菲標在midasGen結(jié)構(gòu)計算中的參數(shù)輸入

菲標在midasGen結(jié)構(gòu)計算中的參數(shù)輸入摘要：以菲標NSCP-2015為基礎(chǔ)，詳細介紹了midasGen海外版進行框架結(jié)構(gòu)抗震計算涉及到的重要參數(shù)輸入：材料定義、風荷載、反應譜修正系數(shù)R、地震作用和地震恒載W。關(guān)鍵詞：midasGenNSCP-2015風荷載地震反應譜引言隨著國家深入推進“一帶一路”建設(shè)，海外工程項目日益增多，而海外工程項目一般要求按照美標或歐標設(shè)計，軟件用Staadpro，Etabs,或midasGen，了解并掌握這些設(shè)計規(guī)范及軟件變得非常有必要。由于菲律賓是共建“一帶一路”的天然伙伴，加上其“大建特建計劃”，國內(nèi)承接的菲律賓工程項目越來越多。菲律賓是一個地震多發(fā)國家，地震動峰值加速度高達0.4g，對菲律賓抗震設(shè)計規(guī)范的研究成為重中之重。本文以菲律賓《國家結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》NationalStructuralCodeOfThePhilippines2015(NSCP-2015)為基礎(chǔ)，詳細介紹了利用midasGen海外版進行框架結(jié)構(gòu)抗震計算涉及到的重要參數(shù)輸入，以期能給采用相似規(guī)范和軟件的設(shè)計人員提供參考。1.材料定義1.1混凝土材料菲標的材料定義同美標，midasGen中材料數(shù)據(jù)庫可選ASTM(RC)，其混凝土強度等級由6150mmX300mm圓柱體抗壓強度標準值fc'確定，而中標GB50010中是由150mm的立方體抗壓強度標準值fcu,k確定的。中菲標28d抗壓強度關(guān)系:fc’為fcu,k的0.8?0.875倍，取fc’=0.84fcu,k列于表1中。表1混凝土軸心抗壓強度標準值規(guī)范C20C25C3OC35C^OCd5C50C55C60中標蜩k202530354045505560中標!獲13.416.720.123.426.832.435.538.5菲標岐21.125.329.533.73B42.2菲（美）標常用的混凝土強度等級有3000psi（20.7Mpa）,4000psi（27.6MPa）,5000psi（34.5MPa），1psi=0.006895MPa。由上表可知菲標的強度GradeC4000介于中標的C30~C35之間，GradeC5000介于中標的C40~C45之間。1.2鋼筋鋼筋設(shè)計規(guī)范同樣選ASTM（RC），標準鋼筋號有#3~#18，鋼筋號的數(shù)字近似對應國內(nèi)直徑為n/8in，1in=25.4mm，即“#n”的鋼筋直徑=25.4*n/8=3.175*n毫米，詳見下表2。表2鋼筋標準號拍科柘#6#7#8啊#10#11#14ttlB直徑fmm)1D1319222529-324357面粗(mm2)711272&5能8507MS&171007145225B12風荷載NSCP-2015的風荷載相關(guān)規(guī)定同美標IBC-2012和ASCE7-10。midasGen中風荷載參數(shù)輸入見圖1，主要參數(shù)有基本風速，暴露類別，方向系數(shù)和陣風系數(shù)等。2.1基本風速NSCP-2015規(guī)定基本風速采用離地10m、3s中的瞬時風速，50年的超越概率為15%，重現(xiàn)期為300年，年超越概率為0.0033。而中標基本風速的時距為10min，兩者可進行簡單轉(zhuǎn)換：菲標基本風速VR1.42V（V為中標基本風速）。海外工程項目中，業(yè)主一般會提供當?shù)鼗撅L速。注意midasGen軟件中基本風速默認的單位是英里，即mile/h，注意轉(zhuǎn)化，1千米（公里）=0.621371英里。2.2暴露類別NSCP-2015中的暴露類別是根據(jù)地面粗糙度確定的，地面粗糙度是幾類則的暴露類別就是幾類。而地面粗糙度又是由自然地形、植被和建筑設(shè)施來確定的，中菲地面粗糙度分類對比詳見下表3。