结构设计之刚性楼板假定问题
高层建筑结构计算的基本假定和荷载效应组合设计要求
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内力与位移计算的一般原则
在自身平面内的刚度很大
平面外刚度很小, 可以忽略
平面外的刚度 很小,可忽略,
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可以抵抗在本身平面 内的侧向力
1、平面抗侧力结构假定
一片框架或简力墙在自身平面内刚度很大, 可以抵抗在本身平面内的侧向力; 而在平面外的刚度很小,可忽略, 即垂直该平面的方向不能抵抗侧向力 ——整个结构可分不同方向的平面抗侧力结
按刚度和变形分配
(2)计算每片平面抗侧力结构分到的水平作用下 的内力和位移
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4.2 荷载效应组合
荷载效应
指结构或构件在某种荷载作用下的结构的内力和 位移。
荷载效应组合
指在所有可能同时出现的诸荷载组合下,确定结 构或构件内产生的效应。其中最不利组合是指所 有可能产生的荷载组合中,对结构构件产生总效 应为最不利的一组
(b)7~9度设防、高度较大且沿高度的刚度和质量分 布很不均匀的高层建筑
(c)特别重要的建筑(甲类建筑)
(2)薄弱层的位置
(a)楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构,可取 底层
(b)楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构,可 取屈服系数最小的楼层及相对较小的楼层,一般不超 过2~3处
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➢ 不考虑地震作用组合:
0S R
➢ 考虑地震作用组合:
SE RE / RE
0 结构重要性系数,分别取1.1、1.0、0.9
RE 承载力抗震调整系数
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结构设计要求
2) 侧向(水平)位移限制和舒适度要求
➢ 弹性方法计算:
关于结构设计的若干问题
关于结构设计的若干问题一,结构设计判断是否规则的几大参数:位移比,层间位移角,周期比,层间刚度比, 层间受剪承载力比等参数不同规范的解析:1,几大指标一个共同的特点就是刚性楼板假定.但配筋计算要按照实际假定.(广厦存在缺陷,不能跟PK,YJK一样设置) 2,位移比:详抗规3.4.3,国标3.4.5,广东高规3.4.4注:1)单向地震,考虑地震剪力换算的水平力并考虑偶然偏心下的最大位移比,广厦软件看位移指标只要看"位移比"最下面的位置就可以了.2),位移比的控制:普通建筑是1.2~1.5,混合结构和复杂高层应该控制在1.4以内.单项指标达到特别不规则的位移比:具有较多层超过1.4,较多层一般是超过1/3的楼层(参照老朱表3.1.4-2.)位移比放宽的条件是位移角小于规范要求的一半以上时.国标 1.6,广东高规 1.8.只是可以放宽,但是它还是不规则.不是什么特别情况我们还是尽量控制在1.4以内.3)目前主流设计院一般都认为当位移比超过1.2时为质量和刚度分布明显不对称,要考虑双向地震.但是如果是有钢筋含量控制的,我们可以参考广东高规条文说明4.1.3条.3.层间位移角:抗规5.5.1,高规3.7.3, 广东高规3.7.3,计算层间位移角不考虑偶然偏心,主要考察风荷载作用下和水平地震下的位移角.影响层间位移角的参数有:中梁刚度放大系数,高规5.2.2及条文说明和广东高规5.2.2,我们组统一中梁大于800取1.3,小于800的取1.5.周期折减系数,周期折减影响是最大的.连梁刚度算大指标可以不折减,算内力和配筋的折减系数,我们组6.7度区统一取0.7.4.周期比:国标3.4.5,结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比.,周期比的控制与位移比相似.抗规是没有提及周期比的概念的,所以我们可以理解为其实多层建筑是不考虑周期比的.广东高规也是取消了对周期比的要求,详条文说明3.4.4.关于高层建筑周期比是否要控制,本人的见解是:如果是简单的建筑,比如说方方正正的厂房,如果结构位移比不超过 1.2,其实也就是扭转周期已经很小了, 但是因为厂房刚度相对都比较大,平动周期也很小,也会出现周期比超过90%的现象,这种情况下我们就不调整了,因为调整反而不合理了.不规则的高层建筑我们还是按照国标控制.5.层间刚度比: 1,按照国标计算,在广厦总信息里面自动生成有三种计算方法:1)是等效剪切刚度比(高规 E.0.1),主要考察的是带转换结构的转换层上,下层的刚度比.还有就是考察高层建筑结构嵌固部位的刚度比,当地下室顶板作为嵌固层时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小 2.地下一层的刚度可以取塔楼加塔楼以外的三跨不超过20米范围,详国标 5.3.7及条文说明,广东高规5.3.7.这条适用所有的结构. 2),(抗规3.4.3条文说明)(国标3.5.2-1) 楼层侧向刚度=层剪力/层间位移,主要考察多层建筑侧向刚度比和高层建筑的框架结构的侧向刚度比.本层与相邻上层的比值不宜小于0.7,与相邻上部三层刚度的平均值的比值不宜小于0.8.3),修正侧向刚度比(国标3.5.2-2)主要考察框架剪力墙结构,板柱剪力墙结构,剪力墙结构,框架核心筒结构,筒中筒结构.本层与相邻上层的比值不宜小于0.9,当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时,该比值不宜小于1.1;对结构底部嵌固层,该比值不宜小于1.5倍. 2.按广东高规计算, 在广厦总信息里同样生成三种计算方法,其中前两项是一样的,后面一项是按照(广东高规 3.5.2)我对比了一个框架剪力墙结构,第三项国标和广东高规是一样的,但根据广东高规3.5.2条文说明,高层建筑不管是框架结构还是框剪还是剪力墙都只要看这一项就可以了.同样是要求本层与相邻上层的比值不宜小于0.9,当地下室顶板作为计算嵌固层时,首层侧向刚度不宜小于相邻上层的1.5倍.3.当地下室顶板不能满足嵌固要求时,嵌固层往下移,此时,首层可以不满足与上层的刚度比大于 1.5的要求.6.受剪承载力:抗规3.4.3,国标及广东高规3.5.3,层间受剪承载力不宜小于其相邻上层的80%,不应小于其相邻上层受剪承载力的65%.二,参数设置需要注意的问题:1,侧向刚度比不满足的楼层我们一般称为软弱层,受剪承载力不足的楼层我们一般称它为薄弱层,这两种情况根据抗规3.4.4.2,这两种竖向不规则情况多层建筑根据抗规3.4.4.2,刚度不够的均应乘以不小于1.15的地震剪力增大系数.广厦软件会自动考虑.同样的问题高层根据国标或者广东高规3.5.8,需要乘以1.25的增大系数.如果是框架结构软件还是按照默认乘以1.15是不对了,这时候在软件计算时可以将该楼层设置为薄弱层.这样就会自动考虑了.国标及广东高规 3.5.7规定,不宜采用同一层刚度和承载力同时不满足规范要求的高层建筑,如果出现这种问题,处理办法就是调模型.三,对规范的理解:1,国标3.4.8,广东高规3.4.7,楼板大开洞需在洞口周边设置边梁加大板厚及双层双向配筋,这里所说的大开洞是指洞口超过800*800.2.关于抗震等级的问题:国标及广东高规3.9,甲.乙类建筑的中小学及医院按照地方标准一般直接提高一度的抗震烈度采取相应的措施,直接按照提高一度计算.提高的不仅是抗震措施,抗震构造措施还有地震加速度.按照规范普通甲.乙类建筑只需要按照提高1度采取相应措施即提高1度采用相应的抗震措施和抗震构造措施即可.丙类建筑对于Ⅰ类场地,7度及以上地区可以采取降低一度的要求采取抗震构造措施,Ⅲ,Ⅳ类场地7度半及8度半地区宜分别按照8度及9度采取抗震构造措施.