是否是薄弱層的剛度比判斷要按照抗規(guī)和高規(guī)從嚴(yán)控制,則本層最終的剛度比為:
由于這兩個數(shù)值均大于1,因此,該結(jié)構(gòu)第二層兩個方向分別判斷都不是薄弱層。
b3.手工校核第五層的剛度比:
該結(jié)構(gòu)第5層、6層的剛度及剛度比結(jié)果輸出如圖20所示。
圖20 結(jié)構(gòu)第5、6層剛度及剛度比結(jié)果輸出
第五層層剪力/層間位移的剛度為:
RJX3 = 3.0421E+06(kN/m)和RJY3 = 4.8587E+06(kN/m);
第六層層剪力/層間位移的剛度為:
RJX3 = 4.1697E+06(kN/m)和RJY3 = 6.5628E+06(kN/m);
由圖18可知,結(jié)構(gòu)第五層層高7m,第6層層高4.2m,第五層層高大于相鄰上層層高的1.5倍(7/4.2=1.667>1.5),因此,對于高規(guī)3.5.2中的Ratx2,Raty2的計算要按照110%控制,軟件會自動判斷第五層的剛度比按110%執(zhí)行限值。
由于Ratx1,Raty1的計算與前面第一層及第二層的計算方法一致,此處不再做贅述。此處主要手工校核Ratx2,Raty2。
按高規(guī),考慮層高修正及本層層高大于相鄰上層的1.5倍,第五層與第六層側(cè)移剛度比值x、y向分別為:
x向為Ratx2=[3.042/(4.1697*1.1)]*(7/4.2)=1.1054;
y向為Raty2=[4.8587/(1.1*/6.5628)]*(7/4.2)]=1.1217;
手工校核Ratx2與Raty2剛度比結(jié)果與軟件輸出結(jié)果一致。
注意:軟件輸出的剛度比已經(jīng)考慮了本層大于上層層高1.5倍的情況,按110%進(jìn)行剛度比限值控制,因此,在判斷剛度比能否滿足規(guī)范要求時,直接與1去比較。
(3)新版計算書樓層剪力比層間位移剛度比的結(jié)果輸出及展示。
通過上述對照舊版本計算書wmass.out的結(jié)果,可以清楚的看到各層的層剪力/層間位移的剛度比指標(biāo)如何進(jìn)行控制。為了讓結(jié)果展示的更加清晰,在新版計算書中,可以查看結(jié)構(gòu)樓層剪力與層間位移計算剛度比結(jié)果,如圖21所示。
圖21 新版計算書中輸出的樓層剛度及剛度比
通過圖21輸出的層剪力/層間位移結(jié)果可以看出,PKPM軟件在新版計算書中輸出的剛度比做了明確的類型區(qū)分,左側(cè)菜單有“剪切剛度”、“剪彎剛度”及“樓層剪力比層間位移剛度”,這樣可非常清楚、直觀的切換到各自剛度下查看結(jié)果樓層剛度比的結(jié)果。
對于樓層剪力/層間位移的剛度及剛度比計算時,軟件輸出了Ratx1,Raty1,同時輸出了Ratx2,Raty2。其中Ratx1及Raty1的含義和舊版本計算書中的結(jié)果是一致的,但是Ratx2及Raty2的含義與舊版計算書中的結(jié)果不一致。
新版計算書中,Ratx1,Raty1分別為按照抗規(guī)控制的樓層剛度比,即X,Y 方向本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移剛度70%的比值或上三層平均側(cè)移剛度80%的比值中之較小者。對該比值的輸出,新舊版本計算書結(jié)果完全一致,輸出的剛度比比值都是直接與1去比較。
新版計算書中,Ratx2,Raty2 分別表示:X,Y 方向本層側(cè)移剛度與本層層高的乘積與上一層相應(yīng)側(cè)移剛度與上層層高的乘積的比值。但是對于Ratx2,Raty2計算時,由于其剛度比限值有可能為90%、110%及150%,新版計算書中,軟件根據(jù)要求自動輸出了Rat2-min,也就是剛度比的限值。剛度比能否滿足要求,需要用計算的剛度比直接與Rat2-min去比較。
注意:由于新版計算書中,此處輸出的Ratx2,Raty2的比值未直接考慮90%、110%及150%,因此,計算的結(jié)果與舊版計算書中的結(jié)果不同,但判斷結(jié)果完全一致。
但新舊版本計算書輸出的結(jié)構(gòu)樓層的層剪力/層間位移的剛度是完全一致的。