表3地面粗糙度分類類別菲標HSCP-2CI15中標GE5009-2012A近海海面和海島■,海岸、湖岸及沙漠地區(qū)B城市及市郊.樹林、或其他具有許多障礙物或密集建筑群損返田如、鄉(xiāng)樸州群、丘陵以，反房屋惜潮疏的鄉(xiāng)口城市郊區(qū)C具有高度刁虧9JI的稀郵礙物的田闊地區(qū)0包括平坦、開闊的鄉(xiāng)村皮草原。有密集建而￥的地巾巾區(qū)D平原、直接曝露于從開闊水面上吹來的風的無障隧海岸地區(qū)。包括泥平地、鹽減地祖不間斷的姓地+有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)由表3可知菲標NSCP-2015的地面粗糙度D類大致相當于中標的A類，菲標的地面粗糙度C類、B類分別相當于中標的B類，C類。2.3方向系數(shù)KdNSCP-2015中常見結(jié)構(gòu)類型的方向系數(shù)同美標ASCE7-10，主要抗風體系Kd=0.85,詳見下表4。則 表4風向系數(shù)Kd結(jié)構(gòu)類型方向系數(shù)匹建筑物:主簌W和0g構(gòu)翱綢嘩構(gòu)，D.BW拱形屋面0.85* 』桐囪、儒和相f喝構(gòu)：心IEH形眼六邊形0.95h圓形。,理腴立實獨口實L及固定式標牌OiSS*開敞式標睡瞬構(gòu)式框架'OiSS*7塔架；，三角形、正方形、指形。0.85所有箕他截面：0.9?2.4陣風系數(shù)G

NSCP-2015規(guī)定一般剛性結(jié)構(gòu)取G=0.85或按式207A.9-6計算，柔性或動力性能敏感結(jié)構(gòu)的G按式207A.9-10計算。剛性結(jié)構(gòu)：基本自震頻率大于或等于1Hz的結(jié)構(gòu)，一般低于18m的建筑可視為剛性結(jié)構(gòu)；柔性結(jié)構(gòu)：基本自震頻率小于1Hz的結(jié)構(gòu)。圖1midasGen中風荷載參數(shù)輸入vss-..,1圖1midasGen中風荷載參數(shù)輸入vss-..,1“ZZI0—1AtRif LW■CH汨 1- >|QE時 吐心Kir通■Htthh? 時卷船肝耳總 也會/心 q\日5m*93：Hl： ?a 廿聞k腓 加 r)岸毒6瞄. E e皿滁 Q■*心■心MUMHFLCp： 由gGvifjts區(qū)］EHKiVrMTHI^■臭1Mt. |iif周癡*: 1Q .BT問?正 Ofi ■■S?:切0 E ftrmt岫： E fl ?s1.反應譜修正系數(shù)RNSCP-2015的結(jié)構(gòu)體系類型同美標ASCE7-10，但反應譜修正系數(shù)R值不一樣，NSCP-2015的R值詳見下表5。菲標采用設(shè)計地震作用下的彈性地震力除以R作為構(gòu)件的設(shè)計地震力，不同構(gòu)件因為其延性的差異而采用不同的折減系數(shù)R。通過不同的R來考慮不同結(jié)構(gòu)類型的抗震承載力驗算和抗震變形驗算。表5菲標中的結(jié)構(gòu)體系類型及R值結(jié)構(gòu)體系定義對應我國延性等唳K值承重墻體系由承重度辰攝體系爭愛全部特殊Special4.5BearingWall成大言附的豎向荷就,由苒力瑪力墻結(jié)構(gòu)Ordinary4.5Systens堵或支撐框架來翹水平力瀚框架體系踞座的【空間框架承擔豎向荷特殊Special5.DEuildinjFYsjie裁，由再力堵成支撐框架承擔做框罪普通tttdinary5.6Systens水平力臘框架體系服整的【空間樁架承擔翌向荷特殊Special8.5Jtoment-Resin裁，水平力王要利用框架皓構(gòu)框架結(jié)構(gòu)中等Intrxjni?dLa.-tr5.5￥ Systens中構(gòu)件的彎曲來承擔普逋Ordinary3.5雙重體繇再力墻服整的空間樁架承擔翌向荷柢果抑力墻結(jié)構(gòu)特殊Special8.5與拈彎柜鬼貌，由乾力墻或麥撞框架和特普通Ordinary6.5Systens串帽渣框架并同承受水平力NSCP-2015中結(jié)構(gòu)設(shè)定了不同的延性等級：普通（Ordinary），中等（Intermediate），特殊（Special）。