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隔板刚心的计算
创建者:张志国,编辑者:张志国,最近更新:2019/05/22 15:25:29

问题描述:

       请问,SAP2000 能否像 ETABS 一样输出隔板的刚心位置呢?如果不能直接输出,有无其它间接的输出方法?

解答:

       关于刚心(center of rigidity)的概念可以追溯到“对单层剪力墙进行侧向分析时所采用的刚性分析技术”这种手算方法。刚心即在平面上任意布置的各抗侧力单元(通常为框架柱、剪力墙)的刚度中心。现代的计算机技术不需要显式地计算刚心,但是建筑结构设计规范通常参考刚心位置来定义多层建筑的设计偏心

       在建筑结构的三维分析中,结构的平面性能和沿高度的性能是相互耦合的,故刚心需要更加通用的定义。在这个通用的定义中,当在某一刚性楼层隔板的刚心处施加水平侧向荷载,而其它任何刚性楼层隔板均不施加荷载时,该加载的刚性楼层隔板只发生平动位移而不发生转动。注意:其他刚性楼层隔板的位移可以包含平动和转动!

       因此,为了计算隔板的刚心,需要定义三个荷载工况,分别在质心(或任意点)处施加以下荷载。

            ※ 全局 X 方向的单位力荷载,产生转动 Rzx

            全局 Y 方向的单位力荷载,产生转动 Rzy

            绕全局 Z 轴的单位力矩荷载,产生转动 Rzz

                

       刚心相对于质心(或任意点)的坐标值(X,Y)的计算公式如下。需要注意的是,刚心位置只与结构的整体刚度有关,与具体施加的外荷载无关。

            X = -Rzy / Rzz,Y = Rzx / Rzz

       综上所述,每个楼层隔板刚心的计算都会涉及整个结构的三个静力分析。ETABS 可以在求解过程中自动计算每个隔板的刚心。如果需要在 SAP2000 中计算隔板刚心,根据上述基本原理可知,理论上完全可行。只是对于楼层数量巨大的高层建筑而言,可操作性不强。

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