《結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)概要》PPT課件.ppt

高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)要點(diǎn) 編寫(xiě) 趙新啟 1 選擇合理的計(jì)算分析模型2 識(shí)別計(jì)算模型的局限性和適應(yīng)性3 計(jì)算結(jié)果的判斷與處理4 通過(guò)周期比及位移比判斷結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性 1 選擇合理的計(jì)算分析模型 分析模型由以下三部分組成 1 建立模型 模型不同于原型 2 施加載荷 載荷不可知 3 使用材料抵抗外力 材料屬性是離散的 1 1 結(jié)構(gòu)的初始分析 當(dāng)拿到一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)時(shí) 首先要分析結(jié)構(gòu)特殊性 特殊性往往是指結(jié)構(gòu)的薄弱部位 設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意 或需要加強(qiáng) 的部位 特殊的結(jié)構(gòu)形式 如 大底盤(pán)多塔結(jié)構(gòu) 造成塔之間相互影響 且上下剛度突變 錯(cuò)層結(jié)構(gòu) 造成大量的越層柱 樓板錯(cuò)位使得水平荷載傳遞中斷 產(chǎn)生剛度突變以及薄弱部位 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu) 造成上下剛度突變 豎向荷載傳遞中斷 產(chǎn)生薄弱層 板柱結(jié)構(gòu) 形成框架的剛度很弱 不能抵抗較大的水平力 需要加剪力墻才能抵抗較大的水平荷載 樓板弱連接 樓板整體性差 水平力作用將產(chǎn)生弱連接處的應(yīng)力集中 特殊連接方式 偏心梁托柱 墻 大截面柱產(chǎn)生的剛性梁 上部大梁的向下的吊柱 懸臂梁抬柱 短肢墻的單元?jiǎng)澐?洞口不對(duì)齊 等等 結(jié)構(gòu)的特殊性往往與結(jié)構(gòu)的剛度特征 傳力方式 荷載作用 受力變形等有關(guān) 結(jié)構(gòu)的特殊性反應(yīng)在結(jié)構(gòu)的分析模型 通過(guò)建模來(lái)合理地實(shí)現(xiàn)這種特殊性 結(jié)構(gòu)的特殊性大多也是結(jié)構(gòu)的薄弱部位 所以需要合理的簡(jiǎn)化 設(shè)計(jì)時(shí)需要特別的加強(qiáng) 有吊柱的結(jié)構(gòu) 在恒載計(jì)算時(shí)不能采用 模擬施工 的方法 只能用 一次性加載 吊車(chē)廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)附屬框架 地震 風(fēng)可能的最不利作用方向 1 2 計(jì)算模型的選擇 對(duì)于常見(jiàn)的梁 柱 支撐構(gòu)件 一般選用桿系模型 即桿單元模型 或稱(chēng)一維單元模型 對(duì)于剪力墻 樓板構(gòu)件 一般選用殼元模型 或稱(chēng)二維單元模型 對(duì)于板柱結(jié)構(gòu) 在整體分析時(shí) 樓板可模擬成寬扁梁 即柱上板帶 模型 也可以按彈性樓板分析 彈性板6 殼元 但是要注意樓板的單元?jiǎng)澐?對(duì)于頂部為平板網(wǎng)架的部分 網(wǎng)架部分可以按一個(gè)超大房間定義 并采用剛性樓板的分析模型 整體計(jì)算不得輸入網(wǎng)架畫(huà)蛇添足 對(duì)于有斜坡梁的結(jié)構(gòu) 分析時(shí) 不能按 強(qiáng)制剛性樓板假定 來(lái)分析 且平面部分也最好考慮彈性樓板的分析模型 對(duì)于有超多小塔的多塔結(jié)構(gòu) 由于程序允許的剛性板數(shù)有限 可以采用定義彈性樓板的分析模型來(lái)避開(kāi)這個(gè)限制 對(duì)于復(fù)雜錯(cuò)層結(jié)構(gòu) 宜采用全樓彈性樓板的分析模型 對(duì)于上連的多塔結(jié)構(gòu) 上部連體部分在整體分析時(shí) 宜采用彈性樓板的分析模型 復(fù)雜的連接部位 對(duì)于超短梁 或在柱截面范圍內(nèi)的梁 應(yīng)按剛性梁模型分析 對(duì)于框支轉(zhuǎn)換大梁 由于需要與上部剪力墻變形協(xié)調(diào) 所以單元?jiǎng)澐謶?yīng)盡量細(xì) 但即使如此 仍不能避免兩種模型協(xié)調(diào)上的差異 造成應(yīng)力集中 此時(shí)可以采用平面有限元的計(jì)算模型 補(bǔ)充分析 對(duì)于墻與轉(zhuǎn)換梁偏心連接 可以加剛性梁來(lái)考慮偏心傳力對(duì)托梁產(chǎn)生的整體扭矩 對(duì)于超短柱 應(yīng)盡量避免 容易產(chǎn)生應(yīng)力集中 2 1 4 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 剛性板塊或塔數(shù)太多 定義彈性板 避開(kāi)剛性板數(shù)的限制 屋架的模型簡(jiǎn)化 剛性桿或采用剛性樓板假定 柱頂鉸接 屋蓋計(jì)算模型簡(jiǎn)化 平板網(wǎng)架的模型簡(jiǎn)化 定義超大房間按剛性樓板假定分析 網(wǎng)架荷載按均布作用到四周 網(wǎng)殼的模型簡(jiǎn)化 網(wǎng)殼荷載按集中力作用到四周 超大房間按板厚為0考慮 忽略水平剛度 注意網(wǎng)殼傳給四周的水平推力 合理的計(jì)算模型 應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的情況確定 不一定有統(tǒng)一的模式 合理的計(jì)算模型 主要要滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)剛度 傳力特點(diǎn) 并能較好地反映結(jié)構(gòu)的變形特征 即使有簡(jiǎn)化誤差 也應(yīng)該限制在局部的范圍 計(jì)算模型的正確與否 是結(jié)構(gòu)分析的前提 在建模時(shí)就時(shí)時(shí)體現(xiàn)貫徹這點(diǎn) 建模不是幾何模型 搭積木 而是力學(xué)計(jì)算模型 力學(xué)模型講求簡(jiǎn)單明了 如果計(jì)算模型簡(jiǎn)化錯(cuò)誤 則后面的分析均失效 力學(xué)模型是由 點(diǎn) 連接點(diǎn) 線(xiàn) 線(xiàn)剛度 面 殼剛度 所組成 連接 傳力均以節(jié)點(diǎn)為準(zhǔn) 1 3 連梁 剛性梁 轉(zhuǎn)換大梁的分析模型 由剪力墻開(kāi)洞產(chǎn)生的連梁梁剛度模型采用殼元 剛度與單元?jiǎng)澐钟嘘P(guān) 剛度只能折減不能放大 不做負(fù)彎矩調(diào)幅和扭矩的折減 這種采用二維單元模型的連梁 與兩端的剪力墻協(xié)調(diào)性較好 剛度的準(zhǔn)確性很依賴(lài)于單元的劃分 所以 當(dāng)其跨高比較大時(shí) 應(yīng)加細(xì)單元的劃分 如果單元加密有限制 則可以采用框架梁?jiǎn)卧^為合理 連梁的單元?jiǎng)澐忠矔?huì)影響到兩端墻體的單元?jiǎng)澐?用框架梁定義的連梁梁剛度采用一維桿模型 連梁的屬性可以修改 按連梁則剛度只可以折減 按框架梁則剛度可以放大 可以做負(fù)彎矩調(diào)幅以及扭矩的折減 與兩端剪力墻協(xié)調(diào)性較差 只有一個(gè)節(jié)點(diǎn) 當(dāng)跨高比較小時(shí) 剛度估計(jì)偏小 連梁的計(jì)算模型 連梁作為一種重要的 敏感的結(jié)構(gòu)剛度調(diào)節(jié)器 其分析模型的合理性會(huì)影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果 連梁按殼元進(jìn)行劃分單元方式的有限元分析模型 如果單元?jiǎng)澐挚梢院芗?xì) 則連梁跨高比再大 計(jì)算結(jié)果也是正確的 當(dāng)單元?jiǎng)澐质艿较拗?對(duì)跨高比較大的連梁 由于單元?jiǎng)澐植粔蚣?xì) 將造成較大的分析誤差 與形函數(shù)有關(guān) 為此 可以按以下方式處理 當(dāng)跨高比大于5時(shí) 連梁按框架梁輸入 分析 當(dāng)跨高比小于2 5時(shí) 連梁按殼元 洞口 輸入 分析 當(dāng)跨高比介于5和2 5之間時(shí) 按殼元 洞口 分析 應(yīng)細(xì)化單元?jiǎng)澐?按框架梁分析 結(jié)構(gòu)剛度將偏柔 連梁的單元?jiǎng)澐?