钢结构计算分析软件 | STAAD.Pro 教程

一、理论介绍

印度规范中关于地震作用的规定是参照美国规范的体系制订的,这里不做详细介绍。印度抗震规范《Criteria For Earthquake Resistant Design of Structures》IS 1893: 2002规定可以使用底部剪力法或其他动力计算方法( 如振型分解反应谱法) 来计算地震作用,本文通过对结构底部总剪力的计算来介绍印度规范底部剪力法在STAAD中的实现方法。

印度规范的计算公式为VB = AhW,VB为地震基底剪力,Ah为水平加速度反应谱值,W 为建筑物地震重量。Ah的表达式为:

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式中: Z 为区域系数,I 为重要性系数,取决于结构的功能用途,R 为结构响应折减系数,取决于结构的延性,Sa /g 为场地的平均反应加速度系数,按下式计算:

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式中: T 为结构自振周期。

下图是印度规范5% 阻尼比时不同场地土的Sa /g 取值曲线,当阻尼比不是5% 时,按规范乘以一定的比例系数。

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二、STAAD实现方法

1.建筑物地震重量

通过荷载预定义中的参考荷载来添加建筑物地震重量,并在地震参数中引用,此处仅预定义,不计算。

2.水平加速度反应谱值

通过荷载预定义-地震定义-地震参数来考虑水平加速度反应谱值,此处仅预定义,不计算。

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3.水平地震作用

通过荷载工况详细信息-荷载工况-地震荷载来添加一个地震荷载,此处主要将上述两项信息进行代数运算,并考虑方向和修正系数,所有信息真正参与计算。

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三、算例与验证

1.条件

图示三层混凝土框架,每层地震重量100KN以节点力形式施加于图示节点,各地震参数(括号中为对应STAAD输入信息)如下:

  • 区域系数 Z = 0.36 (ZONE 0.36)
  • 重要性系数 I = 1 (I 1)
  • 结构响应折减系数R = 5 (RF 5)
  • 场地土条件= 坚硬 (SS 1)
  • 结构类型为混凝土框架(ST 1)
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2.手算过程

结构总高度h=9m

根据规范7.6.1,结构自振周期 Tax =Taz =0.075h0.75=0.39

根据规范6.4.5,谱加速度系数[Sa/g]x = [Sa/g]z = 2.5

根据规范6.4.2,水平加速度反应谱值Ahx = Ahz = (Z/2) × (I/R) × [Sa/g]x = 0.36/2 × 1/5 × 2.5 =0.09

根据规范7.5.3,基底剪力VBx = VBz = Ah × W = 0.09 × (3 × 100) = 27 kN

根据规范7.7.1,层剪力分别为Q1x= Q1z=1.929KN,Q2x= Q2z=7.714KN,Q3x= Q3z=17.357KN

3.STAAD计算结果

3.1 基底剪力

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3.2 层剪力

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STAAD计算结果与规范手核保持一致。

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