TR.31.2.3 加拿大地震规范 (NRC) – 2005 第1卷

这组命令可用于根据加拿大国家建筑规范 (NRC/CNRC) 2005 第1版定义用于地震分析的等效静力侧向荷载生成参数。根据此定义，将在水平方向生成等效侧向荷载。

地震荷载生成器可用于在 Y 向上时生成 X 和 Z 方向的侧向荷载，或在 Z 向上时生成 X 和 Y 方向的侧向荷载。 Y 向上或 Z 向上是竖直轴和重力荷载方向 （参见 SET Z UP 命令在 TR.5 Set [设置] 命令）。 基础以上所有楼层的竖直坐标必须为正，且竖直轴必须垂直于楼层。

一般格式

STAAD.Pro 使用以下格式生成侧向地震荷载。

DEFINE NRC 2005 (ACCIDENTAL) LOAD
nrc-spec
weight-data

有关如何为地震荷载指定结构重量的信息，请参阅 通用重量数据。

其中:

nrc-spec = { SA1 f1 SA2 f2 SA3 f3 SA4 f4 MVX f5 MVZ f6 JX f7 JZ f8 IE f9 RDX f10 ROX f11 RDZ f12 ROZ f13 SCLASS f14 ( FA f15 ) ( FV f16 ) ( CT f17 ) ( PX f18 ) ( PZ f19) }

其中:

ParameterDefinition
SA1 f1 地震数据，Sa(0.2)，根据表 C-2。
SA2 f2 地震数据，Sa(0.5)，根据表 C-2。
SA3 f3 地震数据，Sa(1.0)，根据表 C-2。
SA4 f4 地震数据，Sa(2)，根据表 C-2。
MVX f5 X 方向的高阶振型因子。参考 NRC 表 4.1.8.11。
MVZ f6 Z 方向的高阶振型因子。参考 NRC 表 4.1.8.11。
JX f7 X 方向基底倾覆力矩的数值折减系数。参考 NRC 表 4.1.8.11。
JZ f8 Z 方向基底倾覆力矩的数值折减系数。参考 NRC 表 4.1.8.11。
IE f9 结构的地震重要性系数。此输入基于重要性类别和 ULS / SLS。参考 NRC 表 4.1.8.11。
RDX f10 X 方向的延性相关力修正系数，反映结构通过非弹性行为耗散能量的能力，如第 4.1.8.9 条所述。参考 NRC 表 4.1.8.9。
ROX f11 X 方向的超强相关力修正系数，考虑根据第 4.1.8.9 条设计的结构中储备强度的可靠部分。参考 NRC 表 4.1.8.9。
RDZ f12 Z 方向的延性相关力修正系数，反映结构通过非弹性行为耗散能量的能力，如第 4.1.8.9 条所述。参考 NRC 表 4.1.8.9。
ROZ f13 Z 方向的超强相关力修正系数，考虑根据第 4.1.8.9 条设计的结构中储备强度的可靠部分。参考 NRC 表 4.1.8.9。
SCLASS f14 对应于场地类别 A 到 E 的整数（其中 1 = A，6 = F）。Fa 和 Fv 根据场地类别确定，参考 NRC 表 4.1.8.4.B 和表 4.1.8.4.C。
FA f15 可选的短周期场地系数（0.2s）。如果 SCLASS 设置为 F（即 f14 = 6），则必须提供此值。
FV f16 可选的长周期场地系数（1.0s）。如果 SCLASS 设置为 F（即 f14 = 6），则必须提供此值。
CT f17 可选的 CT 值，用于基于经验方法计算结构周期。
PX f18 可选的 X 方向结构周期（秒），用作结构的基本周期。如果未输入，则根据规范计算该值。
PZ f19 可选的 Z 方向结构周期（秒），用作结构的基本周期。如果未输入，则根据规范计算该值。

如果指定了 ACCIDENTAL 选项，程序将根据 NRC 2005 规范计算偶然扭矩。偶然扭矩的值基于每个楼层的质心。质心由 SELFWEIGHT、JOINT WEIGHT 和 MEMBER WEIGHT 命令计算。

需要在 NRC 地震基本荷载工况（即 NRC LOAD X / Z f1 ACC f3）中提供 ACC 选项以及偶然偏心系数（默认值为 0.1，根据 NRC 2005）。f3 可以为负值。

对于模型中存在楼板隔板的情况，若要考虑水平扭矩，则不应指定 ACCIDENTAL 选项。相反，应在 NRC 地震基本荷载工况（即 NRC LOAD X / Z f1 DEC f2 ACC f3 ）中提供动态偏心以及偶然偏心。对于等效地震分析，根据 NRC 2005 规范，f2 为 1，f3 为 0.1。f1 始终为正或零，但 f2 可以为负。如果 f2 为 0.0，则仅对此特定荷载工况考虑偶然扭矩。

