周期比合理情況與調(diào)整

1、 今天看到一個(gè)懸賞的帖子，關(guān)于振型為扭轉(zhuǎn)時(shí)的調(diào)整的，給他回復(fù)了，不過很多人可能不容易找到，并且這是我們這種新手一般會(huì)遇到的問題，所以就再發(fā)一個(gè)帖子，當(dāng)然了，帖子的內(nèi)容不是我寫的，誰寫的這些也無從查起了，但是其內(nèi)容還是很有價(jià)值的，在這里對(duì)其人表示敬意。如其人看到了，感覺有不妥之處聯(lián)系我，立刻刪除，絕對(duì)尊重別人的成果，當(dāng)然了，最好一直留著供是大家互相學(xué)習(xí)。 1）SATWE程序中的振型是以其周期的長短排序的。 2）結(jié)構(gòu)的第一、第二振型宜為平動(dòng)，扭轉(zhuǎn)周期宜出現(xiàn)在第三振型及以后。見抗規(guī)3.5.3條3款及條文說明“結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性（周期和振型）宜相近”；高規(guī)7.1.1條條文說明“在抗震結(jié)構(gòu)中宜

2、使兩個(gè)方向的剛度接近”；高規(guī)8.1.7條7款“抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的布置宜使各主軸方向的側(cè)移剛度接近”。 3）結(jié)構(gòu)的剛度（包括側(cè)移剛度和扭轉(zhuǎn)剛度）與對(duì)應(yīng)周期成反比關(guān)系，即剛度越大周期越小，剛度越小周期越大。 4）抗側(cè)力構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度的貢獻(xiàn)與其距結(jié)構(gòu)剛心的距離成正比關(guān)系，結(jié)構(gòu)外圍的抗側(cè)力構(gòu)件對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度貢獻(xiàn)最大。 5）當(dāng)?shù)谝徽裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)，說明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)于其兩個(gè)主軸（第二振型轉(zhuǎn)角方向和第三振型轉(zhuǎn)角方向，一般都靠近X軸和Y軸）的側(cè)移剛度過小，此時(shí)宜沿兩主軸適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍的剛度，或沿兩主軸適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部的剛度。 6）當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)當(dāng)?shù)诙裥蜑榕?/p>

3、轉(zhuǎn)時(shí)，說明結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的側(cè)移剛度相差較大說明結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的側(cè)移剛度相差較大說明結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的側(cè)移剛度相差較大說明結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的側(cè)移剛度相差較大，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)其中一主軸（第一振型轉(zhuǎn)角方向）的側(cè)移剛度是合理的；但相對(duì)于另一主軸（第三振型轉(zhuǎn)角方向）的側(cè)移剛度則過小，此時(shí)宜適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部宜適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部宜適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部宜適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿沿沿沿“第三振型轉(zhuǎn)角方向第三振型轉(zhuǎn)角方向第三振型轉(zhuǎn)角方向第三振型轉(zhuǎn)角方向”的剛度的剛度的剛度的剛度，或適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍或適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍或適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍或適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍（主要是沿第一振型轉(zhuǎn)主要是沿第一振型轉(zhuǎn)主要是沿第一振型轉(zhuǎn)主要

4、是沿第一振型轉(zhuǎn)角方向角方向角方向角方向）的剛度的剛度的剛度的剛度。 7）某主軸方向的層間位移角小于限值（見高規(guī)表4.6.3，下同）較多時(shí)，對(duì)該主軸方向宜采用“加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍剛度”的方法；某主軸方向的層間位移角大于限值較多時(shí)，對(duì)該主軸方向宜采用“削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部剛度”的方法；某主軸方向的層間位移角接近限值時(shí)，對(duì)該主軸方向宜同時(shí)采用“加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍剛度”和“削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)部剛度”的方法。 8）在進(jìn)行上述調(diào)整的同時(shí)，應(yīng)注意使周期比滿足高規(guī)4.3.5條的要求。 9）當(dāng)?shù)谝徽裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)，周期比肯定不滿足規(guī)范的要求；當(dāng)?shù)诙裥蜑榕まD(zhuǎn)時(shí)，周期比較難滿足規(guī)范的要求。 【答1】 簡單的說，當(dāng)扭轉(zhuǎn)周期不在第一周期時(shí)，就是有一

