结构设计的八大控制指标
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2022年09月26日 16:38:11
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 结构设计中,经常遇到各种控制指标,尤其是做过超限项目的设计人员颇有感触,今天来看一看各种指标的来龙去脉。 1.剪压比   顾名思义,就是剪力与抗压强度的比值(V/βcfcbh0),在结构设计中,剪压比是抗剪承载力截面验算的一个条件,目的是防止截面发生斜压破坏,即防止混凝土抗压破坏先于剪切破坏,保证截面的最小尺寸,也可以限制混凝土裂缝宽度。总结:在受剪承载力验算时,不要忘了剪压比的验算。《高规》

 结构设计中,经常遇到各种控制指标,尤其是做过超限项目的设计人员颇有感触,今天来看一看各种指标的来龙去脉。


1.剪压比

  顾名思义,就是剪力与抗压强度的比值(V/βcfcbh0,在结构设计中,剪压比是抗剪承载力截面验算的一个条件,目的是防止截面发生斜压破坏,即防止混凝土抗压破坏先于剪切破坏,保证截面的最小尺寸,也可以限制混凝土裂缝宽度。总结:在受剪承载力验算时,不要忘了剪压比的验算。《高规》6.2.6条—梁、柱;《高规》7.2.7条—剪力墙;《高规》10.2.810.2.11—转换梁转换柱。


2.剪重比

  也称剪力系数,是对应于水平地震作用标准值的楼层剪力与重力荷载代表值的比值

  剪重比是规范考虑长周期结构(基本周期大于3.5)用振型分解反应谱法和底部剪力法计算时,因地震影响系数取值可能偏低(详见《抗规》5.1.5,导致规范采用的振型分解反应谱法计算的地震作用也偏低,因此出于安全考虑,规范规定了楼层水平地震剪力的最小值,不满足时应进行调整。详见《高规》4.3.12

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3.轴压比

  柱轴压比是指柱考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。

  墙肢轴压比是指重力荷载代表值作用下的轴压力设计值(1.2Ng)与墙肢全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值。

  主要控制结构的延性,规范中对墙肢和柱均有相应限值要求,轴压比不宜过大。关于柱子的轴压比限值在《高规》6.4.2条中有详细说明,要注意的是注释部分轴压比的调整。墙肢轴压比限值在《高规》7.2.13条中有相关说明。

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4.扭转位移比

  扭转位移比μ指楼层竖向构件的最大水平位移与平均位移之比,计算时采用刚性楼板假定,取在考虑偶然偏心影响的规定水平力作用下的位移。


  关于扭转位移比主要是控制结构平面的规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。《抗规》3.4.3是规定扭转位移比超过1.2后称为结构扭转不规则;《高规》3.4.5针对AB级高度的扭转位移比限值进行了区分。


5.侧向刚度比

  主要控制结构竖向规则性,以免出现竖向刚度突变,形成软弱层。

  结构设计时,高层建筑相邻楼层的侧向刚度变化不应过大,刚度突变处很容易发生破坏,B级高度的建筑需要设置过渡层、转换层相邻楼层加强均是避免刚度突变。具体详见《抗规》3.4.3及《高规》3.5.3条。


6.结构刚重比

  它是结构的等效侧向刚度与结构的重力荷载设计值的比值主要为控制结构的稳定性,以免结构产生滑移和倾覆。

  因为在地震作用或风荷载作用下,结构受到一个水平力,同时在重力荷载下结构相当于一个压弯构件,容易产生重力二阶效应,引起结构的失稳,因此限定刚重比不能过小。详见《高规》5.4条,不同的结构体系刚重比限值也不同。


7.周期比

  周期比等于结构的第一扭转周期除以第一平动周期。主要是控制结构的扭转效应。

  周期比往往需要设计人员进行判断计算,即得从结构的自振周期中自行判定第一扭转周期和第一平动周期,可以看结构的振型图(整体振动)。《高规》3.4.5规定,A级高度建筑周期比不应大于0.9,B级高度建筑周期比必应大于0.85.


8.位移比

  位移比包括结构楼层位移、层间位移角等,主要是控制结构的竖向不规则。关于位移比《高规》及《抗规》均有详细介绍,分为弹性和弹塑性的限值,不同结构体系的限值也不一样。详见《抗规》5.5条及《高规》3.7条。


总结:只有知道各种指标的含义以及作用,设计才能更加合理,即使遇到指标超过限值了,我们也能从原理上找到原因加以调整。

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