房屋的抗震设防类别影响房屋的抗震措施及抗震构造措施,房屋的场地类别只影响房屋的抗震构造措施.3,对风荷载敏感的高层建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍考虑,这里要注意的是承载力设计指的是钢筋混凝土构件的配筋设计等,算大指标其实是不考虑的,但软件会自动考虑.4.关于多塔结构:国标 2.1.15,未通过结构缝分开的裙房上部具有两个或者两个以上塔楼的结构.广东高规:地面以上未通过结构缝分开的裙楼上部具有两个或者两个以上塔楼的结构.两者的区别是:国标认为如果地下室顶板不能作为嵌固层,也就是嵌固层需要下移,那么在地下室顶板上面分塔的结构为多塔结构.广东高规认为只要地下室是埋地的,不管能否作为嵌固层,其上面分塔均不算多塔结构.国标5.1.14,广东高规5.1.17均认为多塔结构应该整体模型和分塔模型分别计算,但是老朱的解读是整体计算和分塔计算均要考虑几大计算指标,但其实整体计算要满足计算指标是比较困难的.如果是广东以外的地区要注意.而广东高贵5.1.17条文说明指出分塔计算主要考察结构的扭转位移比等控制指标,整体模型计算主要考察多塔楼对裙房的影响.塔楼的结构设计可依据分塔模型或整体模型的计算结果,这样的解析让多塔结构的计算更具可行性.5.关于剪力调整的问题:抗规6.2.13.1,国标及广东高规8.1.4,侧向刚度沿竖向分布基本均匀的框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构,任一层框架部分承担的剪力值,不应小于结构底部总地震剪力的20%和按照框架-抗震墙,框架核心筒结构计算的框架部分各楼层地震剪力中最大1.5倍二者的较小值.这里的剪力调整主要针对框架剪力墙或者框架核心筒的框架部分,因为框架是第二道防线,当剪力墙屈服了,我们要保证框架部分不至于太弱.需要调整的框架-剪力墙结构和框架-核心筒结构的框架所占的地震倾覆力矩的比例一般在10%~80%之间,小于10%的框架够不成第二道防线,其实就是剪力墙结构,没必要调整,而大于80%的基本上不用调整也肯定是够了.地下室部分的框架结构也是不需要调整的,因为地震剪力在地下部分主要通过顶板传给侧墙传给周边的土了,框架无需再去调整.四,各种类型的结构需要注意的地方:1,框架结构:1),国标6.1.8及条文说明,广东高规6.1.8,不与竖向抗侧力构件(框架柱,框架剪力墙的柱)相连的次梁,可按非抗震要求进行设计.箍筋可以不用按照框架梁一样弯135度.一端与框架柱连接另外一端与梁连接的,与框架柱连接的一端按照框架梁考虑,另外一端按照次梁考虑.2)国标及广东高规6.3.2.4关于箍筋最大间距其中一个要求是h/4,当梁高小于400时,箍筋间距会出现小于100的,这个我们要尽量避免太密箍筋,当然如果软件出现了小于100间距的箍筋我们也要知道是为什么。
工程设计中刚性楼板假定与弹性楼板假定的应用与分析
工程设计中刚性楼板假定与弹性楼板假定的应用与分析摘要:工程结构设计过程中,通常设计人员在如何应用刚性楼板假定与弹性楼板假定的问题上存在概念不清晰,给设计带来浪费或隐患。
本文侧重于阐述它们的规范依据、力学原理、适应性及应用方法,以助于设计人员在实际设计过程中进行合理、安全经济的设计。
关键词:刚性楼板假定、弹性楼板假定、弹性楼板6、弹性楼板3、弹性膜、平面内刚度Abstract: the engineering structural design process, usually the design personnel in how to use rigid floor assumptions and elastic floor assume that the existence of concept not clear, design to bring to waste or hidden trouble. This paper focuses on the basis, the paper they regulate mechanics principle, adaptability and application methods, to aid in the design personnel in actual design process, safe and economical design reasonable.Keywords: rigid floor assumptions, elastic floor assumptions, elastic floor 6, elastic floor 3, elastic membrane, plane within stiffness一、前言工程结构设计过程中,往往因设计人员对刚性楼板假定与弹性楼板假定的概念不清晰,而不能在设计中合理地应用,导致设计结果存在不经济或不安全的因素。
结构设计中的常见问题及对策分析
结构设计中的常见问题及对策分析[摘要]:我国建筑业高速的发展,建筑结构设计的水平与设计方式也发生了重大的变化。
建筑结构设计人员在实际操做工作中,会遇到一些难题,本文指出了对于一些难题的对策各见解,希望能对结构设计者具有一定的借鉴与参考作用。
[关键词]:建筑结构;处理措施;构造—、地基基础结构设计中的常见问题及对策1、高层建筑基础有效埋置深度工程主楼是高层,裙房是多层,用沉降缝断开,使主楼在沉降缝一侧没有可靠的侧限。
高层规范规定、基础有效埋深应从可靠侧限地面算起,而在设计中,设计人员往往忽略“可靠的侧限”这一因素。
如主楼高度约160m,采用桩基,设二层地下室,基底深为12m。
裙楼下部建一层地下室,基底深5m,主、裙楼之间用沉降缝分开,如此以室外地面算起主楼基础埋深能达到要求,但裙房地下室底板算起主楼基础的有效埋深则是不足的。
2、桩基选型的不合理或是对桩基施工可行性、成桩质量可靠性、桩基施工对环境影响等方面考虑不够。
如某教学搂为3-4层框架结构,柱间距为5.0m×6.0-8.0m,设计是采用φ1000大直径钻孔灌注桩,有效桩长约为40m,显然是浪费。
3、单桩承载力取值和计算依据成桩工艺不一样,地基面对不同桩型支承能力也是不一样的,按规范经验公式计算单桩竖向的承载力时,面对不同桩型,各种土层极限侧阻力与极限端阻力也是不一样的。
有些工程地质勘察报告只提供了计算打入式预制桩单桩承载力的设计参数,因而采用钻孔灌注桩,并直接引用报告中的设计参数,导致计算的单桩承载力出现误差。
值得注意的是,桩基设计时上部未固结或欠固结土层在固结沉降过程中会引起的桩侧负摩阻力带来的影响。
验算桩身承载力,要考虑工艺系数ψc。
或桩身压曲影响;对抗拔桩,仅计算桩身承载力是不够的,要进行桩身抗裂的验算。
如有地下室,要按静载试验确定单桩承载力,要扣除地下室深度范围内的桩侧摩阻力。
桩端下有软弱下卧层时,要对软弱下卧层承载力与桩基沉降验算;有的工程桩端下的硬持力层厚度过薄,达不到《建筑桩基技术规范(JGJ94-94)》规定的不能小于4d(d为桩径)的标准。
混凝土结构设计常见问题汇总(值得收藏)