連梁與墻的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn) 框架梁與墻的協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn) 剛性梁 廣義稱(chēng)謂剛性桿 是一種不能自身變形 但能剛體位移的構(gòu)件 剛性桿普遍用于結(jié)構(gòu)分析中 但是在結(jié)構(gòu)分析中 不能有太多的剛性桿 因?yàn)閯傂詶U的剛度要遠(yuǎn)大于正常的結(jié)構(gòu)剛度 使得結(jié)構(gòu)剛度在局部產(chǎn)生病態(tài) 容易造成局部失真 程序控制超短構(gòu)件 對(duì)小于0 2m的構(gòu)件 取0 2m的長(zhǎng)度 要區(qū)別剛性桿與桿件的剛域 兩者的工作原理略有不同 剛性桿 帶剛域的桿 不同的工作原理和區(qū)別 剛性梁和剛域的區(qū)別 剛性梁可以獨(dú)立位移 但不變形 主要起到傳遞位移和力的作用 與構(gòu)件變形不協(xié)調(diào) 即不符合變形協(xié)調(diào)條件 剛域則需要依附于構(gòu)件 本身也不變形 但隨構(gòu)件變形而移動(dòng) 與構(gòu)件變形協(xié)調(diào) 剛性梁與剛域作用是一樣的 但效果不一定相同 兩者不能互換 剛性梁使局部轉(zhuǎn)角增加 彎矩增加 垂直于構(gòu)件的剛域也會(huì)使局部轉(zhuǎn)角增加 彎矩增加 沿著構(gòu)件的剛域不會(huì)使局部轉(zhuǎn)角增加 彎矩增加 柱內(nèi)多節(jié)點(diǎn)的連接 當(dāng)柱范圍內(nèi)有多節(jié)點(diǎn)時(shí) 應(yīng)加柱內(nèi)小梁 以封閉房間 該小梁程序自動(dòng)定義為剛性梁 應(yīng)定義兩根小梁 以封閉房間程序自動(dòng)確認(rèn)為剛性梁 柱定位點(diǎn) 一根柱抬兩根柱 此時(shí) 需要加剛性梁 加兩根剛性梁 加一根剛性梁 牛腿 一根梁抬兩片墻 此時(shí) 只能簡(jiǎn)化處理 轉(zhuǎn)換大梁上建三根軸線(xiàn) 如下圖所示 中軸線(xiàn)定義寬轉(zhuǎn)換梁 上下兩根軸線(xiàn)定義上部剪力墻 建若干豎向軸線(xiàn)定義剛性梁 上部墻與下部剛性梁交點(diǎn) 剛性梁與轉(zhuǎn)換梁的交點(diǎn) 對(duì)柱邊的短梁 也可以采用定義剛性梁的方法 超過(guò)梁寬范圍產(chǎn)生短梁 此時(shí)才是真正的短梁 應(yīng)盡量避免 因?yàn)閼?yīng)力過(guò)于集中 對(duì)柱邊短梁可以采用加寬 加掖等方法 柱邊短梁加寬 柱邊短梁加掖 梁柱偏心的計(jì)算模型 當(dāng)梁柱偏心時(shí) 程序自動(dòng)加剛域 來(lái)考慮偏心產(chǎn)生的附加彎矩 也可以通過(guò)人工設(shè)置剛性梁來(lái)實(shí)現(xiàn) 梁的計(jì)算模型 梁的剛域 梁端剪力 轉(zhuǎn)換為柱端軸力和彎矩 上下柱偏心的計(jì)算模型 當(dāng)上下柱形心偏心連接時(shí) 程序自動(dòng)加剛域 來(lái)考慮偏心產(chǎn)生的附加彎矩 柱水平剛域 上柱軸力 轉(zhuǎn)換為下柱的軸力和彎矩 梁抬墻的偏心問(wèn)題 當(dāng)轉(zhuǎn)換梁抬偏心墻時(shí) 一般認(rèn)為在豎向力作用下 墻對(duì)下部轉(zhuǎn)換梁作用一個(gè)大的扭矩 但事實(shí)上扭矩并不大 因?yàn)榕ぞ厥怯闪簝啥宿D(zhuǎn)角不協(xié)調(diào)所產(chǎn)生 上部墻體雖然偏心 但它給下部的梁柱作用的是一個(gè)同向的彎曲 所以 偏心的效果都轉(zhuǎn)化為兩邊柱的附加彎矩了 上部墻偏心將主要產(chǎn)生下部柱的附加彎矩 轉(zhuǎn)換大梁往往占據(jù)了一層的層高 并且還開(kāi)有部分洞口 轉(zhuǎn)換大梁屬于一種特殊的轉(zhuǎn)換方式 上部托剪力墻或密排柱 轉(zhuǎn)換大梁上下有兩層樓板與之連接 所以具有足夠的面外穩(wěn)定性 轉(zhuǎn)換大梁的開(kāi)洞 應(yīng)該避開(kāi)應(yīng)力集中區(qū) 模型一 模型二 柱豎向剛域 按墻定義 按大梁定義 一般這種超大梁占有一層的高度 分析模型與構(gòu)件的配筋模型難以統(tǒng)一 所以采用兩次分析用不同的計(jì)算模型來(lái)解決問(wèn)題 模型一 梁所占有的一層仍按一層輸入 大梁按剪力墻定義 此時(shí)可以正確分析整體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件內(nèi)力 除大梁 用剪力墻輸入 的配筋不能用以外 其余構(gòu)件的配筋均能參考采用 模型二 把大梁作為一層輸入 即兩層合并為一層 大梁則按梁定義 層高為兩層之和 這種計(jì)算模型僅用于考察 計(jì)算大托梁受力 配筋 其余構(gòu)件及結(jié)構(gòu)整體分析的結(jié)果可以不用參考 層高的增加使柱的計(jì)算長(zhǎng)度增加 此時(shí)程序自動(dòng)考慮柱上端的剛域 亦使結(jié)構(gòu)分析準(zhǔn)確 也可以用FEQ進(jìn)行二次分析 2 1 復(fù)雜洞口的處理 當(dāng)剪力墻開(kāi)洞復(fù)雜時(shí) 洞口附近的應(yīng)力狀態(tài)也復(fù)雜 整體計(jì)算時(shí) 需要簡(jiǎn)化 對(duì)特別復(fù)雜的洞口關(guān)系 還需要采用應(yīng)力分析的方法 連梁的受力也與洞口密切相關(guān) 一方面 不管洞口多么復(fù)雜 只要剪力墻單元?jiǎng)澐趾侠?結(jié)構(gòu)剛度分析的準(zhǔn)確性還是有保證的 另一方面 由于復(fù)雜洞口 造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件特征 如梁 柱屬性 不明顯 如 看似梁但又不受彎而以剪切變形為主 反之亦然 所以 最后往往歸集到設(shè)計(jì)問(wèn)題 對(duì)于特別復(fù)雜的開(kāi)洞墻 可以采用FEQ補(bǔ)充分析 并且通過(guò)應(yīng)力分析來(lái)掌握復(fù)雜洞口的應(yīng)力分布 剪力墻設(shè)計(jì)控制截面的位置 一般取墻柱在洞口上下方的截面 但是應(yīng)避開(kāi)上下角點(diǎn)的應(yīng)力集中區(qū) 對(duì)于小開(kāi)口墻 整體剛度分析時(shí) 可以不考慮其影響 在施工圖設(shè)計(jì)時(shí) 局部加強(qiáng)即可 洞口產(chǎn)生的連梁 其剛度對(duì)結(jié)構(gòu)整體影響很大 所以 合理分析模型是正確分析的前提保證 對(duì)于復(fù)雜洞口來(lái)說(shuō) 局部的簡(jiǎn)化是有必要的 但是 簡(jiǎn)化模型不能使得結(jié)構(gòu)整體分析誤差增大 當(dāng)洞口處應(yīng)力復(fù)雜時(shí) 應(yīng)考慮斜向配筋 以防洞口角部開(kāi)裂 2 2 樓板與墻體單元?jiǎng)澐值膮f(xié)調(diào) 當(dāng)考慮彈性樓板時(shí) 樓板單元?jiǎng)澐质欠裥枰c墻單元協(xié)調(diào) 這是需要討論的問(wèn)題 對(duì)于二維單元來(lái)說(shuō) 單元節(jié)點(diǎn)的位移協(xié)調(diào)模式 是很關(guān)鍵的問(wèn)題 剪力墻單元?jiǎng)澐稚舷鹿?jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào) SATWE采用協(xié)調(diào)劃分 自動(dòng)化份難度較大 有時(shí)上下洞口太復(fù)雜 造成單元自動(dòng)化分局部不合理 而產(chǎn)生部分不協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn) 如果不協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)在墻中部 問(wèn)題不大 在端部 則會(huì)增大分析誤差 PMSAP采用兩個(gè)端點(diǎn)協(xié)調(diào) 中部采用廣義協(xié)調(diào)的方式 沒(méi)有不協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn) 廣義協(xié)調(diào)函數(shù)是關(guān)鍵 SATWE上下墻節(jié)點(diǎn)要求協(xié)調(diào) PMSAP上下墻可以采用附加位移函數(shù)作為約束條件的廣義協(xié)調(diào) 廣義協(xié)調(diào)位移函數(shù)曲線(xiàn) 墻 墻上下邊界的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào) 