作用效应的计算与调整
第3讲第一篇第三章作用(二)可变作用
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
制动力计算规定：
• 1、一个设计车道上由汽车荷载产生的制动力标准值为车道 荷载标准值在加载长度上计算的总重力的10%计算。 • 但公路—I级汽车荷载的制动力标准值不得小于 165kN； • 公路—Ⅱ级汽车荷载的制动力标准值不得小于 90kN；。 • 同向行驶双车道的汽车荷载制动力标准值为一个设计 车道制动力标准值的两倍； • 同向行驶三车道为一个设计车道的2.34倍； • 同向行驶四车道为一个设计车道的2.68倍。 • 2、汽车荷载制动力按同向行驶的汽车荷载（不计冲击力） 计算，并应按表3-13的规定，以使桥梁墩台产生最不利纵 向力的加载长度进行纵向折减。
主讲人 ： 王丽荣
（八）流水压力
• 1、计算：标准值 • 2、桥墩形状系数：
桥 墩 形 状 方形桥墩 矩形桥墩（长边与水流平行） 圆形桥墩
Fw KA
V5 1.3 0.8 桥 墩 形 状 尖端形桥墩 圆端形桥墩 K 0.7 0.6
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
（3）计算：粗略近似 • A、支座的冲击力，按相应的桥梁取用。 • B、汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以 冲击系数μ。 • C、理论上应与结构自振频率有关，冲击系数μ可按下 式计算： • 当f＜1.5HZ时， μ=0.05 • 当1.5HZ≤f≤14HZ时， μ=0.1767lnf—0.0157 • 当f＞14 HZ时 μ=0.45 • 式中： f——结构基频（HZ）。结构基频宜采用有限 元方法计算
2011年3月7日
土木与建筑工程学院
主讲人 ： 王丽荣
计算地震作用效应cqc方法 鞭梢效应
计算地震作用效应cqc方法鞭梢效应
计算地震作用效应CQC方法：
(1)鞭梢效应指当建筑物受地震作用时，它顶部的小突出部分由于质
量和刚度比较小，在每一个来回的转折瞬间，形成较大的速度，产生较大的位移，就和鞭子的尖一样，这种现象称为鞭梢效应。
(2)当突出物的基本频率与整体结构的固有频率相同或近似，并与地
面扰频相接近时，最易发生鞭梢效应，通过适当调整结构的刚度或质量分布使突出物的频率与整体结构的频率的差值增大，可减少鞭梢效应的影响，从而为结构设计提供更可靠的依据。
作用效应1
作用效应作用效应是指一种现象或现象的结果，通常是由于某种行为或事件引起的。
在各种领域都存在着各种类型的作用效应，它们可以对个体、组织和社会产生不同程度的影响。
作用效应的基本概念作用效应在社会科学中经常被讨论和研究。
作用效应包括多种类型，如正向效应和负向效应，直接效应和间接效应等。
这些效应通常源自于各种因素，包括个体的行为、社会环境和文化背景等。
正向效应指的是某种行为或事件产生积极的结果或影响。
例如，一项成功的创新可以带来创新者的名誉和经济利益，这是正向效应的一个例子。
负向效应则相反，指的是某种行为或事件导致不利的结果或影响。
例如，环境污染会导致健康问题和生态失衡，这是负向效应的一个实例。
作用效应的种类除了正向效应和负向效应之外，作用效应还可以分为直接效应和间接效应。
直接效应是指行为或事件直接引起的结果，而间接效应则是通过一系列中间因果关系导致的结果。
另外，作用效应还可以从时间维度上进行分类，包括短期效应和长期效应。
短期效应是指在短时间内发生的结果或影响，而长期效应则是一段时间后才会显现出来的结果。
作用效应在不同领域的应用作用效应在各种领域都有应用。
在经济学中，供求关系会引起价格变动，这是市场效应的一种表现；在心理学中，积极心态可能导致更好的心理健康，这是心理效应的一个实例。
作用效应还可以在教育、医疗、环境、政治等领域中发挥作用。
了解作用效应有助于我们更好地理解和预测事物发展的趋势和结果，有助于我们更有效地应对各种挑战和问题。
结语作用效应是一个广泛而深刻的概念，在我们的生活和工作中处处可见。
通过了解和应用作用效应的原理，我们可以更好地理解世界，更好地适应和应对各种变化和挑战。
希望本文的介绍对您有所启发！。
