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文檔簡介
1、高層結構設計需要控制的七個比值及調整方法高層設計的難點在于豎向承重構件(柱、剪力墻等)的合理布置,設計過程中控制的目標參數主要有如下七個:一、軸壓比:主要為限制結構的軸壓比,保證結構的延性要求,規范對墻肢和柱均有相應限值要求,見抗規6.3.7和6.4.6,高規 6.4.2和7.2.14及相應的條文說明。軸壓比不滿足要求,結構的延性要求無法保證;軸壓比過小,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減少相應墻、柱的截面面積。軸壓比不滿足時的調整方法:1、程序調整:SATWE程序不能實現。2、人工調整:增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。抗規6.3.7 柱軸壓比不宜超過表6.3.7的規定;建造
2、于類場地且較高的高層建筑,柱軸壓比限值應適當減小。注:1 軸壓比指柱組合的軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比值;可不進行地震作用計算的結構,取無地震作用組合的軸力設計值;2 表內限值適用于剪跨比大于2、混凝土強度等級不高于C60的柱;剪跨比不大于2的柱軸壓比限值應降低0.05;剪跨比小于1.5的柱,軸壓比限值應專門研究并采取特殊構造措施; 3 沿柱全高采用井字復合箍且箍筋肢距不大于200mm、間距不大于100mm、直徑不小于12mm,或沿柱全高采用復合螺旋箍、螺旋間距不大于100mm、箍筋肢距不大于200mm、直徑不小于12mm,或沿柱全高采用連續復合矩形螺旋箍、螺
3、旋凈距不大于80mm、箍筋肢距不大于200mm、直徑不小于10mm、軸壓比限值均可增加0.10;上述三種箍筋的配箍特征值均應按增大的軸壓比由本節表6.3.12確定;4 在柱的截面中部附加芯柱,其中另加的縱向鋼筋的總面積不少于柱截面面積的0.8%,軸壓比限值可增加0.05;此項措施與注3的措施共同采用時,軸壓比限值可增加0.15,但箍筋的配箍特征值仍可按抽壓比增加0.10 的要求確定;5 柱軸壓比不應大于1.05。:抗震墻兩端和洞口兩側應設置邊緣構件,并應符合下列要求:1 抗震墻結構,一、二級抗震墻底部加強部位及相鄰的上一層應按本章第6.4.7條設置約束邊緣構件,但墻肢底截面在重力荷載代表值作用
4、下的軸壓比小于表6.4.6的規定值時可按本章第6.4.8條設置構造邊緣構件。2 部分框支抗震墻結構,一、二級落地抗震墻底部加強部位及相鄰的上一層的兩端應設置符合約束邊緣構件要求的翼墻或端柱,洞口兩側應設置約束邊緣構件;不落地抗震墻應在底部加強部位及相鄰的上一層的墻肢兩端設置約束邊緣構件。3 一、二級抗震墻的其他部位和三、四級抗震墻,均應按本章6.4.8條設置構造邊緣構件。高規 6.4.2抗震設計時,鋼筋混凝土柱軸壓比不宜超過表6.4.2的規定;對于類場地上較高的高層建筑,其軸壓比限值應適當減小。高規7.2.14抗震設計時,一、二級抗震等級的剪力墻底部加強部位,其重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比
5、不宜超過表7.2.14的限值二、剪重比:主要為限制各樓層的最小水平地震剪力,確保周期較長的結構的安全,見抗規5.2.5,高規3.3.13及相應的條文說明。這個要求如同最小配筋率的要求,算出來的水平地震剪力如果達不到規范的最低要求,就要人為提高,并按這個最低要求完成后續的計算。 剪重比不滿足時的調整方法: 1、程序調整:在SATWE的“調整信息”中勾選“按抗震規范5.2.5調整各樓層地震內力”后,SATWE按抗規5.2.5自動將樓層最小地震剪力系數直接乘以該層及以上重力荷載代表值之和,用以調整該樓層地震剪力,以滿足剪重比要求。2、人工調整:如果還需人工干預,可按下列三種情況進行調整:1)當地震剪
6、力偏小而層間側移角又偏大時,說明結構過柔,宜適當加大墻、柱截面,提高剛度。2)當地震剪力偏大而層間側移角又偏小時,說明結構過剛,宜適當減小墻、柱截面,降低剛度以取得合適的經濟技術指標。3)當地震剪力偏小而層間側移角又恰當時,可在SATWE的“調整信息”中的“全樓地震作用放大系數”中輸入大于1的系數增大地震作用,以滿足剪重比要求。抗規5.2.5抗震驗算時,結構任一樓層的水平地震剪力應符合下式要求: 式中 VEki第i層對應于水平地震作用標準值的樓層剪力;剪力系數,不應小于表5.2.5規定的樓層最小地震剪力系數值,對豎向不規則結構的薄弱層,尚應乘以1.15的增大系數;Gj第j層的重力荷載代表值。
