我所整理的结构设计的一些知识10
markhump
markhump Lv.4
2008年09月29日 10:54:29
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扭转耦连规范条文:新高规3.3.4-1条规定,质量、刚度不对称、不均匀的结构,以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法。TAT、SATWE和PMSAP三个程序都具有考虑扭转耦连的功能。程序考虑方式:1) TAT,SATWE将该功能作为用户选项,考虑与否由用户自定2) PMSAP计算时总是考虑扭转耦连3) 非耦联计算仅适用于平面结构以及能够解耦成平面结构的简单空间结构,对复杂空间结构可能造成错误结果。

扭转耦连
规范条文:新高规3.3.4-1条规定,质量、刚度不对称、不均匀的结构,以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法。TAT、SATWE和PMSAP三个程序都具有考虑扭转耦连的功能。
程序考虑方式:
1) TAT,SATWE将该功能作为用户选项,考虑与否由用户自定
2) PMSAP计算时总是考虑扭转耦连
3) 非耦联计算仅适用于平面结构以及能够解耦成平面结构的简单空间结构,对复杂空间结构可能造成错误结果。
4) 耦联计算适用于任何结构,总是正确的。
5) 耦联计算的结果不一定比非耦联计算的结果大(保守),二者没有必然关系。
6) 建议总是选择耦联计算,不会出问题。
1. 双向地震作用
规范条文:新抗震规范5.1.1条规定,质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向地震作用下的扭转影响。楼层位移比或者层间位移比超过1.2,考虑双向地震。
2. 偶然偏心
规范条文:新高规3.3.3条规定,计算单向地震作用时,应考虑
偶然偏心的影响,附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物
边长的5%。
具体操作原则:
1) 验算结构位移比时,总是要考虑偶然偏心;
2) 结构构件设计时,分下列两种情况处理:
A. 如果位移比超过1.2,则考虑双向地震,不考虑偶然偏心;
B. 如果位移比小于1.2,则不考虑双向地震,考虑偶然偏心
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markhump
2008年09月29日 10:54:54
2楼
3. 竖向地震作用
规范条文:新抗震规范5.3.1条规定,对于9度的高层建筑,其竖向地震作用标准值应按公式(5.3.1-1)和(5.3.1-2)计算,并宜乘以1.5的放大系数。相当于重力荷载代表值的23.4%;新抗震规范5.3.3条规定,长悬臂和其它大跨度结构竖向地震作用标准值,8度、8.5度(0.3g)和9度时分别取重力荷载代表值的10%、15%和20%;新高规10.2.6条规定,带转换层的高层建筑结构,8度抗震设计时转换构件应考虑竖向地震影响。
4. 有效质量系数:振型数够不够?
经验:根据我们的计算经验,当有效质量系数大于0.9时,基底剪力误差一般小于5%。在这个意义上我们称有效质量系数大于0.9的情形为振型数足够;否则称振型数不够。
规范:高规(5.1.13)规定对B级高度高层建筑及复杂高层建筑有效质量系数不小于0.9;抗规(5.2.2)条文说明建议有效质量系数可取为0.9。
实现:程序自动计算该参数并输出。
TAT输出在“TAT-4.OUT”文件中;
SATWE输出在“WZQ.OUT”文件中;
PMSAP则输出在详细摘要 “工程名.ABS”文件中。
重要概念:结构的固有振型总数-----参与振型数的上界
1) 只有搞清楚这个概念,选择振型数才不会犯错误;
2) 如何判断一个结构的固有振型总数:离散结构的振型总数是有限的,振型总个数等于独立质量的总个数。可以通过判断结构的独立质量数来了解结构的固有振型总数。具体地说:
每块刚性楼板有三个独立质量Mx,My,Jz;
每个弹性节点有两个独立质量mx,my;
根据这两条,可以算出结构的独立质量总数,也就知道了结构的固有振型总数
3) 若记结构固有振型总数是NM,那么参与振型数最多只能选NM个,选参与振型数大于NM是错误的,因为结构没那么多。
4) 参与振型数与有效质量系数的关系:
a) 参与振型数越多,有效质量系数越大;
b) 参与振型数 =0 时,有效质量系数 =0;
c) 参与振型数 =NM 时,有效质量系数 =1.0。
5) 参与振型数 NP 如何确定?
