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1、佳构STRAT软件技术资料——修正D值法及楼层侧向刚度的计算未正式发表研究成果,如有引用,请注明“佳构STRAT软件技术资料”修正D值法及楼层侧向刚度的计算谢靖中(2005.03)(上海交通大学土木工程系,上海华山路1954号,200030)摘要:楼层侧向刚度计算是工程设计中尚未很好解决的实际问题。本文分析了楼层侧向刚度的影响因素,认为楼层侧向刚度是一种相对值,应放置在整体结构中进行计算,需要包含相邻楼层的弹性约束、基底嵌固等边界条件,并提出计算楼层侧向刚度的合理模型。在此基础上,本文提出了计算梁、柱、墙侧向刚度的“修正D值法”,及计算支撑侧向刚度的相关公式。本文提出了完整系统
2、的实用计算方法。经算例表明,本文方法能客观地反映楼层侧向刚度分布规律,且具有较高的计算精度。关键词:楼层侧向刚度,修正D值法,有限元法TheModifiedD-ValueMethodandComputationofStoreyLateralStiffness121XieJing-ZhongLiGuo-QiangChenXiao-Bao(1,Depart.ofCivileEngineering,JiaotongUniv.ofShanhai,HuashanRoad1954,Shanghai,200030)(2,Depart.ofBuildingEngineering,TongjiU
3、niv,SipingRoad1239,Shanghai,200092)Abstract:Theinfluencingfactorsofstoreylateralstiffnessareanalyzedatfirstinthispaper.Itisrelatedthatthestoreylateralstiffnessasgeneralstatisticalparametersshouldbecalculatedasapartofentirestructures,withnecessaryboundaryconditions,suchaslasticrestrainsofclos
4、estoreysandfixedconstrainsofbasement.Andthen,arationalmodelforstoreylateralstiffnesshasbeenadvocated.ThemodifiedD-valuemethodisdevelopedforcomputinglateralstiffnessofbeam,columnandwall,andseriesofformulationsforcomputinglateralstiffnessofbracesarealsodeveloped.Atlast,Theproposedmethodiswellv
5、erifiedbymanyexampleswithhighprecision.Keywords:StoreyLateralStiffness,ModifiedD-ValueMethod,FEMMethod一、引言楼层侧向刚度比用于判断建筑结构侧向刚度沿高度的分布状态,是建筑结构设计中的重[1,2,3]要指标,各类规范对此均有明确的控制要求。但各类规范并没有提供楼层侧向刚度的计算方法,这给工程设计带来很大的困难。[2]《高层规程JGJ3-2002》建议根据等效剪切面积与层高的比值计算楼层侧向刚度,虽然规程将该方法限定于底部一层大空间的转换层结构中转换层上下层的刚度比计算,但在实际
6、上该方法也被用于多用于各种结构的计算。该方法计算方法简洁,但未考虑水平梁对侧向刚度的影响,同时将柱墙的变形特点完全分开,计算的结果与实际情况差别较大。文献[4,5]介绍了根据构件的抗侧移刚度计算刚度中心的方法,文献[6]介绍了利用有限元整体模型迭代计1佳构STRAT软件技术资料——修正D值法及楼层侧向刚度的计算算楼层刚度中心的方法,但未涉及具体计算构件抗侧刚度的计算。针对计算楼层侧向刚度的计算,需要首先明确楼层侧向刚度概念的意义。首先,楼层不是一个独立的受力结构,而是是结构整体中的一部分。楼层侧向刚度是为了体现结构竖向刚度分布特征的统计量。因此楼层侧向刚度是一个相对值,需要在结
7、构整体中考虑一个楼层的刚度,需要包含必要的边界条件,如上下相邻楼层的弹性约束、基底嵌固等影响。其次,整体结构的变形,总是沿高度累积的。这种累积变形与楼层本身的侧向刚度并不相关。因此在计算楼层侧向刚度时,需要剔除这种累积变形的影响。文献[7]提出了反映楼层变形的区格广义剪切变形的概念,楼层侧向刚度在一定程度上是与该变形对应的量。基于以上分析,楼层侧向刚度的计算应采用如图1所示的模型。在结构整体模型基础上,计算第k层的侧向刚度时,约束该层底面的水平及竖向平动位移,但容许转动位移。采用合适的方式,