結構地震響應分析的一個問題

結構地震響應分析的一個問題

1計算結構應注意的問題1.1水平位移比大時,結構的水平和結構受扭影響的問題（1）計算中指定的“所有樓層的剛性假定”是否正確。在計算中應采用符合實際情況的樓板剛度計算假定;當結構存在樓板開大洞、不連續(xù)、弱連接等情況,不符合剛性樓板假定時,應采用“彈性樓板假定”計算,同時地震作用應采用總剛分析方法計算;而計算結構的位移比時,則應選用“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”進行補充計算。(2)在計算框架結構、框架-剪力墻結構、帶轉換層的結構時,計算層剛度比選用“剪切剛度”不妥,宜選用“剪彎剛度”計算各層側向剛度比。見文。(3)在輸入風荷載信息中,結構基本周期取值與結構計算第1周期相差過大。結構基本周期可直接取用經(jīng)計算得到的結構第1周期數(shù)值填入,再對結構重新計算,以使結構風荷載的計算更為準確。(4)多層混凝土結構整體計算,當樓層的彈性水平位移比大于1.3時,仍未計入雙向水平地震作用下的扭轉影響。根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2001)(2008版)第3.4.2.1條,當樓層的彈性水平位移比大于1.2時,結構屬于平面扭轉不規(guī)則,又根據(jù)規(guī)范第5.1.1條,質量和剛度分布明顯不對稱的結構,應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響。建議當樓層的彈性水平位移比大于1.2時,宜計入雙向水平地震作用下的扭轉影響。(5)計算有斜交抗側力構件的結構,當其斜交角度大于15°時,未增加相應斜向抗側力構件的水平地震作用計算?？拐鹨?guī)范第5.1.1.2條規(guī)定,對有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大于15°時,應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用。(6)在結構整體計算時,設計未考慮最不利地震作用方向的影響。地震沿著不同方向作用時,結構的地震反應一般也不同,當計算給出的最不利地震作用方向與計算方向的夾角較大時,設計人員應將最不利地震作用方向作為附加地震作用方向,驗算該方向的地震作用對整體結構的影響。(7)計算豎向不規(guī)則結構時,要注意是否有薄弱層。當某層結構的抗剪承載力小于其上一層的80%,不符合規(guī)范要求,設計需在計算總信息中強制定義此層為薄弱層,以使計算能夠按照規(guī)范規(guī)定增大薄弱層的地震剪力;例如計算某高層建筑,其第3計算層的抗剪承載力與相鄰上一樓層的比值在兩個方向分別為0.73和0.59,均小于規(guī)范限值0.8,設計需要定義此層為薄弱層;一般情況,結構轉換層為計算薄弱層。(8)計算柱、墻和基礎時,設計忽略了實際活荷載折減系數(shù)與程序內定值的不同,未進行人工調整;程序內定的活荷載折減系數(shù)為《建筑結構荷載規(guī)范》(GB50009—2001)(2006版)表4.1.2數(shù)值,按規(guī)范第4.1.2條,當建筑的使用功能不屬于表4.1.1(1)項時,活荷載折減應符合規(guī)范第4.1.2條的相應規(guī)定;例如當計算住宅建筑含有3層底商用房時,則底商層的活荷載折減系數(shù)均應取0.9或不折減。