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地震作用最大方向附加斜交構件的問題
地震作用最大方向附加斜交構件的問題
STAWE算出的最大地震作用方向 是根據地震作用 和坐標角度 進行剛度矩陣的算法得到一個函數的。
這個函數我查閱過相關資料 礙于自己的數學水平有限 說句實話實在是看不懂。 詳見附件的一篇論文《地震最大作用方向的確定》
不過在實際設計工作中，經過自己的實踐 我發現最大地震作用角度 和自己剛度布置有關。 如果是結構本身是比較規則的情況下。如果剛度布置分部 不是按建筑形狀的分部布置的。 比較極端的情況如下圖，剛度布置是由45度對稱布置的。
左下角和右上角是布置的剪力墻 截圖可能看不得不是特別清楚。
振型號 周 期 轉 角平動系數 (X+Y）扭轉系數
1 1.1296 45.00 1.00 ( 0.50+0.50 ) 0.00
2 0.7428 135.00 1.00 ( 0.50+0.50 ) 0.00
3 0.490 10.00 0.00 ( 0.00+0.00 ) 1.00 地震作用最大的方向 =45.001 (度)
由以上一個簡單的例子可以發現，地震作用最大方向是通常是由剛度對稱分部的主軸方向來的。通過看X向和Y向轉角 可以判斷這個結構的主軸是45度的坐標系了，而不是我們默認90度的。（當然會有例外的情況，這個還和體量大小，剛心 質心多方面因素相關。只不過這個主軸影響是最大的，如果有例外的情況不符合這個經驗，在從其他地方著手，不要和我抬杠）。
我只要改變一下結構布置，這個結構布置按建筑形狀來布置剛度 左下角 右下角布置了剪力墻。
地震最不利方向就會正常。主軸方向也正常了變成0 度和90度。
考慮扭轉耦聯時的振動周期(秒)、X,Y 方向的平動系數、扭轉系數
振型號 周 期 轉 角 平動系數 (X+Y) 扭轉系數
1 1.3212 0.00 0.79 ( 0.79+0.00 ) 0.21
2 0.8733 90.00 1.00 ( 0.00+1.00 ) 0.00
3 0.4374 180.00 0.21 ( 0.21+0.00 ) 0.79
地震作用最大的方向 = 0.000 (度)
單個構件的剛度沒有變，只是改變了布置的位置 就會改變最大地震作用角度。
不過這個最大地震作用方向也并不一定是最不利的方向，只是有可能。
但是PKPM只會在按我們默認的坐標系來算最配筋。
所以我們最好的辦法是在STAWE里面附加斜交地震力。
因為這樣PKPM會比較附加地震力和默認地震力方向取其不利計算配筋。
而如果填到那個水平力夾角的那個，他只會驗算一個，不會進行對比。
這就是為什么通常 都會在STAWE里面回填斜交抗側構件方向地震數。而不填寫水平力夾角的原因。當然還和風荷載有關。那個不細說了。
樓主說如果用雙向地震 和偶然偏心 附加角度必要性不大
那就錯了。雙向地震是兩個方向地震作用的組合。
PKPM也會計算 你附加地震作用角度方向的偶然偏心和雙向地震的組合計算配筋。
所以必須附加斜交地震數。
你附加斜交構件地震數的真正意義 就在于
改變主軸的方向 在進行一次周期 位移 配筋的計算。 而和偶然偏心和雙向地震有本質的區別。
第二個問題斜交抗側力構件 和斜交結構
這個就是一個相對的問題。
舉兩個 斜交抗側力構件的例子
圈出來的那個柱子 就斜交抗側力構件，因為主軸是90度的，他這個柱子的方向和主軸的方向不一致，所以叫斜交抗側力構件。這個其實才是規范的最初的本意。
還有一種特殊的斜交抗側力構件
那就是前文中第一個例子。
因為他的坐標系是 斜的，是45度。
那相對的這個結構的所有柱子 剪力墻這些抗側力構件都是斜交抗側力構件了。