PKPM之参数调整
PKPM之参数调整一、风荷载风压标准值计算公式为：WK=βzμsμZ W其中：βz=1+ξυφz/μz在新规范中，基本风压Wo略有提高，而建筑的风压高度变化系数μE、脉动增大系数ξ、脉动影响系数υ都存在减小的情况。
所以，按新规范计算的风压标准值可能比89规范大，也可能比89规范小。
具体的变化包括下面几条：1）、基本风压：：新的荷载规范将风荷载基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇：新高规3.2.2条规定：对于B级高度的高层建筑或特别重要的高层建筑，应按100年一遇的风压值采用。
2）、地面粗糙度类别：由原来的A、B、C类，改为A、B、C、D 类。
C类是指有密集建筑群的城市市区；D类为有密集建筑群，且房屋较高的城市市区。
3）、凤压高度变化系数：A、B、C类对应的风压高度变化系数略有调整。
新增加的D类对应的风压高度变化系数最，比C类小20%到50%.4）、脉动增大系数：A、B、C类对应的脉动增大系数略有调整。
新增加的D类对应脉动增大系数比89规范小，约5%到10%.与结构的材料和形式有关。
5）、脉动影晌系数：在89高规中，脉动影响系数仅与地面粗糙度类别有关，对应A、B、C类的脉动影响系数分别为，0.48、0.53和0.63.在新规范中，脉动影响系数不仅与地面粗糙度类别有关，而且还与建筑的高宽比和总高度有关，其数值都小于89高规。
如C类、高度为5Om、高宽比为3的建筑，υ=0.46，比89高规小28%，若为D类，则小37%.6）、结构的基本周期：脉动增大系数ξ与结构的基本周期有关（WoT12）。
结构的基本周期可采用结构力学方法计算，对于比较规则的结构，也可以采用近似方法计算：框架结构T=（0.08-1.00）N：框剪结构、框筒结构T=（0.06-0.08）N：剪力墙结构、筒中筒结构T=（0.05-0.06）N.其中N为结构层数。
2.地震作用1）、抗震设防烈度：：新规范改变了抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系，增加了7度（0.15g〉和8度（0.30g）两种情况（见新抗震规范表3.2.2）。
作用与作用效应组合
第2章 作用与作用效应组合2.1 作用的概念及分类2.1.1 作用的有关概念作用是指直接施加在结构上的一组集中力（或分布力），或引起结构外加变形或约束变形的原因。
前者称直接作用（亦称荷载），如车辆、人群、结构自重等；后者称间接作用，它不是以外力形式施加于结构，它们产生的效应与结构本身的特性、结构所处的环境有关，如地震、基础变位、混凝土收缩徐变、温度变化等。
在结构设计时，针对不同设计目的所采用的各种作用规定值，称为作用代表值。
设计的要求不同，采用的代表值也不同。
作用代表值一般可分为标准值、频遇值和准永久值。
作用的标准值是作用的基本代表值，频遇值和准永久值一般可在标准值的基础上计入不同的系数后得到。
作用的设计值为作用标准值乘以相应的分项系数。
作用效应是指结构对所受作用的反应，如由作用产生的结构或构件的轴向力、弯矩、剪力、应力、裂缝、变形和位移等。
2.1.2 作用的分类为了便于设计时应用，将作用于桥涵及其他结构物上的各种作用，按其作用时间和出现的频率分为三类，即：永久作用、可变作用和偶然作用。
1 永久作用永久作用是指在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。
永久作用包括结构重力、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩徐变作用、水的浮力、基础变位作用。
永久作用应采用标准值作为代表值。
土的重力标准值可按作用于基础上的土的体积与土的重力密度计算确定。
结构重力标准值可按结构构件的设计尺寸与材料的重力密度计算确定。
土侧压力标准值可按《土质学与土力学》及《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）中有关的规定采用。
关于水的浮力的考虑：水的浮力为水作用于建筑物基础底面的由下向上的力，其大小等于建筑物排开的水的重量。
地表水或地下水通过与土体孔隙中自由水的连通来传递水压力与浮力。
