关于转换层上一层剪力墙轴超筋的问题!
luong0830
luong0830 Lv.2
2009年03月04日 08:39:15
只看楼主

  手上正在做一个高层住宅,30层,带一层地下室,塔楼定为剪力墙结构,底部大空间,两层裙房,转换层设在裙房上一层,做的时候思路是这样的,先把上部剪力墙塔楼建计算,使其上部的刚度、抗扭、周期、剪力墙的轴压比到取得一个比较满意的结果后,再在下面布置转换层,调试,计算,这样其他方面的指标基本都还可以,但有个比较大的问题就是,转换层上一层的剪力墙超筋比较严重,而且很难调(因为我的前提是上部塔楼单独计算所有指标都是过了的!),查看计算结果文件,轴压比超的也很多,我设想主要原因是不是因为剪力墙与转换梁协同工作,而转换梁会有一个向下的位移,而导致剪力墙也有不均匀的沉降而引起的,请教各位老师,这种情况怎样解决比较好?仅转换层上面一层,再往上就都又很好了!

  手上正在做一个高层住宅,30层,带一层地下室,塔楼定为剪力墙结构,底部大空间,两层裙房,转换层设在裙房上一层,做的时候思路是这样的,先把上部剪力墙塔楼建计算,使其上部的刚度、抗扭、周期、剪力墙的轴压比到取得一个比较满意的结果后,再在下面布置转换层,调试,计算,这样其他方面的指标基本都还可以,但有个比较大的问题就是,转换层上一层的剪力墙超筋比较严重,而且很难调(因为我的前提是上部塔楼单独计算所有指标都是过了的!),查看计算结果文件,轴压比超的也很多,我设想主要原因是不是因为剪力墙与转换梁协同工作,而转换梁会有一个向下的位移,而导致剪力墙也有不均匀的沉降而引起的,请教各位老师,这种情况怎样解决比较好?仅转换层上面一层,再往上就都又很好了!
luong0830
2009年03月04日 08:40:50
2楼
我也很同意angei 的观点,你的计算方式应该是有问题的
本来是一个大盘和上部塔楼共同工作的一个整体,而且是个三维立体的受力体系,让你这么一拆一合的,不出问题才怪呢!能不能拆,要先打电话问一问pkpm编辑部的意见,我想既然他们能设计出这个软件,就应该能胜任你所提到的大地盘、多塔结构的设计,人为的拆合,我想是对设计的不负责哦(有点言重)!也可以说是对自己的不负责。
我想通过这个例子也能给看过这个帖子,没有认识到这一点的所有同仁们提个醒.
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luong0830
2009年03月04日 08:48:10
3楼
本来是一个大盘和上部塔楼共同工作的一个整体,而且是个三维立体的受力体系,让你这么一拆一合的,不出问题才怪呢!能不能拆,要先打电话问一问pkpm编辑部的意见,我想既然他们能设计出这个软件,就应该能胜任你所提到的大地盘、多塔结构的设计,人为的拆合,我想是对设计的不负责哦(有点言重)!也可以说是对自己的不负责。
我想通过这个例子也能给看过这个帖子,没有认识到这一点的所有同仁们提个醒.
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luong0830
2009年03月04日 08:49:09
4楼
1。‘先把上部剪力墙塔楼建计算’-----这个算法严重失真。等于把嵌固端取在转换层顶部,算得的地震力小了,其他指标也没用;
2。因为你在前面计算结果失真。该层剪力墙在柱顶附近区域有很大的竖向应力,在转换梁跨中区域有较大的水平应力,这样该层剪力墙的受力就很复杂,经常是要加强的。完全不同于同层数的剪力墙结构。建议用FEQ进行有限元分析。
3。建筑切块计算只能竖向切,不能水平切。如果是多塔,其周期比必须用切块的计算结果。
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luong0830
2009年03月04日 08:50:17
5楼
对于项目设计而言,楼主的这种拆分明显是与实际结构有着很大的差异,不能较好的模拟受力,不能作为设计依据。
但是,个人认为这种分析方法对上部结构的优化是有利的,至少在初期是一个不错的,特别对一个没有太多设计经验的人而言,寻找合理结构布置形式的途径。而且对于整体计算中出现的问题进行分析时也是一个不错的参考。
结构设计中,特别是高层建筑的结构设计,很多时候控制因素是水平作用而不是竖向作用,所以楼主的判断结论(支座沉降)虽然是合理的,但不是主要原因更不是全部原因了。
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luong0830
2009年03月04日 08:52:56
6楼
楼主的问题带有代表性,上面各位的观点我不敢苟同。
1。先对标准层的剪力墙布置作计算,合理之后再置于转换层上,这是一个非常严谨的做法,非常值得提倡。李国胜先生建议对框支梁作手工复核,也是已这个模型作为手算的依据。