剪力墻單元?jiǎng)澐肿笥夜?jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào) SATWE采用協(xié)調(diào)劃分 自動(dòng)化份難度不大 一般不會(huì)產(chǎn)生不協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn) 左右節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào) 沒(méi)有考慮與邊框柱中間的協(xié)調(diào) PMSAP同樣采用兩個(gè)端點(diǎn)協(xié)調(diào) 中部采用廣義協(xié)調(diào)的方式 并且考慮了與邊框柱的中部協(xié)調(diào) 墻 墻左右邊界的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào) PMSAP上下采用節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào) 中部采用廣義協(xié)調(diào)位移函數(shù)曲線(xiàn) SATWE采用節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào) 樓板單元?jiǎng)澐肿笥夜?jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào) SATWE樓板單元?jiǎng)澐趾芎?jiǎn)單 一般只劃分一個(gè)單元 對(duì)異形房間會(huì)多劃分成幾個(gè)單元 由于沒(méi)有中間結(jié)點(diǎn) 所以沒(méi)有協(xié)調(diào)問(wèn)題 單元化分粗 這種簡(jiǎn)單的樓板劃分只適用于整體結(jié)構(gòu)的分析 PMSAP采用三角形單元的精細(xì)劃分 板與板之間的中部節(jié)點(diǎn)采用廣義協(xié)調(diào)的方式 并且可以考慮與梁的中部協(xié)調(diào) 樓板邊界的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào) SATWE樓板單元?jiǎng)澐植辉黾又苓吜簤Φ膭澐止?jié)點(diǎn) 樓板剛度只對(duì)控制節(jié)點(diǎn)有貢獻(xiàn) PMSAP樓板單元?jiǎng)澐衷黾又苓吜簤Φ膭澐止?jié)點(diǎn) 樓板剛度可以控制是否與梁墻協(xié)調(diào) 樓板單元?jiǎng)澐峙c剪力墻單元?jiǎng)澐止?jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào) SATWE樓板單元?jiǎng)澐?只與剪力墻在房間樓板的節(jié)點(diǎn)上協(xié)調(diào) PMSAP樓板單元?jiǎng)澐?與剪力墻之間可以采用廣義協(xié)調(diào)的方式進(jìn)行位移協(xié)調(diào) 樓板與墻邊界的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào) SATWE樓板單元?jiǎng)澐植辉黾又苓吜簤Φ膭澐止?jié)點(diǎn) 樓板剛度只對(duì)控制節(jié)點(diǎn)有貢獻(xiàn) PMSAP樓板單元?jiǎng)澐衷黾又苓吜簤Φ膭澐止?jié)點(diǎn) 樓板剛度可以控制是否與梁墻協(xié)調(diào) 綜上所述 SATWE PMSAP在整體分析時(shí) 樓板單元?jiǎng)澐执旨?xì)影響不大 對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能的影響很小 所以結(jié)構(gòu)整體分析結(jié)果是沒(méi)有問(wèn)題的 對(duì)于梁柱結(jié)構(gòu) 分析時(shí)不考慮樓板所能承擔(dān)荷載 只是適當(dāng)考慮其剛度變化 如 開(kāi)大洞 薄弱連接等 所以單元?jiǎng)澐执旨?xì) 對(duì)分析影響不大 對(duì)于板柱結(jié)構(gòu) 由于樓板剛度是主要因數(shù) 樓板剛度將影響到整體結(jié)構(gòu)的性能 內(nèi)力和設(shè)計(jì) 所以 應(yīng)該考慮樓板細(xì)分的準(zhǔn)確剛度 對(duì)于需要局部精細(xì)分析 尤其分析板柱結(jié)構(gòu) 或薄弱樓板對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 樓板與梁 墻的協(xié)調(diào)等方面 PMSAP要比SATWE更合理 更精確 2 3 短肢墻和邊框柱 對(duì)于短肢墻 局部單元?jiǎng)澐值氖杳?對(duì)結(jié)構(gòu)局部分析影響比較明顯 當(dāng)結(jié)構(gòu)中設(shè)有較多的短肢墻時(shí) 應(yīng)把 殼元最大邊長(zhǎng) 選擇最小 以提高局部的分析精度 當(dāng)有邊框柱與墻相連時(shí) 由于邊框柱與墻共同工作 所以邊框柱的剛度可以有條件地忽略 邊框柱與墻會(huì)產(chǎn)生剛度的重復(fù) 在分析時(shí)宜扣除 考慮邊框柱與墻共同工作 其中間節(jié)點(diǎn)是否與墻協(xié)調(diào) 對(duì)分析影響不大 局部短墻肢單元?jiǎng)澐州^粗 存在局部誤差 對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能分析影響不大 最好考慮局部細(xì)分 必須協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn) 可以協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn) 協(xié)調(diào)后結(jié)構(gòu)剛度增加 端部的超短墻肢可以按邊框柱來(lái)定義 設(shè)計(jì) 從整體分析來(lái)看 短墻肢的局部細(xì)分 還是比較重要的 尤其是短墻肢較多時(shí) 目前 SATWE所能做到的最小劃分單元長(zhǎng)度為1米 應(yīng)該說(shuō)對(duì)整體分析已經(jīng)夠了 PMSAP可以劃分的更細(xì) 單元控制長(zhǎng)度可以在1米以下 當(dāng)然對(duì)提高局部精度有好處 但是也將花費(fèi)更多的時(shí)間 對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō) 不應(yīng)或盡量避免設(shè)置超短墻肢 如小于500長(zhǎng) 指軸線(xiàn)距離 的墻肢 以避免局部分析誤差 如果一定要定義超短墻肢 可以把這段端部的超短墻肢按邊框柱定義 設(shè)計(jì) 3 1 產(chǎn)生不同計(jì)算結(jié)果的原因 對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu) 規(guī)范要求要用兩個(gè)計(jì)算模型不同軟件進(jìn)行對(duì)比分析 其目的就是要避免各個(gè)軟件計(jì)算模型的局限性 取長(zhǎng)補(bǔ)短 相互補(bǔ)充 以免為設(shè)計(jì)帶來(lái)隱患 當(dāng)計(jì)算結(jié)果不同時(shí) 1 首先檢查建構(gòu)的整體性能指標(biāo)和參數(shù) 對(duì)結(jié)構(gòu)的分析控制參數(shù) 各層質(zhì)量 荷載 層高 材料強(qiáng)度 基本風(fēng)壓等等 進(jìn)行對(duì)比 2 對(duì)結(jié)構(gòu)特殊構(gòu)件的定義進(jìn)行對(duì)比 如 鉸接構(gòu)件 彈性樓板 多塔定義 特殊荷載定義等 3 對(duì)比結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo) 層剛度比 剪重比 剛重比 位移比 樓層抗剪承載力比值 等等 4 整體分析結(jié)果對(duì)比 結(jié)構(gòu)自振周期 樓層位移角 風(fēng)荷載 樓層傾覆彎矩等等 5 內(nèi)力調(diào)整及調(diào)整方式 地震內(nèi)力調(diào)整內(nèi)涵較多 如最小剪力系數(shù) 0 2Qo 雙向地震組合 框支剪力墻 轉(zhuǎn)換托梁等等 6 構(gòu)件單工況內(nèi)力的對(duì)比 單工況內(nèi)力反映了結(jié)構(gòu)在各種外力下的效應(yīng) 可以很容易對(duì)比出問(wèn)題所在 這是經(jīng)常采用的方法 7 構(gòu)件配筋驗(yàn)算的設(shè)計(jì)對(duì)比 設(shè)計(jì)包絡(luò)和配筋驗(yàn)算可以具體檢查出不同軟件的處理手段 如 越層柱 