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【绘图员的日子.35】原创:2016注考之后深思再论错层

楼主
1楼2016-09-0808:53

题记:16年注考结束了,我也参加了今年的考试,至于战果如何,就耐心的等着成绩出来吧!这段时间真心的是忙坏了,考试之前就答应布丁要继续写总结,考试刚结束,我就赶紧来补上去!
时间是衡量品质的标准,而事实上我们每天都在与时间作斗争。繁忙时刻,勿忘初心。其实有些东西一经提醒,你是知道的,可就是没有这个意识,这就是传说中的概念设计。今天想谈谈对于错层结构设计的一点体会,并贴出了相关资料,希望在之后的设计中认真对待设计中的每一个细节,工作上的漫不经心是一大忌,会让人失去那份激情,生活亦然。项目话结构,画图纸思规范。结构生活,学而思。。。

· 错层概念
1、《抗震解答》2.47条中黄小坤认为目前没有一致的意见,对于楼板相错高度不超过梁截面高度时,可不作为错层结构,但对于错层部位的框架柱剪力墙宜符合高规第10.4.4和10.4.5条的要求。
2、《北京技术细则》5.9.2条较大错层指楼面错层高度h0大于相邻高侧的梁高h1时。
3、《上海建筑抗震设计规程》3.4.2条对错层定义为错层高度大于楼面梁的截面高度或大于0.6m。但在《上海超限指南》中对于错层高度大于1200mm即为超限高层。
4、《广东高规》9.4.1楼层板面高差大于相连处楼面梁高,或板面高差小于相连处楼面梁高但楼板间垂直净距大于支承梁梁宽时称为错层。
5、 综述个人认为《广东高规》相对较严,但是从《广东高规》这条来看,加强错层部位梁宽,增加抗扭刚度还是有道理的。
· 错层规范要求
《高规》指出
10.4.1 抗震设计时,高层建筑沿竖向宜避免错层布置。当房屋不同部位因功能不同而使楼层错层时,宜采用防震缝划分为独立的结构单元。
10.4.2 错层两侧宜采用结构布置和侧向刚度相近的结构体系。
10.4.3 错层结构中,错开的楼层不应归并为一个刚性楼板,计算分析模型应能反映错层影响。
10.4.4 抗震设计时,错层处框架柱应符合下列要求:
1 截面高度不应小于600mm,混凝土强度等级不应低于C30,箍筋应全柱段加密配置;
2 抗震等级应提高一级采用,一级应提高至特一级,但抗震等级已经为特一级时应允许不再提高。
10.4.5 在设防烈度地震作用下,错层处框架柱的截面承载力宜符合本规程公式(3.11.3—2)的要求。
10.4.6 错层处平面外受力的剪力墙的截面厚度,非抗震设计时不应小于200mm,抗震设计时不应小于250mm,并均应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱;抗震设计时,其抗震等级应提高一级采用。错层处剪力墙 的混凝土强度等级不应低于C30,水平和竖向分布钢筋的配筋率,非抗震设计时不应小于0.3%,抗震设计时不应小于0.5%。

《广东高规》条文基本与《高规》一致,但对错层结构和错层构件进行了量化说明。
对于错层的争议较大。
1、由于一旦认定结构为错层,那么建筑总高马上得降低,否则高度超限。因此,大家对错层的认定都比较慎重。
2、从高规等规范对错层的图示大概可以看出,错层是指沿着某一轴线全楼有高差的结构。这类结构由于在该轴线上墙柱构件被两个沿高度错开的水平楼板切断,变形与内力集中,对抗震极为不利。对于卫生间降板导致的类似情况,显然不在此列。事实上,很多结构不是此类理想的错层情况。举例来说,如果该结构每隔三~四层为平板,仅在局部层有错层,这种结构在高层住宅中还不少(如半复式,越层与平层的组合体),这种情况显然好过典型的错层结构。如何认定却是一个难事。

3、个人认为,目前包括各地区在内的规范所定义的错层仅适合局部楼层错层的定义,对于全楼是否错层结构,定义不够明确。一个极端的例子,一座30层的建筑,如果只有一层错层,整体结构难道也属于错层结构?
1)、对于错层结构,应属整体结构体系问题,个人认为是针对整体来说,如整楼或较多楼层,如《北京技术细则》所示图例见下图,除措施加强外,适用高度应降低。
2)、对于某层楼板错层,个人认为主要属局部楼板不连续,对错层部位的构件加强即可。

