層間位移
關(guān)注創(chuàng)建者：power 創(chuàng)建時(shí)間：2018-10-26
層間位移的視頻教程
SAP2000建模、pushover分析、彈塑性時(shí)程分析，工程案例分析
以一個(gè)10層的鋼梁混凝土柱結(jié)構(gòu)的實(shí)際工程案例為模型，在SAP2000中建立軸網(wǎng)、定義結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)整體模型建立、結(jié)構(gòu)荷載施加、結(jié)構(gòu)的反應(yīng)譜分析（查看層間位移角等）、靜力彈塑性分析（查看結(jié)構(gòu)的塑性鉸發(fā)展、性能點(diǎn)，pushover曲線）、動(dòng)力彈塑性分析（地震波選取、查看結(jié)構(gòu)層間位移角、頂點(diǎn)位移時(shí)程曲線、基底剪力時(shí)程曲線等）。
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SAP2000結(jié)構(gòu)建模+反應(yīng)譜分析
本課程對(duì)一個(gè)10層的鋼梁混凝土柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，并進(jìn)行反應(yīng)譜分析，查看提取結(jié)構(gòu)層間位移。
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OpenSees一榀框架Pushover及地震易損性分析(IDA分析，多次彈塑性時(shí)程分析)
6、OpenSees得到的層間位移角、頂層位移等結(jié)果，如何通過Matlab實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理？（重點(diǎn)！） 7、Pushover分析？ 附件內(nèi)容： 如有問題，可加我微信YClarie，和我交流。
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層間位移的實(shí)例教程
層間位移角不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)的上述要求無法得到滿足。但層間位移角過分小，則說明結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差，宜適當(dāng)減少墻、柱等豎向構(gòu)件的截面面積。
層間位移角不滿足規(guī)范要求時(shí)的調(diào)整方法：
1、程序調(diào)整：SATWE程序不能實(shí)現(xiàn)。
2、結(jié)構(gòu)調(diào)整：只能通過調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件，加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度。
1）由于高層結(jié)構(gòu)在水平力的作用下將不可避免地發(fā)生扭轉(zhuǎn)，所以符合剛性樓板假定的高層結(jié)構(gòu)的最大層間位移往往出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的邊角部位，因此應(yīng)注意加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍對(duì)應(yīng)位置抗側(cè)力構(gòu)件的剛度，減小結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，應(yīng)在構(gòu)造措施上對(duì)樓板的剛度予以保證。
2）利用程序的節(jié)點(diǎn)搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號(hào)簡(jiǎn)圖”中快速找到層間位移角超過規(guī)范限值的節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度。節(jié)點(diǎn)號(hào)在“SATWE位移輸出文件”中查找。
五、位移比（層間位移比）：主要為限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性，以避免產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。見抗規(guī)3.4.2，高規(guī) 4.3.5及相應(yīng)的條文說明。位移比（包括層間位移比，下同）不滿足規(guī)范要求，說明結(jié)構(gòu)的剛心偏離質(zhì)心的距離較大，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過大，結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件布置不合理。
位移比不滿足規(guī)范要求時(shí)的調(diào)整方法：
1、程序調(diào)整：SATWE程序不能實(shí)現(xiàn)。
2、結(jié)構(gòu)調(diào)整：只能通過調(diào)整改變結(jié)構(gòu)平面布置，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距；調(diào)整方法如下：
1）由于位移比是在剛性樓板假定下計(jì)算的，結(jié)構(gòu)最大水平位移與層間位移往往出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的邊角部位；因此應(yīng)注意調(diào)整結(jié)構(gòu)外圍對(duì)應(yīng)位置抗側(cè)力構(gòu)件的剛度，減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距。同時(shí)在設(shè)計(jì)中，應(yīng)在構(gòu)造措施上對(duì)樓板的剛度予以保證。