混凝土结构设计常见问题汇总(值得收藏)1结构计算应注意的问题1.1采用程序进行结构整体计算时,对计算参数及计算假定选用不当,影响了计算结果的准确性、可靠性,甚至影响了结构的安全性.(1)计算中对是否点取“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”选用不当.在计算中应采用符合实际情况的楼板刚度计算假定;当结构存在楼板开大洞、不连续、弱连接等情况,不符合刚性楼板假定时,应采用“弹性楼板假定”计算,同时地震作用应采用总刚分析方法计算;而计算结构的位移比时,则应选用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”进行补充计算.(2)在计算框架结构、框架-剪力墙结构、带转换层的结构时,计算层刚度比选用“剪切刚度”不妥,宜选用“剪弯刚度”计算各层侧向刚度比.(3)在输入风荷载信息中,结构基本周期取值与结构计算第1周期相差过大.结构基本周期可直接取用经计算得到的结构第1周期数值填入,再对结构重新计算,以使结构风荷载的计算更为准确.(4)多层混凝土结构整体计算,当楼层的弹性水平位移比大于1.3时,仍未计入双向水平地震作用下的扭转影响.根据《建筑抗震设计规范》,当楼层的弹性水平位移比大于1.2时,结构属于平面扭转不规则,质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响.建议当楼层的弹性水平位移比大于1.2时,宜计入双向水平地震作用下的扭转影响.(5)计算有斜交抗侧力构件的结构,当其斜交角度大于15°时,未增加相应斜向抗侧力构件的水平地震作用计算.抗震规范规定,对有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用.(6)在结构整体计算时,设计未考虑最不利地震作用方向的影响.地震沿着不同方向作用时,结构的地震反应一般也不同,当计算给出的最不利地震作用方向与计算方向的夹角较大时,设计人员应将最不利地震作用方向作为附加地震作用方向,验算该方向的地震作用对整体结构的影响.(7)计算竖向不规则结构时,要注意是否有薄弱层.当某层结构的抗剪承载力小于其上一层的80%,不符合规范要求,设计需在计算总信息中强制定义此层为薄弱层,以使计算能够按照规范规定增大薄弱层的地震剪力;例如计算某高层建筑,其第3计算层的抗剪承载力与相邻上一楼层的比值在两个方向分别为0.73和0.59,均小于规范限值0.8,设计需要定义此层为薄弱层;一般情况,结构转换层为计算薄弱层.(8)计算柱、墙和基础时,设计忽略了实际活荷载折减系数与程序内定值的不同,未进行人工调整;程序内定的活荷载折减系数为《建筑结构荷载规范》,按规范第4.1.2条,当建筑的使用功能不属于表4.1.1(1)项时,活荷载折减应符合规范第4.1.2条的相应规定;例如当计算住宅建筑含有3层底商用房时,则底商层的活荷载折减系数均应取0.9或不折减.(9)抗震计算的振型数取用过多,造成结构计算周期不准确,地震作用下结构内力异常;例如计算某4层较为规则的混凝土框架结构,采用刚性楼板计算假定,地震作用振型数取用了15个,使计算结果异常;地震作用振型数量的取用多少与结构层数及型式有关,计算振型数要保证振型参与质量不小于总质量的90%,一般当采用刚性楼板计算假定,取用的振型数不大于3倍层数.1.2其他计算应注意的问题(1)计算框架或框架-剪力墙结构时,当框架梁与柱偏心较大(偏心距大于柱宽的1/4)时,设计未采取结构措施考虑梁柱偏心对节点核心区的不利影响.建议计算上按实际梁柱偏心情况建模,并应参照抗震规范附录D的验算方法进行核心区截面抗震验算;构造上可在梁支座处采取增设水平加腋措施,也可适当减小柱的轴压比控制值,提高框架柱延性;设计应特别注意,在9度抗震设计时,高层建筑不应采用梁柱偏心较大的结构,见混凝土高规6.1.3条的条文说明.(2)计算长悬臂结构时忽略了竖向地震作用影响.按抗震规范第5.1.1.4条,长悬臂结构应考虑竖向地震作用;按抗震规范第5.3.3条,竖向地震作用可采用静力法计算,即增加竖向等效荷载;竖向地震作用标准值:在8度和9度地震区可分别取该结构重力荷载代表值的10%和20%.(3)结构整体计算时,楼梯间荷载一概按等效均布荷载输入,使有些情况下计算分配至楼梯周边梁上的荷载与实际受力相差很大,造成某些楼梯边梁不满足设计要求;尤其计算自动扶梯边梁时,必须按照厂家提供的荷载作用计算.(4)在计算有较小高差的楼板配筋时(如高差≤300mm),对板在高差处的支座按简支模型计算和配筋.笔者认为此种情况不同于错层楼板计算模型,建议设计可按无高差连续板简化计算,高差处的两边板支座受拉钢筋可参照此计算结果配置,设计也可根据高差和支座抗扭刚度等因素,对高差支座弯矩适当调幅,同时加大相应的跨中弯矩.对于计算较大跨度悬挑板结构,当悬挑板厚度大于支座内跨板厚度时,设计应注意:悬挑板根部的内跨板支座抗弯承载力应满足悬挑板根部弯矩的要求.(5)在设计纯地下室顶板上支立的挡土墙或游泳池侧壁墙体等结构时,计算应注意不仅墙体本身应满足承载力要求,同时应考虑墙体根部外力对下部支撑结构的影响,满足节点平衡的受力要求.(6)在设计挡土墙时,应注意区分不同计算工况的荷载分项系数.当验算挡土墙的倾覆和滑移时,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但荷载分项系数均为1.0,见地基规范第3.0.4-3条要求;当进行挡土墙的截面、强度设计时,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,并采用相应荷载分项系数,见地基规范3.0.4-4条要求.(7)在计算建筑物的地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用,见地基规范第3.0.4-2条要求.(8)设计高层建筑带大底盘裙房的地基基础时,当高层建筑主楼和大底盘基础质量偏心较大时,可分别计算主楼与裙房的基底压力,并应分别满足地基承载力要求,同时应控制主楼和裙房的基础差异变形.(9)计算独立柱基+防水板基础时,防水板计算简图和方法不当的问题,防水板采用四边简支板计算,使计算模型与实际受力相差很大.(10)在计算文件中,设计人员应对各种特殊活荷载及有特殊使用要求的荷载取用提供依据,对荷载考虑及计算过程要清晰易查,便于校审或归档后进行相关荷载查询;例如计算室外地面的地下室顶板荷载、大型设备荷载、屋顶花园荷载、游泳池的水深等.(11)提供施工图审查的计算书有漏项、缺项,计算结果未给全等问题:如未提供大跨钢筋混凝土梁(包括大跨悬挑梁)的挠度及裂缝验算,未提供大跨钢筋混凝土楼板(包括现浇混凝土空心楼板)的挠度及裂缝验算;未提供钢筋混凝土框架结构的薄弱层验算;未提供结构超筋超限信息;未提供钢筋混凝土框-剪结构中框架承担的倾覆力矩占总倾覆力矩的比例信息;剪力墙厚度不满足抗震规范要求时,未补充验算墙体稳定;未提供梁板式筏基底板受冲切、受剪承载力验算,见地基规范8.4.5条.2结构构造应注意的问题2.1地上结构(1)在设计中,经常遇到结构平面凹凸不规则、楼板不连续等情况,使结构平面出现细腰、弱连接部位;这种情况除计算考虑弱连接楼板变形影响外(如考虑弹性楼板计算),构造上应对弱连接部位的梁板采取相应的加强措施:如适当加厚弱连接楼板的板厚,对弱连接处的梁、板配筋适当加强并将上下纵筋拉通,适当加大弱连接处边梁两侧的腰筋以提高梁的抗扭能力和弱连接楼板平面内的承载能力.(2)建筑疏散楼梯是结构抗震的重要构件,一般楼梯板为拉弯或压弯构件,建议设计考虑设置板面构造拉通钢筋.由于楼梯斜板对混凝土框架结构的影响较大,建议计算考虑其影响.(3)设计人员对一、二级框架梁配筋构造要求容易疏忽的问题:1)梁端截面底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值分别小于0.5和0.3,不符合抗震规范第6.3.3-2条要求;2)沿梁全长的顶面拉通钢筋少于梁两端顶纵向配筋中较大截面面积的1/4,不符合抗震3规范6.3.4-1条要求;3)当梁端纵向受拉钢筋配筋率>2%时,按抗震规范第6.3.3-3条,要注意梁箍筋直径应比表6.3.3的要求增大2mm;4)出现梁端纵向受拉钢筋配筋率>2.5%情况,不符合抗震规范第6.3.3-1条要求,设计可考虑受压钢筋按双筋梁设计,减小支座纵向受拉钢筋,也可适当加大梁截面或设置加腋等.(4)高层建筑框支梁所配腰筋直径取为14mm,不符合高规10.2.8条构造要求,应按要求调整框支梁腰筋直径≥16mm.(5)在设计各种弧形梁、板时,要注意在转弯处放射钢筋间距对内弧边和外弧边是不同的,甚至相差很大;设计时要注意标注钢筋间距所参照的位置,控制最大箍筋间距,一般可按外弧边计算和控制放射钢筋间距.(6)设计时要注意对框架短柱(由于结构错层或楼梯间等标高变化而形成的框架短柱)及一、二级抗震等级的框架角柱的箍筋应沿柱全高加密;很多设计仍然忽略了这类构件,未按规范要求加强这类框架柱的抗剪能力.(7)当框架连续梁相邻两跨的梁跨度相差较大时,注意大小跨间的梁支座受力应满足弯矩平衡要求,对小跨支座纵向受拉钢筋长度应满足相邻长跨要求.