越層支撐 邊框柱 以及特殊截面的處理等 變截面 鋼管混凝土 型鋼混凝土 等 對(duì)分析結(jié)果的正確性判斷 由基本的力學(xué)概念 和分析對(duì)比來(lái)實(shí)現(xiàn) 而復(fù)雜結(jié)構(gòu)難以用力學(xué)概念判斷 大多采用分析對(duì)比判斷其合理性 所以 產(chǎn)生不同計(jì)算結(jié)果的原因 有可能是多方面的 需要有條理地一步步分析 由外至內(nèi)地分析產(chǎn)生的原因 3 2 分析結(jié)果的合理性判斷 分析結(jié)果的合理性 取決于結(jié)構(gòu)建模 含特殊構(gòu)件 多塔設(shè)置 定義 的合理性 計(jì)算模型簡(jiǎn)化的合理性有關(guān) 對(duì)于模型和算法 有時(shí)理論上 規(guī)范中 并沒(méi)有給出現(xiàn)成的準(zhǔn)確的方法 這樣軟件在操作中就要作特殊處理 了解這些特殊的處理 對(duì)目前結(jié)構(gòu)分析理論 設(shè)計(jì)理論的局限性和簡(jiǎn)化模式 會(huì)有較深刻的理解 對(duì)于處理特殊部位的現(xiàn)象 可以更深刻的理解和解釋 這樣處理問(wèn)題也就容易了 柱長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)配筋的影響 柱長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)柱配筋 驗(yàn)算影響很大 目前 軟件采用規(guī)范方法 有梁柱剛度比 指定等方法 但是由于長(zhǎng)度系數(shù)的計(jì)算公式是從平面框架中簡(jiǎn)化計(jì)算求得 所以存在以下一系列問(wèn)題 1 對(duì)于空間框架 柱受到多方向梁的約束 2 斜撐對(duì)柱的影響 3 單邊有墻時(shí) 對(duì)柱的影響 4 梁近端 遠(yuǎn)端的不同約束 對(duì)柱的影響 5 柱上下端不同連接 梁抬柱 墻抬柱 柱抬墻 對(duì)柱的影響 6 異形柱 特殊截面柱的長(zhǎng)度系數(shù) 7 斜柱的長(zhǎng)度系數(shù) 8 層間梁對(duì)柱長(zhǎng)度系數(shù)的影響 9 樓板剛度對(duì)柱的約束作用 也應(yīng)該對(duì)柱長(zhǎng)度系數(shù)的計(jì)算有影響 另外 對(duì)于斜支撐的長(zhǎng)度系數(shù) 梁平面外穩(wěn)定的長(zhǎng)度系數(shù) 規(guī)范沒(méi)有給出計(jì)算公式 軟件只提供補(bǔ)充修改 定義 并不計(jì)算 缺省取1 理解了柱長(zhǎng)度系數(shù)計(jì)算存在的問(wèn)題 設(shè)計(jì)中就可以提出相應(yīng)的解決辦法 或簡(jiǎn)化辦法 以解決設(shè)計(jì)問(wèn)題 梁柱重疊作為剛域?qū)α憾藦澗丶袅Φ挠绊?梁柱重疊作為剛域 可能會(huì)改變梁端彎矩 剪力 因?yàn)?1 梁柱重疊作為剛域 提高了結(jié)構(gòu)的剛度 在地震力作用下 端部?jī)?nèi)力會(huì)增加 2 由于風(fēng)荷載不變 所以由風(fēng)產(chǎn)生的內(nèi)力將減少 2 在豎向荷載作用下 端部?jī)?nèi)力將減少 3 組合設(shè)計(jì)內(nèi)力的增加 減少是不一定的 4 梁柱重疊作為剛域 只有在柱截面較大于梁截面時(shí)才起作用 當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度不夠時(shí) 表現(xiàn)為位移超限 可以選擇該參數(shù)提高結(jié)構(gòu)剛度 框剪結(jié)構(gòu)0 2Qo調(diào)整的選擇和計(jì)算方法 根據(jù)高規(guī)對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu) 要求0 2Qo 調(diào)整對(duì)于結(jié)構(gòu)延高度方向有內(nèi)收時(shí) 應(yīng)按內(nèi)收層作為Qo的基礎(chǔ)調(diào)整值 來(lái)調(diào)整內(nèi)收以上層的地震內(nèi)力 1 軟件并沒(méi)有這樣設(shè)計(jì) 所以 當(dāng)有內(nèi)收時(shí) 內(nèi)收層的調(diào)整系數(shù)將偏大 2 統(tǒng)計(jì)Qo時(shí) 應(yīng)在 最小剪力系數(shù) 薄弱層放大系數(shù)調(diào)整以后 注意不應(yīng)在雙向地震組合以后 3 然后進(jìn)行雙向地震組合 組合后的地震內(nèi)力再乘以0 2Qo的放大系數(shù) 4 放大系數(shù)對(duì)柱和框架梁端的剪力 彎矩起作用 5 可以人工定義調(diào)整系數(shù) 以解決內(nèi)收結(jié)構(gòu)調(diào)整系數(shù)偏大的問(wèn)題 6 對(duì)于多塔框架剪力墻結(jié)構(gòu) 應(yīng)特別注意 軟件目前沒(méi)有分塔的調(diào)整系數(shù) 當(dāng)兩個(gè)塔的剛度 質(zhì)量等相差較大時(shí) 應(yīng)分塔再計(jì)算 調(diào)整一次 以便對(duì)比 框支柱地震內(nèi)力調(diào)整系數(shù)的計(jì)算 框支柱根據(jù)高規(guī)需要做相應(yīng)的地震內(nèi)力放大 其核心是基于調(diào)整的剪力統(tǒng)計(jì)方法 和構(gòu)件效應(yīng) 1 框支柱統(tǒng)計(jì)Qo時(shí) 與統(tǒng)計(jì)0 2Qo的一樣 2 放大系數(shù)對(duì)框支柱和與之相連的框架梁端的剪力 彎矩起作用 3 對(duì)與剪力墻相連的框支柱 單邊或雙邊 可以不按框支柱來(lái)設(shè)計(jì)控制 4 當(dāng)框支柱數(shù)很少而體量又很大時(shí) 2 的Qo也會(huì)使放大系數(shù)很大 一般可以認(rèn)為是結(jié)構(gòu)布置不合理 5 框支柱的定義 設(shè)計(jì)應(yīng)上下一致 即從轉(zhuǎn)換層以下各層的柱 均應(yīng)定義成框支柱 且每層均應(yīng)滿(mǎn)足調(diào)整的要求 強(qiáng)柱弱梁 強(qiáng)剪弱彎對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)力的影響 強(qiáng)柱弱梁 強(qiáng)剪弱彎 規(guī)范采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法來(lái)實(shí)現(xiàn) 九度或一級(jí)框架結(jié)構(gòu)除外 這也是規(guī)范的精髓所在 1 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)只在地震力參與組合時(shí)才有效 2 對(duì)有地震參與的設(shè)計(jì)內(nèi)力影響很大 構(gòu)件超限往往與之有關(guān) 3 由于我國(guó)采用小震 彈性計(jì)算結(jié)構(gòu)的作用 要實(shí)現(xiàn)設(shè)防烈度 彈塑性設(shè)計(jì) 采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是一種比較實(shí)用的簡(jiǎn)化方法 4 對(duì)于一些特殊構(gòu)件 如轉(zhuǎn)換桁架中的構(gòu)件 吊柱 斜柱 特殊截面柱 等等 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法還不能涵蓋 此時(shí) 需要設(shè)計(jì)人員特別注意 需要時(shí)還可以通過(guò)模型試驗(yàn)來(lái)確定其承載能力 斜柱設(shè)計(jì)結(jié)果的判斷 斜柱在建模時(shí)按斜桿定義 分析時(shí) 只要是兩端剛接 則按柱來(lái)設(shè)計(jì) 1 由于傾斜 斜柱的受力以軸力為主 彎矩往往較小 在設(shè)計(jì)時(shí) 經(jīng)驗(yàn)調(diào)整系數(shù)對(duì)軸力不起作用 所以 斜柱設(shè)計(jì)往往較容易通過(guò) 2 斜柱傳力需要注意會(huì)產(chǎn)生較大的剪力或軸力 其效應(yīng)與連接方式有關(guān) 剪力墻組合配筋的合理選擇 剪力墻組合配筋 解決了目前單肢墻配筋 然后再組合成邊緣構(gòu)件 造成配筋過(guò)大的問(wèn)題 但是 1 剪力墻組合配筋是基于平截面假定 所以所選擇的墻肢不能太長(zhǎng) 也不能太多 2 組合墻配筋對(duì)邊框柱特別有效 也是改變邊框柱獨(dú)立配筋不合理的主要手段 3 組合墻所選取的多肢墻應(yīng)包含完整的邊緣構(gòu)件 