水是否能渗入基底是产生水浮力的前提条件，因此，水的浮力与地基土的透水性、地基与基础的接触状态以及水压力大小（水头高低）和漫水时间等因素有关。
(整理)荷载效应及地震作用效应组合仅供参考
8 荷载效应效应组合本设计所应用到的用于承载能力极限状态下的内力组合公式如下： ①无地震时，由可变荷载效应控制的组合： G GK Q Q QK W W WK S S S S γψγψγ=++式中 S —结构构件荷载效应组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值； r G 、r Q 、r W —永久荷载、楼面活荷载和风荷载的分项系数；ΨQ 、ΨW —楼面活荷载和风荷载的组合系数，当为第一可变荷载时取1。
S GK 、S Qk 、S Wk —永久荷载、楼面荷载和风荷载效应标准值。
②无地震时，由永久荷载效应控制的组合(根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001 [2]第3.2.3条注3，水平风荷载不参与组合。
但2006版规范中取消了此注，即水平风荷载参与组合，当风荷载效应不大时也可忽略之。
)：？G GK Q Q QK S S S γψγ=+③有地震时，即重力荷载与水平地震作用的组合：G GE Eh Ehk S S S γγ=+式中 S —结构构件荷载效应与地震作用效应组合的设计值； r G 、r Eh —重力荷载、水平地震作用的分项系数； S GE 、S Eh —重力荷载代表值、水平地震作用标准值。
用于正常使用极限状态下的内力组合(标准组合)公式如下： GK Q QK W WK S S S S ψψ=++8.1控制截面及最不利内力类型8.1.1构件的控制截面框架梁的控制截面是支座截面和跨中截面。
在支座截面处，一般产生最大负弯矩(max M -)和最大剪力(m ax V )(水平荷载作用下还有正弯矩产生，故也要注意组合可能出现的正弯矩）；跨间截面则是最大正弯矩(max M +)作用处(也要注意组合可能出现的负弯矩)。
因此，框架梁的最不利内力为：梁端截面：max M +、max M -、m ax V 梁跨间截面：max M +由于内力分析的结果是轴线位置处的内力，而梁支座截面的最不利位置应是柱边缘处，因此，在求该处的最不利内力时，应根据梁轴线处的弯矩和剪力计算出柱边缘处梁截面的弯矩和剪力，即：/2M M Vb '=-/2V V qb '=-式中 M '—柱边缘处梁截面的弯矩标准值；V '—柱边缘处梁截面的剪力标准值；M —梁柱中线交点处的弯矩标准值；V —与M 相应的梁柱中线交点处的剪力标准值；b —柱截面高度；q —梁单位长度的均布荷载标准值。
p-δ效应和P-Δ效应
p-δ效应和P-Δ效应一、混凝土结构的二阶效应混凝土结构的二阶效应应由两部分组成：p-δ效应和P-Δ效应。
p-δ效应是指由于构件在轴向压力作用下，自身发生挠曲引起的附加效应，可称之为构件挠曲二阶效应，通常指轴向压力在产生了挠曲变形的构件中引起的附加弯矩，附加弯矩与构件的挠曲形态有关，一般中间大，两端部小。
P-Δ效应是指由于结构的水平变形而引起的重力附加效应，可称之为重力二阶效应，结构在水平力（风荷载或水平地震力）作用下发生水平变形后，重力荷载因该水平变形而引起附加效应，结构发生的水平侧移绝对值越大，P-Δ效应越显著，若结构的水平变形过大，可能因重力二阶效应而导致结构失稳。
1.重力二阶效应（P-Δ效应）计算计算P-Δ效应的近似方法有等效几何刚度的有限元法、等效水平力的有限元迭代法、折减弹性抗弯刚度的有限元、结构位移和构件内力增大系数法等。
1）等效几何刚度的有限元法在不考虑P-Δ效应影响时，是在结构的初始拓扑关系基础上建立结构的平衡方程。
一般可记为：[K]{u}=[F]考虑P-Δ效应影响时，对于结构的任一节点j，因P-Δ效应而引起的Mj=Gjuj，相应的等效附加水平力为Vj= 。
对于所有节点，则形成一个等效附加水平分力向量。
可以看出，考虑P-Δ效应相当于结构的初始刚度矩阵[K]修改为等效刚度矩阵[K-KG]。
新规范版的SATWE、TAT、PMSAP等软件都采用了等效几何刚度的有限元法，这种方法具有一般性，它既适用于采用刚性楼板假定的结构，也适用于存在独立弹性节点的结构。