5、個(gè)軸的平面剛度超過了扭轉(zhuǎn)剛度。把扭轉(zhuǎn)周期下面那個(gè)軸的剛度調(diào)弱或把第一周期對(duì)應(yīng)的軸剛度調(diào)強(qiáng)就解決了。舉個(gè)例子， 振型號(hào) 周 期 轉(zhuǎn) 角 平動(dòng)系數(shù) (X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù) 1 2.1675 177.14 0.95 ( 0.95+0.00 ) 0.05 2 1.7877 13.53 0.08 ( 0.07+0.01 ) 0.92 3 1.5541 88.93 0.99 ( 0.00+0.99 ) 0.01 第一周期是X向的，剛度正常，第二周期是扭轉(zhuǎn)周期，調(diào)這個(gè)，把第三周期對(duì)應(yīng)的Y軸調(diào)弱點(diǎn)，讓Y軸剛度小于扭轉(zhuǎn)剛度。扭轉(zhuǎn)就調(diào)過來了。 【答2】 理論上不錯(cuò),實(shí)際上應(yīng)盡量調(diào)小結(jié)構(gòu)中部Y向剛度,要不在調(diào)大Y向周

6、期時(shí),扭轉(zhuǎn)周期也在變大. 【答3】 1，2周期平動(dòng)，3周期扭轉(zhuǎn)，不成主要削弱中間，加強(qiáng)周邊，通過振型圖看哪里強(qiáng)虛弱哪里，哪里弱加強(qiáng)哪里 【答4】 周邊不宜過分加強(qiáng).不然會(huì)引起內(nèi)力過于集中,對(duì)基礎(chǔ)和構(gòu)件設(shè)計(jì)不利 合理的結(jié)構(gòu)應(yīng)該有合適的剛度大小和布置.舉個(gè)例 子:一般來說在相同條件下框剪結(jié)構(gòu)比框筒結(jié)構(gòu)受力合理.因?yàn)榭蛲驳膭偠忍性诤诵耐矃^(qū)域了. 第一振型應(yīng)是平動(dòng)的原因2010-05-15 23:12動(dòng)力學(xué)認(rèn)為結(jié)構(gòu)的第一周期應(yīng)該是出現(xiàn)該振形時(shí)所需要的能量最小，第二周期所需要的能量次之，依次往后推。我認(rèn)為規(guī)范規(guī)定Tt/T10.9就是為了讓對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用的能量中的大部分只夠激起結(jié)構(gòu)的平動(dòng)而不是扭轉(zhuǎn)。

7、按照動(dòng)力學(xué)理論，結(jié)構(gòu)第一周期只與結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量、剛度和邊界條件有關(guān)，與外界力沒有關(guān)系，地震只是提供一個(gè)激振力，基底剪力是反映這個(gè)激振效果的一個(gè)指標(biāo)，這個(gè)除了以上的條件外，同時(shí)就跟地震參數(shù)有關(guān)，比如加速度的值。而結(jié)構(gòu)最容易出現(xiàn)振動(dòng)的振型就應(yīng)該是第一振型，這個(gè)振型所需要的能量最小，最容易發(fā)生。這個(gè)就很容易理解為什么扭轉(zhuǎn)振型不能太靠前，起碼不能出現(xiàn)再第一振型。 通高層設(shè)計(jì)中是可行的。關(guān)于第二平動(dòng)周期與扭轉(zhuǎn)周期比較接近的問題是相對(duì)的，我個(gè)人認(rèn)為就是說能拉大到0.9以下最好，但是不能拉到0.9以下，也盡量不要超的太多。 怎么理解主振型？pkpm采用了wilson教授的質(zhì)量參與系數(shù)的概念（可以查看sap和

