层间位移角计算是否考虑最不利地震作用方向?


无意间看到某平台发布的一个结构专家给设计人员处理问题的问答,段老师也认真学习了相关技术内容并有些个人想法,故而就问答内容发表一点自己的拙见供结构界同仁思索。

《【结构讲坛】|刨根问底,关于层间位移角计算是否考虑最不利地震作用方向的一些商榷》- 投稿作者:结构微理论 - 发布于:翻身猫建筑自学网
▲素材:某专家对于层间位移角计算的建议

由于段老师水平有限,下面讨论内容可能在表达方式和知识准确性方面有不妥之处,欢迎广大同行批评指正!

结构主轴如图一所示,规范要求一般情况下应至少在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用。这里自然引出一个概念疑问,抗震设计中结构主轴在哪里?是不是很多人都认为结构建模界面中的世界坐标X轴和Y轴就是结构主轴,如图二?实际上这个理解肯定是错误的,世界坐标轴下的建模方式具有一定的任意性,设计人员仅仅按照最方便的建模方式选择建模方向(刺头可能就不会按照图二方式建模,例如旋转个角度),并不能代表结构的主轴且不具有工程意义。当然了,对于结构平面比较简单的方形建筑,可能建筑的两个对称轴就是结构的两个主轴。30年前,我国冯云田等专家提出以结构变形能为标准确定结构的主轴,同时也确定结构的最不利地震作用方向(实际上最不利地震作用方向的确定标准不仅仅有变形能,还可以是基底剪力、层间剪力……)。该方法建立了结构变形能与方向角之间的函数关系,通过求解该函数的极致点确定最不利地震作用方向。后续的pkpm和yjk等软件也将其引入到自己的软件中,如图三。
 

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▲图一:10版行标《高规》
 
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▲图二:复杂建筑平面
 
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▲图三:YJK5.0前处理界面

层间位移角:最不利地震作用方向与抗震主轴方向在概念上是具有统一性的,素材同样是误以为世界坐标轴方向就是结构主轴方向,认为保证了X轴和Y轴方向的层间位移角就可以不管最不利地震作用方向的层间位移角。21版广东《高规》为了更好的指导结构设计就明确指出当存在地震反应最大的最不利方向时,还应补充该方向(层间位移角)的计算,如图四。

 

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▲图四21版广东高规》
 
 
☏:引注资料
《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010
《高层建筑混凝土结构技术规程DBJ/T15-92-2021
 

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