問題描述:
在地震荷載模式中選擇以“程序計(jì)算”方法確定結(jié)構(gòu)的基本周期,如下圖所示。請問,SAP2000是否以結(jié)構(gòu)第一階振型下的周期值作為基本周期呢?如果地震作用方向與第一階振型的振動(dòng)方向不一致,如此取值豈不無效?
解答:
當(dāng)采用模態(tài)分析方法確定結(jié)構(gòu)的基本周期時(shí),程序并非直接選取第一階振型下的周期值。如題目中所述,如果第一階振型的振動(dòng)方向與地震作用方向不一致,則基于第一周期的地震影響系數(shù)顯然無法正確反映該方向的地震作用。因此,SAP2000會(huì)自動(dòng)在結(jié)構(gòu)的各階振型中尋找與地震作用相關(guān)度最高的振型,并以此振型下的周期值作為結(jié)構(gòu)的基本周期。而程序用于確定振型與地震作用相關(guān)度的依據(jù)即“振型質(zhì)量參與系數(shù)”(或“振型參與系數(shù)”)。
以下圖中的框架結(jié)構(gòu)為例,第一階振型以Y方向的水平振動(dòng)為主,第二階振型則以X方向的水平振動(dòng)為主。
對于X方向的地震作用,由于第二振型在該方向的質(zhì)量參與系數(shù)最大,故程序?qū)⑷?T2=0.456s 作為結(jié)構(gòu)的基本周期。同理,對于Y方向的地震作用,程序?qū)⑷?T1=0.472s 作為結(jié)構(gòu)的基本周期。各個(gè)振型在 X、Y 兩個(gè)方向上的振型質(zhì)量參與系數(shù)如下表所示:
關(guān)于振型質(zhì)量參與系數(shù)的計(jì)算公式及推導(dǎo)過程,可參考知識(shí)庫文檔《振型質(zhì)量參與系數(shù)》。