8、etabs），比如我們計(jì)算15個(gè)振型，質(zhì)量參與系數(shù)達(dá)到了98%，那么15個(gè)振型當(dāng)中就有一個(gè)質(zhì)量參與系數(shù)最大的振型，比如是2振型，它對(duì)這個(gè)98%的貢獻(xiàn)最大（比如達(dá)到40%），那么我們就認(rèn)為它就是主振型。而其它的振型的貢獻(xiàn)可能相對(duì)很小。主振型的意義在于：它可能不是最容易被激勵(lì)起的振型，但是它一旦被激勵(lì)起了，那么它就是結(jié)構(gòu)振動(dòng)的主要成分，所以我們?cè)诳拐鸬臅r(shí)候我特別給與關(guān)注，盡量避免它與扭轉(zhuǎn)振型靠近。這也就是我建議ljbwhu將T2與Tt拉大點(diǎn)的原因。 在常規(guī)的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于各種限制，不容易出現(xiàn)以下這種情況：當(dāng)結(jié)構(gòu)中存在某些相對(duì)軟弱的部分或者構(gòu)件的時(shí)候，則結(jié)構(gòu)的主振型會(huì)出現(xiàn)的比較靠后，這很容易理

9、解，因?yàn)檐浫醯牡胤皆诩?lì)能量相對(duì)小的時(shí)候就會(huì)局部振動(dòng)，此時(shí)不是整體振動(dòng)，所以該振型的質(zhì)量參與系數(shù)很小，但是它們卻是低階振型。所以我前面的貼子提到了模型錯(cuò)誤，這里的錯(cuò)誤并不是指模型邏輯上的錯(cuò)誤，而是某些構(gòu)件的剛度、尺寸、材料等原因的錯(cuò)誤，造成局部軟弱。這種情況比較特殊，但是也可能出現(xiàn)，所以要避免。 主振型：對(duì)于某個(gè)特定的地震作用引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)而言，一般每個(gè)參與振型都有著一定的貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)最大的振型就是主振型，貢獻(xiàn)指標(biāo)的確定一般有兩個(gè)，一是基底剪力的貢獻(xiàn)大小，二是應(yīng)變能的貢獻(xiàn)大小。一般而言，基底剪力的貢獻(xiàn)大小比較直觀，容易被我們接受 扭轉(zhuǎn)為主的振型中, 周期最長的稱為第一扭轉(zhuǎn)為主的振型, 其周期稱為

10、扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt 。平動(dòng)為主的振型中, 根據(jù)確定的兩個(gè)水平坐標(biāo)軸方向X 、Y , 可區(qū)分為X 向平動(dòng)為主的振型和Y 向平動(dòng)為主的振型。假定X 、Y 方向平動(dòng)為主的第一振型(即兩個(gè)方向平動(dòng)為主的振型中周期最長的振型) 的周期值分別記為T1 X和T1 Y，其中的大者位T1,小者為T2。則T1 即為高規(guī)第41315 條中所說的平動(dòng)為主的第一自振周期, T2 姑且稱作平動(dòng)為主的第二自振周期。 研究表明, 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)第一自振周期與地震作用方向的平動(dòng)第一自振周期之比值, 對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)有明顯影響, 當(dāng)兩者接近時(shí), 結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)顯著增大7 。高規(guī)第41315 條對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt

11、與平動(dòng)為主的第一自振周期T1 之比值進(jìn)行了限制, 其目的就是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度不能過弱, 以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 高規(guī)對(duì)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt 與平動(dòng)為主的第二自振周期T2 之比值沒有進(jìn)行限制, 主要考慮到實(shí)際工程中, 單純的一階扭轉(zhuǎn)或平動(dòng)振型的工程較少, 多數(shù)工程的振型是扭轉(zhuǎn)和平動(dòng)相伴隨的, 即使是平動(dòng)振型, 往往在兩個(gè)坐標(biāo)軸方向都有分量。針對(duì)上述情況, 限制Tt 與T1 的比值是必要的, 也是合理的, 具有廣泛適用性; 如對(duì)Tt 與T2 的比值也加以同樣的限制, 對(duì)一般工程是偏嚴(yán)的要求。對(duì)特殊工程,如比較規(guī)則、扭轉(zhuǎn)中心與質(zhì)心相重合的結(jié)構(gòu), 當(dāng)兩個(gè)主軸方向的側(cè)向剛度相差過大時(shí), 可對(duì)Tt 與T2

