建筑结构设计中易混淆易疏忽的一些问题

S ( x)
剪切型

注意: 荷载作用下, 顶点处总弯矩和总剪力均为
零,而框架和剪力墙分别承受很大的剪力.如果框 架结构中设有剪力墙或电梯井, 就必须按框剪结 构进行内力分析, 不能认为不计剪力墙的作用按 纯框架计算是偏于安全的。

案例: 某年某校土木专业某毕业设计组，题目为
框架结构设计。按纯框架设计完成后，将电梯井 由填充墙改为剪力墙。大多数同学认为额外地奉 送了一些剪力墙，加强了结构的安全性，再不必 验算。这样对吗？ 事与愿违
结构
3 科学的真谛是求真求简。对工程结构建立
力学模型过程中的一个重要方面，是协调 真实性与可行性之间的矛盾。
4 规范的天性是简单。你的研究成果若想被
规范吸纳，必须设法使你繁复的成果简单 化。
5 研究生论文的成果远远达不到指导工程设
计、指导规范制定的作用。充其量起到了 参考作用，夸大点说，有重要的参考作用。 别把话说飘了。
两点说明
1)上述框架部分承担的层剪力的调整，适应 于框架柱数量从下至上基本不变的规则建 筑。而在实际工程中，在上部收进或沿高 度分段收进，则应从下至上分段调整，V0， Vf,max取各分段的值。 2）某些设计软件仅考虑了按0.2V0而没有按 《高规》与1.5Vf,max二者比较采用较小值的 功能。
6 结构自振周期折减

《高规》3.3.16条（强制性）规定，计算各振型地 震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙 体的刚度影响予以折减。
结构类型 框架 框架-剪力墙 剪力墙
折减系数 0.6~0.7 0.7~0.8 0.9~1.0
折减
未折减
7 内力计算结果不能直接用于截面 设计
直接应用 结构内力 计算结果 构件截面设计 或验算
11 结构布置沿两主轴方向抗侧力刚度不 应悬殊


对受力、抗震均不利 衡量办法：检查电算结果中，1）两个方向 的第一振型的周期是否接近；2）两个方向 的层间位移角是否接近。
12 参与振型数的确定

《建筑抗震设计规范》5.2.2条如不仔细阅 读，容易引起误导
针对仅考虑水平自由度的 平面“糖葫芦串”模型而 言
调整
8 结构各楼层最小剪力的规定

规定《抗震规范》5.2.5条和《高规》3.3.13条均
以强制性条文作了规定。要求 各楼层水平地震 剪力标准值应符合：
VEKi G j
j i
n

原因 规范中地震作用效应计算的主导方法是振
型分解反应谱法。对于基本周期长的结构按反应 谱查取的地震影响系数可能偏小，出于安全，调 整。
内 容 12个问题
12句话
1 设计基准期、设计使用年限、建筑寿命
调查题 选择你认为正确的答案 A）基准期=使用年限=建筑寿命 B）基准期≠使用年限=建筑寿命 C）基准期≠使用年限≠建筑寿命
Байду номын сангаас
答案 A B C
猜的
我能解释清楚
相关定义

结构的设计基准期：为确定可变作用及与时间有 关的材料性能等取值而选的时间参数。 设计使用年限：指设计规定的结构或结构构件不 需进行大修即可达到预定的使用年限。即房屋建 筑在正常设计、正常施工、正常使用和一般维护 下应达到的使用年限。 达到使用年限后，经鉴定和加固，可继续使 用。 结构图总说明中，应写明设计使用年限，而不 写结构的设计基准期。
2 对钢筋混凝土结构，采用的材料绝大部分
（混凝土）是脆性的，极少部分（钢筋） 是延性的。构件的破坏模式多数（如小偏 压、剪切）是脆性的，少数（如弯曲）是 延性的。结构的设计目标是，充分地利用 好、配置好上述十分有限的延性“资源”， 实现结构整体的延性破坏模式。这就是钢 筋混凝土设计的哲学。 材料
构件