2。转换层的计算严格意义上说用SATWE之类的分析结果是失真的,大家可以查一下转换层以上若干层的墙肢内力(最大组合内力)就可以发现,这几层的内力存在似乎不太合理的突变现象,从而导致楼主所说的起始层墙体经常超筋。实际上,对于这么大截面的框支梁(规范要求框支梁截面高度抗震设计时不应小于计算跨度的1/6),已接近深梁的范畴,应该采用三维实体单元模拟才比较合理。
3。目前SATWE计算中一般都按照刚性楼板假设,这样就忽略了梁的轴力分量,由于框支梁一般存在拉力,因此,计算模式上是错误的。
4。出现这种情况,一般建议采用有限元作补充分析,遗憾的是,SATWE的由于采用平面有限元分析,加上是单片分析也导致了边界条件的失真,因此,SATWE的有限元分析局限性较大,尤其是目前的转换层普遍存在二级转换,SATWE无法分析这类二级转换。我们曾采用SAP84对这类情况作过分析,框支梁采用三维实体单元,结果要好得多。
5。加大框支梁截面有一定的效果,但是作用不大。对于这类局部的结果异常,还是应该结合使用者的合理性判断后,自己做出取舍。
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luong0830
2009年03月04日 08:55:15
7楼
目前这个工程为底部大空间、上部剪力墙结构,二十九层,转换层位于第三层,一层地下室。
六度区,剪力墙按加强部位提高一级控制。考虑到经济节约把加强部位剪力墙轴压比控制在0.5左右,然后逐步往上收砼强度与剪力墙的截面高度。现在的情况是:其他大的控制条件都已控制在规范的要求以内了,比如周期比,层刚度比,位移比,高规E02的要求等等!但就是转换层上两层的剪力墙严重超筋!而且超筋的肢数非常多!查看构件信息,剪力很大,弯矩也特别大,有的剪力墙墙肢剪力到数千KN,而弯矩甚至达到 上万KN.M。参考了一些高层建筑资料,比如徐培福主编的《复杂高层建筑结构设计》,知道带转换层的高层建筑在转换层上下层剪力分配存在很大的突变,而且转换层位置越高,突变越明显!而对带转换层剪力墙结构,转换层上部结构与下部结构的等效刚度比对转换层上、下层间位移角及剪力分布突变有较大影响,是影响其抗震性能的主要因素。因此我按高规E02的算法把等效刚度比控制住,但好象还是没多大改善。用的是SATEWE和PMSAP计算。真不太知道该怎么来调整!才能使剪力墙不超筋
关于转换层上这两层剪力墙严重超筋问题应该怎样来调整,有些什么比较好的方法。而且我又想使剪力墙轴压比不要太小,即也不太想再不断的加些墙肢什么的。那样会比较浪费!请大家不吝赐教!
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luong0830
2009年03月04日 08:57:48
8楼
根据楼主描述的这个工程情况:6度区,2层裙房,转换层设在底盘上一层(3层),地上29层,地下1层,转换梁上托26层。
首先有个建议:请参照《高规》10.6.2条及条文说明的精神,将转换层下移到裙房顶;
其次有些疑问:转换梁的跨度、截面各是多少?转换梁的剪压比控制在多少?如果梁的抗弯刚度偏小,用satwe做整体计算时则很容易出现转换层上一层小墙肢和连梁超筋的现象。这个现象主要是由于计算软件的变形协调原理,即托梁沿跨度方向竖向变形不同造成的,在托梁和剪力墙底部的接触面产生了很大的剪力,这种剪力是内力,并非外水平力分配后造成的(特别是6度区的水平力相对较小)。
我想楼主可以先夸张得把转换梁截面(抗弯刚度)调整得足够大,再电算一次试试,应该可以解决你的问题。
如果希望程序计算得相对准确些,建议采用ETABS计算程序验算,那样会更让人放心点。
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luong0830
2009年03月04日 09:00:28
9楼
关于转换层上这两层剪力墙严重超筋问题,我的体会是多由转换层的局部较大竖向变形差造成。我常采用的处理方法有:
  1、适当加大转换梁刚度,比如层高允许的话可以适当减窄加高转换梁(当然要抗扭、钢筋的排列等可以接受),这样可以在相同混凝土用量下获得较大的抗弯刚度,梁纵筋也有所减小。当然这一方法效果有限,只能一定程度上缓解矛盾。
  2、在转换层上下结构布置时,尽量避免相邻较近的两片墙一片落在硬支座(墙柱)上而另一片落的软支座(转换梁)上,不能避免时应尽量加大两者的距离。
  3、不落地墙最好位于转换梁跨中部位,或位于柱上时墙中心应尽量对齐柱中心,尽量避免同一片墙一端落在硬支座(墙柱)上而另一端落的软支座(转换梁跨中)上,不能避免时应尽量减小落在软支座上的长度。

这个问题有一定的普遍性,各位有什么好的解决方法欢迎交流讨论。
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luong0830
2009年03月04日 09:03:08
10楼
1、 确实高规10.6.2明确转换层不宜设置在底盘屋面的上一层楼层,转换层不能再往下移了,但因甲方强烈要求,架空做屋顶花园,只能考虑采取别的加强措施进行加强!
