[PPT]结构分析与设计中几个问题的探讨（150页）_ppt

1、结构分析与设计中几个问题的探讨 目录1、结构设计模型的确定2、梁、柱、墙配筋分析3、楼板配筋分析中的相关问题4、结构整体分析及竖向地震分析5、控制结构整体稳定的刚重比分析1、结构设计模型的确定1.1、有无地下室的模型问题1.2、不同指标要求的模型1.3、复杂结构模型不确定性的包络设计1.1、有无地下室的模型问题1.1.1.设计人员设计过程中遇到的问题：1、有地下室，造成首层剪力墙轴压比突变2、有地下室，造成首层剪力墙抗剪超限3、有地下室，与无地下室比较，内力、配筋差异较大4、有地下室，与无地下室比较，位移角、位移比、刚度比等指标差异较大5、有地下室，首层不是薄弱层；无地下室，首层是薄弱层1.1

2、、有无地下室的模型问题1.1.2.设计人员设计过程中遇到的问题分析：带地下室模型计算涉及到的几个问题：1、规范嵌固端的理解2、土体约束大小的认知3、带地下室模型的缺陷4、计算指标的把握（剪重比、刚重比等）1.1、有无地下室的模型问题1.1.3.如何进行内力、配筋及指标处理1、设计人员正常处理，一个模确定内力、配筋指标（大底盘单塔也如此）2、按照规范的处理3、建议的处理办法（地下室顶板嵌固与否）1.2、不同指标要求的模型1.2.1.计算扭转位移比要求的模型抗规3.4.3及3.4.4条文及说明1.2、不同指标要求的模型1.2.2.计算底部薄弱层要求的模型高规3.5.2条及条文说明1.2.3.判断地

3、下室顶板是否嵌固所要求的模型抗规6.1.14条及其条文说明1.2、不同指标要求的模型高规5.3.7及条文说明1.2、不同指标要求的模型1.2.4.位移计算要求的模型高规5.2.1及条文说明，内力计算时连梁刚度折减1.2、不同指标要求的模型高规6.2.13条文说明，位移计算时连梁刚度折减1.2、不同指标要求的模型1.2、不同指标要求的模型1.2.5.计算刚重比要求的模型高规5.4.4条刚重比计算公式1.2、不同指标要求的模型高规5.4.4条文说明1.2、不同指标要求的模型1.2.6.计算周期比、位移比要求的模型高规3.4.5条文说明1.2、不同指标要求的模型1.3、复杂结构模型不确定性的包络设计

4、1.3.1.复杂结构不同的力学模型的计算高规5.1.12对于复杂结构计算的模型要求1.3.2.多塔结构整体与拆分模型的计算高规5.1.14及条文说明对于多塔结构的设计1.3、复杂结构模型不确定性的包络设计高规10.5.71.3、复杂结构模型不确定性的包络设计1.3.3.结构复杂部位的应力补充分析模型高规5.1.15及条文说明1.3、复杂结构模型不确定性的包络设计1.3.4.连梁处理（铰接）之后的设计模型高规7.2.26条文及说明1.3、复杂结构模型不确定性的包络设计高规7.2.26条文说明1.3、复杂结构模型不确定性的包络设计1.3.5.少墙框架设计模型的确定抗规6.2.13及条文说明1.3、

5、复杂结构模型不确定性的包络设计2、梁、柱、墙配筋分析2.1、梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑2.2、柱单双偏压的理解2.3、剪力墙边缘构件配筋误区2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑2.1.1规范要求及理解高规5.2.3高规6.3.22.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑混凝土规范11.3.1条，计入受压钢筋梁端受压区高度(10规范明确数值界限)：支座受压区钢筋要求 砼规范5.4.3 负弯矩调幅不宜大于25%，弯矩调整后相对受压区高度应满足：一级抗震等级：二、三级抗震等级：二、三级抗震等级：一级抗震等级：2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑1、弯矩调幅的目的2、支座负弯矩调幅后，跨中正弯矩需要加大3、跨中