与不考虑P-Δ效应的分析结果相比，结构的周期、位移和构件的内力都有所不同。
2）折减弹性抗弯刚度的有限元法折减弹性抗弯刚度的有限元法是今年来美国、加拿大等国设计规范推荐的一种考虑效益方法。
这种分析方法的基本思路是采用折减等效刚度，近似的考虑钢筋混凝土结构中各类构件在极限状态时因开裂而导致刚度减小现象，使分析结果与设计状态尽可能一致。
《混凝土结构设计规范》引进该方法，第7.3.12规定，当采用考虑二阶效应的弹性分析方法时，宜在结构分析中对钢筋混凝土构件的弹性抗弯刚度乘以一下折减系数：梁取0.4，柱取0.6，对未开裂的剪力墙和核心筒取0.7，对已开裂的剪力墙和核心筒壁取0.45。
总效应替代效应收入效应计算
总效应替代效应收入效应计算
总效应、替代效应和收入效应是经济学中重要的概念，它们的计算方法对于理解经济现象和政策影响具有重要意义。
下面将详细介绍它们的计算方法。
首先，总效应是指一个政策或事件对经济总体所产生的影响。
在计算总效应时，我们需要考虑政策或事件对所有市场参与者的影响，以及这些影响之间的相互作用。
总效应的计算公式为：总效应=替代效应+收入效应。
替代效应是指由商品的价格变动所引起的商品相对价格的变动，进而由商品的相对价格变动所引起的商品需求量的变动。
在计算替代效应时，我们需要考虑两种商品之间的相对价格变动，以及消费者对这两种商品的偏好程度。
替代效应的计算公式为：替代效应=Δx/Δp，其中Δx表示商品需求量的变动，Δp表示商品价格的变动。
收入效应是指由商品的价格变动所引起的实际收入水平变动，进而又实际收入水平变动所引起的商品需求量的变动。
在计算收入效应时，我们需要考虑消费者的收入水平和商品的价格变动对消费者购买力的影响。
收入效应的计算公式为：收入效应=Δx/Δm，其中Δm表示消费者的实际收入水平变动。
最后，根据总效应的计算公式，我们可以得到总效应的计算方法：总效应=替代效应+收入效应。
其中，替代效应和收入效应的计算方法如上所述。
在实际应用中，我们需要根据具体的政策或事件背景，选
择合适的数据和模型来计算总效应、替代效应和收入效应，以便更好地理解政策或事件对经济的影响。
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WILSON E.L. 教授提出了振型有效质量系数的概念， 用于判断参与振型数足够与否。
有效质量因子的含义解释。
上海环球金融中心（101层）
上海国际金融中心
高101层 巨型柱 巨型支撑 带状桁架 伸臂桁架 转换桁架 核心筒墙内的钢支撑
核心筒体系(-3-91层）
巨型支撑（19-30层）
顶部
连接内筒和外柱的伸臂桁架和带状桁架
2. 活载计算
▪ 活载作用随机性的模拟 ▪ 活载作用的加载方式 ▪ 活载作用的折减
1.4 模拟施工加载2
考虑在模拟施工加载1的基础上，近似考虑基 础的不均匀沉降：
（1）假定基础的刚度是均匀的； （2）竖向构件的轴向刚度放大10倍，间接减小竖
向变形差。
“模拟施工加载2”在理论上并不严密，是一种经 验上的处理方法，但这种经验上的处理，会使 地基有不均匀沉降的结构的分析结果更合理， 能更好地反映这类结构的实际受力状态。
3. 风荷载计算
风压标准值计算
k ZSZwO
Z
1 Z Z
2.1 振型系数
按新荷载规范7.4.5条，采用条文说明中的公式计算：
Z
π tg[ (
z
)0.7]
4H
该公式是以高层建筑为主，且结构以弯剪型变形为主的 振型系数计算公式。
2.2 结构基本自振周期
脉动增大系数ξ与结构的基本周期有关（woT12）。结构 的基本周期可采用结构力学方法计算，对于比较规则的 结构，也可以采用近似方法计算：
对于非耦联情况，
✓ 89规范版采用简化刚度计算； ✓ 新规范版改为采用真实刚度计算。
非耦联
耦联
j
n
X ji G i
i1
n
X ji 2XjG i i/ (XjiYjiri2 j2i)Gi
i1
i1
m
S
S
2 j
j 1
mm
S
jkSjSk
j1 k
4.3 双向地震作用
恒载作用下结构变形形成示意图
n
1 i1
i 1
n
2 i2
i2
n nn
恒载作用下结构变形形成近似示意图
n
1 i1