方法

最小侧向地震力或基底剪力 (V) 由 STAAD.Pro 使用适当的方程自动计算。

根据加拿大 NBC 2005 第1卷第 4.1.8.11(2) 节

但 V 不得小于：

对于 Rd= 1.5 的情况，V 不必大于：

（即 V 的上限）

计算 V 的方程各项说明：

  • Ta 是所考虑方向的基本侧向周期，确定如下：

    1. 对于抵抗 100% 所需侧向力的抗弯框架，且框架未被更刚性元素包围或相邻而阻止框架抵抗侧向力，则通过以下经验公式计算，前提是 hn 以米为单位：

      1. 0.085(hn)3/4 用于钢抗弯框架，
      2. 0.075(hn)3/4 用于混凝土抗弯框架，或

    2. 周期也根据瑞利法计算，但可由用户指定的周期（PX, PZ）覆盖。

      如果基于方法 (b) 计算的结构周期所得的设计谱加速度 S(Ta) 大于基于方法 (a) 计算的结构周期所得值的 0.8 倍，则使用前者进行进一步计算。否则，使用后者的周期。

    3. 其他符合第 4.1.8.3.(8) 条要求的结构模型建立的力学方法，但以下情况除外：

      1. 对于抗弯框架，Ta 不得大于 (a) 款确定的值的 1.5 倍。 
      2. 对于支撑框架，Ta 不得大于 (b) 款确定的值的 2.0 倍。 
      3. 对于剪力墙结构，Ta 不得大于 (c) 款确定的值的 2.0 倍，且 
      4. 为计算位移，参考附录 A 中未指定上限的周期。

  • S(Ta) 是设计谱加速度，确定如下，对 Ta 的中间值使用线性插值：

    S(Ta) = FaSa(0.2) 对于 Ta ≤ 0.2s
    • = FvSa(0.5) 或 FaSa(0.2)，取较小值，对于 Ta = 0.5s
    • = FvSa(1.0) 对于 Ta = 1.0s
    • = FvSa(2.0) 对于 Ta = 2.0s
    • = FvSa(2.0)/2 对于 Ta ≥ 4.0s

    上述项 Sa(0.2)、Sa(0.5)、Sa(1.0) 和 Sa(2.0) 是地震数据，作为用户输入从表 C-2 获取。

    基于上述 Sa(Ta)、Fa 和Fv 的值，加速度和速度相关的场地系数从表 4.1.8.4.B 和 4.1.8.4.C 确定，对 Sa(0.2) 和 Sa(1.0) 的中间值使用线性插值。需指出，这些是基于场地类别 A 到 E 以及所需 Sa(0.2) 和 Sa(1.0) 值的用户输入，根据上述方程要求。

  • Mv 是考虑高阶振型对基底剪力影响的因子，相关的基底倾覆力矩折减系数是 J，这些作为用户输入从表 4.1.8.11 获取。要获取此高阶振型因子 (Mv) 和基底倾覆力矩数值折减系数 (J)，您必须获取 Sa(0.2)/Sa(2.0) 的比值以及“侧向抗力系统类型。”

    对于基本侧向周期 Ta 在 1.0 和 2.0 s 之间的 Mv 值，乘积 S(Ta). Mv 应通过线性插值获取。

    对于基本侧向周期 Ta 在 0.5 和 2.0 s 之间的 J 值，应通过线性插值获取。

  • IE 是结构的地震重要性系数，从表 4.1.8.5 确定。这是基于重要性类别和 ULS / SLS 的用户输入。

  • W 是建筑物的重量，应使用以下公式内部计算：

    其中 Wi 是位于或分配给楼层 i 的 W 部分。

  • Rd 是延性相关力修正系数，反映结构通过非弹性行为耗散能量的能力，如第 4.1.8.9 条所述。

  • Ro 是超强相关力修正系数，考虑根据第 4.1.8.9 条设计的结构中储备强度的可靠部分。

    这些 Rd 和 Ro 值是基于 SFRS 类型的用户输入。

根据 4.1.8.11(6)，总侧向地震力 V 应分布，使得一部分 Ft 集中在建筑物顶部，其中，

  • Ft = 0.07TaV

但 Ft 不大于 0.25V，且当 Ta 不大于 0.7s 时，Ft = 0。

剩余部分 (V- Ft) 应沿建筑物高度分布，包括顶层，根据以下公式 [根据第 4.1.8.11(6) 节]：

where

Fx
=
施加到楼层 x 的侧向力
Ft
=
集中在结构顶部的 V 部分
Wi, Wx
=
分别位于或分配给楼层 i 或 x 的 W 部分
hi, hx
=
分别从基础 (i=0) 到楼层 i 或 x 的高度
i
=
是建筑物中的任何楼层（例如，i = 1 表示基础以上的第一层）
n
=
是结构主要部分的最顶层

示例

DEFINE NRC 2005 ACC LOAD
SA1 .33 SA2 .25 SA3 .16 SA4 .091 MVX 1.2 MVZ 1.5 JX .7 JZ .5 IE 1.3 -
RDX 4.0 ROX 1.5 RDZ 3.0 ROZ 1.3 SCLASS 4
SELFWEIGHT
JOINT WEIGHT
17 TO 48 WEIGHT 7
49 TO 64 WEIGHT 3.5
LOAD 1 EARTHQUAKE ALONG X
NRC LOAD X 1.0
PERFORM ANALYSIS PRINT LOAD DATA
CHANGE