6、正弯矩不小于按简支梁计算跨中弯矩50%的本质理解4、软件对于所有的梁从严都执行这条（V2.2对于次梁默认不执行）2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑2.1.2软件的处理1、软件的极限弯矩概念Mcmax=1fcbh0b(h0-0.5bh0)2、程序处理2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑程序处理如果用户选择该项参数，原来只对地震作用组合进行该项控制，10规范后对所有组合下的框架梁支座都进行控制，一级抗震 ，其他都是 ，按这个要求计算受压区钢筋，同时计入受压区钢筋影响来计算受拉区钢筋。2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑计入受压钢筋与否

7、结果比较2.1梁的弯矩调幅及受压钢筋的考虑已知弯矩设计值M 按单筋（或双筋）方式计算受拉钢筋 验算相对受压高度：一级0.25；二、三级0.35 不满足时，按受压区高度限值重新计算受压及受拉钢筋计算所得的As与反向弯矩所求的拉筋As比较取大值As=0.5 /0.3As已知弯矩设计值M 按单筋（或双筋）方式计算受拉钢筋 验算相对受压高度：一级0.25；二、三级0.35 不满足时，给出超限提示勾选不勾选地震组合已知弯矩设计值M 按单筋（或双筋）方式计算受拉钢筋 验算相对受压高度：0.35 不满足时，按受压区高度限值重新计算受压及受拉钢筋计算所得的As与反向弯矩所求的拉筋As比较取大值As=0已知弯矩

8、设计值M 按单筋（或双筋）方式计算受拉钢筋 勾选不勾选非地震组合2.2.1单双偏压规范配筋公式单偏压配筋公式2.2、柱单双偏压的理解双偏压配筋公式2.2、柱单双偏压的理解矩形截面柱单向偏心受力构件计算配筋，计算方法简单，是传统柱配筋方式。双向偏心受力状态是柱子受力的一般状态，单向偏心受力状态只是双向受力状态的一种特例，按双向偏心受力构件计算配筋是柱子配筋的通用算法。程序对异形柱、角柱自动采用双偏压计算配筋2.2、柱单双偏压的理解4.3、柱单双偏压的理解2.2、柱单双偏压的理解2.2.2（单偏压、双偏压）工程实例：单偏压计算完之后，输出的抗剪承载力计算结果：2.2、柱单双偏压的理解抽取其中某一支

9、撑，查看单偏压详细计算信息：2.2、柱单双偏压的理解修改柱配筋方式为双偏压，查看详细计算信息2.2、柱单双偏压的理解2.2、柱单双偏压的理解工程实例2：2.2、柱单双偏压的理解单偏压计算结果2.2、柱单双偏压的理解双偏压计算结果2.2、柱单双偏压的理解2.3剪力墙边缘构件配筋误区2.3.1规范对于剪力墙配筋要求2.3剪力墙边缘构件配筋误区短肢剪力墙2.3剪力墙边缘构件配筋误区2.3.2边缘配筋两个误区1、边缘构件中应该考虑部分竖向分布筋面积2、边缘构件应该考虑短肢剪力墙全截面配筋要求2.3剪力墙边缘构件配筋误区2351+(400-aa)*500*Rwv=2351+(400-250)*500*0

10、.8%=29511级 非加强区 1% 全截面200*1600*1%=3200 竖向分布筋200*800*0.3%=480 （3200-480）/2=1360模型这两个位置墙长不一样，左边墙长1900，右边墙长2100。短肢墙全截面配筋为：1900*240*1%=4560，扣除中间墙身部分的竖向分布筋：240*（1900-800）*0.25%=660，剩下的部分均分到两端暗柱（4560-660）/2=1950，所以会比右边长墙的配筋大。L型墙肢，计算配筋面积应该是312+959=1271，为什么软件给出的结果是1559呢？该边缘构件两边都是长墙，没有短肢剪力墙边缘构件信息：竖向部分：计算配筋 +