(8)高层剪力墙结构的连梁设计,当连梁高度大于700mm时,设置的连梁腰筋直径小于10mm,不满足混凝土高规第7.2.26-4条要求,应按规范要求调整.(9)高层建筑抗震设计时应注意对下列结构构件的抗震等级按规范规定提高:1)部分框支剪力墙的高层建筑,当转换层的位置设置在3层及3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜提高一级采用,见混凝土高规第10.2.5条要求;2)带加强层的高层建筑,加强层及其相邻层的框架柱和核心筒剪力墙的抗震等级应提高一级,见混凝土高规第10.3.3条要求;3)错层高层建筑,错层处的框架柱和剪力墙的抗震等级应提高一级;4)连体高层建筑,连接体及与连接体相邻的结构构件的抗震等级应提高一级;以上提高原则当抗震等级为特一级时则不再提高.(10)框架-剪力墙结构,应注意对单片剪力墙在每层的墙顶设置边梁或暗梁,并与单片剪力墙的端柱组成剪力墙的边框,以提高剪力墙的变形和耗能能力,见抗震规范第6.5.1条.(11)剪力墙结构在角部设有转角窗时,应对角窗部位的结构构件适当加强.如角窗处楼板适当加厚,且双层双向通长配筋;也可在角窗处板内加设斜向暗梁或斜向配筋,斜向钢筋锚入角窗两边的边缘构件;角窗两边的边缘构件适当加强..(12)剪力墙或框架-剪力墙结构设计,当剪力墙墙肢与其平面外方向较大跨度的楼面梁连接时,应依据混凝土高规7.1.7条采取措施,减小梁端部弯矩对墙的不利影响;如墙厚不满足梁纵向钢筋的水平锚固长度时,宜尽量采用较小直径钢筋;根据具体情况,计算可考虑适当调幅梁支座弯矩,或模型计算按梁与墙肢铰接连接,相应加大梁跨中弯矩.(13)剪力墙结构的墙体拉接筋间距的设置不是墙体竖向和水平向钢筋间距的倍数,包括剪力墙约束边缘构件的λ/2区段的拉接钢筋也有类同情况,.按抗震要求,墙体拉接筋应钩住剪力墙最外侧的钢筋.(14)设计剪力墙结构,设计图纸应对结构底部加强部位的层数或标高给予注明.(15)8度地震区的结构填充墙设计,填充墙的拉结筋未按要求全长贯通,不符合抗震规范第13.3.3-2条.5.12汶川地震对房屋的震害表明,填充墙的破坏所造成的次生灾害十分严重,尤其当填充墙的墙高或墙长较大时,设计应严格执行抗震规范对填充墙的拉结筋、构造柱和水平系梁等构造措施,对填充墙的抗震设计给予充分重视.2.2地下结构与基础(1)无地下室的框架结构,对于底层框架柱的设计,仅在基础顶面上设置箍筋加密区,未对±0.00刚性地面上下设置箍筋加密区,不符合抗震规范第6.3.10-2条要求;应按规范要求增设箍筋加密区.(2)桩基础设计,单桩承台未在两个互相垂直方向上设置联系梁;有抗震要求的柱下独立承台未在两个主轴方向设置联系梁;一般情况下宜按地基规范第8.5.20条要求增设承台联系梁.(3)当地基梁底面设置在冰冻线以上,且梁底土为冻胀性土时,设计应采取构造措施避免土体冻胀后使地基梁产生反拱影响.设计可根据地基土的冻胀性,对地基梁下一定厚度冻胀土采用非冻胀性的砂、砂石换填夯实;也可在地基梁与其下的冻胀土之间预留50~200mm的空隙,空隙两侧采用砌体封堵.(4)在设计独立柱基础,当基础宽度≥2.5m时,基础钢筋长度宜按0.9基础宽度交错布置,为开发商节省基础投资.(5)在设计基础防水板时,应注意防水板配筋除满足抗浮要求外,应满足抗弯构件最小配筋率要求,依据混凝土规范9.5.2条,配筋率应不小于0.15%.3设计对施工要求及其他应注意的问题(1)设计文件中出现“本工程中隔墙均采用······厂家······砌块”等指定产品生产厂家的字样是不允许的,根据《建筑工程勘察设计管理条例》(国务院令第293号)第27条,设计不能指定产品生产厂家.(2)当设计电梯及设备吊装盖板等吊钩时,应注明“严禁采用冷加工钢筋”.(3)当设计中引用标准图做法时,宜注明图集页码、范围等,便于施工选用并避免误选;当设计采用地方标准构件时,应注明选用的地方标准图集号;同时注意不要采用失效版本图集.(4)在设计无粘结预应力混凝土板时,应按《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ92—2004)第4.2条的相关要求,明确预应力板的保护层厚度、对氯离子的控制和对预应力钢筋张拉的要求.(5)在预应力混凝土构件设计详图中,应对预应力的张拉端、锚固端及预应力锚具给予表示或说明.(6)人工挖孔灌注桩属限用技术,设计采用时应充分论证,采取可靠措施确保施工过程安全及成桩质量,并应给出桩的护壁大样图.当采用大直径人工挖孔桩,且桩距较近时,设计应注明要求施工跳挖.(7)当工程有大体积混凝土浇注时,设计应注明施工需采取可靠措施,解决大体积混凝土水化热问题.(8)当建设场地有降水要求时,设计应注明对地下水的施工降水与停止降水时间要求;若有毗邻建筑物时,应充分论证工程降水对毗邻建筑物的影响.(9)高层建筑的基础埋深,当按较低一侧地面计算不满足高规12.1.7.1条要求时,设计应验算整体结构抗倾覆需满足规范要求,并应对基槽回填土的压实系数及回填时间等提出要求,加强周边土对基础的侧限约束.(10)当建筑外立面造型要求采用大量装饰预制构件时,设计应对预制构件的连接构造采取可靠的抗震、防腐蚀等措施,应配合厂家提供预制构件及连接大样详图,并对设计图纸复核确认.。
朱炳寅-结构规则性判别中的相关问题分析
应结合工程的具体情况,把握结构的规则性控制
标准。当弹性水平位移角数值较小时,可适当放宽对
16 We learn we go
楼层位移比的限制,见表 2(表中的Ⅰ,Ⅱ类为不规 则程度,其中Ⅰ类不规则程度较轻,Ⅱ类不规则程度 较重,可参考文[2]确定)。 5 结论
1)楼层扭转位移比是判别结构规则性的重要计 算指标,计算应把握下列基本原则:(1)应采用刚性楼 板假定,不应采用弹性楼板假定;(2)对一般结构可只 考虑结构的偶然偏心,对复杂高层建筑及超限建筑工 程还应考虑双向地震作用下的扭转影响,并取偶然偏 心和双向地震作用的不利值判别结构的规则性。
在按楼层扭转位移比进行结构的规则性判别时, 各地区的计算方法和计算规定不尽相同。汶川地震加 剧了结构设计人员对地震的担忧,目前,施工图审查 中也有矫枉过正且层层加码的趋势。其实恰当地吸取 汶川地震的经验和教训,在结构设计中长期坚持把握 抗震设计的基本原则是至关重要的,过紧或过松的摇 摆式设计标准和方法不利于结构抗震设计的长远发展 和进步。 1 楼层扭转位移比的计算
5)恰当地吸取汶川地震的经验教训,有益于结构 抗震设计的健康发展。
A,B 级高度建筑的扭转不规则程度的分类及限值 表 2
结构类型
A级
μ≤1.2
建筑结构设计中需要注意的问题分析
建筑结构设计中需要注意的问题分析【摘要】建筑结构设计是一项系统而又全面的工程,随着国家国民经济的迅速发展,我国建筑业也在不停的快速发展,取得了巨大成就。
建筑结构设计中存在各种各样的问题,这需要设计人员有坚实的理论基础,灵活创新的思维与严谨的工作态度。
建筑工程的质量与人民生命和财产有着直接的联系,建筑的质量主要是由设计质量与施工质量两个方面衡量的。
本文就建筑设计中一些普遍存在的问题进行分析,并提出相应的防治方法,以此来满足建筑、结构相互协调,保证体现出建筑安全、合理、经济美观和便于施工的原则。
【关键字】建筑结构设计;问题;问题分析;结构设计1引言建筑工程质量的优劣直接影响到人们的生命安全。
建筑工程质量的好坏主要依据设计质量和施工质量两个方面进行衡量。
建筑设计是一项责任重大又繁琐的工作,它直接影响到建筑物是否安全、适用、经济和合理,实际工作中,时常会发生建筑结构设计的概念与方法上的差错。
这些差错的产生,有些事因为设计人员没有高度重视一般建筑和多层建筑的设计,有些是因为设计人员盲目参照或套用其他一些设计的结果,还有些是因为设计者对力学概念模糊,没能正确的计算模式,缺少经验。
为避免类似问题发生,确保建筑质量,建筑设计人员应该对相关的问题加以注意。