7、注:1 基本周期介于3.5s和5s之間的結構,可插入取值;2 括號內數值分別用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區。高規3.3.13水平地震作用計算時,結構各樓層對應于地震作用標準值的剪力應符合下式要求:三、剛度比:主要為限制結構豎向布置的不規則性,避免結構剛度沿豎向突變,形成薄弱層,見抗規3.4.2,高規4.4.2及相應的條文說明;對于形成的薄弱層則按高規5.1.14予以加強。 剛度比不滿足時的調整方法:1、程序調整:如果某樓層剛度比的計算結果不滿足要求,SATWE自動將該樓層定義為薄弱層,并按高規5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。2、人工調整:如果還需人工干預,可按
8、以下方法調整: 1)適當降低本層層高,或適當提高上部相關樓層的層高。2)適當加強本層墻、柱和梁的剛度,或適當削弱上部相關樓層墻、柱和梁的剛度。在SATWE中的“分析結果圖形和文本顯示”中“文本文件輸出”中 的“1項” 中的“ Ratx1,Raty1 : X,Y 方向本層塔側移剛度與上一層相應塔側移剛度70%的比值或上三層平均側移剛度80%的比值中之較小者”,二項比值應大于1才能滿足要求抗規3.4.2,建筑及其抗側力結構的平面布置宜規則、對稱,并應具有良好的整體性;建筑的立面和豎向剖面宜規則,結構的側向剛度宜均勻變化,豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小,避免抗側力結構的側向剛度
9、和承載力突變。當存在表3.4.2-1所列舉的平面不規則類型或表3.4.2-2所列舉的豎向不規則類型時,應符合本章第3.4.3 條的有關規定??挂?.4.3 不規則的建筑結構,應按下列要求進行水平地震作用計算和內力調整,并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措施:1 平面不規則而豎向規則的建筑結構,應采用空間結構計算模型,并應符合下列要求:1)扭轉不規則時,應計及扭轉影響,且樓層豎向構件最大的彈性水平位移和層間位移分別不宜大于樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的1.5倍;2)凹凸不規則或樓板局部不連續時,應采用符合樓板平面內實際剛度變化的計算模型,當平面不對稱時尚應計及扭轉影響。2 平面規則而豎向不
10、規則的建筑結構,應采用空間結構計算模型,其薄弱層的地震剪力應乘以1.15的增大系數,應按本規范有關規定進行彈塑性變形分析,并應符合下列要求:1)豎向抗側力構件不連續時,該構件傳遞給水平轉換構件的地震內力應乘以1.251.5的增大系數;2)樓層承載力突變時,薄弱層抗側力結構的受剪承載力不應小于相鄰上一樓層的65%。3 平面不規則且豎向不規則的建筑結構,應同時符合本條1、2款的要求。高規4.4.2 抗震設計的高層建筑結構,其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80%。4 對豎向不規則的高層建筑結構,包括某樓層抗側剛度小于其上一層的70%或小于其上相鄰三層側
11、向剛度平均值的80%,或結構樓層層間抗側力結構的承載力小于其上一層的80%,或某樓層豎向抗側力構件不連續,其薄弱層對應于地震作用標準值的地震剪力應乘以1.15的增大系數;結構的計算分析應符合本規程第5.1.13條的規定,并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措施。高規5.1.13 B級高度的高層建筑結構和本規程第10章規定的復雜高層建筑結構,應符合下列要求1 應采用至少兩個不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內力位移計算;2 抗震計算時,宜考慮平扭耦聯計算結構的扭轉效應,振型數不應小于15,對多塔樓結構的振型數不應小于塔樓數的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%;3 應采用彈性時