(9)抗震計算的振型數(shù)取用過多,造成結構計算周期不準確,地震作用下結構內力異常;例如計算某4層較為規(guī)則的混凝土框架結構,采用剛性樓板計算假定,地震作用振型數(shù)取用了15個,使計算結果異常;地震作用振型數(shù)量的取用多少與結構層數(shù)及型式有關,計算振型數(shù)要保證振型參與質量不小于總質量的90%,一般當采用剛性樓板計算假定,取用的振型數(shù)不大于3倍層數(shù),見文中計算振型數(shù)的說明。1.2梁上荷載的分析(1)計算框架或框架-剪力墻結構時,當框架梁與柱偏心較大(偏心距大于柱寬的1/4)時,設計未采取結構措施考慮梁柱偏心對節(jié)點核心區(qū)的不利影響。建議計算上按實際梁柱偏心情況建模,并應參照抗震規(guī)范附錄D的驗算方法進行核心區(qū)截面抗震驗算;構造上可在梁支座處采取增設水平加腋措施,也可適當減小柱的軸壓比控制值,提高框架柱延性;設計應特別注意,在9度抗震設計時,高層建筑不應采用梁柱偏心較大的結構,見混凝土高規(guī)6.1.3條的條文說明。(2)計算長懸臂結構時忽略了豎向地震作用影響。按抗震規(guī)范第5.1.1.4條,長懸臂結構應考慮豎向地震作用;按抗震規(guī)范第5.3.3條,豎向地震作用可采用靜力法計算,即增加豎向等效荷載;豎向地震作用標準值:在8度和9度地震區(qū)可分別取該結構重力荷載代表值的10%和20%。(3)結構整體計算時,樓梯間荷載一概按等效均布荷載輸入,使有些情況下計算分配至樓梯周邊梁上的荷載與實際受力相差很大,造成某些樓梯邊梁不滿足設計要求;尤其計算自動扶梯邊梁時,必須按照廠家提供的荷載作用計算。(4)在計算有較小高差的樓板配筋時(如高差≤300mm),對板在高差處的支座按簡支模型計算和配筋。筆者認為此種情況不同于錯層樓板計算模型,建議設計可按無高差連續(xù)板簡化計算,高差處的兩邊板支座受拉鋼筋可參照此計算結果配置,設計也可根據(jù)高差和支座抗扭剛度等因素,對高差支座彎矩適當調幅,同時加大相應的跨中彎矩。對于計算較大跨度懸挑板結構,當懸挑板厚度大于支座內跨板厚度時,設計應注意:懸挑板根部的內跨板支座抗彎承載力應滿足懸挑板根部彎矩的要求。(5)在設計純地下室頂板上支立的擋土墻或游泳池側壁墻體等結構時,計算應注意不僅墻體本身應滿足承載力要求,同時應考慮墻體根部外力對下部支撐結構的影響,滿足節(jié)點平衡的受力要求。(6)在設計擋土墻時,應注意區(qū)分不同計算工況的荷載分項系數(shù)。當驗算擋土墻的傾覆和滑移時,應按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合,但荷載分項系數(shù)均為1.0,見地基規(guī)范第3.0.4-3條要求;當進行擋土墻的截面、強度設計時,應按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應的基本組合,并采用相應荷載分項系數(shù),見地基規(guī)范3.0.4-4條要求。(7)在計算建筑物的地基變形時,傳至基礎底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態(tài)下荷載效應的準永久組合,不應計入風荷載和地震作用,見地基規(guī)范第3.0.4-2條要求。(8)設計高層建筑帶大底盤裙房的地基基礎時,當高層建筑主樓和大底盤基礎質量偏心較大時,可分別計算主樓與裙房的基底壓力,并應分別滿足地基承載力要求,同時應控制主樓和裙房的基礎差異變形。(9)計算獨立柱基+防水板基礎時,防水板計算簡圖和方法不當?shù)膯栴},防水板采用四邊簡支板計算,使計算模型與實際受力相差很大。建議參照文的原則和方法計算。(10)在計算文件中,設計人員應對各種特殊活荷載及有特殊使用要求的荷載取用提供依據(jù),對荷載考慮及計算過程要清晰易查,便于校審或歸檔后進行相關荷載查詢;例如計算室外地面的地下室頂板荷載、大型設備荷載、屋頂花園荷載、游泳池的水深等。