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4--技术分析:常见结构设计问题辨析(王雁昆)
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6 对《抗规》6.1.14-3条的执行原则
6 对《抗规》6.1.14-3条的执行原则
◙ 规范条文:10版《抗规》6.1.14-3条
6 对《抗规》6.1.14-3条的执行原则
◙ SATWE做法:如果嵌固层不在地上一 层,则地下一层至嵌固层下一层框架柱 配筋均取本柱配筋与1.1×地上一层框架 柱配筋的较大值进行双控。
4 使用M/Vh0计算剪跨比
◙
SATWE做法
① v2.2以前版本:默认H/2h0方法 ② v2.2版:两种方法均提供,可自行选择
5 多层框架结构柱底设计内力的放大原则
5 多层框架结构柱底设计内力的放大原则
◙ 规范条文:10版《抗规》6.2.3条
◙ SATWE做法: 软件对地上一层、嵌固端和地下室底层的柱底弯矩都做了调整。
10 带地下室结构的有效质量系数 11 复杂剪力墙截面配筋设计方法
1 梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取
1 梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取
◙ 梁刚度放大系数在计算时,l0应该取净跨长度,还是节点间距? ◙ 规范条文:10版《砼规》5.2.4条
1 梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取
【SATWE做法】 SATWE在计算梁刚度放大系数时,采用的是节点间距。
4 使用M/Vh0计算剪跨比
4 使用M/Vh0计算剪跨比
◙ 规范中两种剪跨比算法H/2h0和M/Vh0之间的关系: 若柱上下端内力满足ΔM=VH,则M/Vh0算法的剪跨比一定 不小于H/2h0算法的剪跨比
注:由于CQC算法的原因,地震工况下柱内力很可能不满足ΔM=VH,程序在用 M/Vh0算法计算地震组合剪跨比时,会和H/2h0算法计算的剪跨比进行比较,保 证其不小于H/2h0算法的结果。
7 悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条
◙ SATWE在执行6.3.3-2条时,仅考虑梁的抗震等级,与是否是 悬挑梁无关。 【理由】 ① 规范是强条,没有明确指出悬挑梁是否需要执行该条。 ② 悬挑梁应视其在结构中的作用决定其抗震等级,通过抗震等 级来选择是否执行该条
7 悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条
4 使用M/Vh0计算剪跨比
◙ 采用M/Vh0算法的影响: 对于短柱,在地震时容易发生脆性破坏,因而规范对其要求 较严: ① ② ③ ④ 轴压比限值比一般柱降低0.05; 抗震等级为一级时,每侧纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%; 剪压比要求更严; 最小配箍率更大;
【注】:对于单侧纵向受拉钢筋的配筋率的要求,程序仍然是 用简化剪跨比计算结果来控制。
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9 框支框架结构的倾覆力矩 SATWE中同时提供了两种方法的倾覆力矩值
◙两种倾覆力矩的关系 – 楼层总的倾覆力矩相等(与外力的力矩平衡) – 某一类构件的倾覆力矩一般不等 ◙规范方法的适用条件 – 适用于竖向构件连续的结构形式
8 混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整
8 混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整
◙ 对于布置了大量钢斜撑的工程,SATWE计算的楼层受剪承载力比某些软 件的计算结果要小,具体对比每根构件的受剪承载力,可以发现是 SATWE计算的钢斜撑的受剪承载力更小。原因是什么? ◙ SATWE做法: 由于材料特性的差异,在水平荷载作 用下,楼层中混凝土构件和钢支撑是无法 同时达到其承载力峰值的,其层间位移-水 平荷载曲线如图所示。图中钢构件还没达 到其受剪承载力,混凝土构件就已经超过 峰值,进入下降段。
11 复杂剪力墙截面配筋设计方法
11 复杂剪力墙截面配筋设计方法
◙ 对于工字型、T型、L型等复杂截面剪力墙,在外力作用下,截面会发生明显 翘曲,某些软件直接采用平面截面假定去计算其承载力是存在问题的,很可 能导致配筋过小,引发安全性问题。 ◙ 针对复杂剪力墙承载力设计问题,我们开展了相关的理论研究和软件研发工 作,提出了复杂剪力墙承载力设计的一种新方法。该方法通过在复杂剪力墙 截面上引入广义翘曲基,建立了一套完整的设计流程,可以摆脱平截面假定 的束缚,有效考虑墙肢间的相互影响,并得到合理的配筋设计结果。
4 使用M/Vh0计算剪跨比
◙ 采用M/Vh0算法的影响: 由于M/Vh0算法的剪跨比一定不小于H/2h0算法的剪跨比,因 而采用H/2h0算法判断为短柱的柱,使用M/Vh0算法可能程序就不 判断其为短柱了。
4 使用M/Vh0计算剪跨比
◙ 采用M/Vh0算法的影响: 根据混凝土构件抗剪计算公式,剪跨比越大,混凝土承担的 剪力就越小,因此计算箍筋可能有小幅增加。
