《若干系數(shù)王加偉》PPT課件

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干系數(shù)淺析,主要參考資料：王亞勇；程懋坤；傅學(xué)怡；趙西安等著作,Chapter1：荷載組合中的若干系數(shù),1.幾個(gè)基本概念：1，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值而選用的時(shí)間參數(shù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所考慮的荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)，都是按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年確定的，包括最大荷載和材料性能的概率分布及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是一個(gè)基準(zhǔn)參數(shù)，一般情況下不能隨意更改。例如抗震規(guī)范所采用的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)（包括反應(yīng)譜和地震最大加速度）的基準(zhǔn)期為50年，如果要求采用基準(zhǔn)期為100年的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)，則不但要對(duì)地震動(dòng)的概率分布進(jìn)行專門研究，還要對(duì)建筑材料乃至設(shè)備的性能參數(shù)進(jìn)行專門的統(tǒng)計(jì)研究。2，

2、設(shè)計(jì)使用年限：設(shè)計(jì)時(shí)給定的一個(gè)時(shí)期，在這一時(shí)期內(nèi)，房屋建筑只需進(jìn)行正常的維護(hù)而不需進(jìn)行大修就能按預(yù)期目的使用，完成預(yù)定的功能。又稱為服役期、服務(wù)期等。設(shè)計(jì)使用年限是建筑工程質(zhì)量管理?xiàng)l例對(duì)房屋建筑規(guī)定的最低保修期限“合理使用年限”的具體化。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)具有足夠的可靠度，滿足安全性、適用性和耐久性的要求。結(jié)構(gòu)可靠度是對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。,3，荷載的“基本組合”、“標(biāo)準(zhǔn)組合”、“頻遇組合”和“準(zhǔn)永久組合”,1）,基本組合：屬于承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的荷載效應(yīng)組合，它包括以永久荷載效應(yīng)控制組合和可變荷載效應(yīng)控制組合，荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)

3、值取兩者的大者。兩者中的分項(xiàng)系數(shù)取值不同，這是新規(guī)范不同老規(guī)范的地方，它更加全面地考慮了不同荷載水平下構(gòu)件地可靠度問題。在承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中，除了基本組合外，還針對(duì)于排架、框架等結(jié)構(gòu)，又給出了簡(jiǎn)化組合。,2）,標(biāo)準(zhǔn)組合、頻遇組合和準(zhǔn)永久組合是屬于正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的荷載效應(yīng)組合。，標(biāo)準(zhǔn)組合：在某種意義上與89規(guī)范的短期效應(yīng)組合相同，主要用來驗(yàn)算一般情況下構(gòu)件的撓度、裂縫等使用極限狀態(tài)問題。在組合中，可變荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值（即超越概率為5的上分位值），荷載分項(xiàng)系數(shù)取為1.0?？勺兒奢d的組合值系數(shù)詳荷載規(guī)范。,頻遇組合：是新規(guī)范引進(jìn)的組合模式，可變荷載的頻遇值等于可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以頻遇值系數(shù)（該系

4、數(shù)小于組合值系數(shù)），其值是這樣選取的：考慮了可變荷載在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)超越其值的次數(shù)或時(shí)間與總的次數(shù)或時(shí)間相比在10左右。頻遇組合目前的應(yīng)用范圍較為窄小，如吊車梁的設(shè)計(jì)等。由于其中的頻遇值系數(shù)許多還沒有合理地統(tǒng)計(jì)出來，所以在其它方面的應(yīng)用還有一段的時(shí)間。,準(zhǔn)永久組合：在某種意義上與89規(guī)范的長(zhǎng)期效應(yīng)組合相同，其值等于荷載的標(biāo)準(zhǔn)值乘以準(zhǔn)永久值系數(shù)。它考慮了可變荷載對(duì)結(jié)構(gòu)作用的長(zhǎng)期性。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)，可變荷載超越荷載準(zhǔn)永久值的概率在50左右。準(zhǔn)永久組合常用于考慮荷載長(zhǎng)期效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用狀態(tài)影響的分析中。最為典型的是：對(duì)于裂縫控制等級(jí)為2級(jí)的構(gòu)件，要求按照標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土的應(yīng)力不

5、超過混凝土的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，在按照準(zhǔn)永久組合時(shí)，要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力。,2,荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值問題現(xiàn)行的荷載規(guī)范中恒載的分項(xiàng)系數(shù)在實(shí)際工作中怎么取？什么時(shí)候取1.35什么時(shí)候取1.2？1.2恒1.4活（多項(xiàng)活荷尚有活荷組合系數(shù)）;1.35恒0.7*1.4活（多項(xiàng)活荷尚有活荷組合系數(shù)）抗浮驗(yàn)算時(shí)取0.9恒載;砌體抗浮取0.8恒載(離散性）當(dāng)恒載與活載的比值大于2.8(G/Q2.8)時(shí),取1.35G+0.7*1.4Q否則,取1.2G+1.4Q（1.35G+0.7*1.4Q1.2G+1.4Q）,對(duì)一般結(jié)構(gòu)來說:(1),樓板可取1.2G+1.4Q(2).屋面樓板可取1.35G+0.7*1.4Q(3).梁柱

