超限结构设计要点PPT课件
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• 实现抗震性能目标的手段主要是弹塑性分析，和弹性方法 的性能化分析，确定应用部分
• 大震变形验算、抗倒塌验算，必须通过
• 大震构件性能（比如连梁性能）不满足，必须调整
• 根据大震弹塑性分析的薄弱部位，提高抗震构造措施
• 根据大震分析结果（比如受拉构件），调整方案，比如加 型钢，或改为钢结构
• 弹性方法的中震设计控制（中震不屈服设计控制，已普遍 应用）
13
• 动力弹塑性构件裂缝、塑性铰分析
• 竖向构件在弹塑性分析后的抗剪承载力验算
•
V≤0.15fckbh0
• 保证大震下，竖向构件不被剪坏，而是具有延性的弯坏
• 动力弹塑性时程分析耗时长，成本偏大
• 特别复杂、超限很多的工程，需要用两个以上的软件进行 弹塑性分析，公认ABAQUS软件，但也需要参数正确合 理
• 设计成本往往难以在设计合同中体现（仅以 费用/m2）， 忽略增加深度分析所带来的工作量和成本增加
• 对复杂超限工程要有预先深度设计概念，合同中要保证深 度设计费用（如外包弹塑性分析，往往需要十几万），同 时也是保证设计质量、避免设计风险
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四、基础设计要点
• 复杂、超限工程地基基础设计，必须依据地质勘探报告。 超高层建筑必须设地下室，也必然带来深基础问题
• 弹塑性分析，耗时耗力，增加了设计成本。合同中要合理 体现
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七、性能化设计要点
• 性能目标（A、B、C、D）的实现，是弹塑性分析，和弹 性分析的中震、大震分析，相结合的体现
• 由于弹塑性分析离散性，以弹性分析的不屈服设计、弹性 设计已经普遍采用
• 复杂、超限结构，至少有一种构件满足中震不屈服设计的 设计控制要求
• 对于不允破坏的如转换构件，采用大震不屈服
• 针对不同目标，合理地设定构件的性能目标，即：
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• 中震不屈服、中震弹性、大震不屈服、大震弹性
• 按照性能目标进行设计控制，其配筋、应力比，均要实际 满足。不能计算一套，施工图另一套
• 对特殊构件，比如：大悬臂、大跨度、连廊、通长柱等， 也需要专门设定性能目标
• 超限结构、复杂结构，均会增加设计成本
• 满足3条一般不规则的结构，属于超限结构
• 满足1条特别不规则的结构，属于超限结构
• 有超长结构、多塔结构、连体结构、超大地下室结构等， 属于复杂结构
• 针对不规则特性、复杂特性，需要有专门措施来加强，增 加了设计难度，和设计成本
6
• 复杂、超限工程，往往需要增加分析深度，增加分析量 （比如非线性分析、舒适度分析、动力时程分析、构件性 能判断分析、温度影响分析等）
2
• 风荷载作用（50、100年、舒适度10年） • 依据：风洞试验、荷载规范 • 竖向荷载、温度荷载、雪荷载、 • 依据荷载规范 • 以上设计依据，均会影响到工程建造成本和设计成本 • 在设计合同（协议）中，如果涉及到工程的具体用量（如
用钢量等），应该慎重。以免造成被动
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二、方案对比
• 复杂超限结构方案，往往会要求多个方案比较 • 将增加设计前期的工作量，增加设计成本
• 深基坑开挖、基坑支护 • 基坑排水、降水 • 基础不均匀沉降的处理，后浇带 • 抗浮设计、抗浮验算 • 地下室外墙侧向水土压力
8
• 桩垡共同分析
• 基础与上部结构共同工作
• 地下室的侧向刚度如何保证
• 地下室的抗震问题
• 地下室人防荷载及分析
• 复杂超限工程，地基、基础和地下室都具有各自的设计特 点，设计时需要有预见性，工作量和设计深度应体现在合 同中，保证复杂地基基础的设计费用
复杂超限结构设计要点
• 1、设计依据 • 2、方案对比 • 3、复杂、超限的判断 • 4、基础设计要点 • 5、抗震构造措施和抗
震性能目标
• 6、弹塑性分析要点 • 7、性能化设计要点 • 8、舒适度验算要点 • 9、结构特殊性设计控制 • 10、两套软件分析对比 • 11、应用实例
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一、设计依据
• 基础方案比较，采用基础的形式
• 上部结构方案比较，以确认主体结构可实施性，初步确定 截面尺寸、墙体厚度等
• 方案的特殊性，转换层、大跨度、大悬臂、通长柱、伸缩 缝、后浇带、连体等
4
• 方案对比需要有一定的深度 • 前期工作量大 • 设计合同中一般没有体现，造成设计成本忽略
5
三、复杂、超限的判断
