框架周期折减系数的合理性探讨
nvslch
nvslch Lv.7
2009年01月08日 17:55:57
只看楼主

最近在想周期折减系数问题上有个问答,转来给大家评价一下。网友“noreljgion"对于纯框架取1.0,有填充墙时根据实际情况取0.6~0.9.我认为,既然考虑填充墙对周期的影响,那么就应相应考虑填充墙对结构刚度的贡献,即填充墙也应参与结构整体受力,承担相应的地震力。所以我认为周期折减是偏于安全的做法。不知我的想法对不对?

最近在想周期折减系数问题上有个问答,转来给大家评价一下。
网友“noreljgion"
对于纯框架取1.0,有填充墙时根据实际情况取0.6~0.9.

我认为,既然考虑填充墙对周期的影响,那么就应相应考虑填充墙对结构刚度的贡献,即填充墙也应参与结构整体受力,承担相应的地震力。所以我认为周期折减是偏于安全的做法。

不知我的想法对不对?
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nvslch
2009年01月08日 17:57:49
2楼
网友”windsea“
你想的有道理!问题是填充墙如何加入建模模拟并计算?我们在内力位移分析时,只考虑主要结构构件刚度,没有考虑非承重结构的刚度,因而所计算的自振周期比实际要长,故地震力偏小。规范考虑到这一点,采取了对自振周期进行折减从而考虑非承重墙体刚度的影响。

网友“noreljgion"
我的本意不是要分析考虑填充墙的受力特性,而是讨论周期折减有没有必要,因为如果考虑填充墙对结构刚度的贡献,那么它一定承担相应的地震作用,所以考虑周期折减后所得的结构内力也应相应折减——即有利和不利因素两者相互抵消,而PKPM只考虑周期减小的不利因素,并没有相应考虑结构内力折减这个有利因素,因而偏于保守;所以我觉得一般情况下,没有必要折减周期。
我周围很多人都是这样做的,取默认的周期折减系数1.0。
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nvslch
2009年01月08日 17:58:11
3楼
试着说说楼上的意见:
结构周期减小,则地震影响系数α变大,既地震作用增大,但地震作用实际由填充墙和框架二者共同承受。试验证实,填充墙先于主体结构破坏,在整个体系中起到斜压杆的作用,引起主体结构分配的内力和理想框架有很大不同,据“施楚贤”等论文介绍,满布的框架填充墙刚度甚至是纯框架的5~10倍。所幸,墙体强度不高,先于主体破坏。
下面主要就是比较两者的大小:框架填充墙里的框架所承担的内力和纯框架在放大地震作用下的内力。但前提条件缺有个缺陷,满布填充墙的框架的整体刚度是纯框架的若干倍,用一个0.7左右的周期折减系数能等代到相同的地震作用吗?
传统观点认为“放大的地震作用全部赋予框架承担,使主体结构偏于保守”。但现实却是,很难有满布的填充墙,由于填充墙的不均为分布,造成结构刚度的突变,整体体现在:有薄弱层和扭转不规则。还有重要的一点就是,有填充墙的框架分配少了地震力和没有填充墙的框架分配多了地震力。
地震作用是比较典型的水平力,其它水平荷载作用下也是这个道理。
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nvslch
2009年01月08日 18:00:00
4楼
网友”windsea“
周期折减是强条,你执意说周期折减了内力也应该折减,这是错的。关键在于我们结构计算时候非承重构件的刚度是不参与整体计算的,所以采取了周期折减这个办法。除非你有办法将非承重构件的刚度加入整体刚度中计算,但又会出现4#所说的问题。

网友“wbinbin2007”
《高规》3.3.16条:计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非沉重墙的刚度影响予于折减。
这就是通过对刚度的考虑,所以才有周期折减的。
当然这次汶川地震中更加的突出了非承重墙在抗震中的问题:
比如有:1.与框架共同受力,显著减小框架梁的弯曲变形,增大了梁的抗弯刚度和抗弯承载力。
2.改变了裸框架的内力重分布的情况等。
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nvslch
2009年01月08日 18:01:11
5楼
实质上,当结构填充墙未破坏时,我们设计采用的地震作用是“按无填充墙人为放大的地震作用”,承受这个地震作用的是“有填充墙框架的刚度”,这就存在个问题,地震作用大小是根据结构刚度来的,我们计算刚度和实际刚度是否一致?
至少,要分为填充墙破坏前后两种状态,三步分析
1.破坏前,众值烈度下,含墙框架的整体刚度所受地震作用,根据某种模型得到框架分担地震作用,由内力配筋。
2.破坏后,考虑残余填充墙影响,可以按现规范要求,做基本烈度下框架“弹性刚度”或“塑性刚度”下的内力和配筋。
3.按规范要求,做罕遇烈度下做不倒验算。
其中:一般建筑是,1下满足,3下不倒;要求高的建筑,要比较1和2取包络,且同时满足3。
这样基本就颠覆了现规范,但就自己的眼界看来,是比较合理的。

换个角度考虑:(众值烈度下)如果填充墙的刚度参与比较难实现,是否可以考虑在层模型里,设置一个逐层“层刚度放大系数”,让工程师根据具体墙体的分布直接针对不同层的刚度予以考虑。这样,形成总刚度模型计算的基本周期才能比较符合实际状态,避免地震作用的失真。