12、程分析法進行補充計算;4 宜采用彈塑性靜力或動力分析方法驗算薄弱層彈塑性變形。四、位移比:主要為限制結構平面布置的不規則性,以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。見抗規3.4.2,高規 4.3.5及相應的條文說明。 位移比不滿足時的調整方法:1、程序調整:SATWE程序不能實現。2、人工調整:只能通過人工調整改變結構平面布置,減小結構剛心與形心的偏心距;調整方法如下:1)由于位移比是在剛性樓板假定下計算的,最大位移比往往出現在結構的四角部位;因此應注意調整結構外圍對應位置抗側力構件的剛度;同時在設計中,應在構造措施上對樓板的剛度予以保證。 2)利用程序的節點搜索功能在SATWE的“
13、分析結果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構件編號簡圖”中快速找到位移最大的節點,加強該節點對應的墻、柱等構件的剛度;也可找出位移最小的節點削弱其剛度;直到位移比滿足要求。在SATWE中的“分析結果圖形和文本顯示”中“文本文件輸出”中 的“3項”中“ Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移與層平均位移的比值Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大層間位移與平均層間位移的比值“(見上剛度比中3.4.2)高規 4.3.5結構平面布置應減少扭轉的影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下,樓層豎向構件的最大水平位移和層間位移,A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應大于該樓層平均值
14、的1.5倍;B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及本規程第10章所指的復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應大于該樓層平均值的1.4倍。結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比,A級高度高層建筑不應大于0.9,B級高度高層建筑、混合結構高層建筑及本規程第10章所指的復雜高層建筑不應大于0.85。五、周期比:主要為限制結構的抗扭剛度不能太弱,使結構具有必要的抗扭剛度,減小扭轉對結構產生的不利影響,見高規4.3.5及相應的條文說明。周期比不滿足要求,說明結構的抗扭剛度相對于側移剛度較小,扭轉效應過大,結構抗側力構件布置不合理。 周期比不滿足時的調整方法:1、程序調整:
15、SATWE程序不能實現。2、人工調整:只能通過人工調整改變結構布置,提高結構的抗扭剛度;總的調整原則是加強結構外圍墻、柱或梁的剛度,適當削弱結構中間墻、柱的剛度;利用結構剛度與周期的反比關系,合理布置抗側力構件,加強需要減小周期方向(包括平動方向和扭轉方向)的剛度,或削弱需要增大周期方向的剛度。當結構的第一或第二振型為扭轉時可按以下方法調整:1)SATWE程序中的振型是以其周期的長短排序的。2)結構的第一、第二振型宜為平動,扭轉周期宜出現在第三振型及以后。見抗規3.5.3條3款及條文說明“結構在兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)宜相近”。 3)當第一振型為扭轉時,說明結構的抗扭剛度相對于其兩
16、個主軸(第二振型轉角方向和第三振型轉角方向,一般都靠近X軸和Y軸)的抗側移剛度過小,此時宜沿兩主軸適當加強結構外圍的剛度,并適當削弱結構內部的剛度。4)當第二振型為扭轉時,說明結構沿兩個主軸方向的抗側移剛度相差較大,結構的抗扭剛度相對其中一主軸(第一振型轉角方向)的抗側移剛度是合理的;但相對于另一主軸(第三振型轉角方向)的抗側移剛度則過小,此時宜適當削弱結構內部沿“第三振型轉角方向”的剛度,并適當加強結構外圍(主要是沿第一振型轉角方向)的剛度。 5)在進行上述調整的同時,應注意使周期比滿足規范的要求。6)當第一振型為扭轉時,周期比肯定不滿足規范的要求;當第二振型為扭轉時,周期比較難滿足規范的要