(11)提供施工圖審查的計算書有漏項、缺項,計算結果未給全等問題:如未提供大跨鋼筋混凝土梁(包括大跨懸挑梁)的撓度及裂縫驗算,未提供大跨鋼筋混凝土樓板(包括現(xiàn)澆混凝土空心樓板)的撓度及裂縫驗算,見《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010—2002)(簡稱混凝土規(guī)范)3.3.4條;未提供鋼筋混凝土框架結構的薄弱層驗算,見抗震規(guī)范5.5.2條;未提供結構超筋超限信息;未提供鋼筋混凝土框-剪結構中框架承擔的傾覆力矩占總傾覆力矩的比例信息;剪力墻厚度不滿足抗震規(guī)范要求時,未補充驗算墻體穩(wěn)定;未提供梁板式筏基底板受沖切、受剪承載力驗算,見地基規(guī)范8.4.5條。2應在結構中考慮的問題2.1縱向受拉鋼筋我國公民結構體系中的抗震設計(1)在設計中,經(jīng)常遇到結構平面凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)等情況,使結構平面出現(xiàn)細腰、弱連接部位;這種情況除計算考慮弱連接樓板變形影響外(如考慮彈性樓板計算),構造上應對弱連接部位的梁板采取相應的加強措施:如適當加厚弱連接樓板的板厚,對弱連接處的梁、板配筋適當加強并將上下縱筋拉通,適當加大弱連接處邊梁兩側的腰筋以提高梁的抗扭能力和弱連接樓板平面內的承載能力。(2)建筑疏散樓梯是結構抗震的重要構件,一般樓梯板為拉彎或壓彎構件,建議設計考慮設置板面構造拉通鋼筋。由于樓梯斜板對混凝土框架結構的影響較大,建議計算考慮其影響。(3)設計人員對一、二級框架梁配筋構造要求容易疏忽的問題:1)梁端截面底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值分別小于0.5和0.3,不符合抗震規(guī)范第6.3.3-2條要求;2)沿梁全長的頂面拉通鋼筋少于梁兩端頂面縱向配筋中較大截面面積的1/4,不符合抗震規(guī)范6.3.4-1條要求;3)當梁端縱向受拉鋼筋配筋率>2%時,按抗震規(guī)范第6.3.3-3條,要注意梁箍筋直徑應比表6.3.3的要求增大2mm;4)出現(xiàn)梁端縱向受拉鋼筋配筋率>2.5%情況,不符合抗震規(guī)范第6.3.3-1條要求,設計可考慮受壓鋼筋按雙筋梁設計,減小支座縱向受拉鋼筋,也可適當加大梁截面或設置加腋等。(4)高層建筑框支梁所配腰筋直徑取為14mm,不符合高規(guī)10.2.8條構造要求,應按要求調整框支梁腰筋直徑≥16mm。(5)在設計各種弧形梁、板時,要注意在轉彎處放射鋼筋間距對內弧邊和外弧邊是不同的,甚至相差很大;設計時要注意標注鋼筋間距所參照的位置,控制最大箍筋間距,一般可按外弧邊計算和控制放射鋼筋間距。(6)設計時要注意對框架短柱(由于結構錯層或樓梯間等標高變化而形成的框架短柱)及一、二級抗震等級的框架角柱的箍筋應沿柱全高加密;很多設計仍然忽略了這類構件,未按規(guī)范要求加強這類框架柱的抗剪能力。(7)當框架連續(xù)梁相鄰兩跨的梁跨度相差較大時,注意大小跨間的梁支座受力應滿足彎矩平衡要求,對小跨支座縱向受拉鋼筋長度應滿足相鄰長跨要求。(8)高層剪力墻結構的連梁設計,當連梁高度大于700mm時,設置的連梁腰筋直徑小于10mm,不滿足混凝土高規(guī)第7.2.26-4條要求,應按規(guī)范要求調整。