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局部振动提示的处理

一、局部振动现象

用户在进行反应谱计算后,有时软件会出现局部振动提示,其中左侧列出存在局部振动的振型号,右侧列出指定振型存在局部振动的楼层位置。双击振型后软件会显示该振型的位移动画,用户可以从变形动画判断局部振动的原因

YJK使用能量集中程度判断局部振动对每个振型,程序都会计算各楼层振型下的能量,当楼层能量占总能量百分比超过一定限值时,软件认定此楼层存在局部振动。

出现局部振动时,用户应根据实际情况判断是否要对其进行处理。常见以下2种情况

低阶振型存在局部振动(一般为前9

振型整体层面反映结构的相对刚度,局部振动一定是模型中刚度较弱的地方。低阶振型出现局部振动,说明局部振动处的结构布置不合理,应该分析原因并做相应调整。这种不合理可能是建模错误导致的(构件没连上设置多余铰接等,也可能是局部构件刚度较弱导致的。

高阶振型存在局部振动

正常结构低阶振型均是整体平动、转动(大跨度结构还有竖向振动)为主,高阶振型可能会激发结构薄弱部位的局部振动。出现个别几个高阶局部振动一般不影响整体计算,用户可不做处理。

存在局部振动振型一般只提供很少的有效质量系数,这种振型较多时会使用户计算大量振型来满足有效质量系数的要求这时用户不能盲目增加振型数来满足要求,而是要分析局部振动成因,检查模型并调整结构布置,使结构使用较少振型就能满足有效质量系数的要求。

二、局部振动处理实例

1局部振动发生在第1振型预示建模错误6层框架2009-05-31-23

此工程为一个6层框架结构,计算后提示局部振动,且发生在第1阶振型

查看振型文本发现第1阶振型几乎没有提供平动/转动有效质量系数表明模型存在问题

返回建模模块检查发现5层一根与柱未连接,形成很长的悬臂梁,产生刚度薄弱处,引起局部振动。

此处的与柱相连后计算,软件不再提示局部振动,且振型计算正常(第1阶提供74.88%的X向质量参与系数

结论第1阶振型存在局部振动时,一定是建模错误所致检查构件是否正确连接。

2前几阶振型均为局部振动的计算结果不能用53610

此工程为一个带有大跨度空间桁架的结构计算后振型均包含局部振动

查看振型文本发现前17振型没有提供平动/转动有效质量系数表明模型存在问题

返回建模模块发现局部振动处,梁存在过多多余节点计算振型时这些节点上分配有质量,引起梁的局部振动。

将梁上的多余节点去掉后计算,几阶振型不再是局部振动,且振型计算正常。

去掉多余节点.png

结论前几阶振型均为局部振动可能是构件上存在过多多余节点所致,应去掉多余节点后计算。

3局部振动发生在前几阶时模型常有缺陷51098

此工程为一个4层框架结构,第4层为门刚结构计算后提示4层存在局部振动。

查看振型文本发现第3~21振型几乎没有平动/转动有效质量系数表明模型存在问题

只有4层的框结构,计算80阶振型,X、Y向有效质量系数不到30%。

有效质量.png

返回建模模块掉梁上多余节点,并4层楼板厚度改为20mm计算前几阶振型不再是局部振动,且只计算前9阶振型就使X、Y向有效质量系数达到90%以上。

结论低阶振型存在局部振动,前几阶振型未能提供较大有效质量系数应检查构件是否存在多余节点,同时注意楼板是否提供足够的面内刚度

4薄弱结构导致局部振动应保证足够的有效质量系数框剪-20-2

此工程为一个21层框剪结构,主楼旁边还有一个6层小框架计算后提示6层小框架存在局部振动

查看振型文本发现存在局部振动的振型几乎没有提供平动/转动有效质量系数,总的质量参与系数未达到要求由于6层小框架相对于主楼而言刚度很弱,因此在低阶振型就激发小框架部分的振动。计算主楼时最好小框架删除,忽略小框架的影响。如果主楼计算要考虑小框架的影响,则需要适当增加计算振型数,使有效质量系数满足要求。

增加计算振型数到63个X、Y向有效质量系数才满足要求。

结论多塔结构计算应注意增加振型数保证有效质量系数满足要求;若局部振动由刚度很弱的小结构(一般为烟道、凉亭等次要结构)引起的,则建议计算主楼时删除这产生局部振动的小结构,这样使用较少振型数就能满足有效质量系数的要求

5个别高阶振型存在局部振动时可忽略

此工程为一个带空间架的3层框架结构计算后提示第16、17阶振型存在局部振动。

局部振动.png

查看振型文本发现结构只计算了前21阶振型就使X、Y向有效质量系数满足要求这里的高阶局部振动可以忽略。

结论高阶振型产生局部振动时,局部振动部位已经存在较大刚度,若通过较少的振型数就能满足有效质量系数,则此高阶振型可以忽略

三、结论

振型从整体层面反映结构的相对刚度,随着振型阶数的增加,周期越来越小,说明振型对应的刚度越来越大振型存在局部振动则产生局部振动的部位一定是模型中刚度相对较弱的地方正常结构的前几阶振型低阶振型)一般是整体结构的平动、扭转,提供较大的有效质量系数。结构在低阶振型就出现局部振动(甚至1阶就出现则模型一定有问题。此时应检查模型中的构件是否正常连接、是否存在多余节点、是否设置多余铰接、是否设置正常厚度的楼板、构件截面是否过小等。结构个别高阶振型出现局部振动,如果使用较少振型就能满足有效质量系数要求,则可以忽略这一提示。

由于局部振动部位的质量只占总质量的很小一部分,因此局部振动的振型几乎不能提供有效质量系数,导致用户计算大量振型(其中包括很多“无用振型)来满足有效质量系数的要求。当用户计算大量振型(例如40阶以上)仍不能满足有效质量系数的要求时,就要考虑结构本身是否存在薄弱部位。此时用户可以查看发生局部振动振型,找到刚度薄弱处对其进行加强

总之,局部振动提示是一种有效手段来检查结构的薄弱部位,无论是否提示局部振动,用户计算地震作用时均应保证有效质量系数满足90%的要求,否则地震作用偏小计算结果可用。

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