建筑科学Vol124,No11Jan.2008第24卷第1期2008年1月[文章编号]100228528(2008)0120104203有效质量系数不满足要求的原因分析和处理刘民易,赵兵(中国建筑科学研究院建筑结构研究所,北京100013)[摘要]通过一个典型的结构模型,对于结构存在局部错层时,采用“总刚模型”进行设计,结构有效质量系数总不满足要求的原因进行分析,并就此提出了一些有效的处理方法,以供设计人员参考。[关键词]有效质量系数;总刚模型[中图分类号]TU311141;TU312+11[文献标识码]AAnalysisandMeasurementonFulfillingtheRequirementofEffectiveMassParticipationFactorLIUMin2yi,ZHAOBing(ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013,China)[Abstract]Uponanalyzingatypicalbuildingmodelwithlocallystaggeredfloors,theuseofglobalstiffnessmodelresultsintheadequacyofeffectivemassparticipationfactor.Thecausesareelaborated,andthemeasurementsareproposedforreferencetoengineers.1前言平面图,见图2a、2b和2c所示。在SATWE软件的应用中,经常有设计人员会遇到某些工程在采用“总刚模型”进行设计时,结构有效质量系数总不满足要求。增加振型数后,结构有效质量系数变化并不明显,但采用“侧刚模型”计算时却较容易满足要求。在此,本文拟结合具体的工程实例,与广大设计人员探讨产生结构有效质量系图1结构三维轴侧图2工程实例211工程概况某工程为框架结构,共六层。其中第6层层高为4600mm,并在①～⑥与Ζ～⊥、⑥～⑧与Ζ～[、λξ0～λψ0与Ζ～]之间的框架部分高度为3600mm。结构三维轴侧图如图1所示;第2、4、6层结构212计算分析本工程在不同计算振型数下结构有效质量系数的计算结果如表1所示。表1方案调整前结构有效质量系数的计算结果[收稿日期]2007205209[作者简介]刘民易(19712),女,工程师[联系方式]pub@pkpmcn地震作用方向XYXY计算振型数1830有效质量系数(%)侧刚模型总刚模型99176831639917678134—84117—84154计算振型数3945有效质量系数(%)侧刚模型总刚模型—84118—84163—85108—84174刚性板假定。每个楼层均只有三个自由度,六层结构共有十八个自由度。众所周知,结构的振型数不能超过有质量贡献的结构自由度总数。而十八个振型正好是刚性板假定下本工程的结构自由度总数因此结构有效质量系数能够满足要求。(3)当采用“总刚模型”计算时,由于前述弹性节点的大量存在,从而使结构自由度数大为增加振型数也应该相应增加。对于本工程,结构有效质量系数增加得很慢的主要原因是由于弹性节点引起的局部振动所造成的。如图3和图4所示。图3显示,第7振型产生的局部振动主要是由于该工程存在单榀局部越层框架部分(见图2所示),该部分沿横向在第2、3层越层高度达7900mm,沿纵向在2、3、4、5层越层高度达15100mm。由于这部分框架与主体结构联系非常薄弱,因此在高阶振型作用下较易产生局部图2结构平面图根据表1可知,该工程采用“侧刚模型”计算时,在18个振型下,结构在X、Y向的有效质量系数均大于90%,满足规范要求。但当采用“总刚模型”计算时,18个振型所计算出的在X、Y向的有效质量系数均不满足要求。随着振型数的增加,有效质量系数有所提高,但提高得非常有限。当振型数达到45个时,与18个振型相比,X向的有效质量系数仅提高了111%,Y向的有效质量系数仅提高了614%。是什么原因使结构有效质量系数增长较慢呢?本文拟对上述计算结果进行分析。(1)从图1、2可以看出,此结构第六层存在局部错层错层高度为设计人员在采用图3第7振型产生的局部振动106建筑科学第24卷91169%,满足要求。(4)本工程也可以采用另一有效方案使有效质量系数满足要求,就是将第六层在SATWE软件“特殊构件补充定义”中,全层定义为“弹性膜”,然后采用“总刚模型”进行设计,在36个振型下,结构有效质量系数X向为99130%,Y向为92155%,满足要求。(5)需要说明的是,虽然通过方案调整使结构的局部振动得到了明显的改善,结构有效质量系数满足要求,但由于受结构方案本身的限制,在高阶振型作用下仍然存在一定的局部振动。对于这些产生局部振动的部位,设计人员应给予一定的重视。(6)虽然本工程即便不经过方案调整,继续加大振型数,最终也能实现有效质量系数满足要求,...