应该遵守的条文——规范中的正面词用 “应”，反面词用“不应”或“不得”， 表示在正常情况下均应这样做。 允许稍有（或有）这样的条文——规范中 的正面词用“宜”（或“可”），反面词 用“不宜” ，表示在有条件允许时首先 （或在一定条件下可以）这样做。

4 建筑抗震设防标准的确定
特殊设防类（甲类）
6
实际工程结构的影响因素众多。固然结构 分析中考虑的因素愈多愈好，但考虑太多 会发生组合爆炸，使你寸步难行。请向大 自然学习，“删繁就简三秋树”，抓主舍 次。
7
结构设计的过程是先进行受力分析，再据 其进行构件的截面设计。通常受力分析假 定结构弹性状态，而截面设计依据的是极 限状态（塑性状态），两者并不配套。你 注意到这点吗？
11
对线弹性结构分析，仅需给一个“单位” 的输入。根据叠加原理，对不同输入下的 作用效应，只需在“单位”输入的结果的 基础上乘以不同的系数即可得到。有些研 究生，研究了结构在罕遇地震下的响应， 但却假定结构仍处于弹性阶段，这样的工 作毫无意义。
12 结构的抗震设计内容分计算设计和概念设
计两部分。对大多数同学而言，受中小学、 大学学习思维习惯的影响，可能会偏重于 计算设计。实际上，概念设计对结构的抗 震性能起决定性的作用。概念设计的具体 要求许多是由实际震害总结分析而来的， 是血的教训，是人命换来的。概念设计比 计算设计更重要。

调整方法
参考《建筑抗震设 计规范》GB500112010 5.2.5条文说明， P323-324
SATWE为此设
置一个控制开关
9 框架—剪力墙结构的特点

特点
框架与剪力墙协同工作
框架和剪力墙是两种 变形性质不同的结构单元, 总水平剪力不能按抗侧刚 度的比例分配。 在水平力作用下，在 楼板位置框架和剪力墙的 纯框架 变形协调。
d
1 0.9 0.8 0.7
相对高度ξ =x/H
Δ m(x)/Δ m(H) Δ s(x)/Δ s(H)
弯曲型
M ( x)
q x 2 (6 H 2 4 Hx x 2 ) 24 EI q (2 Hx x 2 ) 4GA
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 位移系数Δ (x)/Δ (H)
10 框架-剪力墙结构的内力调幅
1)连梁内力调幅 墙肢之间的连梁、框架与墙之间的梁，抗震 结构允许其适当开裂，把内力转移到墙肢上。 计算时,可以采用降低梁的刚度的做法, 刚度降 低程度根据结构具体情况确定，最低降至 0.55EI。梁的跨高比大于5时，可不降低。 2) 框架部分承担的层剪力 地震作用下, 通常是墙先开裂,墙刚度降低后, 框架层剪力（梁柱内力）增加。为防止框架 严重破坏，框架承担的层剪力不应过小。
纯剪力墙
摘自［美］TM 5－809－10
剪切型和弯曲型侧移的概念
M P , FSP , FNP
q
M , FS , FN
P 1
M S N
其中：
(x)
H
M ( x) 0
x M P ( ) M ( )
x
EI

GA EA
x

EI x F ( ) FS ( ) S ( x) 0 SP d GA x F ( ) FN ( ) N ( x) 0 NP d EA 本算例中N ( x) 0
建筑工程抗震 设防分类标准
GB50223-2008
重点设防类（乙类）
标准设防类（丙类） 适度设防类（丁类）
设防标准
甲、乙：较基本烈度提高 甲类需进行“安评” 丙、丁：较基本烈度不变
强调
两者必须加以区别！
A 确定抗震等级时的烈度
B 计算地震作用的烈度
抗震措施的依据
构造措施 强柱、强剪调整系数等
钢筋混凝土框架—剪力墙结构各层框架 承担的层剪力Vf ＜0.2V0时，（在进行框架构 件的截面设计时）取下列两式中的较小值：
Vf ＝0.2V0
Vf = 1.5 Vf,max
V0 －地震作用产生的底部总剪力； Vf,max－框架各层层剪力的计算最大值。
多道防线的概念；赘余度（Redundancy） 剪力墙是第一道防线，框架是第二道防线; 鲁棒性（Robustness ）
谢谢！

