TR.31.2.5 加拿大地震规范 (NRC) - 2020

这组命令可用于根据加拿大国家建筑规范 (NRC/CNRC) 2020 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，也是重力荷载的方向 （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。

通用格式

STAAD.Pro 使用以下格式生成侧向地震荷载。 

DEFINE NRC 2020 (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 SA5 f5 SA6 f7 MVX f8 MVZ f9 
I f10 RDX f11 ROX f11 RDZ f12 ROZ f13 SCLASS f14 STX f15 STZ f16 MD f17 
( CTX f18 ) ( CTZ f19 ) ( PX f20 ) ( PZ f21 ) }

其中：

ParameterDefinition
SA1 f1 Spectral acceleration at 0.2 sec, Sa(0.2), as per Table 4.1.8.4-C. 默认值 = 0.7
SA2 f2 Spectral acceleration at 0.5 sec, Sa(0.5), as per Table 4.1.8.4-C. 默认值 = 0.3
SA3 f3 Spectral acceleration at 1.0 sec, Sa(1.0), as per Table 4.1.8.4-C. 默认值 = 0.1
SA4 f4 Spectral acceleration at 2.0 sec, Sa(2.0), as per Table 4.1.8.4-C. 默认值 = 0.075
SA5 f5 Spectral acceleration at 5.0 sec, Sa(5.0), as per Table 4.1.8.4-C. 默认值 = 0.025
SA6 f6 Spectral acceleration at 10.0 sec, Sa(10.0), as per Table 4.1.8.4-C. 默认值 = 0.0075
MVX f7 The higher mode factor, Mv, along the X and Z direction. Refer to Table 4.1.8.11.
MVZ f8 The higher mode factor, Mv, along the Z direction. Refer to Table 4.1.8.11.
I f9 Earthquake Importance Factor, IE, of the structure as determined from Table 4.1.8.5-A in the code. This dependent on the Importance Category and ULS/SLS.
RDX f10 The ductility-related force modification factor, Rd, reflecting the capability of a structure to dissipate energy through inelastic behavior as described in section 4.1.8.9. along the X direction. Refer to Table 4.1.8.9.
RDZ f11 The ductility-related force modification factor, Rd, reflecting the capability of a structure to dissipate energy through inelastic behavior as described in section 4.1.8.9. along the Z direction. Refer to Table 4.1.8.9.
ROX f12 the over strength-related force modification factor, Ro, accounting for the dependable portion of reserve strength in a structure designed according to the provision of the section 4.1.8.9. along the X direction. Refer to Table 4.1.8.9.
ROZ f11 the over strength-related force modification factor, Ro, accounting for the dependable portion of reserve strength in a structure designed according to the provision of the section 4.1.8.9. along the Z direction. Refer to Table 4.1.8.9.
SCLASS f14 an integer corresponding to site class, S, values A through E (where 1 = A and 6 = F) as per Table 4.1.8.4-A and Table 4.1.8.4-B.
STX f15 Type of seismic force resisting system (SFRS) along the X direction. The parameters can take values from 1 to 5:
  • 1 = 弯矩抵抗框架
  • 2 = 联肢墙
  • 3 = 支撑框架
  • 4 = 墙体、墙框架系统
  • 5 = 其他系统
STZ f16 Type of seismic force resisting system (SFRS) along the Z direction. The parameters can take values from 1 to 5:
  • 1 = 弯矩抵抗框架
  • 2 = 联肢墙
  • 3 = 支撑框架
  • 4 = 墙体、墙框架系统
  • 5 = 其他系统
MD f17 Command to check if the time period calculated is for the purpose of member strength or deflection as per Clause 4.1.8.11.(3)(d).(v)
  • 1 = 构件强度
  • 2 = 变形
CTX f18 Optional CT value along the X direction to calculate time period.
CTZ f19 Optional CT value along the Z direction to calculate time period.
PX f20 Optional Periods of structure (in sec) in the X direction to be used as fundamental period of the structure. If not entered the value is calculated from the code.
PZ f21 Optional Periods of structure (in sec) in the Z direction to be used as fundamental period of the structure. If not entered the value is calculated from the code.