a) 参与振型数 NP 在 1-NM 之间选取;
b) NP应该足够大,使得有效质量系数大于0.9。
6) 有些结构,需要较多振型才能准确计算地震作用,这时尤其要注意有效质量系数是否超过了0.9。比如下面的结构:
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markhump
2008年09月29日 10:55:12
3楼
5. 振型的侧振、扭振成分-判断一个振型是扭转振型还是平动振型
概念:一个振型的反应能量可以分拆成平动能量和转动能量,它们各自占总能量的比例我们称为侧振成分和扭振成分。这里借鉴了ETABS程序振型方向因子的概念。如果某个振型的侧振成份大于50%,我们就把这个振型叫做侧移振型,反之如果某个振型的扭振成份大于50%,我们就把这个振型叫做扭振振型。
作用:通过振型成份的输出,可以使用户方便地了解各个振型的性态;同时,也可以作为判断结构第一扭转周期与第一侧振周期的依据。
6. 多方向水平地震作用
规范条文:抗震规范5.1.1条规定,有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
程序实现:针对这一条,程序增加了自动计算多方向水平地震作用的功能。用户可以根据需要指定多个(最多允许12个)地震作用方向,程序对每一地震方向进行地震反应谱分析,计算相应的构件内力。在构件设计阶段,也将考虑每一方向地震作用下构件内力的组合,这样不至于漏掉最不利情形,保证了结构设计的安全。
由本组例题可以看到:
1) 对于正交、规则结构,是否考虑多方向地震对构件配筋结果影响很小,配筋平均增加不到1%;
2) 对于存在明显斜交抗侧力构件的结构,考虑多方向地震对构件配筋结果影响较明显,配筋平均增加5%左右,最大增加90%;
3) 这也从一个侧面证明了:对于存在明显斜交抗侧力构件的结构,应该考虑多方向地震作用。
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markhump
2008年09月29日 10:55:32
4楼
7. 最小地震剪力调整
新抗震规范5.2.5条规定,抗震验算时,结构任一楼层的水平地震的剪重比不应小于表5.2.5给出的最小地震剪力系数λ。
类别 7度 7.5度 8度 8.5度 9度
扭转效应明显或基本周期小于3.5s结构 0.016 0.024 0.032 0.048 0.064
基本周期大于5.0s结构 0.012 0.018 0.024 0.032 0.040
基本周期介于3.5s和5.0s之间的结构,可插入取值。
哪层的地震剪力不够,就放大哪层的设计地震内力
8. 竖向不规则结构地震作用效应调整
规范条文:新抗震规范3.4.3条规定,竖向不规则的建筑结构,其薄弱层
的地震剪力应乘以1.15的增大系数;新高规5.1.14条规定,楼层侧向刚度小于上层的70%或其上三层平均值的80%时,该楼层地震剪力应乘1.15增大系数;新抗震规范3.4.3条规定,竖向不规则的建筑结构,竖向抗侧力构件不连续时,该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25-1.5的增大系数。
程序处理:
1) 针对这些条文,程序通过自动计算楼层刚度比,来决定是否采用1.15的楼层剪力增大系数;并且允许用户强制指定薄弱层位置,对用户指定的薄弱层也采用1.15的楼层剪力增大系数;(参数补充输入)
2) 通过用户指定转换梁、框支柱来实现转换构件的地震内力放大。(特殊构件补充定义)
WMASS.OUT:楼层刚度比控制,薄弱层放大
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markhump
2008年09月29日 10:55:56
5楼
9. 0.2Q0调整
规范条文:新抗震规范6.2.13条规定,侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框—剪结构,任一层框架部分的地震剪力,不应小于结构底部总地震剪力的20%和按框—剪结构分析的框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值。
程序实现 :程序对框剪结构,将依据规范要求进行0.2Q0调整,用户可以指定调整楼层的范围,同时,由于0.2Q0调整可能导致过大的不合理的调整系数,所以TAT、SATWE程序都允许用户对数据文件中的调整系数进行手工修改。
调整系数的约定:程序自动计算出的调整系数最大取2.0;用户手工修改的调整系数无限制。
10. 设计内力调整(强柱弱梁,强剪弱弯)
1) 梁设计剪力调整:抗震规范第6.2.4条和高规第6.2.5、7.2.22条规定,抗震设计时,特一、一、二、三级的框架梁和抗震墙中跨高比大于2.5的连梁,其梁端截面组合的设计剪力值应调整。
2) 柱设计内力调整:为了体现抗震设计中强柱弱梁概念设计的要求,抗震规范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10条和高规第4.9.2条规定,抗震设计时,特一、一、二、三级的框架柱、框架结构的底层柱下端截面、角柱、框支柱的组合设计内力值应调整。
3) 剪力墙设计内力调整:高规第7.2.10 、10.2.14、4.9.2条规定,抗震设计时,特一、一、二、三级的剪力墙底部加强区和非加强区截面组合的设计内力值应调整。
11. 位移比控制、层间位移比控制
规范条文:新高规的4.3.5条规定,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