展開 圖1 達(dá)里巴臺(tái)站位置
(a) UD
(b) EW
(c) NS
圖2 達(dá)里巴臺(tái)站地面運(yùn)動(dòng)記錄
圖3 達(dá)里巴臺(tái)站記錄反應(yīng)譜
三、地震動(dòng)對(duì)典型單體結(jié)構(gòu)破壞能力分析
(1) 對(duì)典型多層框架結(jié)構(gòu)破壞作用
將達(dá)里巴臺(tái)站記錄輸入平面布置如圖4(a)所示的6度、7度和8度設(shè)防的典型鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，得到其層間位移角包絡(luò)如圖4(b)所示。結(jié)果表明，基本無結(jié)構(gòu)損傷。
(a)RC框架結(jié)構(gòu)平面布置示意圖（單位mm）
(b) RC框架結(jié)構(gòu)層間位移角包絡(luò)圖
圖4典型多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)
(2) 對(duì)典型超高層結(jié)構(gòu)破壞作用
將達(dá)里巴臺(tái)站記錄輸入圖5(a)所示某典型超高層結(jié)構(gòu)1，得到其層間位移角包絡(luò)如圖5(b)所示，基本無結(jié)構(gòu)損傷。
(a) 某典型超高層結(jié)構(gòu)1
(b) 典型超高層結(jié)構(gòu)1層間位移角包絡(luò)圖
圖5典型超高層結(jié)構(gòu)1
將達(dá)里巴臺(tái)站記錄輸入圖6(a)所示某典型超高層結(jié)構(gòu)2，得到其層間位移角包絡(luò)如圖6(b)所示，基本無結(jié)構(gòu)損傷。
(a) 某典型超高層結(jié)構(gòu)2
(b) 典型超高層結(jié)構(gòu)2層間位移角包絡(luò)圖
圖6典型超高層結(jié)構(gòu)2
(3) 對(duì)典型多層設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)破壞作用
將達(dá)里巴臺(tái)站記錄輸入圖7 (a)所示典型多層設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)，得到其門洞墻和窗洞墻層間位移角包絡(luò)如圖7 (b)所示。基本無結(jié)構(gòu)損傷。
(a) 砌體結(jié)構(gòu)平面布置圖和模型示意圖
(b) 砌體結(jié)構(gòu)層間位移角包絡(luò)圖
圖7典型多層設(shè)防砌體結(jié)構(gòu)
四、地震動(dòng)對(duì)典型城市區(qū)域破壞能力分析
根據(jù)本課題組之前數(shù)據(jù)積累，將達(dá)里巴臺(tái)站的地面運(yùn)動(dòng)分別輸入松原地區(qū)典型城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和典型農(nóng)村，得到考慮建筑承載力參數(shù)不確定性后的破壞狀態(tài)如圖8-圖10所示。圖中每類結(jié)構(gòu)有三列，分別為結(jié)構(gòu)抗力取中位值和加減一倍標(biāo)準(zhǔn)差的預(yù)測(cè)結(jié)果。
展開 (a) 結(jié)構(gòu)布置示意圖
(b) 層間位移角包絡(luò)圖
圖6 典型超高層結(jié)構(gòu)1
模型2
將53TGD臺(tái)站記錄輸入圖7 (a)所示某典型超高層結(jié)構(gòu)2，得到其層間位移角包絡(luò)如圖7 (b)所示。
阻尼器兩端的相對(duì)位移小于結(jié)構(gòu)的層間位移。
優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于裝配。
缺點(diǎn)：所占空間大，不利于人員通行和門窗布置，節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重。
人字形安裝（墻式安裝）：阻尼器兩端的相對(duì)位移等于結(jié)構(gòu)的層間位移。
優(yōu)點(diǎn)：可充分利用其消能能力，墻式安裝構(gòu)件簡(jiǎn)單，人字形方便跨 中門洞。
缺點(diǎn)：人字形支撐設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮側(cè)向穩(wěn)定。
剪刀型安裝：阻尼器兩端的相對(duì)位移大于結(jié)構(gòu)的層間位移。
優(yōu)點(diǎn)：能較好解決建筑布置與阻尼器布置之間的矛盾，獲得大空間 和 視野；
缺點(diǎn)：附加給結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度有限、必須將放大的支撐力傳至框架 梁，容 易使 框架梁發(fā)生樓面外的變形，影響 位移 放大 功能 的發(fā) 揮，安 裝 機(jī)構(gòu)造型 和工藝復(fù)雜。
肘節(jié)型安裝（墻式安裝）：阻尼器兩端的相對(duì)位移大于結(jié)構(gòu)的層間位移。
優(yōu)點(diǎn)：上部耗能支撐可置于門、窗洞口的上方，能提供一定的下部 使用空 間，上部耗能支撐比 下部耗能支撐形式更有效。
缺點(diǎn)：有受彎桿件的反肘節(jié)上部耗能支撐受力復(fù)雜，安裝機(jī)構(gòu)造 和工藝 復(fù)雜。
03不同安裝方式的黏滯阻尼器位移放大系數(shù)推導(dǎo)？
斜向形、人字形、剪刀型黏滯阻尼位移放大系數(shù)推導(dǎo)如下所示：
肘節(jié)型位移放大系數(shù)參：黏滯阻尼器不同安裝方式的適用性及位移放大系數(shù)推導(dǎo)（第2篇）
參考文獻(xiàn)
陳永祁，馬良喆等. 建筑結(jié)構(gòu)液體黏滯阻尼器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 中國(guó)鐵道出版社
劉莎等. 關(guān)于粘滯阻尼器在結(jié)構(gòu)的布置位置及安裝方式. 四川建筑材料
Ani Natali Sigaher, et. Scissor-Jack-Damper Energy Dissipation System.