如果指定了 ACCIDENTAL 选项，程序将根据 NRC 2020 规范计算偶然扭矩。偶然扭矩的值基于每个楼层的质心。质心根据 SELFWEIGHT、JOINT WEIGHT 和 MEMBER WEIGHT 命令计算。

ACCIDENTAL 选项以及偶然偏心系数（根据 NRC 2020 默认值为 0.1）需要在 NRC 地震基本荷载工况中提供（即 NRC LOAD X / Z f1 ACC f3）。f3 可以为负值。

对于模型中存在楼板隔板的情况，若需考虑水平扭矩，不应指定 ACCIDENTAL 选项。相反，应在 NRC 地震基本荷载工况中提供动态偏心以及偶然偏心（即 NRC LOAD X / Z f1 DEC f2 ACC f3）。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 可以为负值。如果 f2 为 0.0，则仅考虑该特定荷载工况的偶然扭矩。

方法

等效静力法用于获取基底剪力，根据 NBCC 2020 第 4.1.8.11 节 B 分部实施。

地震基底剪力

最小侧向地震力根据以下公式计算，符合 4.1.8.11(2)：

  • · 对于墙体、联肢墙和墙框架系统，V 不应小于
    Mv 必须使用 T ≥ 4.0 计算
  • 对于弯矩抵抗框架、支撑框架和其他系统，V 不应小于
    S(2.0)MvIEW/RdRo)
    Mv 必须使用 T ≥ 2.0 计算
  • 对于 Rd > 1.5，V 不必大于

基本周期

基本周期 Ta 基于以下选择之一：
  • 根据 4.1.18.11(3)(a)：
    1. 0.085(hn)3/4 用于钢弯矩框架
    2. 0.075(hn)3/4 用于混凝土弯矩框架
    3. Ta = 0.1N 用于其他弯矩框架
  • 根据 4.1.18.11(3)(b)：
    • 0.025hn 用于支撑框架
  • 根据 4.1.18.11(3)(c)：
    • 0.05(hn)3/4 用于剪力墙和其他结构
hn
=
建筑物高度，单位为米
您也可以使用参数 PX 和 PZ 指定时间周期。在这种情况下，程序检查以下限制：
  • 条款 d-i：对于弯矩抵抗框架：Ta ≤ 1.5× 条款 (a) 中确定的值
  • 条款 d-ii：对于支撑框架：Ta ≤ 2.0× 条款 (b) 中确定的值
  • 条款 d-iii：对于剪力墙结构：Ta ≤ 2.0× 条款 (c) 中确定的值
  • 条款 d-iv：对于其他结构：Ta ≤ 条款 (c) 中确定的值
但是，如果使用 MD 参数创建荷载工况用于变形规定（即计算位移或变形），则不检查上述限制，而是强制执行以下限制（见条款 d-v）：
  • Ta≤2.0 如果是弯矩抵抗框架、支撑框架或其他系统
  • Ta≤4.0 用于所有其他情况（即墙体、联肢墙和墙框架系统）
此外，规范指出，这些指定的上限可能不适用于变形和周期计算。

设计谱响应加速度

设计谱加速度 S(T) 根据以下方式确定，使用线性插值处理 T 的中间值，符合 4.1.8.11(3)。

上述数据 Sa(0.2)、Sa(0.5)、Sa(1.0)、Sa(2.0)、Sa(5.0) 和 Sa(10.0) 是地震数据，分别从表 4.1.8.4-C 中通过参数 SA1、SA2、SA3、SA4、SA5 和 SA6 提供。

高阶振型系数

高阶振型系数 Mv 考虑了高阶振型对基底剪力的影响，该系数从表 4.1.8.11 中基于侧向抵抗系统、Sa(0.2) 和 Sa(2.0) 获取。要获得此高阶振型系数 (Mv)，您必须评估 Sa(0.2)/Sa(2.0) 的比值以及“侧向抵抗系统类型”。您也可以使用 MVX 和 MVZ 参数直接指定 Mv。

力修正系数

延性相关力修正系数 Rd 反映了结构通过非弹性行为耗散能量的能力。超强相关力修正系数 Ro 考虑了根据第 4.1.8.9 条设计的结构中可靠储备强度部分。这些值使用 RDX、ROX、RDZ 和 ROZ 参数指定，并取决于 SFRS 的类型。

建筑地震重量

由程序根据 4.1.8.11(6) 计算：

where

Wi
=
位于或分配给楼层 i 的 W 部分

侧向地震力分布

计算的基底剪力 V 根据以下公式分布在建筑高度上（包括顶层），符合 4.1.8.11(7)：

where

Ft
=
施加在建筑顶部的集中力，用于考虑高阶振型的影响。根据条款 4.1.8.11(6)，Ft 等于 0.07TaV，但 Ft 不大于 0.25V，且当 Ta 不大于 0.7s 时，Ft = 0
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
=
建筑的任意楼层，i=1 表示基础以上的第一层，i=n 表示结构主体部分的最顶层

扭矩效应

扭矩效应根据条款 4.1.8.11(11) 考虑：
Tx = Fx(ex + 0.10 Dnx) Tx = Fx(ex - 0.10 Dnx)

where

ex
=
由于刚度中心和质心位置不同而产生的自然偏心
Dnx
=
垂直于地震动方向的平面尺寸