最大位移:墙顶、柱顶节点的最大位移。
平均位移:墙顶、柱顶节点的最大位移与最小位移之和除2。
最大层间位移:墙、柱层间位移的最大值。
平均层间位移:墙、柱层间位移的最大值与最小值之和除2。
程序处理:针对此条,程序中对每一层都计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值,用户可以一目了然地判断是否满足规范。
注意:
1) 验算位移比可以选择强制刚性楼板假定;
2) 验算位移比需要考虑偶然偏心,验算层间位移角则不需要考虑偶然偏;
3) 位移比超过1.2,需要考虑双向地震。
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markhump
2008年09月29日 10:57:41
6楼
14. 框剪结构中框架承担的倾覆力矩计算
新抗震规范第6.1.3条、高规8.1.3条规定,框架-剪力墙结构,在基本振型地震作用下,若框架部分承担的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩的50%,其框架部分的抗震等级应按框架结构确定,柱轴压比限值宜按框架结构采用。
15. 梁弯矩放大系数的合理使用
1) 梁弯矩放大系数起源于梁的活荷载不利布置,当不考虑活荷载不利布置时,梁活荷载弯矩偏小,程序试图通过这个参数来调整梁的弯矩。
2) 过去这个参数只乘在梁的跨中正弯矩上,但是实际上活荷载不利布置不但对梁的正弯矩有影响,对负弯矩也有影响,所以,目前这个参数在梁正负弯矩上都乘。
3) 当考虑活荷载不利布置时,梁弯矩放大系数宜取1.0。如果活荷载较小,则即使不考虑活荷载不利布置,该系数也不要取得过大,宜取1.1以下。只有当活荷载较大时,该系数需要取得大些。
4) 梁弯矩放大系数是最后乘在组合设计弯矩上(弯矩包络图上),所以它把恒、活、地震、风的荷载都放大了。
16. 框架剪力墙结构设计
1) 一般框剪结构恒载计算应选择“模拟施工1”;
2) 按高规有0.2Qo的调整,此时程序自动放大梁柱的地震弯矩和剪力;
3) 框架部分底层承受地震倾覆弯矩,应满足小于50%的规范要求,否则应按框架结构分析的抗震等级设置;
4) 框剪结构,程序自动把柱轴压比放松0.05;
5) 一端与柱一端与墙相连的梁,也可以按连梁设计;
6) 可以选择“模拟施工2”用于传基础力;
7) 一些内筒外框、筒中筒等结构,程序也认为是框架剪力墙结构,所以也要符合框剪结构的要求;
8) 框筒结构,由于结构的扭转刚度都集中在内筒,结构扭转周期往往靠前,不满足新高规周期比的要求。所以要特别注意刚度的布置位置、方向等;
9) 周期比不满足要求的结构,应增加结构外部的刚度,如:在角部加剪力墙等;
10) 对于0.2Qo调整,一般可只在底部几层进行或按新高规分段调整。尤其对有内收的结构,一般只调整到内收层为止;
11) 对框架支撑体系的钢结构,可以认为属于框剪结构,所以按高钢规,有25%Qo的调整要求;
12) 有关剪力墙的设计要求见下节“剪力墙结构设计”。
17. 剪力墙结构设计
加强区与约束边缘构件
剪力墙加强区及约束边缘构件的确定,软件按以下几点控制:
1) 加强区按规范要求取1/8~1/10的结构总高度,并不小于2层;
2) 在加强区及以上一层为约束边缘构件;
3) 加强区的设计调整系数与非加强区不同;
4) 地下室程序自动认为是加强区,也可用人工指定加强区的起算层号的手段来指定地下室为非加强区;
5) 有地下室时,程序自动扣除地下室的高度计算加强区;
6) 新高规规定加强区都为约束边缘构件,新抗震规范则规定在加强区是否为约束边缘构件由轴压比控制,程序按新高规的要求操作、控制。当结构层数较少,或剪力墙的轴压比很小时,软件仍按新高规的要求设计约束边缘构件;
7) 剪力墙单肢轴压比,按1.2倍重力荷载代表值计算;
8) 加强区的确定有局限,应按需要在设计时自行调整、修正;
9) 剪力墙的间跨比按最大剪力组合时那组的内力计算、控制。
18. 总刚计算模型不过的主要原因
1) 多塔定义不对;
2) 铰接构件定义不对;
3) 局部构件引起结构整体不过。
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zhugeguang
2009年01月26日 18:18:38
7楼
搞得满不错,值得学习,顺祝愿新春愉快。
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wangmingxing820
2009年02月06日 10:06:55
8楼
搞得满不错,值得学习,顺祝愿新春愉快。搞得满不错,值得学习,顺祝愿新春愉快。搞得满不错,值得学习,顺祝愿新春愉快。搞得满不错,值得学习,顺祝愿新春愉快。
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only32123
2009年02月06日 22:42:52
9楼
参照学习一下,谢谢!
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kvnick
2011年03月24日 19:54:40
10楼
多谢多谢
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bourne55
2011年03月24日 20:07:22
11楼
搞什么....这儿现在也流行挖坟贴了么.....
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