12、 的 比值加以限制, 一般不宜大于1.0。實(shí)際上, 按照抗震規(guī)范第31513 條的規(guī)定, 結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的側(cè)向剛度不宜相差過大, 以使結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向上具有比較相近的抗震性能。 當(dāng)然, 振型特征判斷還與宏觀振動(dòng)形態(tài)有關(guān)。對(duì)結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)分析而言, 結(jié)構(gòu)的某些局部振動(dòng)的振型是可以忽略的, 以利于主要問題的把握。 注意上面這句話的意義說明了，某些局部振動(dòng)可以忽略掉，那么如何判斷某些局部振動(dòng)呢？就轉(zhuǎn)到我們上面所討論的問題上來了，可以采用振型總剪力的大小來判斷或者振型質(zhì)量參與系數(shù)來判斷。忽略某些總剪力很小或者質(zhì)量參與系數(shù)很小的振型，而保留那些相對(duì)較大的振型，這樣說的話，就沒有必要強(qiáng)制 制要求將總剪

13、力最大的平動(dòng)周期作為第一平動(dòng)周期了！第一扭轉(zhuǎn)周期的確定也沒有什么疑惑。那個(gè)審圖中心的意見有問題！ （1）如果一個(gè)結(jié)構(gòu) X，Y方向周期相差很大時(shí)，前幾個(gè)平動(dòng)周期往往是一個(gè)方向的（如均為X方向或均為Y方向）。此時(shí)要求Tt/T10.9即可。 （2）如果一個(gè)結(jié)構(gòu) X，Y方向周期相差不大時(shí)，應(yīng)使第一第二振型周期以平動(dòng)為主（此時(shí)第一第二振型分別是X，Y向），此時(shí)要求Tt/T1和Tt/T2均0.9。這是容易作到的。 另附手頭一些資料，不知對(duì)大家有無幫助： （1）高規(guī)4.3.5條的條文說明主要意思：Tt與T1兩者接近時(shí)由于振動(dòng)耦連影響，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯增大。 （2）2002年9月版SATWE用戶手冊(cè)124頁：

14、振型的方向角0度是X方向，90度是Y方向。依次類推。它的意義在于使我們明確知道結(jié)構(gòu)剛度的薄弱方向。兩個(gè)第一側(cè)移振型的方向角，代表了水平地震作用的兩個(gè)近似的最不利方向。 （3）2002年9月版SATWE用戶手冊(cè)124頁：主振型的概念：對(duì)于地震引起的結(jié)構(gòu)反應(yīng)而言，參與振型貢獻(xiàn)最大的就是主振型。衡量貢獻(xiàn)大小有2個(gè)指標(biāo)較合適，一是基底剪力貢獻(xiàn)，二是應(yīng)變能貢獻(xiàn)?；准袅ω暙I(xiàn)較易為工程技術(shù)人員接受。SATWE給出每個(gè)振型每個(gè)地震方向的基底剪力貢獻(xiàn)。用于判斷每個(gè)地震方向的主振型。 PS: 周期比計(jì)算方法周期比計(jì)算方法周期比計(jì)算方法周期比計(jì)算方法： 1)扭轉(zhuǎn)周期與平動(dòng)周期的判斷：從計(jì)算書中找出所有扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5的平動(dòng)周期，按周期值從大到小排列。同理，將所有平動(dòng)系數(shù)大于0.5的平動(dòng)周期值從大到小排列； 2）第一周期的判斷：從列隊(duì)中選出數(shù)值最大的扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期，查看軟件的“結(jié)構(gòu)整體空間振動(dòng)簡圖”，看該周期值所對(duì)應(yīng)的