9
五、抗震构造措施和抗震性能目标
• 根据项目所在地、安全性评估报告，确定抗震等级、地震 动参数
• 根据工程特殊性，提高抗震等级，或抗震构造措施
• 根据抗震设防烈度wk.baidu.com确定结构大震下的影响
• 根据复杂超限程度，设定抗震性能目标（A、B、C、D）
• 地震波时程分析，地震波数量（3条、7条，1万/条）需 要购买，并保证在统计意义上相符（前2个周期）
• 设计合同可以从提高安全度角度，来体现设计的工作量和 设计周期
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六、弹塑性分析要点
• 弹塑性分析手段已普遍应用 • 静力弹塑性应用范围，抗倒塌验算（性能点位移角、基底
剪力、附加阻尼比） • 静力弹塑性构件性能（裂缝、塑性铰） • 静力弹塑性的非对称性 • 动力弹塑性地震波（3条）也要在统计意义上相符
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• 抗震设计的延性设计和控制（比如提高墙体分布筋的配筋 率），针对中震或大震的受拉构件
• 最大轴压比控制、最大应力比控制
• 不能完全依赖于计算，构造措施需要根据主观判断
• 结构抗震设防应具有二次防线的概念
• 复杂、超限工程，抗震性能、构造措施，是设计重点、难 点，也是耗时相对较多，人工成本较大的阶段
• 不满足性能目标承载力的构件，应作相应调整（截面、材 料、型钢、钢结构、连接方式、不能受拉等）
• 性能化设计分析属于弹性分析，耗时不多，容易掌握，应 用越来越多。指定构件性能及安全度，可以在设计合同中 提出，体现设计水平
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八、舒适度验算要点
• 结构舒适度对于超高层建筑、超大跨、超悬挑结构，都需 要进行验算
• 已经通过：报规、报批。符合行政审批的法规
• 结构分类（甲、乙、丙、丁类） • 依据“建筑工程抗震设防分类标准”
• 结构的安全等级（1、2、3级） • 依据“建筑结构设计统一标准”
• 地震作用（50、100年、超越概率63%、10%、2%） • 依据地震安全性评估（安评报告）、地震动参数取值、抗
震规范
• 实现抗震性能目标的手段主要是弹塑性分析，和弹性方法 的性能化分析，确定应用部分
• 大震变形验算、抗倒塌验算，必须通过
• 大震构件性能（比如连梁性能）不满足，必须调整
• 根据大震弹塑性分析的薄弱部位，提高抗震构造措施
• 根据大震分析结果（比如受拉构件），调整方案，比如加 型钢，或改为钢结构
• 弹性方法的中震设计控制（中震不屈服设计控制，已普遍 应用）
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• 动力弹塑性构件裂缝、塑性铰分析
• 竖向构件在弹塑性分析后的抗剪承载力验算
•
V≤0.15fckbh0
• 保证大震下，竖向构件不被剪坏，而是具有延性的弯坏
• 动力弹塑性时程分析耗时长，成本偏大
• 特别复杂、超限很多的工程，需要用两个以上的软件进行 弹塑性分析，公认ABAQUS软件，但也需要参数正确合 理
• 设计成本往往难以在设计合同中体现（仅以 费用/m2）， 忽略增加深度分析所带来的工作量和成本增加
• 对复杂超限工程要有预先深度设计概念，合同中要保证深 度设计费用（如外包弹塑性分析，往往需要十几万），同 时也是保证设计质量、避免设计风险
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四、基础设计要点
• 复杂、超限工程地基基础设计，必须依据地质勘探报告。 超高层建筑必须设地下室，也必然带来深基础问题
• 弹塑性分析，耗时耗力，增加了设计成本。合同中要合理 体现
14
七、性能化设计要点
• 性能目标（A、B、C、D）的实现，是弹塑性分析，和弹 性分析的中震、大震分析，相结合的体现
• 由于弹塑性分析离散性，以弹性分析的不屈服设计、弹性 设计已经普遍采用
• 复杂、超限结构，至少有一种构件满足中震不屈服设计的 设计控制要求
• 对于不允破坏的如转换构件，采用大震不屈服
• 针对不同目标，合理地设定构件的性能目标，即：
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• 中震不屈服、中震弹性、大震不屈服、大震弹性
• 按照性能目标进行设计控制，其配筋、应力比，均要实际 满足。不能计算一套，施工图另一套
• 对特殊构件，比如：大悬臂、大跨度、连廊、通长柱等， 也需要专门设定性能目标
• 超限结构、复杂结构，均会增加设计成本
• 满足3条一般不规则的结构，属于超限结构
• 满足1条特别不规则的结构，属于超限结构
• 有超长结构、多塔结构、连体结构、超大地下室结构等， 属于复杂结构