(9)高層建筑抗震設計時應注意對下列結構構件的抗震等級按規(guī)范規(guī)定提高:1)部分框支剪力墻的高層建筑,當轉換層的位置設置在3層及3層以上時,其框支柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級宜提高一級采用,見混凝土高規(guī)第10.2.5條要求;2)帶加強層的高層建筑,加強層及其相鄰層的框架柱和核心筒剪力墻的抗震等級應提高一級,見混凝土高規(guī)第10.3.3條要求;3)錯層高層建筑,錯層處的框架柱和剪力墻的抗震等級應提高一級;4)連體高層建筑,連接體及與連接體相鄰的結構構件的抗震等級應提高一級;以上提高原則當抗震等級為特一級時則不再提高。(10)框架-剪力墻結構,應注意對單片剪力墻在每層的墻頂設置邊梁或暗梁,并與單片剪力墻的端柱組成剪力墻的邊框,以提高剪力墻的變形和耗能能力,見抗震規(guī)范第6.5.1條。(11)剪力墻結構在角部設有轉角窗時,應對角窗部位的結構構件適當加強。如角窗處樓板適當加厚,且雙層雙向通長配筋;也可在角窗處板內加設斜向暗梁或斜向配筋,斜向鋼筋錨入角窗兩邊的邊緣構件;角窗兩邊的邊緣構件適當加強。參見圖集。(12)剪力墻或框架-剪力墻結構設計,當剪力墻墻肢與其平面外方向較大跨度的樓面梁連接時,應依據(jù)混凝土高規(guī)7.1.7條采取措施,減小梁端部彎矩對墻的不利影響;如墻厚不滿足梁縱向鋼筋的水平錨固長度時,宜盡量采用較小直徑鋼筋;根據(jù)具體情況,計算可考慮適當調幅梁支座彎矩,或模型計算按梁與墻肢鉸接連接,相應加大梁跨中彎矩。(13)剪力墻結構的墻體拉接筋間距的設置不是墻體豎向和水平向鋼筋間距的倍數(shù),包括剪力墻約束邊緣構件的λ/2區(qū)段的拉接鋼筋也有類同情況,。按抗震要求,墻體拉接筋應鉤住剪力墻最外側的鋼筋,詳見圖集要求。(14)設計剪力墻結構,設計圖紙應對結構底部加強部位的層數(shù)或標高給予注明。(15)8度地震區(qū)的結構填充墻設計,填充墻的拉結筋未按要求全長貫通,不符合抗震規(guī)范第13.3.3-2條。5.12汶川地震對房屋的震害表明,填充墻的破壞所造成的次生災害十分嚴重,尤其當填充墻的墻高或墻長較大時,設計應嚴格執(zhí)行抗震規(guī)范對填充墻的拉結筋、構造柱和水平系梁等構造措施,對填充墻的抗震設計給予充分重視。2.2增加承臺聯(lián)系梁(1)無地下室的框架結構,對于底層框架柱的設計,僅在基礎頂面上設置箍筋加密區(qū),未對±0.00剛性地面上下設置箍筋加密區(qū),不符合抗震規(guī)范第6.3.10-2條要求;應按規(guī)范要求增設箍筋加密區(qū)。(2)樁基礎設計,單樁承臺未在兩個互相垂直方向上設置聯(lián)系梁;有抗震要求的柱下獨立承臺未在兩個主軸方向設置聯(lián)系梁;一般情況下宜按地基規(guī)范第8.5.20條要求增設承臺聯(lián)系梁。(3)當?shù)鼗旱酌嬖O置在冰凍線以上,且梁底土為凍脹性土時,設計應采取構造措施避免土體凍脹后使地基梁產生反拱影響。設計可根據(jù)地基土的凍脹性,對地基梁下一定厚度凍脹土采用非凍脹性的砂、砂石換填夯實;也可在地基梁與其下的凍脹土之間預留50~200mm的空隙,空隙兩側采用砌體封堵。見文第3.6.1條。(4)在設計獨立柱基礎,當基礎寬度≥2.5m時,基礎鋼筋長度宜按0.9基礎寬度交錯布置,為開發(fā)商節(jié)省基礎投資。(5)在設計基礎防水板時,應注意防水板配筋除滿足抗浮要求外,應滿足抗彎構件最小配筋率要求,依據(jù)混凝土規(guī)范9.5.2條,配筋率應不小于0.15%。3預應力混凝土構件設計注意事項(1)設計文件中出現(xiàn)“本工程中隔墻均采用······廠家······砌塊”等指定產品生產廠家的字樣是不允許的,根據(jù)《建筑工程勘察設計管理條例》(國務院令第293號)第27條,設計不能指定產品生產廠家。(2)當設計電梯及設備吊裝蓋板等吊鉤時,應注明“嚴禁采用冷加工鋼筋”。(3)當設計中