· 错层实践
图一 商业立面图
图二 商业结构模型图
· 错层指标
1、平动振型参与质量系数
**********************************************************
周期、地震力与振型输出文件
**********************************************************
考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数
振型号 周期 转角 平动系数(X+Y) 扭转系数(Z)
1 0.8196 93.78 0.97(0.05+0.92) 0.03
2 0.8118 10.60 0.74(0.67+0.07) 0.26
3 0.7278 172.78 0.83(0.82+0.02) 0.17
4 0.4110 80.18 0.36(0.19+0.17) 0.64
5 0.3926 176.12 0.65(0.65+0.01) 0.35
6 0.3400 10.64 0.73(0.68+0.05) 0.27
7 0.3212 93.84 0.92(0.06+0.86) 0.08
(Z向扭转质量系数只在强制刚性板下有意义,对于非强制刚性板下的计算结果仅供参考)
振型号 X向平动质量系数%(sum) Y向平动质量系数%(sum) Z向扭转质量系数%(sum)
1 0.16( 0.16) 77.30( 77.30) 1.13( 1.13)
2 26.59( 26.75) 5.22( 82.52) 10.50( 11.63)
3 58.96( 85.71) 1.44( 83.96) 6.90( 18.53)
4 1.22( 86.93) 1.93( 85.89) 2.87( 21.40)
5 2.61( 89.53) 0.02( 85.91) 8.98( 30.38)
6 5.95( 95.48) 0.49( 86.40) 2.51( 32.90)
7 0.48( 95.96) 8.46( 94.86) 0.94( 33.84)
X向平动振型参与质量系数总计: 95.96%
Y向平动振型参与质量系数总计: 94.86%
ps: 在未勾选此项参数的情况下,质量参与系数才百分之六十多
2、位移
结果输出为每一层的节点位移,然后计算对应的位移角,显然对于错层而言层高并非模型中的层高,所以这种结果是不对的,应为实际层高对应位移角。同理,对于位移比,也不能用某一处梁柱节点位移和柱中间节点的位移进行比较。
图三 结构x向地震作用下x向位移图
3、周期特性
图四 结构周期特性(弹性板6)
图五 结构周期特性(刚性板)
· 错层内力
首先比较普通平层结构在刚性楼板和弹性板6前提下的柱内力
图六 标准结构x向地震作用柱弯矩图(刚性板与弹性板6)
图七 标准结构y向地震作用柱弯矩图(刚性板与弹性板6)
图八 错层结构x向地震作用柱弯矩图(刚性板与弹性板6)
图九 错层结构y向地震作用柱弯矩图(刚性板与弹性板6)
图十 错层结构X负偏地震作用板内力Fmax图
图十一 错层结构X负偏地震作用板内力Fmin图
图十二 错层结构Y向地震作用板内力Fmax图
从图示相信也能看出错层结构内力的端倪,故不能只是按照规范要求加强竖向构件,对错层处的梁板也得重视。
《PKPM结构软件从入门到精通》摘录:
错层结构的计算分析:
1、错层对结构抗震性能的不利影响
   (1) 楼板不连续,在没有楼板的区域内存在越层构件和不受楼板和梁约束的自由节点,使内力计算十分复杂。
   (2) 各层楼板布置不均匀不对称,各相邻楼板的质心和刚心严重偏置,引起楼层间平面刚度突变,在水平地震力和风荷载作用下,楼层之间会产生较大的扭转效应。
   (3) 错层结构引起楼层概念模糊,使得按层模型计算分析与实际情况不符。
(4) 错层结构层高不一致,相邻楼层层高相差数倍之大,层高的差别造成了各层刚度和承载力不同,使部分竖向构件承担更多地震作用,成为相对薄弱受力构件(短柱和矮墙),对结构抗震很不利。

2、错层结构计算分析中应注意的问题
  (1) 错层结构不应归并为一层计算,但各自独立计算的错层楼板不宜简单地按“刚性楼板”假定计算,特别是楼板被洞口切分成狭长板带时,应考虑楼板面内刚度削弱的影响。建议将这些楼板定义为“弹性膜”,用SATWE软件计算时选择“总刚分析方法”,将两类楼板计算的结果进行分析对比。
  (2) 由于错层楼板不连续,在没有楼板的区域可能存在大量的越层竖向构件和不受梁板约束的自由节点,因此“计算振型个数”需要多取,以保证有效质量系数大于0.9,使计算结果有效。
  (3) 错层结构属于复杂多高层结构,抗震计算时应选择“考虑双向地震作用”,如是高层错层结构,还应选择“考虑偶然偏心”。SATWE软件允许同时选择以上两项,分别计算,取不利结果。
  (4) 错层结构层高不一致,使有关楼层间的控制参数,如层间位移比、层间刚度比、层间受剪承载力比等计算失真,因此不宜机械地直接采用这些数据,而应加以分析判断和手工校核。确定其是否合理,并进行必要的变通和调整处理。


