问题描述:
采用 ETABS 美标 ASCE 7 设计一栋两层的房子(图1),1层房顶自重(面荷载)见图2,其中6~7轴的面荷载为11.25kN/m2。经查看反力,总自重为19034kN(图3),地震两个方向的水平剪力都接近750kN(图3)。
图1:结构模型示意图
图2:1层房顶自重(荷载修改前)
图3:恒载作用下的竖向总反力及两个方向地震作用
现将6~7轴楼板中的一个面荷载改为9kN/m2(图4),其他所有都不变。计算后总自重减少到19003kN(图5),但地震Y向的水平剪力大幅增加到987kN(图5)。自重减少了30kN,地震剪力却增加237kN,似乎有点不符常理,请问是什么原因?
图4:1层房顶自重(荷载修改后)
图5:恒载作用下的竖向总反力及两个方向地震作用(荷载修改后)
解答:
造成这种现象的原因,主要是采用 ASCE 7 计算Y方向地震作用的时候,荷载修改前和修改后取的Y向基本周期不一样。由于该结构开大洞及缩进的关系,导致第二周期和第三周期的Y向振型质量参与系数很接近,而荷载的微调刚好导致了第二周期和第三周期的Y向振型质量参与系数的大小对调。
修改荷载前,是第二周期的Y向振型质量参与系数最大,所以程序计算Y向地震作用选取的是第二周期(图6,图7)。修改荷载后,是第三周期的Y向振型质量参与系数最大,所以程序计算Y向地震作用选取的是第三周期。周期的不一样导致了最终Y向地震力的差异(图8,图9)。
图6:修改前,第二周期的Y向振型质量参与系数最大
图7:修改前选用的第二周期算Y向地震力
图8:修改后,第三周期的Y向振型质量参与系数最大
图9:修改后选用的第三周期算Y向地震力