引自中华钢结构论坛 http://okok.org/forum/viewthread.php?tid=205800
希望大家批评指正

[ 本帖最后由 nvslch 于 2009-1-8 18:03 编辑 ]
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ougaogong
2009年01月09日 16:10:25
6楼
对于1,2楼,我首先认为noreljgion观点欠妥。3楼说的对,实际情况填充墙的布置很随机,如果还有二次装修,更难定,不同的房屋不同。我们规范定的周期折减系数是一个大的设定或者假定,这个方法在某些阶段是可以的,比如现在,我们还没有哪个很实用的软件把具体的填充墙的影响逐层反映在计算模型上。所以像5楼提到的几个步骤其实不能得到精确解,前提上就不存在精确解,1,2,3的分析我很赞同,但不知道为何这样就颠覆了现规范。4楼说的也蛮好。
填充墙的存在确实导致了计算和实际的差异,到底填充墙有利无利?用历史唯物观点是他们可能可以转换的。一方面填充墙的破坏让模型和实际更真实,另一方面,填充墙的破坏会导致严重震害。
一些人想尽办法要保证填充墙在地震时不至于引起震害,这个我认为是对的,但填充墙有很多不利的因素在结构师做设计的时候就要考虑到,很多震害都是可以解释清楚的,比如底层无墙的破坏,填充墙导致的短柱破坏等。那么我们在设计的时候就有依据处理他们。
在烈度低的地方震害不是太严重,损失也较小,在合适的烈度内我国规范还是起到了重要作用。高烈度区,防止严重震害的发生是我们需要做的,结构只是一部分,而不是全部。理论到底如何防止震害的发生才是问题的核心。如果我们理论的前提就已经是假定了,后面又何必去精确呢?防止震害发生这个结果最重要。
说到后面偏题了,扯回来,强烈批评noreljgion周围的人的做法。支持3楼和5楼。
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yuwufa21954
2009年01月10日 09:27:30
7楼
我认为周期折减应考虑以下因素:
1、填充墙对结构刚度有没有贡献,主要取决于填充墙的材料及施工质量,施工质量主要是指填充墙与结构的连接及本身灰缝的饱满度,如果填充墙与结构可靠连接,这种填充墙当然对结构刚度有贡献。
2、PKPK里面周期是怎么计算出来的?我这几天在PKPM里一直找不到答案(有知道的高手吗?望赐教!),是根据经验公式还是刚度矩阵及质量矩阵得来的,我觉得应该是后者,如果PKPM里面的计算结构周期时有用到结构刚度,那么这个结构刚度又是怎么得出的,是用“纯”砼的E,还是有计入砼中的配筋,要知道砼的E与钢筋的E至少差一个数量级,如果计入配筋的E,按什么比例呢,是按计算结果的配筋反算,还是其他的比如增大系数等方法呢。一般情况下,我们在进行结构配筋时,不可能与配的钢筋与计算配筋一模一样,都会配的比电算出的结果稍大。这本身也会导致结构实际刚度的增大,造成结构实际周期的减少。

[ 本帖最后由 yuwufa21954 于 2009-1-10 09:51 编辑 ]
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gaijiaofan
2009年01月10日 18:07:44
8楼
我刚开始去设计院也是那样的,没有办法,有些老工程师看你是新来的,就先使唤使唤你,有的干脆不管你,现在没有师傅的概念,谁带你啊????你给人钱吗??有那时间人家还挣点钱呢!所以啊,你就好好自己干把,脸皮厚点,不会的多问问,没事了,在电脑前研究研究pk,看看规范什么的
我真实的感受
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lurk11
2009年01月11日 11:28:40
9楼
1对框架部分而言,周期折减等价于把框架部分的刚度提高,框架部分的的内力相应加大,而配筋就由于这个内力的加大而加大.就是说周期折减的结果是将框架部分加强了.
2周期折减的目的是考虑填充墙对结构地震效应的放大,这个放大的效应也由框架承担,完全不考虑填充墙可能的抗震作用,实际上是提高了结构的安全度.
3是不是有必要折减就是有没必要提高这个安全度的问题,规范是根据理论并结合实践检验综合制定的.不能纯按理论分析结果去设计.因此既然规范规定要作折减,就去执行吧,也就是多用点钢筋而已.
4这与中梁刚度折减的原理是一样的,中梁刚度放大也是加大了中梁以及整体结构的刚度,将整体结构和中梁的内力都放大了.对于柱而言,中梁刚度放大时,由于结构刚度也放大,柱的内力加大,但同时柱梁刚度缩小了,柱分配的内力小些,因而柱的内力可能反而更小.中梁刚度放大我认为是加强了梁减弱了柱.不过由于实际上的中梁刚度系数远大于2,因此还是强柱弱梁
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xingyong80
2009年01月12日 11:02:58
10楼
9#说的很好,强烈支持一下~
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nvslch
2009年01月12日 11:40:32
11楼
“下棋找高手”,谢谢各位的参与!
发言目的是更清晰的阐述问题,不是为了一些人理解的较真和抬杠,希望大家理解。
7楼讲的刚度弹性模量在PKPM里是混凝土的。大概是在中震塑性里才有个折减,具体看他的操作手册吧。
9楼所言“完全不考虑填充墙可能的抗震作用,实际上是提高了结构的安全度.”,我觉得不能一概而言,因为整体刚度增加,框架部分所受的地震力很可能大于“放大后的裸框架地震力”。(此处并非特指弯矩)
而且就算整体上可以等量,若设裸框架100,填充墙框架120,但框架部分分担设为0.8。
一、考虑填充墙的压杆作用,具体可能为,120*0.8*1.6》100*1.2,框架未必安全。(弯矩必然无压杆时大,但有压杆时剪力小、轴力大),大偏压变成成小偏压。
二、按目前做法,对填充墙的不均匀布置情况,计算的薄弱部位因为填充墙的关系,未必是真正的薄弱部位。有填充墙的框架分配少了地震力和没有填充墙的框架分配多了地震力。

[ 本帖最后由 nvslch 于 2009-1-12 12:15 编辑 ]
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