這樣才能有效改善邊緣的配筋 4 對(duì)不完整的邊緣構(gòu)件 計(jì)算后程序不予紀(jì)錄 3 3 超限的處理和調(diào)整 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超限 分整體分析和局部分析 結(jié)構(gòu)整體性能超限 往往需要調(diào)整結(jié)構(gòu)布置 而局部超限需要調(diào)整構(gòu)件材料 截面尺寸等 構(gòu)件超限一般需要考察超限內(nèi)容 如 抗剪截面不夠 軸壓比超限 最大配筋率超限 受壓區(qū)高度超限 延性比超限 剪扭截面超限 單邊配筋率超限 等等 一定要搞清楚超限內(nèi)容 據(jù)此找到超限原因 才能調(diào)整和修正方案 結(jié)構(gòu)分析超限切忌盲目調(diào)整結(jié)構(gòu) 一定要找到原因后 才能事半功倍地解決問(wèn)題 有效質(zhì)量系數(shù)大于90 但是剪重比不夠 這種情況往往是結(jié)構(gòu)剛度 質(zhì)量不匹配造成的 鋼結(jié)構(gòu)或超高層建筑結(jié)構(gòu)中 常有這種現(xiàn)象 解決方法 需要增加結(jié)構(gòu)剛度 或調(diào)整結(jié)構(gòu)布置 檢查結(jié)構(gòu)加載是否有問(wèn)題 荷載太小也是樓層質(zhì)量偏小 剪重比太小的原因之一 只有在確認(rèn)結(jié)構(gòu)方案 結(jié)構(gòu)布置 荷載作用 合理后 才可以啟用程序內(nèi)部的最小地震剪力放大系數(shù) 這個(gè)功能 否則 應(yīng)視為結(jié)構(gòu)方案不合理 需要重新調(diào)整 位移角不滿(mǎn)足規(guī)范要求 這種情況一般是結(jié)構(gòu)局部剛度較弱引起的 對(duì)于彎曲形變形結(jié)構(gòu) 有時(shí)上部轉(zhuǎn)角較大 也會(huì)造成位移角不夠的現(xiàn)象 這時(shí)可以適當(dāng)放松 可以考慮用有害位移角來(lái)控制 目前規(guī)范仍以層間位移角控制 是考慮到很難分離出合理的樓層有害位移角 實(shí)際結(jié)構(gòu)變形不可能是單純的彎曲或剪切變形 所以仍保留按層間位移角控制 位移角超限 也可能是水平力過(guò)大造成的 也需要考察地震 風(fēng)荷載的作用大小 然后才能確定調(diào)整方案 位移比較大或超限的解決方案 位移比過(guò)大或超限一般是由于結(jié)構(gòu)上下剛心與質(zhì)心的差引起的 本層剛心 質(zhì)心差也會(huì)引起結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn) 但是不如上下層剛心 質(zhì)心差造成的嚴(yán)重 解決位移比超限 需要調(diào)整結(jié)構(gòu)布置 剛度等 并且需要分析具體原因 對(duì)于有大底盤(pán)高層建筑結(jié)構(gòu) 其底盤(pán)與塔樓的交接層 很容易位移比偏大或不夠 此時(shí)可以適當(dāng)放松控制 位移比是結(jié)構(gòu)性能的重要參數(shù) 但也只能在符合剛性樓板假定的基礎(chǔ)上有意義 如果超出剛性樓板假定的范圍 位移比需要專(zhuān)門(mén)研究 剪力墻邊緣構(gòu)件的組合配筋法 采用平截面假定的雙向配筋方法 原單肢墻配筋 然后再疊加形成邊緣構(gòu)件的方法仍然有效 一般均大于組合墻的配筋方法 單肢墻配筋只要不是太大 可以不用按組合墻重新驗(yàn)算配筋 只有某個(gè)邊緣構(gòu)件配筋較大時(shí) 再采用組合墻的配筋方式來(lái)調(diào)整該邊緣構(gòu)件的配筋 這樣 可以大大減少組合墻配筋的操作量 按組合墻配筋的邊緣構(gòu)件的配筋 可以在邊緣構(gòu)件配筋簡(jiǎn)圖中表達(dá) 或JLQ剪力墻施工圖軟件讀取修改后的配筋 轉(zhuǎn)換梁的撓度 轉(zhuǎn)換梁的彈性撓度 在SATWE TAT中是看不到的 因?yàn)槌绦蛑惠敵隽讼鄬?duì)撓度 在梁抬柱這點(diǎn)的撓度為0 所以 轉(zhuǎn)換梁的撓度需要單獨(dú)驗(yàn)算 按整體考慮 轉(zhuǎn)換梁在驗(yàn)算撓度時(shí) 需要考慮上部所抬柱的連接剛度和位置 這樣才能準(zhǔn)確 周期折減系數(shù)的理解 周期折減系數(shù)并不改變結(jié)構(gòu)的基本振動(dòng)特征 即輸出表達(dá)的結(jié)構(gòu)周期是不變的 周期折減系數(shù)是放大地震作用的方法之一 周期折減系數(shù)是根據(jù)結(jié)構(gòu)早期彈性剛度較大 因?yàn)橛写罅康奶畛鋲?而在地震作用時(shí)破壞這種特性 而設(shè)置的放大地震作用的系數(shù) 周期折減前的 max 周期折減后的 max Tg 5Tg 0 1 6 0 Tg T 2 max T T 設(shè)計(jì)問(wèn)題 梁受彎配筋 梁配筋根據(jù)跨高比區(qū)分 有 1 跨高比大于5 普通梁配筋 2 跨高比在2 5和5之間 深受彎梁配筋 3 跨高比小于2 5 深梁配筋 由于深受彎梁 深梁的配筋 與鋼筋的擺放有關(guān) 所以輸出的鋼筋面積還含有構(gòu)造筋 腰筋等 造成使用中的理解問(wèn)題 現(xiàn)SATWE TAT PMSAP均只采用普通梁的配筋模式 梁配筋根據(jù)受力區(qū)分 有 1 純受彎配筋 2 拉彎配筋 受壓按純彎考慮 梁按配筋形式區(qū)分 有 1 單排配筋 受壓區(qū)高度ho h cover 12 5 2 雙排配筋 受壓區(qū)高度ho h cover 12 5 25 3 雙筋配筋 考慮受壓筋的作用 梁主筋超筋信息 規(guī)范只規(guī)定框架梁支座在抗震設(shè)計(jì)時(shí) 最大配筋率不能超過(guò)2 5 這是為了保證梁的塑性鉸發(fā)生在梁的支座處 使梁能夠起到耗能的作用 對(duì)梁跨中 規(guī)范沒(méi)有要求 程序按4 的配筋率提示 同時(shí)也需要滿(mǎn)足梁的抗彎承載力 梁配筋控制 1 梁設(shè)計(jì)彎矩放大系數(shù) 主要指沒(méi)有考慮活荷載不利布置時(shí) 梁內(nèi)力的放大 2 梁設(shè)計(jì)彎矩不小于簡(jiǎn)支梁彎矩的1 2 即兩者取大來(lái)計(jì)算配筋 3 梁主筋是拉筋 壓筋取大輸出 梁剪扭配筋 梁設(shè)計(jì)扭矩折減 1 沒(méi)有樓板時(shí) 不折減 2 考慮 彈性板6 和 彈性板3 時(shí) 不折減 梁剪扭配筋 1 梁剪扭縱筋采用箍筋的強(qiáng)度 偏大 注意 最近的版本改為主筋的強(qiáng)度 2 剪扭箍筋中純扭箍筋A(yù)st1的配筋方法 即最外圈單根箍筋面積不小于Ast1 3 剪扭配筋不考慮地震作用 柱配筋計(jì)算和驗(yàn)算 柱配筋方式 1 單偏壓 2 雙偏壓 柱單偏壓配筋計(jì)算 1 配筋時(shí)只考慮彎曲面內(nèi)的彎矩和軸力 2 當(dāng)截面以軸向受力為主時(shí) 配筋偏大 3 同一組設(shè)計(jì)內(nèi)力中 兩個(gè)方向的彎矩同時(shí)很大 則配筋偏小 柱雙偏壓配筋計(jì)算 1 配筋時(shí)同時(shí)考慮兩個(gè)方向的彎矩和軸力 但是為多解 2 多解方式造成配筋偏大 柱單偏壓計(jì)算控制 對(duì)每一組設(shè)計(jì)內(nèi)力 彎矩 軸力 計(jì)算出單邊配筋面積 取最大值輸出 柱雙偏壓計(jì)算控制 1 截面配筋按 角筋 B邊腹筋 H邊腹筋 控制 2 對(duì)第1組設(shè)計(jì)內(nèi)力 兩個(gè)方向彎矩和軸力 進(jìn)行配筋計(jì)算 初步確定截面的角筋 B邊腹筋 H邊腹筋 3 從第2組設(shè)計(jì)內(nèi)力起 對(duì)截面進(jìn)行驗(yàn)算 此時(shí)配筋的增加將遵循一種方式 如先加角筋 后加腹筋 或根據(jù)彎矩的比列增加 等等方法 這就是造成雙偏壓配筋多解的原因 柱雙偏壓驗(yàn)算 1 柱雙偏壓驗(yàn)算 必須先確定柱的配筋形式 即角筋 腹筋均已確定 2 根據(jù)角筋 腹筋的根數(shù) 位置 求得截面的承載力均大于各組設(shè)計(jì)內(nèi)力時(shí) 驗(yàn)算通過(guò) 3 可以根據(jù)雙偏壓驗(yàn)算的結(jié)果來(lái)調(diào)整配筋 達(dá)到理想的要求 雙偏壓驗(yàn)算是最合理檢驗(yàn)配筋的方式 影響柱配筋的因數(shù) 1 雙向地震內(nèi)力的組合 對(duì)柱配筋影響很大 程序目前采用只考慮主方向彎矩的雙向地震組合 軸力 剪力則嚴(yán)格按雙向地震組合公式執(zhí)行 對(duì)X向地震內(nèi)力 彎矩的雙向地震組合 只考慮Mx對(duì)Y向地震內(nèi)力 彎矩的雙向地震組合 只考慮My 2 柱長(zhǎng)度系數(shù)的計(jì)算方式 