6、(有墻)可取1.35G+0.7*1.4Q(4).梁柱(無墻)可取1.2G+1.4Q(5).基礎(chǔ)可取1.35G+0.7*1.4Q,Chapter2：程序總信息中若干調(diào)整系數(shù),1.結(jié)構(gòu)自振周期折減系數(shù)CT,個(gè)人認(rèn)為：不易過小填充墻開裂,剛度退化,2.梁剛度增大系數(shù)B,但對(duì)于多數(shù)中間梁而言，2.0還是偏小的值,3.梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)BT,砼5.3.1，P26：對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件，以及要求不出現(xiàn)裂縫或處于侵蝕環(huán)境等情況下的結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法。實(shí)際工程中:1，有振動(dòng)的車間；（如：有吊車的多層廠房；選煤廠的跳汰車間）2，要求不出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)（裂縫控制等級(jí)二級(jí)及二級(jí)以上）；（如：

7、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，鋼絞線細(xì)）3，防水等級(jí)為一級(jí)的工程的梁、板等，（如：重要的地下戰(zhàn)備工程；地下商場(chǎng)的儲(chǔ)物場(chǎng)所等）不應(yīng)按與地上結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算（博意平時(shí)少遇）！,1.地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)“a”：規(guī)范（抗規(guī)4.2)規(guī)定：天然地基基礎(chǔ)：1,可不進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算；2,需進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算。1，可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算的：（基礎(chǔ)能力高于上部結(jié)構(gòu)；上部結(jié)構(gòu)允許地震時(shí)破壞）（1),砌體房屋（上部慣性力大，先基礎(chǔ)破壞）。(2),地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：，一般的單層廠房和單層空曠房屋（上部弱，先基礎(chǔ)破壞）；，不超過八層且高度在25米以下的一般民用框架房屋（高度小，地震引

8、起的基礎(chǔ)附加應(yīng)力小，一般是上部結(jié)構(gòu)先基礎(chǔ)破壞）；，基礎(chǔ)荷載與相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。（3）本規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑（上部結(jié)構(gòu)地震破壞影響不大,如：臨時(shí)建筑地面以上的都不要了，地下的更不必）。注：軟弱粘性土層指7度，8度和9度時(shí)，地基承載力特征值分別小于80，100，120kPa的土層。2，需進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算的：規(guī)范規(guī)定：faE=“a”fa驗(yàn)算天然地基地震作用下的豎向承載力：pfaEPmax1.2faE,Chapter3：地基基礎(chǔ)中的若干系數(shù),a:,類推：建筑樁基礎(chǔ),1：廣東JGJ3-2002補(bǔ)充規(guī)定11.0.5條：采用樁基礎(chǔ)時(shí)，單樁承載力特征值Ra的計(jì)算應(yīng)復(fù)合下列規(guī)

9、定:(1),豎向荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合：在軸心豎向力Qk作用下，QkRa；在偏心豎向力Qimax作用下，尚應(yīng)滿足Qimax1.1Ra(2)，豎向荷載與風(fēng)荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合：在軸心豎向力Qk作用下，Qk1.2Ra；在偏心豎向力Qimax作用下，尚應(yīng)滿足Qimax1.3Ra(3),豎向荷載與地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合：在軸心豎向力Qk作用下，Qk1.25Ra；在偏心豎向力Qimax作用下，尚應(yīng)滿足Qimax1.5Ra2：JGJ94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)程5.2.1條（略）。2.地基承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)值fak修正系數(shù)(b;d)：規(guī)范規(guī)定：1,地基承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)值fak，可根據(jù)土的物理力學(xué)指標(biāo)、野外鑒別或觸探

10、試驗(yàn)結(jié)果按規(guī)范的相應(yīng)承載力表確定；也可按荷載試驗(yàn)、其他原位測(cè)試等方法綜合確定。2，當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3米，或埋深大于0.5米時(shí)，地基承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)值，應(yīng)按下式修正，必要時(shí)經(jīng)地基變形計(jì)算后確認(rèn)（對(duì)地基變形要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)）。fa=fak+b(b-3)+dm(d-0.5)理解：b：對(duì)荷載試驗(yàn)錐尖效應(yīng)的修正。（易理解，不贅述）d：地面超載，對(duì)基礎(chǔ)下的地基產(chǎn)生三向約束，使得地基承載力較經(jīng)驗(yàn)值提高。(深層平板試驗(yàn)結(jié)果不能再進(jìn)行深度修正）了解了d的實(shí)質(zhì)，就能針對(duì)不同的基礎(chǔ)形式及基礎(chǔ)埋深進(jìn)行合理的深度修正。,3，復(fù)合地基基礎(chǔ)。復(fù)合地基因增強(qiáng)體對(duì)原狀地基土擾動(dòng)程度不一，地基土受力較復(fù)雜，故一般對(duì)地基土承載力特征