通過不同的設(shè)計參數(shù)和抗震措施來保證三個等級的延性性能依次遞增，R依次增大，設(shè)計地震作用依次降低。菲律賓是世界上地震最活躍的國家之一，其80%的國土位于地震4區(qū)（0.4g）部分地區(qū)位于地震2區(qū)（0.2g）。注意對于混凝土框架結(jié)構(gòu)，4區(qū)不允許采用中等和普通延性框架，只允許采用特殊延性框架，即4區(qū)的框架結(jié)構(gòu)只能取R=8.5。1.地震反應譜NSCP-2015以50年超越概率10%的地震作用作為基準設(shè)防地震作用，相當于中國的第二設(shè)防水準。采用設(shè)計地震作用下的彈性地震力除以R作為構(gòu)件的設(shè)計地震力，以此考慮結(jié)構(gòu)延性的影響。NSCP-2015規(guī)定的設(shè)計反應譜曲線（圖208-3）參考的是美標UBC-1997，地震系數(shù)Cv、Ca與震區(qū)影響系數(shù)z、場地類別、近震因素Na和Nv有關(guān)。注意整個項目的場地類別并非一樣的，每個單體的場地類別需詳見地勘。近震因素Na、Nv與震源類型和震源距離有關(guān)。例：菲律賓某鋼筋混凝土框架位于震區(qū)4，由NSCP-2015的表208-3查得，z=0.4；根據(jù)地勘報告知場地類別為Sd，震源類型B類且離震源10km，查表208-5和208-6得近震因素Na=Nv=1.0；再由表208-7和表208-8查得地震參數(shù)Ca=0.44*Na=0.44，Cv=0.64*Nv=0.64。midasGen中地震反應譜參數(shù)輸入示例見圖3，注意此處放大系數(shù)填：1/R=1/8.5=0.118

圖3midasGen中地震反應譜參數(shù)1.地震恒載W(seismicdeadload)NSCP-2015中的地震恒載W(seismicdeadload)相當于美標ASCE7-10的有效地震重量W，類似中標的重力荷載代表值，包括所有恒載和部分特定情況的活載。NSCP-2015只規(guī)定了存貯區(qū)樓面活載的最小參與比例(25%),具體比例需要結(jié)合實際工程指定。菲標、美標和中標的W組合系數(shù)詳見表6。表6地震恒載W的組合系數(shù)荷載類型[TSCP-2O15ASCE7-10GB5C011-30LO恒訶就1.0L01.0橫面活荷款存貯區(qū)^0,25其他可取。有貯區(qū)^0.25日他。箍書鹿、檔案皆年0.B耳他民用建筑0-5摟地面陣墻MO.永久設(shè)備LQLQ未明瑚，應按1-0W1.44kN/n： 0>1.44kN/n： 0.20M屋面積茨C-.5屋面活荷載0屋唳花園等L.Q未明類恒應1^1.0車度譙天朗場0未明確「應按L01.結(jié)論以NSCP-2015為基礎(chǔ)，通過對midasGen抗震計算中涉及的材料定義、風荷載、反應譜修正系數(shù)R、地震作用和地震恒載W等內(nèi)容的分析，得出如下結(jié)論：中菲標混凝土28d抗壓強度關(guān)系：菲標fc’為中標fcu,k的0.8?0.875倍，菲標的GradeC4000介于中標的C30~C35之間；鋼筋標準號“#n”的鋼筋直徑=25.4*n/8=3.175*n毫米風荷載輸入中：菲標基本風速VF.42V。(V0為中標基本風速)；菲標的地面粗糙度D類大致相當于中標的A類，菲標的C類、B類分別相當于中標的B類，C類；主要抗風體系的Kd=0.85；一般剛性結(jié)構(gòu)取G=0.85。地震4區(qū)的框架結(jié)構(gòu)只能采用特殊延性框架，R=8.5.地震反應譜輸入中：地震系數(shù)Cv、Ca與震區(qū)影響系數(shù)z、場地類別、近震因素Na和Nv有關(guān)，而近震因素Na、Nv又與震源類型和震源距離有關(guān)。注意最后反應譜放大系數(shù)應填1/R。地震恒載W只包括恒載和部分特定情況的活載，除存貯區(qū)樓面活荷載組合系數(shù)不小于0.25，其他樓面活荷載不計，比中標的重力荷載代表值小。參考文獻：NSCP-2015,NationalStructuralCodeofThePhilippines2015[S]