這種結構形式 在中國的規范上并不算是不規則，也沒有一個量化的判斷，只能根據抗規的5.1.1.1條和5.1.1.2條來執行就行了。在STAWE里面也就是附加斜交地震數了。 但是根據抗規的條文說明第269頁倒數第6行，上面寫UBC（美國抗震規范）還規定平面不規則還包括抗側力構件于主軸斜交或不對稱布置。那也就是說，以上的那個結構布置，雖然中國規范并不限制，但是參考美國規范發現，那也是一種不規則。所以，如果有條件還是盡量避免。
在設計設計中，結構平面都比這個復雜。根據我的經驗一個規整的建筑，剛度布置表面看起來也是 0度 90度對稱，但是卻還是出現了地震最大作用方向超過15度很多，
那就是可能有一些凹角或者凸角沒有布置抗側力構件，例如下圖那樣。畫圈的地方沒有布置抗側力構件。
當然你不改凹角處 按照現行抗震規范 高規都不算錯。但是從概念設計上來講，使主軸和抗側力構件的角度相差不多還是最好。而且主軸方向的變形，還使得你在進行抗扭設計時的困難。因為很難判斷到底是該加強哪邊的周邊剛度。
那什么是斜交結構呢
斜交結構指的兩個方向主軸方向不是直角
最簡單的 就是正三角形的 結構 或者Y形的結構
他們就是有三個主軸 每個主軸的夾角是60度。
就是所謂的 斜交結構 這個你一聽就能明白 就不附圖了
第三個問題
振型分解反應譜法
大學手算的底部剪力法 其實和振型分解反應譜法
的第一陣型的算法差不多。
復雜的震動其實都可以分解為簡單的振動的組合。
一個5層的樓他有5個質點。在地震作用下的振動
絕不是 底部剪力法那樣
就這樣
振動。 的
而最后那樣的振動其實就是由各種陣型組合起來的
地震剪力也是各個陣型疊加起來的
在STAWE里面的周期計算書那個里面有各個陣型的地震剪力總值 振型號 剪力(kN)
1 54.53
2 483.67
3 85.13
4 60.06
5 87.29
6 38.70
7 10.36
8 33.40 而是這樣
9 14.52
前三個為第一陣型 地震剪力最大 中間三個位第二陣型減小了 然后后三陣型更小。如果陣型取得多 后面還有更多的地震剪力，不過那個地震剪力很小，就可以忽略不計了。 也就是質量系數達到百分之九十的時候 就可以忽略后面的陣型對地震剪力的貢獻
這里用來算配筋的剪力總得剪力就是三個陣型的剪力疊加。
這個其實也比較類似于有限元。越細分，算的越準的那個意思。 但是考慮實際工程精度 以及計算機的計算能力。
美國的一個教授就提出參與質量系數達到一個要求就行了。 你如果找一些例題 可以算一下手算兩層樓的陣型分解法的地震剪力怎來來的
你就會深刻理解了（手算兩層樓的陣型分解法還是很容易的） 更加通俗的例子可以看附件2。
陣型分解法詳解。
第四個問題
雙向地震和偶然偏心的問題
地震作用方向是質心 但是建筑物運動的方向確實沿著剛心的。
因為剛心和質心的偏差，那這個建筑不就繞著剛心產生扭矩了么。偶然偏心就是人為加大了質心和剛心的距離。
這樣就加大了扭矩 加大了配筋。
偶然偏心本來就和雙向地震沒有太大的關系。偶然偏心本身沒有嚴格的邏輯推導，就是類似于荷載組合系數一樣，加大這個扭矩的算法一樣。
關于雙向地震 主要和平動系數不純導致的，
你可以看抗規的270頁的那個扭轉不規則的那個圖。
因為扭轉不規則 不是純的一個方向平動 所以需要考慮兩方向的地震作用的組合。
雙向地震作用是因為結構扭轉而產生雙向地震效應。
而不是雙向地震效應產生了扭轉
這是你最大的一個誤區。
因為偶然偏心和雙向地震都會造成配筋增大。
所以兩個不同時考慮 只選擇最大值
PKPM的STAWE里面 你兩個全選上 他會自動選擇兩者之間的較大值配筋。
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