對(duì)柱配筋影響很大 當(dāng)選擇 按規(guī)范7 3 11 3 條 即考慮梁柱剛度比的方式計(jì)算柱長(zhǎng)度系數(shù)時(shí) 程序把長(zhǎng)度系數(shù)控制在1 1 25 2 5范圍內(nèi) 最近的新版有所改進(jìn) 判斷所有組合設(shè)計(jì)內(nèi)力中 只要有一組滿(mǎn)足水平力的彎矩占設(shè)計(jì)彎矩的75 以上時(shí) 程序就執(zhí)行梁柱剛度比的柱長(zhǎng)度系數(shù) 否則仍然采用1和1 25的長(zhǎng)度系數(shù) 柱剪跨比計(jì)算 柱剪跨比的通用計(jì)算公式 Rmd M Vho 但是 柱的組合設(shè)計(jì)內(nèi)力有多組 造成每組不同的剪跨比 程序難以操作 如軸壓比 最小配筋率等 都與剪跨比有關(guān) 按照彎矩剪力的計(jì)算公式 容易產(chǎn)生設(shè)計(jì)控制的不合理現(xiàn)象 目前程序采用規(guī)范7 5 12 1條中的簡(jiǎn)化公式 Rmd L 2ho 來(lái)控制與剪跨比有關(guān)的設(shè)計(jì)和構(gòu)造 墻剪跨比計(jì)算 墻剪跨比的通用計(jì)算公式是根據(jù) 高規(guī) 第7 2 2 6條中的公式 Rmd M Vho 這里主要問(wèn)題是彎矩 剪力取哪一組設(shè)計(jì)內(nèi)力的問(wèn)題 目前程序是取 最大組合剪力所屬的那一組內(nèi)力來(lái)計(jì)算剪力墻的剪跨比 以此來(lái)控制剪力墻的設(shè)計(jì)截面 墻施工縫驗(yàn)算 根據(jù) 高規(guī) 第7 2 13條 對(duì)一級(jí)抗震設(shè)防的剪力墻宜進(jìn)行施工縫處的抗滑移驗(yàn)算 驗(yàn)算公式如下 其中 As 為豎向分布筋 豎向插筋和邊緣構(gòu)件縱向筋的總截面面積 注意不包含翼墻 N 為水平施工縫處考慮地震作用組合的不利軸力設(shè)計(jì)值 受拉時(shí)取反向值 即起減少承載力的作用 墻整體穩(wěn)定驗(yàn)算 根據(jù) 高規(guī) 附錄D的D 0 1 剪力墻墻肢應(yīng)滿(mǎn)足穩(wěn)定的要求公式如下 這里關(guān)鍵是 的計(jì)算和控制 單肢剪力墻只有上下樓板為側(cè)向支撐 兩邊支撐 1 三邊支撐 四邊支撐 平面外墻 平面外墻 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算中等效剛度的計(jì)算 高規(guī) 第5 4 4條對(duì)結(jié)構(gòu)的整體問(wèn)題提出了明確要求 這里EJd和Di的計(jì)算方式如下 帶剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度 其中可以分析出基底剪力 程序最后執(zhí)行 Di即為層剛度 采用層剪力與層間位移的比值 高位轉(zhuǎn)換層多層側(cè)移剛度的計(jì)算 高規(guī) 第附錄E 0 2要求對(duì)高位轉(zhuǎn)換層控制其側(cè)移剛度比 這里多層的綜合側(cè)移剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算 如下 多層綜合側(cè)移剛度的簡(jiǎn)化計(jì)算 其中 Ng 轉(zhuǎn)換層所在層 Ki 層剛度 可以采用3種層剛度之一 4 平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的判斷及調(diào)整 4 1 平面不規(guī)則的類(lèi)型4 2 樓層位移比4 3 結(jié)構(gòu)周期比4 4 樓面凹凸不規(guī)則 樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和設(shè)計(jì)4 5 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則結(jié)構(gòu)的調(diào)整和設(shè)計(jì) 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則凹凸不規(guī)則樓板局部不連續(xù) 4 1 平面不規(guī)則的類(lèi)型 平面不規(guī)則的類(lèi)型 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則單向偶然偏心地震作用下的位移比超過(guò)1 2扭轉(zhuǎn)特別不規(guī)則A類(lèi)高層建筑 單向偶然偏心地震作用下的位移比超過(guò)1 5 或者Tt T1 0 90B類(lèi)高層建筑 混合結(jié)構(gòu) 復(fù)雜高層 單向偶然偏心地震作用下的位移比超過(guò)1 4 或者Tt T1 0 85 平面不規(guī)則的類(lèi)型 凹凸不規(guī)則 平面太狹長(zhǎng)L B 6 抗震設(shè)防烈度6 7度 L B 5 抗震設(shè)防烈度8 9度 凹進(jìn)太多l(xiāng) Bmax 0 35 抗震設(shè)防烈度6 7度 l Bmax 0 30 抗震設(shè)防烈度8 9度 凸出太細(xì)l b 2 0 抗震設(shè)防烈度6 7度 l b 1 5 抗震設(shè)防烈度8 9度 平面太狹長(zhǎng) 凹入太多 凸出太細(xì) 狹長(zhǎng)平面實(shí)例 凹凸不規(guī)則平面實(shí)例 凹凸不規(guī)則平面實(shí)例 平面不規(guī)則的類(lèi)型 樓板局部不連續(xù) 一般不規(guī)則有效寬度Be小于典型寬度B的50 Be0 3A特別不規(guī)則有效凈寬度Be小于5米或一側(cè)樓板最小有效寬度小于2米 相對(duì)有效寬度太小 50 相對(duì)開(kāi)洞面積太大 30 絕對(duì)有效寬度太小 總寬 5m或單側(cè) 2m 4 2 樓層位移比 基本概念計(jì)算條件相關(guān)參量取值幾何解釋 位移比與形心轉(zhuǎn)心的關(guān)系豎向變化規(guī)律 位移比立面控制 樓層位移比 基本概念 樓層位移比的概念樓層層間位移比的概念 樓層位移比 相關(guān)參量取值 最大位移 墻頂 柱頂節(jié)點(diǎn)的最大位移平均位移 墻頂 柱頂節(jié)點(diǎn)的最大位移與最小位移之和除2最大層間位移 墻 柱層間位移的最大值平均層間位移 墻 柱層間位移的最大值與最小值之和除2不考慮無(wú)柱節(jié)點(diǎn)的位移 是對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗扭特性的衡量 是結(jié)構(gòu)的全局指標(biāo) 非局部指標(biāo) 為了保證位移比的全局意義 計(jì)算位移比時(shí) 應(yīng)采用強(qiáng)制剛性樓面假定規(guī)范僅對(duì)地震作用要求位移比控制 樓層位移比 計(jì)算條件 對(duì)于單向地震不考慮偶然偏心產(chǎn)生的位移比判斷 可以遵循以下原則 1 當(dāng)超過(guò)1 2的位移比 在結(jié)構(gòu)頂部 或在大底盤(pán)結(jié)構(gòu)的交界處 限值可以放松 2 一般超過(guò)1 2的位移比大于結(jié)構(gòu)樓層的1 3層數(shù)時(shí) 才需要考慮雙向地震組合 樓層位移比 幾何解釋 控制樓層的位移比等價(jià)于控制樓層形心與樓層轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離r位移比與轉(zhuǎn)動(dòng)中心的關(guān)系 1 4 3 2 0 5B 1 0B 1 5B 2 0B 2 5B r B 垂直于地震方向的樓面寬度 r 形心與轉(zhuǎn)心在垂直于地震方向的距離 r越大說(shuō)明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度越大 B B B 轉(zhuǎn)動(dòng)中心CR 樓面形心CS r 2 5B 樓層位移比 豎向變化規(guī)律 樓層位移比 如何進(jìn)行立面控制 通過(guò)考察位移比的豎向變化規(guī)律我們知道 結(jié)構(gòu)底部的位移比理論上會(huì)趨于無(wú)窮大 控制底部樓層的位移比有時(shí)難以實(shí)行 建議 僅對(duì)于樓面標(biāo)高高于結(jié)構(gòu)主體總高度1 4的樓層 注意 與前面提到的1 3樓層不是一個(gè)概念 前者為不考慮偶然偏心 才按照規(guī)范限值控制其位移比 對(duì)于地下室以及樓面標(biāo)高不高于結(jié)構(gòu)主體總高度的1 4的樓層 可以不必控制其位移比 控制1 4總高處的位移比小于1 5相當(dāng)于控制頂層位移比小于 1 0 5 3 68 1 136控制1 4總高處的位移比小于1 