2建筑结构设计中需要注意的问题2.1及早介入建筑的概念设计在整个设计过程中,建筑的概念设计占据着举足轻重的地位,一项建筑物设计,若事先没有经过全盘正确的概念设计,即便以后的计算模式再准确、计算结果再精确,配筋再合理,也是不可能产生一个经济合理的优秀设计工程。
在设计过程中不能图方便而用偏于安全的简化方法对设计过程中遇到的问题来计算,虽然这样省事又能保证安全,但是会提高造价,这样不是一个优秀的设计师会采用的方法。
2.2建筑结构设计建筑结构设计的原则是适用、安全、经济、美观和便于施工。
五个原则各有所重,又会互为矛盾,一项优秀的建筑设计往往是这五项原则的最佳结合。
建筑结构设计大体可分为三个阶段:结构方案、结构计算、施工图设计。
结构设计疑难问题(李国胜)
结构设计疑难问题主讲人:李国胜1、《荷载规范》(2006年版,以下同)表4.1.1中“项次”8,关于汽车通道和汽车库活荷载,分为单向板和双向板两种情况。
其中单向板的等效活荷载较大(客车4KPa,消防车35KPa),其前提条件是板跨大于2m,容易满足。
而工程实际应用主要是双向板,规范给出的活荷值较小(2.5和20),但06规范局部修订增加了适用条件:“板跨不小于6m×6m”。
实际工程两个方向跨度均大于6m的双向板很少(除非无梁楼盖),所以都不符合这个前提条件。
实际工程设计时对于这种情况活荷应如何取?若按单向板取荷载偏大;若按规范中本条“注3”要求进行等效换算太烦;北京市建筑设计院技术细则(2004)的附录一“消防车等效荷载”简单适用,很受欢迎。
但2007年正式出版时将此内容删去,据说有些问题,不能再用。
到底存在什么问题?有没有类似简单实用的方法?答:单双向板取荷载按较多数形式确定,一般4.0KN/M2(小车库),重车应按实际情况换算。
2、关于隔墙荷载《荷载规范》表4.1.1之“注5”规定:“当隔墙位置可灵活自由布置时,非固定隔墙的自重应取每延米长墙重(KN/m)的1/3作为楼面活荷载的附加值(KN/m2)计入”。
上述内容是否适用于较重隔墙?如加气砼墙,120mm厚砖隔墙、焦碴砼砌块等。
答:一般取1.0KN/M2(包括重墙,正常层高)。
3、关于地基承载力的深度修正问题,各种考虑原则不同,设计结果差别很大,可能造成浪费,也可能留下隐患。
(1)《北京地区地基规范》规定,同时考虑室内外埋深,接近74规范,实践证明是合理的,但因其不符合国家《地基规范》规定,河北省一直不敢用。
为什么对同一个问题,不同地区采取不同“政策”?不说实践是检验真理的标准吗?还有一个问题一直不明白,“北京建筑设计技术细则”规定:“有整体防水板的独立柱基,其埋置深度一律从室外地面算起”。
这就是说,可以将整体防水板当作筏基看待。
楼板刚度假定在结构分析中的选用方法及其原理
楼板刚度假定在结构分析中的选用方法及其原理
摘要:正确理解楼板刚度的规范依据和力学原理,选取适当的楼板刚度假定模式,可起到正确模拟结构的实际受力、提高程序的分析精度、保证软件计算结果可靠的作用。
关键词:刚性楼板,侧刚分析法,总刚分析法
1前言
当今的结构体系日趋复杂,出现了各种形式的结构类型,如多塔、错层、带转换层、板柱、楼板局部开大洞等结构。
在普遍采用设计软件进行结构设计的今天,软件对结构楼板的刚度提供了多种假定供设计人员选择。
但在许多结构设计的审查中,楼板刚度的选用存在着诸多不适当的案例:刚、弹性楼板的假定选取较为混乱,选用的分析法也经常与之不对应。
所以,正确理解楼板刚度的规范依据和力学原理,选取合理的刚度假定,对提高程序的分析效率,保证分析结构的精度和可靠性是非常重要的。
2楼板刚度的各种假定
(1)问题的提出。
楼板是结构中量大面广的水平构件,它一方面承受着竖向荷载的作用,将其上及自身荷载传递给柱、墙等竖向构件,另一方面承受水平荷载(风、地震等)作用,且也将水平作用传递给竖向构件柱或墙。
所以,楼板既是重要的受力构件又是重要的传力构件。
由于楼板同时存在着平面内刚度和平面外刚度,在结构分析中,它的刚度假定对结构的整体刚度、对其他构件的内力都会产生较大的影响,即楼。
高层结构计算楼板假定论文
高层结构计算楼板假定论文【摘要】根据本文讨论,结构设计时,应尽量采用规则结构,避免出现楼板大开洞,楼板局部变窄产生的薄弱连接楼面,以保证刚性楼板假定,同时也应采取相应的措施保证楼板平面内的整体刚度。
如果工程不符合刚性楼板假定,则应采用适合工程的楼板假定补充计算,必要时可包络设计。
一、刚性楼板与弹性楼板的确定《抗震规范》第3.4.3及3.4.4条及其条文说明对刚性楼板和弹性楼板提出了基本要求:楼板周边两端位移不超过平均位移2倍的情况称为刚性楼板,超过2倍则属于柔性楼板即弹性楼板,因此刚性楼板并不是指楼板平面内刚度无限大。
刚性楼板考察的不是仅仅是楼板自身的平面内刚度,是对抗侧力结构布置的均匀性以及楼板的协调变形能力的综合考量。
二、对楼板计算假定的确定楼板计算假定的确定,属于概念设计的范畴。
在进行结构不规则的判别时,一般情况下,当楼板的整体完整性较好(楼板无大开洞)时,应采用概念清晰的刚性楼板假定计算。
当采用弹性楼板的计算假定对扭转不规则进行补充判别时,应注意区分结构的局部位移和整体位移的关系(内力分析时,可采用弹性楼板假定补充计算,并宜进行不同计算假定的包络设计)。
三、刚性楼板与弹性楼板的计算假定《高规》5.1.5条及其条文说明当进行高层建筑内力与位移计算分析时,可假定楼板在其自身平面内为无限刚性,设计时应采取相应的措施保证楼板平面内的整体刚度。
当楼板可能产生较明显的面内变形时,计算时考虑楼板的面内变形影响或对采用楼板面内无限刚性假定的计算方法的计算结果进行适当调整。
1)保证楼板平面内整体刚度的措施1.采用现浇钢筋混凝土楼板和有现浇面层的装配整体式楼板。
2.对局部削弱的楼面可采用楼板局部加厚,设置边梁,加大楼板配筋等。
2)应考虑楼板面内变形的情况1.楼板有效宽度较窄的环形楼面或其他有大开洞楼面。
2.有狭长外伸段楼面。
3.局部变窄产生薄弱连接的楼面。
4.连体结构的狭长连接体楼面。
3)对整体结构计算进行规则性判别、结构体系判别等其他整体指标判别时,应采用刚性楼板假定。
建筑结构设计的常见问题浅析
科
建 筑结构设 计 的庆市筑安集 团有限公 司, 黑龙江 大庆 130 ) 6 0 0
摘 要: 建筑工程质量直接 关 系 到人 民生命和财产 的安全, 建筑质量主要 由设计质量和施 工质量 两个方面来衡量 。本文提 出了一些建筑设计 中 在结构设计方面存在的普遍性 问题, 出了针对这 些问题的防治方法, 并提 以满足建筑、 结构相协调, 体现建筑安全 、 合理、 经济的原 则。
关 键 词 : 体 结 构 ; 震 结构 ; 置 ; 砌 抗 布 刚度
在实际工作 中,由于种种原 因,结 构设 计 两种结构体系组成,因而不是一种 良好 的抗震 a . 振型数的取值 。振型数取多少关系到结 但因其 能满足建筑使用要求, 提供较 构计算结果 的精度。 对于平面不规则 、 刚度不均 人员容易在砌体结构设计 、 屋面梁与配筋 、 层 结构形 式。 楼 平 面刚度计算及原则 、构造箍筋等环节 出现失 大 的使 用空 间, 构经济 、 且结 方便施 工 , 较 匀的复杂结构, 应用 尤其对于多塔结构 、 大底盘结构, 误 。主 要 问 题 如下 : 多。 总之, 哪种砌体结构是抗震结构设计中 在考虑扭转耦联计算 时, 选择 很难确定应该 取多少 1砌体 结构设 计 中存 在的 问题及 处理措 的关键环节, 从抗震的概念设计 出发, 建 个振型来计算地震作用。 应 综合 若振型数取少 了, 有些 施 筑使用功能 、技术、经济和施 工等方 面进行 选 高振型的地震作 用计算 不出来 , 结构抗 震设 计 1 底层 框架——剪力 墙砌 体结构挑梁裂 择 。 . 1 不安全; 若振型数取得太 多, 加很多计算 工 又增 缝 问 题 2楼层平面刚度的问题 作量 。 一般应遵循 以下原则: 当不考虑扭转耦联 底层框架 剪力墙 砌体结构 房屋是 指底层 些 设计 在缺乏基 本 的结 构观念 或结构 计算时, 应废 3 至少 ; 型数 多于 3时, 当振 宜取 3 为钢筋混凝土框架——剪力墙 结构,上部为多 布置缺乏必要措施 时, 采用楼 板变形的计算程 的倍数, 但不应多于房屋 的层数; 如层数 ≤2时, 层砌体结构 的房屋 。