17、求。在SATWE中的“分析結果圖形和文本顯示”中“文本文件輸出”中 的“2”高規4.3.5(見上位移比中4.3.5)抗規3.5.3結構體系尚宜符合下列各項要求:1 宜有多道抗震防線。2 宜具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產生過大的應力集中或塑性變形集中。3 結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。PKPM系列新規范應用指南周期比分類:PKPM結構設計應用高規4.3.5規定:結構扭轉為主的第一周期Tt與平動為主的第一周期T1之比,A級高度高層建筑不應大于0.9;B高度高層建筑、混合結構高層建筑、復雜高層建筑不應大于0.85。實現:1.本條是限制結構的抗扭剛度不能太弱。周
18、期比Tt/T1不滿足本條規定的上限時,應調整抗側力結構的布置,增大結構的抗扭剛度。即增加外圍構件的剛度。2.程序計算出每個振型的側震成分和扭振成分,二者之和為1.0.若某個振型側振成分大于扭振成分,那么這個振型就是平動振型,反之則是扭轉振型。3.周期最長的扭轉振型是第一扭轉周期Tt,周期最長的平動振型是第一平動周期T1。4.周期比的計算也要滿足“剛性樓板假定”。5.多層建筑不需要控制周期比,高層建筑才要控制控制周期比。結果說明:1.SATWE結果在wzq.out文件中= 周期、地震力與振型輸出文件 (側剛分析方法) = 考慮扭轉耦聯時的振動周期(秒)、X,Y 方向的平動系數、扭轉系數 振型號
19、周 期 轉 角 平動系數 (X+Y) 扭轉系數 1 0.6929 148.21 0.97 ( 0.70+0.27 ) 0.03 2 0.6807 57.38 0.99 ( 0.29+0.71 ) 0.01 3 0.6118 117.50 0.06 ( 0.02+0.04 ) 0.94分析:Tt=0.6118,T1=0.6929, Tt/T1=0.88,滿足要求。2.TAT結果在tat-4out文件中= 振型號 周期 方向角 平動比例 轉動比例 1 0.8259 126.33 0.94 0.06 2 0.8036 35.94 1.00 0.00 3 0.7091 117.91 0.07 0.93
20、 4 0.2789 113.30 0.85 0.15 結構最不利振動方向角: Angle= 30.709(度)分析:Tt=0.7091 T1=0.8259, Tt/T1=0.86滿足要求。六、剛重比:主要是控制在風荷載或水平地震作用下,重力荷載產生的二階效應不致過大,避免結構的失穩倒塌,見高規5.4.1和5.4.4及相應的條文說明。剛重比不滿足要求,說明結構的剛度相對于重力荷載過??;但剛重比過分大,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減少墻、柱等豎向構件的截面面積。 剛重比不滿足時的調整方法:1、程序調整:SATWE程序不能實現。2、人工調整:只能通過人工調整增強豎向構件,加強墻、柱等豎向構件
21、的剛度。在SATWE總信息的下部結構整體穩定驗算結果= X向剛重比 EJd/GH*2= 5.09 Y向剛重比 EJd/GH*2= 6.11 該結構剛重比EJd/GH*2大于1.4,能夠通過高規(5.4.4)的整體穩定驗算 該結構剛重比EJd/GH*2大于2.7,可以不考慮重力二階效應高規5.4.1在水平力作用下,當高層建筑結構滿足下列規定時,可不考慮重力二階效應的不利影響高規5.4.4高層建筑結構的穩定應符合下列規定:七、層間受剪承載力比:主要為限制結構豎向布置的不規則性,避免樓層抗側力結構的受剪承載能力沿豎向突變,形成薄弱層,見抗規3.4.2,高規4.4.3及相應的條文說明;對于形成的薄弱層
22、應按高規5.1.14予以加強。層間受剪承載力比不滿足時的調整方法: 1、程序調整:在SATWE的“調整信息”中的“指定薄弱層個數”中填入該樓層層號,將該樓層強制定義為薄弱層,SATWE按高規5.1.14將該樓層地震剪力放大1.15倍。2、人工調整:如果還需人工干預,可適當提高本層構件強度(如增大柱箍筋和墻水平分布筋、提高混凝土強度或加大截面)以提高本層墻、柱等抗側力構件的抗剪承載力,或適當降低上部相關樓層墻、柱等抗側力構件的抗剪承載力 在PKPM總信息的最后面 Ratio_Bu: 表示本層與上一層的承載力之比 層號 塔號 X向承載力 Y向承載力 Ratio_Bu:X,Y(見上剛度比中3.4.2