4相當(dāng)于控制頂層位移比小于 1 0 4 3 68 1 109控制1 4總高處的位移比小于1 2相當(dāng)于控制頂層位移比小于 1 0 2 3 68 1 054如此看來(lái) 這個(gè)控制已經(jīng)足夠嚴(yán)格了 4 3 結(jié)構(gòu)周期比 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與周期比的關(guān)系如何選取Tt Tx1 Ty1 結(jié)構(gòu)周期比 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)與周期比 結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)反應(yīng)與兩個(gè)因素有關(guān) 一是偏心率 二是周期比 用公式表示就是 偏心率 結(jié)構(gòu)相對(duì)扭轉(zhuǎn)反應(yīng) 周期比 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)隨周期比的變化曲線(xiàn) 周期比接近1 0時(shí) 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)出現(xiàn)峰值 周期比接近1 0時(shí) 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)出現(xiàn)峰值 故應(yīng)使周期比盡量遠(yuǎn)離1 0理論上宜控制雙向周期比均滿(mǎn)足限值 實(shí)際運(yùn)用時(shí) 可采用較松的做法 滿(mǎn)足下式即可 結(jié)構(gòu)周期比 如何選取Tt Tx1 Ty1 何為扭轉(zhuǎn)為主 整體振動(dòng)扭轉(zhuǎn)成分超過(guò)80 何為平動(dòng)為主 整體振動(dòng)平動(dòng)成分超過(guò)80 振型周期轉(zhuǎn)角平動(dòng)系數(shù) X Y 扭轉(zhuǎn)系數(shù)11 45413 440 98 0 98 0 00 0 0221 3492123 470 06 0 02 0 04 0 9431 197391 850 96 0 00 0 95 0 0440 49854 100 97 0 96 0 01 0 0350 4653140 250 06 0 03 0 02 0 9460 387792 420 62 0 00 0 62 0 3870 23810 270 99 0 99 0 00 0 0180 218257 470 05 0 02 0 04 0 9590 169991 580 97 0 00 0 96 0 03 平動(dòng)為主 扭轉(zhuǎn)為主 混合振型 結(jié)構(gòu)周期比 如何選取Tt Tx1 Ty1 這樣的局部平動(dòng)振型對(duì)應(yīng)的周期不能作為驗(yàn)算周期比的素材 要采用強(qiáng)制剛性樓板假定以獲得整體平動(dòng)振型 結(jié)構(gòu)周期比 如何選取Tt Tx1 Ty1 采用強(qiáng)制剛性樓板假定后變成整體平扭振型 結(jié)構(gòu)周期比 如何選取Tt Tx1 Ty1 這樣的局部扭轉(zhuǎn)振型對(duì)應(yīng)的周期也不能作為驗(yàn)算周期比的素材 要采用強(qiáng)制剛性樓板假定獲得整體扭轉(zhuǎn)振型 結(jié)構(gòu)周期比 如何選取Tt Tx1 Ty1 采用強(qiáng)制剛性樓板假定后變成整體扭轉(zhuǎn)振型 何為 第一 第二 第N 振型 有幾個(gè) 振幅零點(diǎn) 就是第幾階振型 第一振型 第二振型 第三振型 一階振型實(shí)例 何謂振型的 階 二階振型實(shí)例 何謂振型的 階 三階振型實(shí)例 何謂振型的 階 周期比驗(yàn)算中所用到的周期Tt Tx1 Ty1 均為 第一 不應(yīng)取其余 第二 第三 乃至于 第N 均為不可取 X Y應(yīng)理解為結(jié)構(gòu)的剛度主軸 一般不同于用戶(hù)建模時(shí)所采用的坐標(biāo)軸 沿結(jié)構(gòu)剛度主軸方向的第一側(cè)振周期示意 X Y 4 4 樓面凹凸不規(guī)則 樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和設(shè)計(jì) 合法分法基于性能的抗震設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)如何定義彈性板關(guān)注有效質(zhì)量系數(shù)弱連系樓蓋主體結(jié)構(gòu)獨(dú)立工作復(fù)核構(gòu)造加強(qiáng) 樓板不連續(xù)的調(diào)整 通過(guò)樓面調(diào)整消除凹凸不規(guī)則或樓板不連續(xù) 基本方法兩種 合法 增設(shè)樓板 拉板 拉梁或陽(yáng)臺(tái)板 空調(diào)設(shè)備平臺(tái)板 分法 設(shè)縫分割為若干規(guī)則子結(jié)構(gòu) 低矮的弱連廊采用滑支座等 合法 紅色的拉板或藍(lán)色的設(shè)備板 分法 設(shè)防震縫或滑動(dòng)鉸支 防震縫 防震縫 滑動(dòng)鉸支 連廊 樓板不連續(xù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 若經(jīng)分 合二法調(diào)整未果 或受到客觀條件限制不能作此類(lèi)調(diào)整 則須對(duì)此類(lèi)不規(guī)則結(jié)構(gòu)采用更為嚴(yán)格的方法進(jìn)行基于性能的抗震設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 中震彈性設(shè)計(jì)考慮彈性樓板 偶然偏心 雙向地震取不利 位移角及承載力均作小震 中震雙控 如何定義彈性樓板 樓板局部大開(kāi)洞造成的明顯的薄弱部位應(yīng)定義彈性板 如何定義彈性樓板 樓板開(kāi)洞較多或較復(fù)雜時(shí)應(yīng)整層定義彈性板 如何定義彈性樓板 多塔樓之間的連廊應(yīng)定義成彈性板 考慮樓板的幾種方式 剛性樓板假定面內(nèi)剛度無(wú)限大 面外剛度為零適用范圍樓板面內(nèi)剛度足夠大的工程 但板厚較小 150mm 梁剛度放大以此近似考慮樓板的面外剛度 在樓板規(guī)則的多數(shù)工程中應(yīng)用 考慮樓板的幾種方式 彈性膜考慮樓板的面內(nèi)剛度 面外剛度為零采用平面應(yīng)力膜單元適用范圍要考慮面內(nèi)剛度 可以忽略面外剛度的結(jié)構(gòu)多數(shù)樓面凹凸不規(guī)則 樓板不連續(xù) 大開(kāi)洞結(jié)構(gòu) 均可應(yīng)用 主要用于樓面凹凸不規(guī)則 樓板不連續(xù) 大開(kāi)洞結(jié)構(gòu) 彈性樓板6考慮樓板的面內(nèi)剛度和面外剛度采用殼單元適用范圍主要用于板柱體系 也可以應(yīng)用在普通樓板注意普通結(jié)構(gòu)中應(yīng)用 會(huì)減小梁的配筋結(jié)果 考慮樓板的幾種方式 主要用于板柱體系 彈性樓板3面內(nèi)剛度無(wú)限大 考慮樓板的面外剛度采用板彎曲單元適用范圍面內(nèi)剛度很大 又不可忽略面外剛度的結(jié)構(gòu)厚板轉(zhuǎn)換層 考慮樓板的幾種方式 主要用于轉(zhuǎn)換厚板 樓面不規(guī)則結(jié)構(gòu)采用彈性樓板進(jìn)行計(jì)算時(shí) 要特別關(guān)注有效質(zhì)量系數(shù)是否達(dá)到了90 樓面不規(guī)則結(jié)構(gòu)采用彈性樓板進(jìn)行計(jì)算時(shí) 往往要指定較多參與振型才能使有效質(zhì)量系數(shù)達(dá)到要求 樓面不規(guī)則結(jié)構(gòu)應(yīng)特別關(guān)注有效質(zhì)量系數(shù) 要指定較多參與振型的原因是結(jié)構(gòu)存在大量局部振動(dòng)振型 每個(gè)振型對(duì)地震反應(yīng)的貢獻(xiàn)都較小 薄弱樓板越層柱 8層鋼框架之第一標(biāo)準(zhǔn)層 薄弱樓板越層柱 8層鋼框架之第二標(biāo)準(zhǔn)層 薄弱樓板越層柱 8層鋼框架之第三標(biāo)準(zhǔn)層 薄弱樓板越層柱 8層鋼框架之第四標(biāo)準(zhǔn)層 薄弱樓板越層柱 8層鋼框架之第五標(biāo)準(zhǔn)層 薄弱樓板越層柱 8層鋼框架之第六標(biāo)準(zhǔn)層 薄弱樓板越層柱 8層鋼框架空間透視圖 SATWE里 這兩個(gè)勾都打上 就是所謂雙向地震 偶然偏心取不利 PMSAP TAT也類(lèi)似 弱連系樓蓋設(shè)計(jì) 大震彈性設(shè)計(jì)在小震作用下 