该类房屋多见于沿街的旅 序 。尽管程序的编程在 数学力学模型上是成立 振 型数可取 2或 1如层数 = , 5层时, 振型数可取 馆、 住宅 、 办公楼, 为商店。 底层 餐厅 、 邮局等空间 的甚至是准确无误 的.但在确定楼板 变形程度 3而不能是 6对于不规则的结构, , : 当考虑扭转耦 房屋, 上部为小开间的多层砌体结构 。 这类建筑 上却很难做到准确。作 为计算 的大前提都无法 联时。 振型数应 取≥9 , 结构层数较 多或结构刚度 是解决底层需要一种比较 经济 的空间房屋的结 “ 准确” , 就不可能指望其结果会 “ 正确” 据此 突变较大 , 了。 振型数应 多取, 但又不能多 于房屋层 构形式 。部分设计者为追求单一 的建筑立面造 进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或 数 的 3 。 倍 型来增加使用 面积, 将二层 以上 的部分横 墙且 者结构某些部位 或构件安全储 备过大等现 象。 b . 周期折减系数。框架结构 由于填充墙的 外层 挑墙 移至悬挑梁上, 各层设计 有挑梁, 但实 为了使程序 的计算结果基本上反映结 构的真实 存在, 使结构 的实际 刚度大于计算刚度计 算 周 际结 构的底层挑梁 承载普遍 出现裂缝 。 该类 挑 受力状况而不致于 出现根本性 的误差 ,设计 时 期大于实际周期 。 因此算出的地震剪力偏小, 使 梁 的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋 中比 应尽 可能将楼层设计成刚性楼面。要 做到这 一 结构偏于不安全, 以对结构 的计算周 期进行 所 较常见。 点, 首先应在 建筑设 计甚 至方案阶段就避免采 折减是必要的 。但对框架结构 的计算 周期不折 原因是原 设计各 层挑粱 均按承受 本层楼 用楼 面有变形的平面比如楼层 大开洞 、外伸翼 减或折减系数取得过大都是不妥当的。对于砌 盖及其墙体的荷载进行计算。 但实际结构中, 块太 长、 悬 块体之间成“ 缩颈” 连接、 凹槽 缺 口 深 体填充墙 , 太 周期折 减可取 0 —0 ; . . 砌体填充墙 6 7 挑梁上部墙体均为整体砌筑, 且下部墙体均兼 等 。其次 要从结 构布 置和配 筋构 造上 给予保 较少或采 用轻质砌块 时, 可取 0 ~ . 完全采 . 0; 7 8 上层挑梁的底摸。 这样挑梁上部 的墙体及楼盖 证,对于使用功能确实必需 的, 或者建筑效果十 用轻质墙体板材时,可取 09 .:只有无墙 的纯框 的荷载实 际上是 由上往下传递。上述挑梁 的设 分优越 的建筑设计 , 如果其平 面无 法完全符合 架, 计算周期才 可以不折减。 周期折减系数不改 计计算 与实 际工程 中受力及传力路线不符是导 刚性楼板 的假定, 么在结构设计 时可 以通过 变结构的 自振特性, 那 只改变地震影响 系数 。 致底层挑梁承载力不足并 出现受力裂缝的主要 增设连系梁板、 口边 加设 暗粱边梁 、 洞 提高连系 c . 中正弯矩放大 系数 。此系数 主要是 粱跨 原因, 解决 的办法要 么改变计算 简图及受 力路 梁板或暗梁边梁 的配筋量 、采用斜向配筋或双 对那些楼 面活荷载较 大的多层建 筑设置 的, 不 线, 要么注意施工顺 序和施工工序 。 层配筋形式等方法, 尽量满足刚性楼板 的基本 能泛用。当梁上不计算 活荷载或不考虑活荷载 1 砌体结 构布置方式及抗震分析 . 2 假设, 或者 弥补由于不是绝对的刚性楼板 假定 的不利布置时, 一般取放大系数 1 , . 以弥补梁跨 2 1 . 横墙承重的结构布置: .I 2 一般房屋 为矩 而产生的计算 “ 误差 ” 。 中弯矩偏小之不足; 当多层建筑推导荷载时, 将 形平 面, 其横向刚度远小 于纵向刚度. 因此有 足 3屋 面梁与配筋的问题 永久荷载与楼面活荷载分 开计算 , 并作 活荷载 够数量 的横墙, 是提高结构抗震性能的主要途 31 . 屋面梁配筋太少 不利布置, 此时系数应取 1 , .不再放大。一般计 0 径 。由震害可知, 墙体多为剪切破坏, 因此, 了 为 结构建模时, 设计人员 图方便, 屋面梁直 算 高层建 筑时, 了计算简化起见 , 为 永久荷载 与 提高横墙的抗震能力, 必须提高其抗剪强度 。 主 接拷 贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小, 楼 面活荷 载不分 开计算, 计 也不作活荷载不 利布 要措施是提高材料的强度等级,增加横墙上 的 算结果配筋不多, 这样 屋面梁在温度变化 、 混凝 置, 此时梁跨中正弯矩放大系数应取 1 。 . 2 轴压力。 为此, 应尽量使横墙成为承重和隔断合 土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽 结束语 二为一的墙体 。 度较大。 砌体结 构设计是 随着经济发 展及人 们对 1. .2纵横墙共同承重的结构布置。 2 当房间 32受扭 屋面梁缺少必要 的腰筋 . 建筑物功能要求改变,又随着科 技的进步而得 较大时, 设有沿进深方 向的梁支承于纵墙上, 使 对于一般的梁, 了保持钥筋骨架 的刚度, 以实现和解决 。以上所提到的几个 问题是设计 为 纵墙承重 。楼板沿纵向搁置,故形成横墙承重。 同时为了承受 温度 和收缩应力及防止梁腹出现 人员在工程设计中较易出差的地 方, 设计者 对 横墙 间距不入, 一般可满 足抗震 要求, 同时纵 墙 过大的裂缝,一般构造措施为梁腹板高度 大于 来说要把 提高设计质量作 为终身奋 斗的 目 , 标 也 因轴压力的存在 而提高 了抗剪能力。另一方 40 m时加设腰筋 , 问距  ̄20 m 然后拉筋 为祖国贡献 自己的力量 。 5r a 其 < 0r , a 案是 纵墙承重 与横墙承重 沿竖 向交替 布置, 这 勾连 。对 于受扭构 件, 《 混凝 土结构设 计规范 》 种方案实际应用不多 。 (B 01- 02 1.5条第 二款 规定 , G 500 20 ) O . 第 2 其纵 1 - 纵墙承重 的结构布置 。该种布置方 向受力 钢筋 的问距 不应大 于 20 .3 2 0 MM和梁截面 案, 横墙间距大 、 量小, 轴压力较小, 对抗 短边长度 。 于设置悬挑檐 口的屋面梁, 数 且 故 对 在结构 震不利; 纵墙多易 引起弯 曲破坏, 应慎重选用 。 设 计 中误等 同一 般梁 , 按受 扭构 件设 计配 未 1. .4混合承重结构布置。 2 这种布置可有多 筋 。 种布置方式, 如内框架砌 体结构、 底层框架砌体 基于以上问题 , 怎样对结构计算 中几个重 结构及 局部框架砌体结构等。这种结构体系 由 要参数的合理选取是建筑结构设计 中应该重点 两种结构材料 弹性模量和动力性能相差很大 的 考虑 的, 笔者从以下三个方 面进行说明:
刚性楼板假定
其含义是假定楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为零。
这是一个特有概念能使结构计算概念明了,计算简便;使结构在每层板内只有3个公共自由度,即两个平移自由度dx、dy 和一个绕竖轴扭转自由度θz,在板内的每个节点的独立自由度也只有3个;使电算的效率大大提高,程序的运用范围越来越广泛。
刚性楼板假定认定平面外刚度为零,忽略了楼面梁的有效翼缘对平面外刚度的贡献,使结构总刚度偏小,周期加长,吸引的地震作用小,不安全。
为此,规范规定用梁刚度增大系数来间接的考虑楼板平面外的刚度。
于是高规第5.2.2规定在内力和位移计算时,对现浇楼面和装配式整体楼面的梁刚度采用1.3-2.0增大系数来考虑翼缘的增大作用。
通过上述处理,目前设计中的绝大多数工程的楼面都能符合刚性楼板的假定,以此进行的计算分析可用于工程设计。