i 1
n
2 i2
i2
n nn
模拟施工加载1的计算简图
1.3 模拟施工加载1
考虑了从下往上依次施工和逐层找平因素 的影响； 未考虑结构地基的不均匀沉降； 若结构地基无不均匀沉降，模拟施工加载1 能较准确地反映结构的实际受力状态； 若结构地基有不均匀沉降，上述分析结果 会存在一定的误差，尤其对于框剪结构， 外围框架柱受力偏小。
框架结构
T=（0.08-1.00）N
框剪结构、框筒结构
T=（0.06-0.08）N
剪力墙结构、筒中筒结构 T=（0.05-0.06）N
其中N为结构层数。
也可采用结构分析得到的结构第1平动周期。
2.3 风作用的编辑修改
文本文件修改 图形修改
4. 地震作用计算
▪ 有效质量系数 ▪ 扭转耦联 ▪ 双向地震扭转效应 ▪ 偶然偏心 ▪ 多方向水平地震作用
作用效应的计算与调整
内容
恒载计算 活载计算 风荷载计算 地震作用计算 地震作用调整 设计内力调整 作用效应组合
1. 恒载计算
▪ 荷载取值 ▪ 模拟施工加载计算
✓ 施工加载 1 ✓ 施工加载 2
1.1 施工加载过程
1.2 模拟施工加载的机理
在竖向恒载作用下，结构变形基本上是在施工过程 中逐层形成的。 逐层形成结构刚度； 逐层找平； 逐层加荷载。 在逐层施工过程中，基础发生不均匀沉降。
程 序 自 动 计 算 该 参 数 并 输 出 。 TAT 输 出 在 “ TAT4.OUT” 文 件 中 ， SATWE 输 出 在 “ WZQ.OUT” 文 件 中 ， PMSAP则输出在“工程名.ABS”文件中。
4.2 扭转耦联
对于多层和高层建筑，建议都考虑扭转耦联。 新高规3.3.4条规定，质量、刚度不对称、不均匀的结 构，以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭 转耦联振动影响的振型分解反应谱法。 新抗震规范5.2.3条规定，规则结构不进行扭转耦连计 算时，平行于地震作用方向的两个边榀，其地震作用 效应应乘增大系数。
4.1 有效质量系数
抗震规范第5.2.2条规定抗震计算时，不进行扭转耦联计 算的结构，水平地震作用标准值的效应，可只取前2～3个 振型，当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时， 振型个数应适当增加。其条文说明中还指出为使高柔建筑 的分析精度有所改进，其组合的振型个数适当增加。振型 个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振 型数。
新抗震规范5.1.1条规定，质量和刚度分布明显不对 称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。 一般情况，可根据不考虑偶然偏心的楼层最大位移 与平均位移比判断:
A级>1.2，B级>1.2 5.2.3条给出的双向地震作用计算公式如下
Sx' Sx2(0.85Sy)2 Sy' Sy2(0.85Sx)2
双向地震作用计算原则
3.07
2141
对于单方向地M震 xx、作 Mxy和 用Myx、Myy
如|果 M xx||M xy|
M xx ' M x 2x(0.8M 5yx )2 Mx' y Mxy
否则
Mx' x Mxx
M xy ' M y 2x(0.8M 5xx )2
双向地震作用计算示例
单 X方向 方 向 Y方向
Mxx=100 Myx=50
Mxy=50 Myy=100
Nx=100 Ny=100
双 X`方向
方 向
Y`方向
Mxx`=109 Myx`=50
Mxy`=50 Myy`=109
Nx`=131 Ny`=131
柱类 别
单 地 角双 柱地 比 值 单 地 边双 柱地 比 值 单 地 中双 柱地 比 值
规则框架单、双向地震（单偏压配筋）对比
轴力
配筋率
X 向配筋 Y 向配筋
(kN )
RAs
A sx (m m *m m )
Asy (m m *m m )
-2345
2.5
2575
2440
配箍率 Rsv
0.85
-2553
2.85
2838
2800
1.17
1.09
1.14
1.1021
1.1475
1.3765
-2421
2.63
2126
1502
1.3
-2435