2、 曾试着把所有的转换梁做到1000x4000进行试算,与转换梁截面为1000x2500比较,有一点改善,但确实不是很大。并且实际的转换梁也不可能做得那么夸张。大家的意见多还是认为问题的原因主要还是转换梁的竖向变位、即位移引起的。但从计算结果看转换梁刚度的影响是有,但很小啊?
3、 发现落地剪力墙如果也均匀对称布置的话,效果要好很多,但依然有不少作为剪力墙墙肢翼缘输入的墙肢超筋(不长但起码都超过3倍墙厚),并且如guten兄所说,转换层上一层墙肢弯矩、剪力与上两层相比,突变很利害,特别是超筋墙肢根本不是一个量级的。
4、 由于计算位移比时要采用“全楼强制刚性楼板”假定,而其他计算计算主要采用不点选“全楼强制刚性楼板”的计算结果(软件说明书也是这样说的),所以两种都有计算,发现差异很大,点选“全楼强制刚性楼板”时超筋的剪力墙墙肢数量要多很多,转换层上一层普遍超筋!虽然说内力计算结果应该采用不点选“全楼强制刚性楼板”,但计算结果差异太大难免也会觉得不妥,而且高规中也指出在采取必要措施保证楼板平面内的整体刚度时,进行高层建筑内力与位移计算时,可假定楼板在其平面内为无限刚性(高规5.1.5)!不知道大家有没有发现这种现象?我是用PMSAP计算比较的。手上暂时没有SATEWE。是不是不用理?
5、 还有一个问题请大家讨论一下,即关于模拟施工的问题,软件说明书上明确模拟施工2,传给基础的荷载更为合理,那么我理解作为带转换层的结构,应选择模拟施工2进行计算,最起码,用它计算转换梁岂不更为合理些?
6、 ZZM兄提供了的思路,想试试,但具体操作起来有较多的困难,毕竟转换层的设置就主要是为了解决竖向构件的不连续,而且现在的建筑平面布置往往都很难让我们达到这种要求。
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luong0830
2009年03月04日 09:05:36
11楼
1.转换层上一层墙体超筋问题由来已久,早在96年左右本人用TBSA时也有同样问题,但是TBSA的结果没有现在PM系列软件结果这么严重。
2。转换梁刚度影响墙体内力本身就说明我们目前很多软件计算方法值得商榷,按照高规的要求,框支梁的截面高度不应小于跨度的1/6,由此,框支梁的弹性挠度一般都小于1/2000,此位移条件下,墙体有不同量级的内力变化,只能令人怀疑软件编制的准确度。
3。说到模拟施工,为何放大10倍去计算基础?反过来,基础为什么应该和上部不同?那不是说明有一个不安全?为什么不是50倍?
4。作为实用方法,对转换层上部墙体,有条件时用平面有限元计算结果(如果能算)作为主要依据,另外只能以把框支层作为嵌固端分析上部剪力墙的结果作为主要依据由设计人员自己把握。有条件时,可以采用国内的SAP84或CSI的ETABS和SAP2000等程序计算。根据目前的情况,国外程序作为主流程序只是时间问题。PKPM确实有很多地方有待提高,比如最近这次升版,我们发现SATWE的框支梁组合内力有明显的错误,SATWE的刚性楼板模型对于复杂结构的计算可能有较大问题,等等。
5。本人建议考虑混凝土的收缩、徐变等后期因素,用于分析目前广泛存在的各类内力畸形的现象,而不是靠人为的放大10倍等做法。
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