结构计算及模型调整1.doc

选取合理的设计参数一根据工程概况可确定如下参数：长度：可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，缝宽见抗规GB50011-2001,现浇屋面板配温度筋 砼第10.1.9条，现浇砼基础是否设计伸缩缝或后浇带。 宽度：高宽比是否满足，根据平面的凹凸形状判断平面是否规则，见抗规GB50011-2001第3.4.1-3.4.6条。是否选用空间计算程序。 高度：高宽比是否满足，与结构类型有关。根据抗规GB50011-2001第3.4.2条，判断竖向是否规则。是否选用空间计算程序。 平面形状：判断平面是否规则，可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，是否划分为若干单元，是否选用空间计算程序。 工程设计等级：按2002年8月29日建设部第一百零二号令 附：工程类别及等级确定。（分特级，一级，二级，三级）二根据工程功能和结构类型可确定如下参数：1抗震设防分类：按GB50223确定建筑抗震设防分类：甲类，乙类，丙类，丁类2抗震等级：根据结构类型按GB50011-2001确定抗震等级：一级，二级，三级，四级3地震设防烈度和分组：按GB50011-2001确定4结构安全等级：按GB50060-2001建筑结构可靠设计标准确定，安全等级一级，100年合理使用年限，0=1.1；安全等级二级，50年合理使用年限，0=1.0；安全等级三级或设计使用年限1-5年的结构构件,00.95砌体的施工质量控制等级：按GB50003-2001第3.2.1条确定(B级，C级）6地基基础设计等级：按GB50007-2002第3.0.1条确定（甲级，乙级，丙级），以确定是否需要验算地基变形7建筑场地类别：根据地勘报告确定建筑场地类别（类，类，类，类），以及获得场地卓越周期，避免因结构自振周期接近场地卓越周期而产生共振 。 结构计算及模型调整在结构方案确定以后，并且收集了大量设计信息，设计参数已经选定的情况下接下来的工作就是结构建模计算和调整修改的工作，这项工作大多数要往返多次才能取得合理的结构模型。 建模之前，一定要通读结构计算所选用的程序使用说明书，这是特别重要的。只有全部了解程序使用手册的内容，才能更好的运用，为下部建模作准备。 初次建模时，结构构件尺寸及技术条件都是以设计经验和规范确定的，框架结构梁柱尺寸按抗规GB50011-2001第6.1.5,第6.3.1,第6.3.2,第6.3.6,第6.3.7条。初次建模完成后便进行结构计算，在结构计算前处理部分，特别要注意计算程序所要求输入的各项软件所需的参数，一类是技术参数，一类是条件参数。条件参数是工程本身在特定条件下所具有的；技术参数，主要是软件内部根据规范或设计常规所需要确定的，例如是否考虑P-效应，选CQC法，选取振型个数等。 在计算完成后，打开计算结果文件，首先要察看的是层间位移是否满足规范要求，(如框架结构为1/550),如不满足表明梁柱刚度过小，应加大梁柱尺寸或提高砼强度等级。另外建筑物的高宽比不得超过规范（如高规中框架结构要求小于4）。接下来需要查看的是结构自振周期T1,如T1,T2,T3相差很近，表明该结构前几个振型联系紧密，如前面技术参数选择了耦联就是合理的，否则应返回重新选择耦联，重新计算。需要说明的是T1值应在计算前处理部分，风荷载计算内容中的自振周期中填入，程序用来计算风振系数,以接近实际的风载作用效应。当然，此时T1应是在将结构模型调整合理的情况，在返回重填重算，以求得接近实际的计算结果。高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002第4.3.5条中规定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之比，A级高度建筑不应大于0.9，B级高度建筑；混合结构高层建筑及本规程第十章所指的复杂高层建筑不应大于0.85,这也是调整楼面刚度梁柱尺寸的依据。 另外，还要避免因结构自振周期接近场地卓越周期而产生共振。 其次查看柱的计算结果信息，柱计算结果要看如下的内容：轴压比是否超规范，见抗规GB50011-2001第6.3.7条，如超需调整柱尺寸及砼等级。如柱纵向筋，是否超筋，有没有办法配筋，规范要求纵筋净距不大于200，同时又不得小于50，对角柱中柱最小配筋率规范有要求，见抗规GB50011-2001第6.3.8-6.3.14条，如不满足同样要调整柱。 第三是察看梁的计算结果信息。梁的计算结果查看如下内容：纵筋的超筋情况，配箍超筋情况，虽未超筋，但实际是否可配，梁纵向钢筋要放几排，每排根数，此两项是梁尺寸、砼强度等级调整的依据，见抗规GB50011-2001第6.3.3-6.3.7条。另外需注意的是梁平面平法施工图中调整钢筋是要逐个梁进行，以确定梁的跨数和实际支座情况，出图后要对梁的编号后缀都须核实更改，柱的平法图中要注明柱的纵筋锚固搭接构造和箍筋加密区尺寸位置按各柱的实际高度尺寸确定，柱的纵筋在两个方向的配筋都要够，柱的角筋不能公用，如公用配筋将不满足。以上主要是对框架结构的模型修改和结构计算过程中需运用的技巧和方法。对于其他结构，同理可以按上面的思路进行模型修改和调整，只不过其他结构规范有相应的要求，所以要想搞好结构设计，熟悉和掌握及运用规范是做好结构设计的前提。