弹性楼板假定对于复杂楼板,如不规则楼面,狭长、环形楼面,大开洞楼面及多塔、板柱结构、厚板转换层结构等,其楼板面内的变形会使楼层中各抗侧构件位移和内力发生较大的变化,特别是抗侧刚度较小构件的位移和内力会加大,若仍用刚性楼板假定来计算分析,其计算结果会不真实,且无法保证其结果的可靠性,必须采用弹性楼板的计算方法。
弹性楼板假定充分考虑了楼板平面内刚度的削弱和不均匀性,采用符合楼板平面内和平面外的实际刚度进行计算分析,其结果更真实的符合结构的计算模型。
在SATWE 中弹性楼板有弹性板6,弹性楼板3及弹性膜假定楼板等三种。
(1)弹性楼板6,采用壳单元计算楼板面内和面外的刚度,是针对板柱结构和板柱剪力墙结构的。
其计算结果会使梁的配筋偏少而不安全,所以不适用于梁板结构楼面。
(2)弹性板3,采用楼板平面内无限刚,平面外刚度按实计算的方法,用厚板弯曲单元进行计算,适用于厚板转换层结构的转换厚板分析计算。
(3)弹性膜,上述两种假定对框架、剪力墙、框-剪、框-筒等结构及空旷的厂房、体育场馆等的复杂形状楼板的计算都不适合,特别是梁配筋的安全性不可靠,从而提出了“弹性膜”假定,它采用平面应力膜单元来真实地计算楼板的平面内刚度,而不是无限刚。
建筑结构设计中常见问题分析
建筑结构设计中常见问题分析摘要:在现阶段中国建设项目的施工中,结构体系的优化布局是极其关键的,如果建筑结构体系出现偏差问题,就会严重影响整个项目的施工效果,甚至出现安全事故。
为了保证建筑结构体系的施工效果,从初步设计环节开始进行校核是极其必要的,这也需要保证建筑结构设计的合理性和可行性,从而更好地实现对后续施工的优化指导,更好地保障建筑长期应用的安全。
关键词:建筑结构;设计;问题;措施一、建筑结构设计中的常见问题1.建筑方案设计阶段结构参与深度不足在建筑设计过程中,建筑师起了绝对的领导作用,尤其是在方案起步阶段,建筑师是项目的主导。
但是项目组低估结构专业作用,或结构专业参与深度不够,很可能对方案后续带来风险。
一些结构设计者对项目所在地不了解,不清楚当地地震断裂带的分布;或不了解项目的场地环境,选错水平地震影响系数;或对项目所在地的地形不了解,不清楚是否处于抗震不利地段,亦不清楚是否归类于山地建筑,不清楚地下室是四周嵌固还是架空吊层,选错结构嵌固端。
如若方案阶段不能明确这些问题,很可能造成方案估算严重偏差,在实际施工时需要追加建造费用。
2.地基选择、基础设计不合理当结构工程师进行基础设计时,应对地勘报告中提及的土层披露信息进行仔细分析,许多设计者只关心土层埋深和土层承载力,而忽略了一系列较为隐藏的信息,例如:地下水位可能随季节大幅变化、岩层是否存在夹层或破碎层、当项目位于山地时岩层埋深可能会突变、当项目位于河岸时可能表浅土中会含大量回填块石等等。
若不根据实际情况进行基础选项,容易造成地基土层选错、施工工艺选错、基础嵌入岩层不足等问题,造成施工困难或结构不安全。
在进行桩基设计时,少数设计者凭本地经验,对单桩承载力设计值和检测值取值均高过了基于地勘报告中土层数据的单桩承载力计算值,造成了结构不安全。
3.建筑结构抗震设计不合理伴随着经济的快速发展,建筑风格更加多样化,一些不同于常规的建筑层出不穷,时代的变化对结构设计人员的抗震设计能力提出了更高的要求。
周期比、位移比、层间位移角与刚性楼板假定
结构的位移比、周期比、楼层侧向刚度比都是要求在刚性楼板假定条件下进行的。
层间位移角,对于一般的结构,可以采用刚性楼板的假定;对于有转换层等复杂高层建筑,不宜采用刚性楼板的假定。
而且计算层间位移角时,不考虑偶然偏心,不考虑双向地震。
首先:SATWE参数---对所有楼层强制采用刚性楼板假定:规范规定:高规(2010)5.1.5条:进行高层建筑内力与位移计算时,可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。
条文说明:可把楼板视作水平放置的深梁,可近似认为楼板在其自身平面内为无限刚性。
采用这一假设后,结构分析的自由度数目大大减少,使计算过程及计算结果大为简化。
且满足工程精度。
程序实现:选择该项后,程序可以将用户设定的弹性楼板强制为刚性楼板参与计算。
操作要点:1:如果设定了弹性楼板活楼板开大洞,在计算位移、周期等控制参数时,应选择该项,将弹性楼板强制为刚性楼板参与计算,以满足规范要求的计算条件;计算完成后应去掉此项选择,以弹性楼板方式进行配筋和其他计算分析。
2:如果没有定义弹性板或楼板开大洞,一般不选择此项,避免出现异常情况。
*********************************************************************** (1)判断结构的位移比与周期比必须考虑强制刚性楼板:《抗震规范》的条文说明3.4.2,3.4.3指出:对于扭转不规则,按刚性楼板计算,当最大层间位移与其平均值的比值为1.2时,相当于一端为1.0,另一端为1.45;当比值为1.5时,相当于一端为1.0,另一端为3。
《抗震规范》的条文说明隐约透露出了判断结构的位移比应该是基于刚性楼板的假定。
而《抗震规范》的主编王亚勇在《建筑抗震设计规范疑问解答》一书 4.2中更是明确指出:在刚性楼板假定条件下,当计算小震作用的楼层最大弹性水平位移(或层间位移)值与该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的比值大于1.2时,判断为扭转不规则;当比值接近1.5时,判断为特别不规则;当比值大于1.5时,一般判断为严重不规则。
刚性楼板假定及弹性膜
刚性楼板假定---平面内刚度无限大,平面外刚度为零由于刚度相关的指标都是基于刚性楼板假定才能计算的,故计算指标时勾选刚性楼板假定弹性楼板假定对于复杂楼板,如不规则楼面,狭长、环形楼面,大开洞楼面及多塔、板柱结构、厚板转换层结构等,其楼板面内的变形会使楼层中各抗侧构件位移和内力发生较大的变化,特别是抗侧刚度较小构件的位移和内力会加大,若仍用刚性楼板假定来计算分析,其计算结果会不真实,且无法保证其结果的可靠性,必须采用弹性楼板的计算方法。
弹性楼板假定充分考虑了楼板平面内刚度的削弱和不均匀性,采用符合楼板平面内和平面外的实际刚度进行计算分析,其结果更真实的符合结构的计算模型。
在SATWE中弹性楼板有弹性板6,弹性楼板3及弹性膜假定楼板等三种。
(1)弹性楼板6,采用壳单元计算楼板面内和面外的刚度,是针对板柱结构和板柱剪力墙结构的。
其计算结果会使梁的配筋偏少而不安全,所以不适用于梁板结构楼面。
(2)弹性板3,采用楼板平面内无限刚,平面外刚度按实计算的方法,用厚板弯曲单元进行计算,适用于厚板转换层结构的转换厚板分析计算。
(3)弹性膜,上述两种假定对框架、剪力墙、框-剪、框-筒等结构及空旷的厂房、体育场馆等的复杂形状楼板的计算都不适合,特别是梁配筋的安全性不可靠,从而提出了“弹性膜”假定,它采用平面应力膜单元来真实地计算楼板的平面内刚度,而不是无限刚。
为简化计算,同时忽略楼板平面外的刚度,即面外刚度为零。
有点近似刚性楼板假定但又不同于刚性假定,要理解它的真实概念。
应注意:A弹性楼板假定是用总刚分析法来进行结构整体计算的,所以计算软件必须具有总刚的计算功能。
仅有侧刚计算功能的软件是只适用于刚性楼板假定的软件,它不能识别弹性楼板。
B用总刚法、弹性楼板进行结构整体计算时,应再用刚性楼板假定补充计算位移比、周期比和层刚比,因为这些参数规范要求是在刚性楼板假定下进行的计算值。
2.4 规范规定高规5.1.5规定进行高层建筑内力与位移计算时,可假定楼板在其自身平面内为无限刚,相应地设计时应采取必要措施,保证楼板平面内的整体刚度。
建筑结构设计问答与分析
建筑结构设计问答与分析1、等效荷载利用荷载效应相等的原则将复杂荷载等效为均布荷载。
针对不同的效应会等效出不同的均布荷载,过分追求计算结果的精度意义不大。
实际中主要是确定最不利的荷载效应。
根据实际设计要求,效应包括内力(剪力、弯矩)和变形(挠度、裂缝)。
计算中等效的结果与结构的跨度直接相关,因此等效的结果的应用位置需注意。
相同的复杂荷载对于不同的效应会等效出不同的等效荷载,因此不同的结构构件计算时此效应不能通用。
另外计算的等效荷载还与结构的边界条件有直接关系。