11、分布筋=312+（400-200）*0.3%=456横向部分：计算配筋+分布筋=959+（400-200）*0.3%=1103两部分计算配筋相加 456+1103=1559两部分构造配筋：阴影区面积*0.6%=（540*240+300*240）*0.6%=1209.6 6（12）=678.24三者取大值。3、楼板配筋分析中的相关问题3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求3.2.应进行精细分析的楼板3.3.楼板的设计现状3.4.PMSAP精细化楼板应力分析3.5.斜板对于相连构件内力影响3.6.某工程楼板应力结果剖析3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求3.1.1.规范对于混凝土板的计算及构

12、造要求混凝土规范9.1.1混凝土规范9.1.2对于板的跨厚比及最小厚度要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求混凝土规范9.1.43.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求混凝土规范9.1.6相关的构造要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求混凝土规范9.1.8相关的构造要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求高规3.4.83.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求高规3.6.33.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求高规5.1.53.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求高规10.2.143.1.规范对于混

13、凝土板的计算及构造要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求抗规3.6.43.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求3.1.规范对于混凝土板的计算及构造要求3.2.应进行精细分析的楼板总原则：如果结构的某些楼板（包括平板和斜板）中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。3.2.应进行精细分析的楼板3.2.应进行精细分析的楼板3.3.楼板的设计现状3.3.1.对于一般平板的处理（逐房间计算配筋）3.3.2.对厚板等无梁楼盖的处理（逐层计算配筋）3.3.3.变形较大的平板配筋设计3.3.4.斜板的配筋设计3.

14、3.5空心楼板的配筋设计3.4.PMSAP精细化楼板应力分析PMSAP楼板应力分析：将楼板定义成弹性板，直接组装到整体结构中去。板的所有应力和变形结果，均如同梁、柱、墙一样，从整体分析中得到，并以此为基础作配筋。它不但可以考虑同层房间之间的相互影响，也可以考虑不同楼层之间的相互影响；基于整体结构计算的弹性支座刚度，在有限元意义下是准确的。可以准确考虑地震作用和风荷载等水平力的影响。既能考虑板的面外抗弯特性，又可以准确考虑板面内的平面应力及其对板承载力的影响，对板可进行偏心受拉设计。3.4.PMSAP精细化楼板应力分析楼板：基于有限元分析的全楼整体设计用户只需要做如下工作：定义弹性楼板 6指定适

15、当的楼板网格尺寸3.4.PMSAP精细化楼板应力分析3.5、斜板对于相连构件内力影响实例：两种计算模型不考虑斜板的计算模型考虑斜板的计算模型PMSAP自动生成的斜板有限元网格3.5、斜板对于相连构件内力影响考虑斜板时梁的弯矩图3.5、斜板对于相连构件内力影响不考虑斜板时梁的弯矩图3.5、斜板对于相连构件内力影响考虑斜板时梁端、柱端弯矩不考虑斜板时梁端、柱端弯矩项目考虑斜板不考虑 斜板误差第一周期1.1551.1993.81 %第二周期1.0811.1849.53 %第三周期0.9120.9443.51 %X风位移角1/22171/159538.99 %Y风位移角1/19961/159625.0

16、6 %X地震位移角1/18401/161513.93 %Y地震位移角1/17341/16872.78 %3.5、斜板对于相连构件内力影响3.6、某工程楼板应力结果剖析3.6、某工程楼板应力结果剖析3.6、某工程楼板应力结果剖析3.6、某工程楼板应力结果剖析3.6、某工程楼板应力结果剖析如上述情况的楼板，如果没有应力计算结果的指导，有可能按照简化算法得到的配筋存在安全隐患或使用问题。3.6、某工程楼板应力结果剖析4、结构整体分析及竖向地震分析4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.2.混合结构整体分析问题4.3.竖向地震计算相关问题4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.1.1、底部框架