弱連系樓蓋的水平剪力至少應(yīng)達(dá)到單側(cè)主體結(jié)構(gòu)上的地震作用力 其余內(nèi)力按此比例放大 單側(cè)主體結(jié)構(gòu)地震作用F 樓蓋剪力V 在此基礎(chǔ)上 再將小震下弱連系樓蓋的地震內(nèi)力按大震作進(jìn)一步的放大 以用來(lái)做相應(yīng)性能水準(zhǔn)的抗震設(shè)計(jì) 弱連系樓蓋設(shè)計(jì) 為何弱連系樓蓋的水平剪力至少應(yīng)調(diào)整至單側(cè)主體結(jié)構(gòu)上的地震作用力 由于對(duì)稱(chēng)性 沿短軸的地震作用不能在連廊上激起剪力 所以?xún)H憑計(jì)算是不可靠的 兩側(cè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立工作復(fù)核 大震彈性設(shè)計(jì)當(dāng)弱聯(lián)系樓蓋凹凸或不連續(xù)足夠嚴(yán)重 以至于不能滿(mǎn)足上述的大震彈性設(shè)計(jì)要求 則應(yīng)對(duì)兩側(cè)主體結(jié)構(gòu) 按獨(dú)立工作進(jìn)行大震彈性設(shè)計(jì) 兩側(cè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立工作復(fù)核示意 對(duì)去掉連廊的剩余部分作大震彈性計(jì)算 采取構(gòu)造措施 加強(qiáng)抗震延性若不規(guī)則較嚴(yán)重 整體結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)提高一級(jí)對(duì)樓板陰角 弱聯(lián)系樓板加厚及雙層雙向貫通配筋薄弱樓蓋與主體結(jié)構(gòu)交接處及其附近構(gòu)件 在抗震等級(jí)提高一級(jí)的基礎(chǔ)上 進(jìn)一步保守設(shè)計(jì) 提高延性 4 5 結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)控制 總綱單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整質(zhì)量和剛度分布的均勻化調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)外圈剛度比例調(diào)整特別值得強(qiáng)調(diào)的事示例多塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整總原則同基多塔結(jié)構(gòu) 驗(yàn)算分塔周期比上部有強(qiáng)連接的同基多塔結(jié)構(gòu) 補(bǔ)充驗(yàn)算整體周期比基于性能的抗震設(shè)計(jì) 中震彈性 總綱 當(dāng)結(jié)構(gòu)位移比不能控制在1 4 1 5 以?xún)?nèi)當(dāng)結(jié)構(gòu)周期比不能控制在0 85 0 9 以?xún)?nèi)結(jié)構(gòu)將被視為平面特別不規(guī)則 此時(shí) 有兩種選擇可供考慮 單塔樓結(jié)構(gòu)的平面布局調(diào)整 如果某單塔樓結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足高規(guī) 4 3 5 條的位移比要求或者周期比要求 就說(shuō)明該結(jié)構(gòu)或者剛度分布和質(zhì)量分布的均勻性差 或者抗扭能力不足 或者二者兼具之 這時(shí)需要對(duì)結(jié)構(gòu)做適當(dāng)調(diào)整以謀求改善 通?？梢园聪旅娴拇涡蜻M(jìn)行調(diào)整 質(zhì)量和剛度分布的均勻化調(diào)整 減小偏心率e r 觀察振型 了解平面各個(gè)部位的相對(duì)強(qiáng)弱 根據(jù)總體剛度情況 或削強(qiáng) 或補(bǔ)弱 經(jīng)過(guò)調(diào)整 直到結(jié)構(gòu)出現(xiàn)足夠純粹的主振型 均勻化調(diào)整即告完成 側(cè)振 扭振 成分超過(guò)80 的振型可視為較純粹的側(cè)振 扭振 振型 振型周期轉(zhuǎn)角平動(dòng)系數(shù) X Y 扭轉(zhuǎn)系數(shù)11 45413 440 98 0 98 0 00 0 0221 3492123 470 06 0 02 0 04 0 9431 197391 850 96 0 00 0 95 0 0440 49854 100 97 0 96 0 01 0 0350 4653140 250 06 0 03 0 02 0 9460 387792 420 62 0 00 0 62 0 3870 23810 270 99 0 99 0 00 0 0180 218257 470 05 0 02 0 04 0 9590 169991 580 42 0 00 0 42 0 58 較純粹的平動(dòng)振型 較純粹的扭轉(zhuǎn)振型 不純粹的平動(dòng)振型 不純粹的扭轉(zhuǎn)振型 何謂純粹 比較純粹的平動(dòng)振型 不怎么純粹的平動(dòng)振型 何謂純粹 結(jié)構(gòu)內(nèi)外圈剛度比例調(diào)整 減小周期比Tt T1 在偏心率已經(jīng)得到充分控制的前提下 進(jìn)一步調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)樓面的內(nèi) 外圈剛度比例關(guān)系 通過(guò)相對(duì)加強(qiáng)樓層的外圈剛度 以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗扭能力 從而可以使周期比減小乃至于滿(mǎn)足要求 所謂相對(duì)加強(qiáng) 其含義為 如果整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度不夠強(qiáng) 位移角剛剛能夠滿(mǎn)足規(guī)范要求 這時(shí)需要加強(qiáng)外圈剛度 如果整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度已經(jīng)足夠強(qiáng) 位移角遠(yuǎn)小于規(guī)范限值 這時(shí)也可以考慮削弱結(jié)構(gòu)內(nèi)筒的剛度 特別值得強(qiáng)調(diào)的問(wèn)題在結(jié)構(gòu)的剛度 質(zhì)量均勻性未調(diào)整至足夠好 以至于結(jié)構(gòu)的一階振型中不存在足夠純粹的側(cè)振振型和扭振振型時(shí) 驗(yàn)算周期比近乎徒勞 此時(shí)的周期比滿(mǎn)足或者不滿(mǎn)足要求 都不能說(shuō)明任何問(wèn)題 先調(diào)剛度和質(zhì)量的均勻性 再加強(qiáng)外圈提高抗扭能力 最后驗(yàn)算周期比 位移比 這個(gè)順序不能顛倒或遺漏 概念性示例這里給出一個(gè)示意性例題 以便從概念上直觀地顯示上述的兩步調(diào)整 該例題是由同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層形成的10層框剪結(jié)構(gòu) 層高均為3 3m 各跨跨度均為6m 由于剪力墻的不對(duì)稱(chēng)布置 初始結(jié)構(gòu)平面導(dǎo)致結(jié)構(gòu)沿短軸方向不存在清晰的平動(dòng)振型 這意味著較大偏心率的存在 通過(guò)對(duì)稱(chēng)地布置剪力墻 結(jié)構(gòu)平面消除了偏心率 出現(xiàn)了純粹的平動(dòng)振型和純粹的扭轉(zhuǎn)振型 但是該平面導(dǎo)致第一振型為扭轉(zhuǎn) 不能滿(mǎn)足周期比要求 這說(shuō)明其抗扭剛度不足 將對(duì)稱(chēng)布置的剪力墻保持對(duì)稱(chēng)地外移 形成上圖平面 結(jié)構(gòu)外圈的剛度得到加強(qiáng) 扭轉(zhuǎn)周期后移 周期比被控制在0 9以?xún)?nèi) 周期比調(diào)整工程實(shí)例某14層高層結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)換層在第三層 轉(zhuǎn)換層以上11層 第二周期為扭轉(zhuǎn)周期 周期比 1 456 1 579 0 922 0 85 不滿(mǎn)足規(guī)范要求 轉(zhuǎn)換層及以下平面 計(jì)3層 轉(zhuǎn)換層以上平面 計(jì)11層 序號(hào)周期轉(zhuǎn)角屬性扭轉(zhuǎn)成分平動(dòng)成分11 5785108 1X0 140 8621 455939 22 4TORSION0 810 1931 26628491 4Y0 060 94 層號(hào)節(jié)點(diǎn)最大位移平均位移位移比