比如,新版計算書第一層輸出的層剪力/層間位移的剛度,兩個方向分別為:
RJX3 = 1.1514E+07(kN/m)和RJY3 = 2.1527E+07(kN/m);
第二層樓層剪力/層間位移的剛度,兩個方向分別為:
RJX3 = 8.1058E+06(kN/m)和RJY3 = 1.6042E+07(kN/m);
新舊版本輸出的樓層剛度結(jié)果完全一致。(有微小差別,是由于新版計算書顯示僅僅保留了小數(shù)點后兩位有效數(shù)字)
手工校核新版計算書中的Ratx2及Raty2(該剛度比為考慮層高修正的剛度比,但是未能像舊版計算書那樣,在計算結(jié)果中直接考慮90%、110%及150%)。
第一層的剛度比,兩個方向分別為:
Ratx2=(1.1514*10/8.1058)*(5.4/4.2)=1.826≈1.83;
Raty2=(2.1527/1.6042)*(5.4/4.2)=1.725≈1.73;
手工校核結(jié)果與軟件新版計算書結(jié)果輸出一致,判斷時直接用該比值與1.5(該層屬于底層,用150%的比值)去比較。這與舊版計算書wmass.out中輸出的剛度比Ratx2,Raty2結(jié)果是不同的。
第二層剛度比:
Ratx2=(8.1058/6.3276)*(4.2/4.2)=1.281≈1.28;
Raty2=(1.6042/1.2036)*(4.2/4.2)=1.333≈1.33;
手工校核結(jié)果與軟件新版計算書結(jié)果輸出一致,判斷時直接用該比值與0.9(90%的比值)去比較。這與舊版計算書wmass.out中輸出的剛度比Ratx2,Raty2結(jié)果也是不同的。
第五層剛度比:
Ratx2=(3.042/4.1697)*(7/4.2)=1.2159≈1.22;
Raty2=(4.8587/6.5628)*(7/4.2)=1.234≈1.23;
手工校核結(jié)果與軟件新版計算書結(jié)果輸出一致,判斷時直接用該比值與1.1(該層與相鄰上層層高之比大于1.5,用110%的比值)去比較。這與舊版計算書wmass.out中輸出的剛度比Ratx2,Raty2結(jié)果是不同的。
從上述結(jié)構(gòu)新版本計算書輸出結(jié)構(gòu)可以看出,新版本的計算書分別各自輸出對應(yīng)要求的剛度比及剛度比的限值,雖然對于Ratx2、Raty2的計算結(jié)果與舊版本計算結(jié)果不完全一致,但新版本中的結(jié)果更容易讓設(shè)計師從設(shè)計角度清晰的控制樓層剛度比及考慮層高修正的剛度比限值。
(4)框架結(jié)構(gòu)樓層剪力比層間位移剛度比的結(jié)果輸出及校核。
軟件對于樓層剪力/層間位移剛度比的判斷,是輸出Ratx1、Raty1還是Ratx2、Raty2或者兩者同時輸出,是根據(jù)指定的結(jié)構(gòu)體系來判斷。
對于上述框剪塔樓結(jié)構(gòu),從結(jié)果可以看到,同時輸出了Ratx1、Raty1和Ratx2、Raty,并且對樓層剛度比控制時要雙控,取Rat1與Rat2中的較小值。如果直接將上述結(jié)構(gòu)體系修改為框架結(jié)構(gòu),如圖22所示。
圖22 結(jié)構(gòu)體系指定為“框架結(jié)構(gòu)”
對于該結(jié)構(gòu)如果指定為框架結(jié)構(gòu),輸出的樓層剪力/層間位移的剛度結(jié)構(gòu)還是一樣的,但剛度比的結(jié)果與框剪結(jié)構(gòu)輸出不同,軟件按高規(guī)及抗規(guī)要求,僅輸出Ratx1、Raty1。輸出的層剪力/層間位移的剛度比新版計算書結(jié)果如圖23所示。
圖23 框架結(jié)構(gòu)新版計算書中輸出的樓層剛度及剛度比
從圖23輸出的結(jié)果可以看到,當(dāng)選擇框架結(jié)構(gòu)時,程序會根據(jù)規(guī)范對框架結(jié)構(gòu)的要求進(jìn)行剛度比的計算,僅僅輸出本層與上層70%及與相鄰上三層剛度平均值的80%的較小值。此時,輸出的結(jié)果和框剪結(jié)構(gòu)時輸出的Ratx1,Raty1是一致的。