5 多层框架结构柱底设计内力的放大原则
【理由】结构底层和嵌固端执行该条调 整的理由显而易见,就不再赘述。对于 地上一层的柱底,我们认为不论地下室 顶板是否达到嵌固要求与否,地上一层 天然存在一个或强或弱的被嵌固效果。 地震灾害分析报告中绝大多数工程的地 上一层都属于结构的最薄弱部位,极少 见到地下室结构发生严重破坏的。为确 保工程安全,按此进行控制是必要的。
3 如何正确的使用软件的楼板配筋功能
3 如何正确的使用软件的楼板配筋功能
◙ PKPM软件可以妥善的处理楼板配筋问题,提供了以下三个 模块供用户选择。 ① 逐房间计算并配筋(PMCAD); ② 逐层计算并配筋(SLABCAD); ③ 整体有限元分析并配筋(PMSAP)
3 如何正确的使用软件的楼板配筋功能
③ 条文说明中提到“梁端底面和顶面纵向钢筋的比值,同样对梁的变形能力有 较大影响。梁端底面的钢筋可增加负弯矩时的塑形转动能力,…。”若悬挑 梁并不是简单的悬挑构件,对结构的动力特性有影响,那用户自然应该考虑 悬挑梁的抗震耗能问题,进而指定其抗震等级,进行该条规范的调整。
该结构二层悬挑梁板对 结构的动力特性有影响
青岛专场 2 0 14 . 10 . 30
常见结构设计问题辨析
建研科技股份有限公司 设计软件事业部
目录
1 梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取 2 对于顶层框架柱进行强柱弱梁的调整 3 如何正确的使用软件的楼板配筋功能 4 使用M/Vh0计算剪跨比 5 多层框架结构柱底设计内力的放大原则
目录
6 对《抗规》6.1.14-3条的执行原则 7 悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条 8 混合结构中钢斜撑受剪承载力的调整 9 框支框架结构的倾覆力矩
【工程示例】如图所示,对 于除了 “ 单层钢结构厂房 ” 等 纯钢结构体系,对于其他结 构体系中的钢支撑, SATWE 会将其受剪承载力 *0.25采用。 4755.4*0.25 = 1188.9
9 框支框架结构的倾覆力矩
9 框支框架结构的倾覆力矩
◙《抗规》6.1.3条文说明中给出了计算“倾 覆力矩”的规范方法(V*H求和方法) ◙按照力学上“力矩”的定义,可以给出计算“ 倾覆力矩”的力学方法(与取矩点有关)
1600 = 4800/3
T形截面惯性矩为 : 4.53e+09 mm4 矩形截面惯性矩为: 2.08e+09 mm4 刚度放大系数为 : 4.53/2.08 = 2.18
1 梁刚度放大系数计算时计算跨度的选取
SATWE梁刚度放大系数结果
2 对于顶层框架柱进行强ห้องสมุดไป่ตู้弱梁的调整
2 对于顶层框架柱进行强柱弱梁的调整
◙ SATWE对顶层框架角柱进行强柱弱梁调整的做法是否恰当? ◙ 规范条文:10版《抗规》6.2.2条
2 对于顶层框架柱进行强柱弱梁的调整
【理由】有些建筑利用顶层设置大会议室、多功能厅,将中柱 取消改为大跨结构,框架梁刚度较框架柱大很多。这些结构的 顶层在地震作用下会在柱端产生塑性铰而不是梁端,这与强柱 弱梁的本意相悖。 另外,角柱由于承受双向地震作用,扭转效应对内力影响 较大且受力复杂等因素,规范中对其抗震措施和抗震构造措施 均有专门要求。因此,软件出于安全性考虑,对顶层角柱仍做 强柱弱梁调整。
9 框支框架结构的倾覆力矩
◙ 《高规》10.2.16-7要求计算框支框架承担的倾覆力矩百分比 ◙ 对于框支剪力墙结构,规范方法并不适用,推荐采用力学方法
第5层框支框架倾覆力矩百分比 规范方法 X Y 6.59% 5.92% 力学方法 47.45% 62.45%
9 框支框架结构的倾覆力矩
◙ 某些软件对于这类情况仍然采用规范方法,而且在计算倾 覆力矩百分比时,楼层总的倾覆力矩未考虑转换层以上部 分,这种做法是不严谨的
◙ 理由:与“多层框架结构柱底设计内力 的放大原则” 的设计理念相同,一句话 概括为: “地下室顶板处总是按照嵌固 端设计”,这得到了规范专家的认可。
7 悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条
7 悬挑梁底筋是否执行《抗规》6.3.3-2条
◙ 有观点认为:悬挑梁底筋不应执行6.3.3-2条的调整。 ◙ 规范条文:10版《抗规》6.3.3-2条
【如何选择?】 如果结构的某些楼板(包括平板和斜板)存在显著的面内 应力和变形,那么这些楼板就应该采用整体有限元分析得到的 内力结果进行配筋设计,建议用户采用 PMSAP 进行分析设计 。如果不是,则建议用户采用PMCAD或SLABCAD进行分析设 计 。 其 中 , PMCAD 的 计 算 方 法 和 传 统 手 算 方 法 相 同 , 而 SLABCAD则可以考虑同层房间之间的相互影响,以相邻楼层 柱墙作为弹性支座,相对于理想的三种边界条件(固支、简支 和自由),精度有所改善。
楼层整体受力状态
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转换层及以下部分的受力状态
10 带地下室结构的有效质量系数
10 带地下室结构的有效质量系数 ◙ 有效质量系数——判断振型数足够 ◙ 两种不同的计算方法 – 上部结构的振型有效质量/上部结构总质量 – 结构的振型有效质量/结构总质量 ◙ SATWE采用第一种方法