  (5) SATWE软件可以自动搜索分析错层结构中的越层柱及正确设定其计算长度系数,但受层模型所限,内力分析图和配筋图只能按楼层分段描述,施工图设计时可取各段配筋中的大值。
  (6) SATWE软件没有自动搜索分析短柱和矮墙的功能,需要设计人员对这些容易发生脆性破坏的构件采取特别的加强措施。


  (7) 考虑到错层结构计算分析的复杂性和不确定性,除了用SATWE等软件进行常遇地震下的弹性计算以外,必要时还应采用EPDA程序进行弹塑性动力时程分析和PUSH弹塑性静力分析,进行校核并找出需要加强的薄弱部位。


  (8) 带错层的高层结构,如带转换层、加强层、连体及多塔等,或结构楼层数、结构布置、结构刚度等有较大不同,即属于明显不规则的复杂高层建筑,根据建设部令第111号的精神应进行专项审查,这是保证错层结构设计质量的重要措施。


  综上所述,由于错层结构在很大程度上违反了计算分析程序的基本假定,使精确的解析计算未必能得到与实际工程情况相符的正确结果,与其追求不一定真实的数值解,不如在改进设计上下工夫更有实际效果,从这个意义上说,抗震措施比抗震计算更重要。

错层结构的方案选择和抗震构造措
对错层结构这类复杂多高层结构,更应当强调概念设计,方案选择和抗震措施的重要性。在能回避错层结构时,应尽量采用没有错层结构的设计方案;在不能回避错层结构时,应从概念设计出发,选择有利于抗震的错层设计方案,强化抗震构造措施。

1、尽可能选择没有错层的设计方案
  避免错层的办法有:

  (1) 楼板高差不大于梁高或不大于500时,可以忽略高差,按没有错层的结构分析计算。
  (2) 当仅有错层梁而没有错层楼板时,旧版PKPM中可以用布置层间梁的方式建立模型,新版PKPM中允许在不同标高布置多道梁,按非错层结构进行分析计算。
  (3) 对结构设计中局部降低(或抬高)的楼板可不按错层设计,而通过适当的构造处理加强。
  (4) 当建筑结构不同区域因功能不同而出现错层时,宜采用防震缝将其划分为多个独立的结构单元,按非错层结构进行分析计算。
(5) 多塔结构各塔层高不一致时,由于SATWE程序可分别定义各塔层高及整体计算分塔输出结果,使这类多塔错层结构的建模和计算变得十分方便。

2、优化错层结构设计方案
  (1) 在有可能的情况下,尽量减少错层的范围和错层的楼层数,以减少错层部位对整体结构的影响。
  (2) 错层两侧宜采用结构布置和侧向刚度相近的结构体系。
  (3) 错层建筑应尽可能采用抗震性能好的混凝土剪力墙结构,而不宜采用框架结构
  (4) 错层处宜设置通高核心筒,其余部位布置带翼缘的剪力墙,错层处的剪力墙应少开懂,并布置边框柱和边框梁。
(5) 结构的错层楼板应尽量避免“一错到顶”,可以每隔几个错层布置整层贯通楼板,板厚不小于150mm,双层双向配筋,每层每方向钢筋网的配筋率不宜小于0.25%。

3、强化错层结构的抗震构造措施
  (1) 执行《高层规程》10.4.4条的规定,“错层处框架柱的截面高度不应小于600mm,混凝土强度等级不应低于C30,抗震等级应提高一级采用,箍筋应全柱段加密”。
(2) “错层处平面外受力的剪力墙,其截面厚度,非抗震设计时不应小于200mm,抗震设计时不应小于250mm,并均应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱;抗震等级应提高一级采用。水平和竖向分布钢筋的配筋率,非抗震设计时不应小于0.3%,抗震设计时不应小于0.5%。”建议错层处墙肢按剪力墙底部加强部位的要求进行设计。
木子青见
2016/9/6 珠海

 


38
  • 2楼
    辛苦啦,终于等到你的总结啦!
    2016-9-8 10:32
  • 3楼
    先收藏,再来看
    2016-9-8 10:40
  • 4楼
    多谢分享了
    2016-9-8 15:55
  • 5楼
    (4) 当建筑结构不同区域因功能不同而出现错层时,宜采用防震缝将其划分为多个独立的结构单元,按非错层结构进行分析计算。
    ---现实中,傻逼建筑佬不会让你设缝。
    2016-9-8 16:17
  • 6楼
    多谢楼主分享
    2016-9-8 16:58
  • 7楼
    davis722 发表于 2016-9-8 10:40
    先收藏,再来看
    如何收藏啊?突然不会了
    2016-9-8 17:09
  • 8楼
    学习了,不错的资料
    2016-9-9 07:50
  • 9楼
    还不错哇啊
    2016-9-9 08:34
  • 10楼
    好东西,学习了!
    2016-9-9 09:33

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