耐久性、鉴定、加固 保护层厚度等
引伸
2 国家标准与行业规范某些条文不一致， 如何处理


行业规范、规程，地方标准可以严于国家 标准，而不能低于国家标准。更结合行业、 地方的实际。应按行业规范、规程，地方 标准执行。 如《抗震规范》和《高规》一些相关条文 规定不一致。对高层建筑的结构设计中， 应按《高规》执行。

设计软件中，大多数使用3D计算模型。参 与振型数至少应达到十几阶以上。 评判标准：要求各方向上的质量参与系数 超过90%。 质量参与系数是各参与振型的有效质 量系数之和。
致同学们的12句话
1
结构的材料参数是随机的，所受外部作用是随 机的，几何尺寸也是随机的。结构的计算模型 实质上对应于一个名义的结构，充其量是一个 “平均”的结构。 数字仿真结果欲与试验结果对比时，材料参 数的取值，应直接取实测值，而不能用规范中 的给定值。规范值是经可靠度处理后的数据。 如果数字仿真结果与试验结果在各个方面十 分吻合，误差在百分之几以内，99%是造假的结 果。
9
10
土木工程中有限元分析常采用的单元有两类， 一是连续体单元（基于连续体力学，只有线位移， 如块单元），二是结构单元（基于材料力学，有 线位移和转角位移，如梁单元、壳单元）。 弹塑性分析中，前者需给定材料的本构关系， 后者则需给定构件的本构关系。弹塑性动力分析 中，前者需给定材料的应力应变滞回关系，后者 则需给定构件的内力与相应位移的滞回恢复力模 型。 一些论文进行弹塑性静(动)力分析，却不给出 本构关系，可谓“无源之水，无本之木”，论文 成果没人会肯定的。
8
理论演绎及结果分析时，为使其具有更 高的概括性、更广的适用性，可采用一 些无量纲参数，如我们熟悉的泊松比、 阻尼比、长细比、剪跨比、轴压比、振 型有效质量系数等等。这些参数既可反 映物理本质，又是单纯的数字，不受尺 寸、单位制、工程性质等因素的牵制。 标幺制（Per Unit System） 箍筋与纵筋间关系，犹如皮与毛、唇与 齿的关系。“皮之不存，毛焉能附”， “唇亡齿寒”。
地震作用计算的依据
甲类：较基本烈度，Ａ、Ｂ均提高 乙类：较基本烈度，Ａ提高、Ｂ不提高
抗震等级相应的烈 度
5 结构的抗震性能

抗震性能要求
适当的承载力 适当的刚度
良好的延性及耗能能力
最为重要
小震不坏 中震可修 大震不倒

抗震性能的主要指标
周期、承载力、延性及耗能能力

周期决定了弹性状态下的作用大小。结构承载力 小于弹性地震作用会导致进入非弹性阶段产生损 伤。延性和累积滞回耗能反映了达到极限承载力 后的变形能力、损伤程度和防倒塌能力。延性和 累积滞回耗能弥补了弹性抗震能力的不足，但它 是以发生损伤为代价的。
3 标准、规范和规程要求严格程度有4种 情况，应区别对待


强制性条文——具有法律属性，一经查出 违反，不论是否发生事故，都要追究责任。 但这种条文规范中只是少数，如《混凝土 结构设计规范（GB50010—2002）》中的强 制性条文只有17条，占现行该规范条文总数 的4%左右。 要严格遵守的条文——规范中正面词用 “必须”，反面词用“严禁”，表示非这 样做不可，但并不具有强制性要求。