如框架-剪力墙结构，除对于框架梁柱有要求外，还有剪力墙的厚度，剪力墙的合理数量，剪力墙的设置部位，剪力墙的刚度等都是需要合理设置和调整的。 框架-剪力墙结构剪力墙的合理数量1.在框剪结构中，应当使剪力墙承担大部分由于水平作用产生的剪力。但剪力墙数量过多，使结构刚度过大，从而加大地震效应，对结构也是不经济合理的。2.在设计有抗震设防的高层框剪结构时，采用本简化的剪力墙合理数量的确定方法，即可在初步设计阶段简洁地手算，有效地控制框架梁柱截面和剪力墙的位置及尺寸，又可用于施工图阶段；在电算上机前确定满足位移限值所需要的构件合适截面，同时也可直接应用手算分析水平地震作用下框剪结构的内力和位移。3.本简化方法的假定条件和适用范围为：框架梁与剪力墙连接为铰接；结构基本周期考虑非承重砌体墙影响的折减系数T=0.75;结构高度不超过50m,质量和刚度沿高度分布比较均匀；满足弹性阶段层间位移比u/h限制值；框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的50.4.当已知建筑物总高度H,总重力荷载代表值GE,场地类别，设防烈度，地震影响系数最大值max,设计地震分组，层间位移比u/h限制值，框架总刚度Cf时，可由表11-2查得参数，按下式求出参数： (11-4) 已知后查表11-3得结构刚度特征值 已知,H,Cf可由下式求得所需的剪力墙平均总刚度EIW(KN.m2): (11-5) 式中Cf-框架平均总刚度（KN): Cf= (11-6) -各层框架柱平均抗推刚度D值，可取（0.5-0.6）H间楼层的D值作为 ; -平均层高 =H/n,n为层数；H-总高度（m);GE-总重力荷载代表值（KN);-框剪结构刚度特征值: (11-7)u-弹性阶段层间位移5.为满足剪力墙承受的地震倾覆力矩不小于结构总地震倾覆力矩的50，应使结构刚度特征值不大于2.4,为了使框架充分发挥作用,达到框架最大楼层剪力Vfmax 0.2FEK,剪力墙得刚度不宜过大，应使值不小于1.15.6.把公式(11-5)求得的剪力墙刚度EIw与实际结构布置的剪力墙刚度进行比较，当两者接近或求得的EIw稍大时，则满足结构侧向位移限制值的要求，可往下进行内力计算。如果求得的EIw小于实际结构布置的剪力墙刚度或EIw比实际结构布置的剪力墙刚度大很多，此时应把结构实际布置的剪力墙进行调整。7.框剪结构为了满足位移限制值,在框架梁柱截面确定的条件下,调整剪力墙的刚度是比较合理的.但是,剪力墙刚度的增大虽然较多,而位移的减少都较少.在水平地震力的作用下,当其他条件不变的情况下,剪力墙刚度增大一倍,结构定点位移或最大层间位移的减少仅13-19.8.有抗震设防的9-16层框剪结构,无论在纵向还是在横向,剪力墙刚度差别虽大,但相应框架所分配的剪力值都在一个较小幅度内变化.不同层数,不同墙率比值的框架所分配的剪力值Vf的比值如表11-4所示。 例题：有一建筑物为13层的框剪结构，抗震设防烈度为8度，一类场地设计地震分组为一组，地震影响系数最大值max=0.16，要求层间位移比u/h 1/800，总高度H=48.2m，总重力荷载代表值GE=116800KN，框架各层柱的平均抗推刚度D=27.84 X 104(KN/m),结构布置的实际剪力墙总刚度EIw=1080X104(KN.m2）,求所需剪力墙的总刚度EIw. 各层平均高度 =H/n=48.2/13=3.7m, 框架刚度为：Cf= =27.84 X 104 X3.7=103X 104(KN） 查表11-2得=0.171,代入公式(11-4)得: =0.324 查表11-3得=1.49,代入公式(11-5)得: EIw=1077.85X 105(KN.m2）则实际布置的EIwEIw,可往下进行结构内力和位移计算.表11-4 不同墙率比值的框架剪力比值比 值 层 数 9 10 12 161/21.531.591.591.952.524.781.48Vf1/Vf20.920.880.920.920.900.750.96 注：墙率1=EIw1/A;框架相应分配剪力为Vf1;墙率2=EIw2/A;框架相应分配剪力为Vf2;A为楼层面积。 表11-2 值设 防 烈 度u/hmax设防地震分组 场 地 类 别 7 1/800 0.08第一组0.3410.2520.2010.144第二组0.2900.2240.1680.127第三组0.2520.2010.1440.108 0.12第一组0.2280.1680.1340.096第二组0.1930.1490.1120.085第三组0.1680.1340.0960.072 8 1/800 0.16 第一组0.1710.1260.1010.072第二组0.1450.1120.0840.063第三组0.1260.1010.0720.054 0.24第一组0.1140.0840.0670.048第二组0.0970.0750.0560.042第三组0.0840.0670.0480.036 9 1/800 0.32第一组0.0850.0630.050第二组0.0720.0560.042第三组0.0630.0500.036 表11-3 值 1.002.4541.503.2582.003.7881.052.5