11、值不再進(jìn)行修正（安全之策）。,Chapter3:抗震設(shè)計(jì)的若干系數(shù)：,1.水平地震作用最小剪力系數(shù):高規(guī)3.3.13條及抗震5.2.5條規(guī)定：VEki（）Gj（對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層，尚應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù)）注：1.基本周期介于3.5s和5.0s之間的結(jié)構(gòu)，允許按線性插入取值；2.7、8度時(shí)括號(hào)內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.3g的地區(qū)。,理解：對(duì)于剛度較弱、周期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu),地震地面運(yùn)動(dòng)速度和位移輸入可能對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞具有更大影響,但現(xiàn)行規(guī)范所采用的振型分解反應(yīng)譜法對(duì)此尚不能做出估計(jì)。高規(guī)第3.3.13條;抗震第5.2.5條規(guī)定了結(jié)構(gòu)各層地震剪力系數(shù)(剪重比)最小值,使周

12、期較長(zhǎng)、剛度較弱結(jié)構(gòu)的地震作用不至于過小。,如果結(jié)構(gòu)部分樓層實(shí)際計(jì)算的地震剪力系數(shù)與規(guī)定的值相差不多,則可直接按最小剪力系數(shù)要求調(diào)整相關(guān)層的地震剪力;如果結(jié)構(gòu)總地震剪力與規(guī)定的值相差較多,表明結(jié)構(gòu)整體剛度偏小,宜考慮調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度,使計(jì)算的地震作用增加。地震剪力的調(diào)整可直接反映在相應(yīng)樓層構(gòu)件的地震內(nèi)力中,不必向下層傳遞。對(duì)于6度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu),抗震規(guī)范沒有規(guī)定其地震剪力系數(shù)最小值,高規(guī)中也無規(guī)定。作為參考,設(shè)計(jì)中一般可考慮控制為0.0080.01。,2.結(jié)構(gòu)柱、墻軸壓比Uc,1，定義：（1）柱的軸壓比是指柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱全截面面積和砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積的比值；可

13、不進(jìn)行地震作用計(jì)算的結(jié)構(gòu)，取無地震作用組合的軸力設(shè)計(jì)值。（2）剪力墻的軸壓比是指重力荷載代表值作用下剪力墻的軸壓力設(shè)計(jì)值與剪力墻墻肢截面面積和砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積的比值（方便計(jì)算）。2，公式：Uc=N/A.Fc3,意義：N=.A=Ec.A;A.Fc=A.c.Ec;則：Uc=Ec.A/A.c.Ec=/c（c=0.0033）Uc實(shí)為柱、剪力墻實(shí)際應(yīng)變與可能應(yīng)變的比值-結(jié)構(gòu)變形儲(chǔ)備的大?。ㄑ有裕?。4，影響Uc的因素：（1），砼標(biāo)號(hào)；（2），結(jié)構(gòu)截面面積；（3），軸壓力；（4），截面形狀（延性：圓方矩異);（5），柱、墻縱筋配筋率；（6），構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中所處位置。,5，結(jié)構(gòu)柱軸壓比Uc（角、邊、中分

14、別對(duì)待）:分析：地震作用下中柱所受軸力較小邊柱、角柱所受軸力較大尤其角柱迭加斜向扭轉(zhuǎn)作用所受軸力最大,水平地震作用下框架內(nèi)力,現(xiàn)行規(guī)范框架柱軸壓比限值Uc,建議：框架中、邊、角柱軸壓比控制區(qū)別對(duì)待適當(dāng)調(diào)整中柱適當(dāng)放松，邊柱不變，角柱適當(dāng)從嚴(yán),3.最大位移與平均位移的比值max/U平均,規(guī)范原文：高規(guī)(JGJ3-2002)4.3.5條：結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)范第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍?，F(xiàn)實(shí)：如果建筑方案較規(guī)則，那么該條很容易滿足，但現(xiàn)今隨著建筑理念的不斷發(fā)展，平面較不規(guī)則的高層建筑層出不窮。那么對(duì)于高規(guī)4.3.5條則較難滿足，常常是超過1.2倍的不宜限值。理解：1,圖示：2，公式推導(dǎo)：U平均=(Umax+Umin)/2Umax/U平均=Umax/(Umax+Umin)/2=&Umax/Umin=&/2-&由此得下表,3，實(shí)際操作：,（1），Umax/U平均，大于1.2，難免。（2），Umax/U平均，大于1.35，一般為二類扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，易超限。（3），Umax/U平均，大于1.5一般情況下屬于