• 针对不规则特性、复杂特性，需要有专门措施来加强，增 加了设计难度，和设计成本
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• 复杂、超限工程，往往需要增加分析深度，增加分析量 （比如非线性分析、舒适度分析、动力时程分析、构件性 能判断分析、温度影响分析等）
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• 风荷载作用（50、100年、舒适度10年） • 依据：风洞试验、荷载规范 • 竖向荷载、温度荷载、雪荷载、 • 依据荷载规范 • 以上设计依据，均会影响到工程建造成本和设计成本 • 在设计合同（协议）中，如果涉及到工程的具体用量（如
用钢量等），应该慎重。以免造成被动
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二、方案对比
• 复杂超限结构方案，往往会要求多个方案比较 • 将增加设计前期的工作量，增加设计成本
• 深基坑开挖、基坑支护 • 基坑排水、降水 • 基础不均匀沉降的处理，后浇带 • 抗浮设计、抗浮验算 • 地下室外墙侧向水土压力
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• 桩垡共同分析
• 基础与上部结构共同工作
• 地下室的侧向刚度如何保证
• 地下室的抗震问题
• 地下室人防荷载及分析
• 复杂超限工程，地基、基础和地下室都具有各自的设计特 点，设计时需要有预见性，工作量和设计深度应体现在合 同中，保证复杂地基基础的设计费用
复杂超限结构设计要点
• 1、设计依据 • 2、方案对比 • 3、复杂、超限的判断 • 4、基础设计要点 • 5、抗震构造措施和抗
震性能目标
• 6、弹塑性分析要点 • 7、性能化设计要点 • 8、舒适度验算要点 • 9、结构特殊性设计控制 • 10、两套软件分析对比 • 11、应用实例
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一、设计依据
• 基础方案比较，采用基础的形式
• 上部结构方案比较，以确认主体结构可实施性，初步确定 截面尺寸、墙体厚度等
• 方案的特殊性，转换层、大跨度、大悬臂、通长柱、伸缩 缝、后浇带、连体等
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• 方案对比需要有一定的深度 • 前期工作量大 • 设计合同中一般没有体现，造成设计成本忽略
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三、复杂、超限的判断
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五、抗震构造措施和抗震性能目标
• 根据项目所在地、安全性评估报告，确定抗震等级、地震 动参数
• 根据工程特殊性，提高抗震等级，或抗震构造措施
• 根据抗震设防烈度wk.baidu.com确定结构大震下的影响
• 根据复杂超限程度，设定抗震性能目标（A、B、C、D）
• 地震波时程分析，地震波数量（3条、7条，1万/条）需 要购买，并保证在统计意义上相符（前2个周期）
• 设计合同可以从提高安全度角度，来体现设计的工作量和 设计周期
12
六、弹塑性分析要点
• 弹塑性分析手段已普遍应用 • 静力弹塑性应用范围，抗倒塌验算（性能点位移角、基底
剪力、附加阻尼比） • 静力弹塑性构件性能（裂缝、塑性铰） • 静力弹塑性的非对称性 • 动力弹塑性地震波（3条）也要在统计意义上相符
11
• 抗震设计的延性设计和控制（比如提高墙体分布筋的配筋 率），针对中震或大震的受拉构件
• 最大轴压比控制、最大应力比控制
• 不能完全依赖于计算，构造措施需要根据主观判断
• 结构抗震设防应具有二次防线的概念
• 复杂、超限工程，抗震性能、构造措施，是设计重点、难 点，也是耗时相对较多，人工成本较大的阶段
• 不满足性能目标承载力的构件，应作相应调整（截面、材 料、型钢、钢结构、连接方式、不能受拉等）
• 性能化设计分析属于弹性分析，耗时不多，容易掌握，应 用越来越多。指定构件性能及安全度，可以在设计合同中 提出，体现设计水平
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八、舒适度验算要点
• 结构舒适度对于超高层建筑、超大跨、超悬挑结构，都需 要进行验算
• 已经通过：报规、报批。符合行政审批的法规
• 结构分类（甲、乙、丙、丁类） • 依据“建筑工程抗震设防分类标准”
• 结构的安全等级（1、2、3级） • 依据“建筑结构设计统一标准”
• 地震作用（50、100年、超越概率63%、10%、2%） • 依据地震安全性评估（安评报告）、地震动参数取值、抗
震规范