23、)高規4.4.3 A級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%,不應小于其上一層受剪承載力的65%;B級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的受剪承載力不應小于其上一層受剪承載力的75%。注:樓層層間抗側力結構受剪承載力是指在所考慮的水平地震作用方向上,該層全部柱及剪力墻的受剪承載力之和。高規5.1.14(見上剛度比中3.4.2)如果結構豎向較規則,第一次試算時可只建一個結構標準層,待結構的周期比、位移比、剪重比、剛度比等滿足之后再添加其它標準層;這樣可以減少建模過程中的重復修改,加快建模速度。上述幾個參數的調整涉及構件截面、剛度及平面位置的改變,在調整過程中
24、可能相互關聯,應注意不要顧此失彼。上述調整方法針對的是一般的高層結構,對于復雜的高層結構還需要更多的經驗和專業知識才能解決問結構計算軟件的計算步驟 新的建筑結構設計規范在結構可靠度、設計計算、配筋構造方面均有重大更新和補充,特別是對抗震及結構的整體性,規則性作出了更高的要求,使結構設計不可能一次完成。如何正確運用設計軟件進行結構設計計算,以滿足新規范的要求,是每個設計人員都非常關心的問題。以現在結構工程師所使用的一些軟件為例,進行結構設計計算步驟的討論,對一個典型工程而言,使用結構軟件進行結構計算分四步較為科學。1完成整體參數的正確設定計算開始以前,設計人員首先要根據新規范的具體規定和軟件手冊
25、對參數意義的描述,以及工程的實際情況,對軟件初始參數和特殊構件進行正確設置。但有幾個參數是關系到整體計算結果的,必須首先確定其合理取值,才能保證后續計算結果的正確性。這些參數包括振型組合數、最大地震力作用方向和結構基本周期等,在計算前很難估計,需要經過試算才能得到。(1)振型組合數是軟件在做抗震計算時考慮振型的數量。該值取值太小不能正確反映模型應當考慮的振型數量,使計算結果失真;取值太大,不僅浪費時間,還可能使計算結果發生畸變。高層建筑混凝土結構技術規程條規定,抗震計算時,宜考慮平扭藕聯計算結構的扭轉效應,振型數不宜小于15,對多塔結構的振型數不應小于塔樓的9倍,且計算振型數應使振型參與質量不
26、小于總質量的90。一般而言,振型數的多少于結構層數及結構自由度有關,當結構層數較多或結構層剛度突變較大時,振型數應當取得多些,如有彈性節點、多塔樓、轉換層等結構形式。振型組合數是否取值合理,可以看軟件計算書中的x,y向的有效質量系數是否大于0.9。具體操作是,首先根據工程實際情況及設計經驗預設一個振型數計算后考察有效質量系數是否大于0.9,若小于0.9,可逐步加大振型個數,直到x,y兩個方向的有效質量系數都大于0.9為止。必須指出的是,結構的振型組合數并不是越大越好,其最大值不能超過結構得總自由度數。例如對采用剛性板假定得單塔結構,考慮扭轉藕聯作用時,其振型不得超過結構層數的3倍。如果選取的振
27、型組合數已經增加到結構層數的3倍,其有效質量系數仍不能滿足要求,也不能再增加振型數,而應認真分析原因,考慮結構方案是否合理。(2)最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用,結構地震反映的大小也各不相同,那么必然存在某各角度使得結構地震反應值最大的最不利地震作用方向。設計軟件可以自動計算出最大地震力作用方向并在計算書中輸出,設計人員如發祥該角度絕對值大于15度,應將該數值回填到軟件的“水平力與整體坐標夾角”選項里并重新計算,以體現最不利地震作用方向的影響。(3)結構基本周期是計算風荷載的重要指標。設計人員如果不能事先知道其準確值,可以保留軟件的缺省值,待計算后從計算書中讀取其值,填入軟件的“結
28、構基本周期”選項,重新計算即可。上述的計算目的是將這些對全局有控制作用的整體參數先行計算出來,正確設置,否則其后的計算結果與實際差別很大。2.確定整體結構的合理性整體結構的科學性和合理性是新規范特別強調內容。新規范用于控制結構整體性的主要指標主要有:周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。(1)周期比是控制結構扭轉效應的重要指標。它的目的是使抗側力的構件的平面布置更有效更合理,使結構不至出現過大的扭轉。也就是說,周期比不是要求就構足夠結實,而是要求結構承載布局合理。高規第條對結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比的要求給出了規定。如果周期比不滿足規