展開 圖9 疏散場(chǎng)景示意圖
研究建立了三種疏散情境，分別為：
1）無墜物情形下的人員疏散；
2）有墜物情形下的人員疏散，填充墻發(fā)生破壞時(shí)層間位移角限值取1/100；
3）有墜物情形下的人員疏散，填充墻發(fā)生破壞時(shí)層間位移角限值取1/200。
算例區(qū)域的墜物分布如圖10所示，在兩種有墜物情形下，A處寬度為7m的通道都完全被堵塞，說明該通道的安全風(fēng)險(xiǎn)極大。需要說明的是，該區(qū)域的墜物落地處距離建筑小于2.3m，但是由于落地后碎片的碰撞和彈跳，最終導(dǎo)致整個(gè)7m寬的道路都被碎片覆蓋。
(a) 層間位移角限值1/100
(b) 層間位移角限值1/200
圖10 墜物分布示意圖
圖11是疏散過程的動(dòng)圖，可以發(fā)現(xiàn)建筑1附近人員易出現(xiàn)擁堵。
圖11 教學(xué)區(qū)人員疏散過程
由于建筑1和建筑3周圍墜物堵塞情況較嚴(yán)重，這兩棟建筑內(nèi)的人員疏散距離也發(fā)生顯著變化，疏散結(jié)果對(duì)比如圖12所示。建筑1處的人員平均疏散距離由無墜物情形時(shí)的343m增加到有墜物情形時(shí)的494m，增加幅度達(dá)到44%。
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你將扎實(shí)地理解阻尼器如何影響結(jié)構(gòu)響應(yīng)、減少位移、控制層間位移角以及提高整體抗震性能。
接下來，課程進(jìn)入SAP2000的實(shí)際操作建模，你將學(xué)習(xí)如何正確定義非線性連接單元、分配阻尼器屬性，并將粘滯流體阻尼器集成到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中。你將執(zhí)行線性和非線性時(shí)程分析，解釋關(guān)鍵結(jié)果，并通過位移、加速度和力響應(yīng)來評(píng)估阻尼器的有效性。
</p><p>根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011）表5.5.1所描述：多高層鋼支架層間位移角限值為1/250。
阻尼器兩端的相對(duì)位移小于結(jié)構(gòu)的層間位移。
優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于裝配。
缺點(diǎn)：所占空間大，不利于人員通行和門窗布置，節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重。
人字形安裝（墻式安裝）：阻尼器兩端的相對(duì)位移等于結(jié)構(gòu)的層間位移。
優(yōu)點(diǎn)：可充分利用其消能能力，墻式安裝構(gòu)件簡(jiǎn)單，人字形方便跨 中門洞。
缺點(diǎn)：人字形支撐設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮側(cè)向穩(wěn)定。
條文【6.2.3-4】消能減震結(jié)構(gòu)布置消能部件的樓層中，消能器的最大阻尼力在水平方向上分量之和不宜大于樓層層間屈服剪力的60%，一般也是指大震分析工況，目的也是為了不在某一層布置過多阻尼器；
樓層的消能部件的最大阻尼力與主體結(jié)構(gòu)的層間剪力與層間位移的乘積之比的比值宜接近【6.2.2-2】；
按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011的要求，當(dāng)消能減震結(jié)構(gòu)總阻尼比超過30%時(shí)，應(yīng)取
簡(jiǎn)析
布置原則