等效荷载只是一种假象荷载,不能追求等效的精度,以满足结构的计算精度要求为宜。
2、汽车荷载汽车轮压的等效荷载大小与结构的跨度成反比。
规范中的汽车等效荷载为直接作用的楼板的荷载,另外考虑了汽车荷载的动力系数。
汽车荷载的动力系数与楼板的覆土厚度直接相关,当结构的覆土厚度大于时,结构的动力系数取。
计算梁柱时要考虑活荷载的折减系数。
3、消防车等效荷载计算(1)、等效荷载的大小与板跨(非柱网)的大小有直接关系。
(2)、等效荷载的大小与覆土厚度有直接关系。
(3)、消防车的作业区域应该是消防车能够到达的任何区域。
对消防车经常出现的场所(主要消防通道、消防中心),消防车荷载是一种出现频率很高的荷载,此时应该考虑构件的裂缝和挠度,对消防车不经常出现的住宅小区,可不考虑消防车对构件裂缝和挠度的影响。
但要是但考虑经常出现的车辆荷载的影响(一般控制首层地面活荷载不小于5KN/m2)。
(4)、地下是外墙的计算中,《全国民用建筑设计技术措施》中规定:地下室外墙计算时,室外地面荷载取值不小于10kN/m2,汽车通道还应考虑汽车荷载的影响。
4、抗震设防类别商业建筑《建筑抗震设防分类标准》规定:人流密集的大型的多层商场抗震分类标准应划为重点设防类。
其中人流密集和大型的解释为一个区段人流5000人换算成建筑面积17000m2或营业面积7000m2以上的商业建筑。
这里的一个区段考察的是人员的聚集程度,与建筑的功能区分和区段的出口有关,与结构的分缝没有直接关系。
3.1.11 是否对全楼强制采用刚性楼板假定
3.1.11是否对全楼强制采用刚性楼板假定1.“全楼强制刚性楼板假定”和“刚性楼板假定”是两个相关但不等同的概念,应注意区分:(1)“刚性楼板假定”是假定楼板平面内无限刚,平面外刚度为零。
每块刚性板内的所有节点均有三个面内公共自由度,即沿X、Y向的平动自由度和绕Z轴的扭转自由度。
而绕X、Y向的扭转自由度和沿Z轴的平动自由度则忽略不计。
这样能大大减少结构的自由度,提高分析效率。
但在某些工程中采用刚性楼板假定可能误差较大,为提高分析精度,可在“设计模型前处理”→“弹性板”菜单中将这部分楼板定义为适合的弹性板,还可能存在独立的弹性节点。
对于刚性楼板,程序将自动执行刚性楼板假定,弹性板或独立节点则采用相应的计算原则。
(2)“全楼强制刚性楼板假定”不区分刚性板、弹性板或独立的弹性节点,只要位于该层楼面标高处的所有节点,在计算时都将强制从属同一刚性板(特别指出:地下室也包含在内)。
“强制刚性楼板假定”可能改变结构的真实模型,因此其适用范围是有限的,一般仅在计算位移比、周期比、刚度比这三项整体指标时才建议选择,其余设计结果(即进行结构内力分析和配筋计算时)必须采用非强制刚性楼板假定的模型结果。
(3)在采用刚性楼板假定进行结构整体电算时,应采取必要的措施,如采用现浇钢筋混凝土楼板、局部削弱的楼板宜局部加厚并加大楼板配筋、楼板上较大的洞口边宜设置边梁等,以保证楼板在平面内有必要的整体刚度。
多、高层建筑的混凝土楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板。
当采用混凝土预制装配式楼、屋盖时,应从楼、屋盖体系和构造上采取措施确保各预制板之间连接的整体性。
(4)刚性板假定由于忽略了楼板的平面外自由度,所以主要用于楼板形状比较规则的结构。
对于楼板平面布置不规则的结构,比如楼板有效宽度狭窄的环形楼面、局部变窄产生弱连接的楼面、楼板开大洞后使结构的楼面刚度大大削弱,无法再采用刚性板假定的结构、多塔连体结构等,这些结构的楼板面内刚度有较大的削弱而且分布极不均匀,楼板的面内变形会使楼层内抗侧刚度较小的构件的位移和内力加大,从而使计算结果失真。
工程技术
一,结构设计中应注重概念设计,做到重概念,轻精度。
做结构设计应从大处着眼,小处着手。
概念设计:抗震规范第2.1.9条指出抗震概念设计就是:“根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程”。
抗震概念设计就是要把握好结构抗震设计的关键问题:(1)把地震及其影响的不确定性和规律性结合起来,设计时应着眼于结构的总体反应;(2)依据结构破坏机制和破坏过程,灵活运用抗震设计准则;(3)从一开始就全面合理地把握好结构设计的本质问题(如把握好总体布置、结构体系、承载能力与刚度分布、结构延性等);(4)顾及关键部位的细节,力求消除结构中的薄弱环节(或对关键部位制定明确的抗震性能目标);(5)从根本上保证结构的抗震性能。
做结构设计不应当怕出现超出结构规范规定的问题,而是要找出结构的问题所在,有针对性的解决问题,找出解决措施。
二,结构设计围绕“三个公式一个圈”而进行。
公式一:F=kx公式二:F=ma公式三:S≤R三,剪力墙是一切复杂的根源:目前的结构分析软件情况下,对于空间杆元结构的分析,得出的结论基本上一致。
但是对于剪力墙采用计算模型的不同,产生的差异较大,有墙元模型、壳元模型及膜元模型。
其它:1.考虑刚性楼板假定的原因,是基于同一种条件下对结构指标的判断。
是基于层模型的分析判断。
主要为整体控制指标的计算时采用,如层间位移角、扭转位移比、周期比、结构底部抗倾覆力矩计算、结构剪重比计算、结构的刚重比计算等。
不考虑刚性楼板假定的工况:结构构件的分析计算,即梁、板、柱、墙。
2.周期比的判断,应采用刚性楼板假定,对不符合刚性楼板假定的结构,扭转周期比的判别将无实质意义。
3.位移比(扭转位移比)的判断,采用刚性楼板假定,应取单向地震作用的、按规定水平力计算的;并且考虑偶然偏心。
4.位移角:结构楼层位移和层间位移控制值验算,采用CQC效应组合,且可不考虑偶然偏心的影响。
5.地震作用计算:单向地震时,应考虑偶然偏心,缘于结构实际刚度和质量分布相对于计算假定值得偏差,实际地震时存在地面扭转分量,结构弹塑性反应时抗侧力刚度退化程度的不同。
浅谈建筑结构设计中的常见问题
功能要 求也越 来越 高了, 建 筑工程的结构设计工作是一 项复杂、全面并且
增 大。当出了挑 板 时, 基底 的附加 应力就 会得 到降低 , 当基础 形式 的位 那 么加挑 板 时最好 选择 天然 地 系 统 的工作, 现 阶段 在我国建筑 结构设计的过程中也是存在着诸 多的问题 置是 在天 然地 基和人 工地基 的坎 上时, 从而 有效 的降 低整 体的沉 降。而一旦荷载 出现了偏 心的情况 ,在某 的, 而 作 为一 个 设 计 人 员或 是 从 建 筑 结 构 的设 计 角度 来讲 , 建 筑 结 构 设 计 基 , 的质量应 是我们始终为之奋斗 的目标, 因此我们在实际的设计过程中, 我们 个特 殊 的位 置设 置挑 板时, 就 能够 调整沉 降差 并且 防止 整体倾 斜 的现 象 出现 。 窗 井是 一个较 为特 殊的部 位 , 它可以 看作是挑 板 上砌墙 , 因此 应具备扎 实的理论基础、 严肃认真的工作 态度以及勇于创新 的逻辑 思维 , 对于常见的问题认 真研 究和分析, 找到最有针对性 的解决对策, 从 而保 证 就 不用再 出长 挑 板了, 这个 问题并不是 绝 对 的, 应 灵活变 通, 如 某建 筑 建 筑工程 的整体质量。 本文便对建筑结构设计 中的常见问题 以及解决建 筑 有地下室, 窗井的横 隔墙 就会很紧密并且 内部墙 体与横隔墙 是相互 连通 结 构 设 计 问题 的改 善对 策 两个 方 面的 内容 进 行 了 详细的分析和探析, 从 而 的 , 这 时就应该 灵活的设 置。 详细 的论述 了 我 国建筑工程 的结构设计工作。 【 关键 字】 建筑工程 ; 结构设计; 常见问题 及改善对 策
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种 方式 是能 出挑 板并且能 够调 匀边 跨底 板钢筋 , 尤 其是 当底 板 的钢 【 摘 要】近些年来, 随 着社会不 断发展前行, 人们生活 水平 日 益提 高, 建筑工程 的规模 也在 不断攀升, 同样的城镇居 民对于建 筑工程产品的 筋采用 了通长的布 置方式 时, 整个底板 的通长筋也不 会因为 边跨钢 筋而