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地震作用最大方向附加斜交构件的问题
地震作用最大方向附加斜交构件的问题
STAWE算出的最大地震作用方向 是根据地震作用 和坐标角度 进行刚度矩阵的算法得到一个函数的。
这个函数我查阅过相关资料 碍于自己的数学水平有限 说句实话实在是看不懂。 详见附件的一篇论文《地震最大作用方向的确定》
不过在实际设计工作中，经过自己的实践 我发现最大地震作用角度 和自己刚度布置有关。 如果是结构本身是比较规则的情况下。如果刚度布置分部 不是按建筑形状的分部布置的。 比较极端的情况如下图，刚度布置是由45度对称布置的。
左下角和右上角是布置的剪力墙 截图可能看不得不是特别清楚。
振型号 周 期 转 角平动系数 (X+Y）扭转系数
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)
由以上一个简单的例子可以发现，地震作用最大方向是通常是由刚度对称分部的主轴方向来的。通过看X向和Y向转角 可以判断这个结构的主轴是45度的坐标系了，而不是我们默认90度的。（当然会有例外的情况，这个还和体量大小，刚心 质心多方面因素相关。只不过这个主轴影响是最大的，如果有例外的情况不符合这个经验，在从其他地方着手，不要和我抬杠）。
我只要改变一下结构布置，这个结构布置按建筑形状来布置刚度 左下角 右下角布置了剪力墙。
地震最不利方向就会正常。主轴方向也正常了变成0 度和90度。
考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数
振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数
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)
单个构件的刚度没有变，只是改变了布置的位置 就会改变最大地震作用角度。
不过这个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只会在按我们默认的坐标系来算最配筋。
所以我们最好的办法是在STAWE里面附加斜交地震力。
因为这样PKPM会比较附加地震力和默认地震力方向取其不利计算配筋。
而如果填到那个水平力夹角的那个，他只会验算一个，不会进行对比。
这就是为什么通常 都会在STAWE里面回填斜交抗侧构件方向地震数。而不填写水平力夹角的原因。当然还和风荷载有关。那个不细说了。
楼主说如果用双向地震 和偶然偏心 附加角度必要性不大
那就错了。双向地震是两个方向地震作用的组合。
PKPM也会计算 你附加地震作用角度方向的偶然偏心和双向地震的组合计算配筋。
所以必须附加斜交地震数。
你附加斜交构件地震数的真正意义 就在于
改变主轴的方向 在进行一次周期 位移 配筋的计算。 而和偶然偏心和双向地震有本质的区别。
第二个问题斜交抗侧力构件 和斜交结构
这个就是一个相对的问题。
举两个 斜交抗侧力构件的例子
圈出来的那个柱子 就斜交抗侧力构件，因为主轴是90度的，他这个柱子的方向和主轴的方向不一致，所以叫斜交抗侧力构件。这个其实才是规范的最初的本意。
还有一种特殊的斜交抗侧力构件
那就是前文中第一个例子。
因为他的坐标系是 斜的，是45度。
那相对的这个结构的所有柱子 剪力墙这些抗侧力构件都是斜交抗侧力构件了。
这种结构形式 在中国的规范上并不算是不规则，也没有一个量化的判断，只能根据抗规的5.1.1.1条和5.1.1.2条来执行就行了。在STAWE里面也就是附加斜交地震数了。 但是根据抗规的条文说明第269页倒数第6行，上面写UBC（美国抗震规范）还规定平面不规则还包括抗侧力构件于主轴斜交或不对称布置。那也就是说，以上的那个结构布置，虽然中国规范并不限制，但是参考美国规范发现，那也是一种不规则。所以，如果有条件还是尽量避免。
在设计设计中，结构平面都比这个复杂。根据我的经验一个规整的建筑，刚度布置表面看起来也是 0度 90度对称，但是却还是出现了地震最大作用方向超过15度很多，
那就是可能有一些凹角或者凸角没有布置抗侧力构件，例如下图那样。画圈的地方没有布置抗侧力构件。
当然你不改凹角处 按照现行抗震规范 高规都不算错。但是从概念设计上来讲，使主轴和抗侧力构件的角度相差不多还是最好。而且主轴方向的变形，还使得你在进行抗扭设计时的困难。因为很难判断到底是该加强哪边的周边刚度。
那什么是斜交结构呢
斜交结构指的两个方向主轴方向不是直角
最简单的 就是正三角形的 结构 或者Y形的结构
他们就是有三个主轴 每个主轴的夹角是60度。
就是所谓的 斜交结构 这个你一听就能明白 就不附图了
第三个问题
振型分解反应谱法
大学手算的底部剪力法 其实和振型分解反应谱法
的第一阵型的算法差不多。
复杂的震动其实都可以分解为简单的振动的组合。
一个5层的楼他有5个质点。在地震作用下的振动
绝不是 底部剪力法那样
就这样
振动。 的
而最后那样的振动其实就是由各种阵型组合起来的
地震剪力也是各个阵型叠加起来的
在STAWE里面的周期计算书那个里面有各个阵型的地震剪力总值 振型号 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 而是这样
9 14.52
前三个为第一阵型 地震剪力最大 中间三个位第二阵型减小了 然后后三阵型更小。如果阵型取得多 后面还有更多的地震剪力，不过那个地震剪力很小，就可以忽略不计了。 也就是质量系数达到百分之九十的时候 就可以忽略后面的阵型对地震剪力的贡献
这里用来算配筋的剪力总得剪力就是三个阵型的剪力叠加。
这个其实也比较类似于有限元。越细分，算的越准的那个意思。 但是考虑实际工程精度 以及计算机的计算能力。
美国的一个教授就提出参与质量系数达到一个要求就行了。 你如果找一些例题 可以算一下手算两层楼的阵型分解法的地震剪力怎来来的
你就会深刻理解了（手算两层楼的阵型分解法还是很容易的） 更加通俗的例子可以看附件2。
阵型分解法详解。
第四个问题
双向地震和偶然偏心的问题
地震作用方向是质心 但是建筑物运动的方向确实沿着刚心的。
因为刚心和质心的偏差，那这个建筑不就绕着刚心产生扭矩了么。偶然偏心就是人为加大了质心和刚心的距离。
这样就加大了扭矩 加大了配筋。
偶然偏心本来就和双向地震没有太大的关系。偶然偏心本身没有严格的逻辑推导，就是类似于荷载组合系数一样，加大这个扭矩的算法一样。
关于双向地震 主要和平动系数不纯导致的，
你可以看抗规的270页的那个扭转不规则的那个图。
因为扭转不规则 不是纯的一个方向平动 所以需要考虑两方向的地震作用的组合。
双向地震作用是因为结构扭转而产生双向地震效应。
而不是双向地震效应产生了扭转
这是你最大的一个误区。
因为偶然偏心和双向地震都会造成配筋增大。
所以两个不同时考虑 只选择最大值
PKPM的STAWE里面 你两个全选上 他会自动选择两者之间的较大值配筋。
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