同一隔震層可采用不同型號(hào)的支座，應(yīng)根據(jù)支座在罕遇地震下的性能發(fā)揮合理選擇型號(hào)，當(dāng)采用不同型號(hào)支座時(shí)，隔震支座底面宜布置在相同標(biāo)高位置上，便于施工；
當(dāng)需采用錯(cuò)層隔震時(shí)，相鄰隔震層的層間位移角不應(yīng)大于1/1000；
當(dāng)上部結(jié)構(gòu)存在剪力墻時(shí)，需采用隔震層轉(zhuǎn)換層時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)剪力墻位置合理設(shè)置隔震支座型號(hào)和數(shù)量；
隔震層支墩尺寸構(gòu)造上應(yīng)匹配隔震支座尺寸，一般疊層橡膠支座連接板尺寸較支座有效尺寸大于
（7.3.3）
9 核電廠建筑相關(guān)要求較普通結(jié)構(gòu)要求更高，主要在支座性能檢測(cè)、支座驗(yàn)算限值、地震作用效用（三向）、隔震縫寬度取值、上部結(jié)構(gòu)層間位移角、地震監(jiān)測(cè)與預(yù)警等方面。
10 加固結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)抗震措施，根據(jù)底部剪力比及相應(yīng)地震烈度確定。詳見加固規(guī)范。
當(dāng)
高層剪力墻/超高層減震開始使用
層間布置位移型/速度型阻尼器時(shí)，已經(jīng)輸了一半，非常不建議在高層/超高層層間布置使用！
對(duì)于超高層減震，充分利用彎曲變形形態(tài)，可以采用
外伸臂桁架加位移型/速度型阻尼器。
通常來講我們會(huì)從整體結(jié)構(gòu)和重點(diǎn)構(gòu)件兩個(gè)層面分別進(jìn)行評(píng)估，其中結(jié)構(gòu)層面的評(píng)估一般是通過頂點(diǎn)位移時(shí)程、最大層間位移角以及基底剪力時(shí)程等大指標(biāo)確定；而構(gòu)件層面則是通過轉(zhuǎn)角、力以及應(yīng)變等構(gòu)件指標(biāo)確定。本文主要介紹如何在ETABS中進(jìn)行構(gòu)件性能校核。
1 可接受準(zhǔn)則
在ETABS中，構(gòu)件的性能校核結(jié)果高度依賴于可接受準(zhǔn)則，可接受準(zhǔn)則即各種性能指標(biāo)對(duì)應(yīng)不同性能狀態(tài)的界限值。
圖1 ETABS模型
圖2 Perform-3D模型
圖3 層間位移角
圖4 X方向基底剪力
圖5 頂點(diǎn)位移
2、非線性分析設(shè)置
2.1材料本構(gòu)
本例使用的材料有C30、C35和HRB400。材料的非線性參數(shù)主要包括：
應(yīng)力-應(yīng)變曲線、可接受準(zhǔn)則和滯回模型
。材料的可接受準(zhǔn)則通過材料應(yīng)變來定義，用于使用纖維單元的構(gòu)件性能評(píng)估。
第一次屈服后剛度較大，用于控制體系的高階振型影響，然后在預(yù)設(shè)層間位移角處，進(jìn)行變剛度，即較小的第二次屈服后剛度，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和剛度解耦，降低阻尼器支撐對(duì)相鄰構(gòu)件或者節(jié)點(diǎn)域的強(qiáng)度需求，改善整體結(jié)構(gòu)的受力合理性。其次，針對(duì)現(xiàn)在研究較多的楔形摩擦阻尼器存在的受壓側(cè)向穩(wěn)定性，變形協(xié)調(diào)性和設(shè)計(jì)的靈活性（保證自復(fù)位前提下，摩擦系數(shù)和摩擦傾角非解耦，摩擦面傾角需要大于一定值，該值是較大屈服后剛度的一個(gè)原因）。