29、范的要求,說明該結構的扭轉效應明顯,設計人員需要增加結構周邊構件的剛度,降低結構中間構件的剛度,以增大結構的整體抗扭剛度。設計軟件通常不直接給出結構的周期比,需要設計人員根據計算書中周期值自行判定第一扭轉(平動)周期。以下介紹實用周期比計算方法:1)扭轉周期與平動周期的判斷:從計算書中找出所有扭轉系數大于0.5的平動周期,按周期值從大到小排列。同理,將所有平動系數大于0.5的平動周期值從大到小排列;2)第一周期的判斷:從列隊中選出數值最大的扭轉(平動)周期,查看軟件的“結構整體空間振動簡圖”,看該周期值所對應的振型的空間振動是否為整體振動,如果其僅僅引起局部振動,則不能作為第一扭轉(平動)周期
30、,要從隊列中取出下一個周期進行考察,以此類推,直到選出不僅周期值較大而且其對應的振型為結構整體振動的值即為第一扭轉(平動)周期;3)周期比計算:將第一扭轉周期值除以第一平動周期即可。(2)位移比(層間位移比)是控制結構平面不規則性的重要指標。其限值在建筑抗震設計規范和高規中均有明確的規定,不再贅述。需要指出的是,新規范中規定的位移比限值是按剛性板假定作出的,如果在結構模型中設定了彈性板,則必須在軟件參數設置時選擇“對所有樓層強制采用剛性樓板假定”,以便計算出正確的位移比。在位移比滿足要求后,再去掉“對所有樓層強制采用剛性樓板假定的選擇,以彈性樓板設定進行后續配筋計算。此外,位移比的大小是判斷結
31、構是否規則的重要依據,對選擇偶然偏心,單向地震,雙向地震下的位移比,設計人員應正確選用。(3)剛度比是控制結構豎向不規則的重要指標。根據抗震規范和高規的要求,軟件提供了三種剛度比的計算方式,分別是剪切剛度,剪彎剛度和地震力與相應的層間位移比。正確認識這三種剛度比的計算方法和適用范圍是剛度比計算的關鍵:1)剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉換結構及對地下室嵌固條件的判定;2)剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉換結構;3)地震力與層間位移比是執行抗震規范第條和高規條的相關規定,通常絕大多數工程都可以用此法計算剛度比,這也是軟件的缺省方式。 (4)層間受剪承載力之比也是控制結構豎向不規則的重要指
32、標。其限值可參考抗震規范和高規的有關規定。(5)剛重比是結構剛度與重力荷載之比。它是控制結構整體穩定性的重要因素,也是影響重力二階效的主要參數。該值如果不滿足要求,則可能引起結構失穩倒塌,應當引起設計人員的足夠重視。(6)剪重比是抗震設計中非常重要的參數。規范之所以規定剪重比,主要是因為長期作用下,地震影響系數下降較快,由此計算出來的水平地震作用下的結構效應可能太小。而對于長周期結構,地震動態作用下的地面加速度和位移可能對結構具有更大的破壞作用,但采用振型分解法時無法對此作出準確的計算。因此,出于安全考慮,規范規定了各樓層水平地震力的最小值,該值如果不滿足要求,則說明結構有可能出現比較明顯的薄
33、弱部位,必須進行調整。除以上計算分析以外,設計軟件還會按照規范的要求對整體結構地震作用進行調整,如最小地震剪力調整、特殊結構地震作用下內力調整、0.2Q0調整、強柱弱梁與強剪弱彎調整等等,因程序可以完成這些調整,就不再詳述了。3 對單構件作優化設計前幾步主要是對結構整體合理性的計算和調整,這一步則主要進行結構單個構件內力和配筋計算,包括梁,柱,剪力墻軸壓比計算,構件截面優化設計等。(1)軟件對混凝土梁計算顯示超筋信息有以下情況:1)當梁的彎矩設計值M大于梁的極限承載彎矩Mu時,提示超筋;2)規范對混凝土受壓區高度限制:四級及非抗震:b二、三級:0.35( 計算時取AS 0.3 AS ) 一級:
34、 0.25( 計算時取AS 0.5 AS )當不滿足以上要求時,程序提示超筋;3)抗震規范要求梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率2.5%,當大于此值時,提示超筋;4)混凝土梁斜截面計算要滿足最小截面的要求,如不滿足則提示超筋。 (2)剪力墻超筋分三種情況:1)剪力墻暗柱超筋:軟件給出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的,而各規范均要求剪力墻主筋的配筋面積以邊緣構件方式給出,沒有最大配筋率。所以程序給出的剪力墻超筋是警告信息,設計人員可以酌情考慮;2)剪力墻水平筋超筋則說明該結構抗剪不夠,應予以調整;3)剪力墻連梁超筋大多數情況下是在水平地震力作用下抗剪不夠。規范中規定允許對剪力墻連梁剛度進行折減,折減后
35、的剪力墻連梁在地震作用下基本上都會出現塑性變形,即連梁開裂。設計人員在進行剪力墻連梁設計時,還應考慮其配筋是否滿足正常狀態下極限承載力的要求。(3)柱軸壓比計算:柱軸壓比的計算在高規和抗震規范中的規定并不完全一樣,抗震規范第條規定,計算軸壓比的柱軸力設計值既包括地震組合,也包括非地震組合,而高規第條規定,計算軸壓比的柱軸力設計值僅考慮地震作用組合下的柱軸力。軟件在計算柱軸壓比時,當工程考慮地震作用,程序僅取地震作用組合下的的柱軸力設計值計算;當該工程不考慮地震作用時,程序才取非地震作用組合下的柱軸力設計值計算。因此設計人員會發現,對于同一個工程,計算地震力和不計算地震力其柱軸壓比結果會不一樣。
36、 井字梁的計算與設計 井字梁的計算及施工圖處理 1、井字梁與柱子采取“避”的方式,調整井字梁間距以避開柱位;避免在井字梁與柱子相連處井字梁的支 座配筋計算結果容易出現的超限情況;減少梁柱節點在荷載作用下,由于兩者剛度相差懸殊而成為受力薄弱點以致首先破壞,由于井字梁避開了柱位,靠近柱位的區格板需另作加強處理。2、井字梁與柱子采取“抗”的方法,把與柱子相連的井字梁設計成大井字梁,其余小井字梁套在其中, 形成大小井字梁相嵌的結構形式,使樓面荷載從小井字梁傳遞至大井字梁,再到柱子。3、井字梁截面高度的取值以剛度控制為主,除考慮樓蓋的短向跨度和計算荷載大小外,還應考慮其周邊支 承梁抗扭剛度的影響。4、由
37、于井字梁樓蓋的受力及變形性質與雙向板相似,井字梁本身有受扭成分,故宜將梁距控制在3m以內。5、井字梁一般可按簡支端計算。6、當井字梁周邊有柱位時,可調整井字梁間距以避開柱位,靠近柱位的區格板需作加強處理,若無法避開 ,則可設計成大小井字梁相嵌的結構形式。7、鋼筋混凝土井字梁是從鋼筋混凝土雙向板演變而來的一種結構形式。雙向板是受彎構件,當其跨度增加時, 相應板厚也隨之加大。但板的下部受拉區的混凝土一般都不考慮它起作用,受拉主要靠下部鋼筋承擔。因此,在雙向板的跨度較大時,為了減輕板的自重,我們可以把板的下部受拉區的混凝土挖掉一部分,讓受拉 鋼筋適當集中在幾條線上,使鋼筋與混凝土更加經濟、合理地共同
38、工作。這樣雙向板就變成為在兩個方向形成井字式的區格梁,這兩個方向的梁通常是等高的,不分主次梁,一般稱這種雙向梁為井字梁(或網格梁)。8、井字梁的支承井字梁樓蓋四周可以是墻體支承,也可以是主梁支承。墻體支承的情況是符合計算圖表的假定 條件:井字梁四邊均為簡支。當只有主梁支承時,主梁應有一定的剛度,以保證其絕對不變形。9、井字梁樓蓋兩個方向的跨度如果不等,則一般需控制其長短跨度比不能過大。長跨跨度L1與短跨跨度L2之比 L1/L2最好是不大于1.5,如大于1.5小于等于2,宜在長向跨度中部設大梁,形成兩個井字梁體系或采用斜向布置的井字梁,井字梁可按45對角線斜向布置。 10、兩個方向井字梁的間距可
39、以相等,也可以不相等。如果不相等,則要求兩個方向的梁間距之比a/b=1.02.0 .實際設計中應盡量使a/b在1.01.5之間為宜,最好按井字梁計算圖表中的比值來確定,應綜合考慮建筑和結構受力的要求,一般取值在1 23較為經濟,但不宜超過3.5。11、兩個方向井字梁的高度h應相等,可根據樓蓋荷載的大小,取h=L2/20,但最小h不得小于短跨跨度1/30. 12、梁寬=取梁高1/3(h較小時)1/4(h較大時),但梁寬不宜小于120mm. 13、井字梁的撓度f一般要求f1/250,要求較高時f1/400. 14、井字梁的樓板井字梁現澆樓板按雙向板計算,不考慮井字梁的變形,即假定雙向板支承在不動支座上。雙 向板的最小板厚為80mm,且應大于等于板較小邊長的1/40. 15、井字梁的配筋井字梁的配筋和一般梁的配筋基本上要求相同。但在設計中必須注意以下幾點:a.在兩個方向梁交點的格
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