17、、框剪、剪力墙结构与上部大屋盖结构的整体分析实际振动及受力:4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题Y向风荷载立柱对网架杆件的受力传递作用4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题不同计算模型在Y向风载下杆件内力对比分析模型柱底弯矩（门厅外墙立柱）网架上弦杆轴力（与门厅外墙立柱相连网架上弦杆）单独分析703.0 kN.m整体分析276.6 kN.m30.9 kN4.1.2大跨屋盖结构相关的规范要求抗规10.2.64.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.1.大屋盖结构与下部结

18、构整体分析问题4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.1.3、这类结构目前设计存在的问题1、钢结构加工单位设计大屋盖屋面2、设计院模拟屋盖做整体分析3、模拟中没有真实反映屋盖刚度、变形及振动4、无法确定屋盖传给下部的荷载5、上下部分不同材料对应的不同阻尼比问题6、大屋盖与下部结构整体计算的竖向错动效应4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.1.4、这类结构的处理方法1、底部结构与上部大屋盖做整体分析2、对于规范要求的结构应该做整体竖向地震分析3、不同材料的混合结构阻尼比的计算4、屋盖设计时要考虑下部结构传递的附加轴力4.1.大屋盖结构与下部结构整体分析问题4.2.混合结构整体分析问题4

19、.2.1.底部混凝土框架上部钢结构框架4.2.2.底部混凝土框架上部门架结构4.2.3.底部混凝土框排架上部钢屋架结构4.2.混合结构整体分析问题4.2.混合结构整体分析问题4.3.竖向地震计算相关问题4.3.1.竖向地震规范计算方法1、底部轴力法（抗规5.3.1）2、竖向地震作用系数法抗规5.3.24.3.竖向地震计算相关问题4.3.竖向地震计算相关问题抗规4.3.154.3.竖向地震计算相关问题高规5.3.34.3.竖向地震计算相关问题3、竖向地震阵型分解反应谱法（抗规5.3.4）4.3.竖向地震计算相关问题4.3.2.竖向地震的特点1、竖向错动效应：剪力墙、框架柱等竖向构件之间可能存在明

20、显的竖向相互错动，从而在水平构件中引发显著内力，并导致竖向构件自身的内力重分配。4.3.竖向地震计算相关问题 某38层框筒结构透视图及典型平面连梁A框架梁A框架梁B4.3.竖向地震计算相关问题在总竖向地震作用基本一致的前提下差3倍基本相当4.3.竖向地震计算相关问题2、竖向地震的二次共振效应对于带有屋盖系统的建筑结构，不恰当的设计方案，可能导致二次共振；当二次共振发生时，结构反应急剧增大。4.3.竖向地震计算相关问题二次共振算例：理论模型屋盖系统竖振周期为T主体结构竖振周期为Tsup完整的竖向地震计算模型4.3.竖向地震计算相关问题4.3.竖向地震计算相关问题4.3.3.竖向地震突出的几个问题

21、1、底部轴力法结果与反应谱结果相差很大2、反应谱计算的阵型数选取问题（有效质量系数远不满足90%）3、局部大悬挑构件的竖向地震作用计算问题4、大屋盖结构与底部结构整体计算竖向地震的阻尼比问题5、水平向地震与竖向地震整体藕联计算问题4.3.竖向地震计算相关问题4.3.4.针对竖向地震的特点软件提供的解决办法1、提供“抗规简化方法”与“反应谱法”取包络的设计手段；2、计算结果直接在内力组合、构件设计中考虑；3、提供无效振型剔除功能,彻底解决有效质量系数难以达到要求的问题。4.3.竖向地震计算相关问题4.3.竖向地震计算相关问题 4.3.竖向地震计算相关问题4.3.竖向地震计算相关问题剔除后剔除前4.3.竖向地震计算相关问题 实例：下部框架，上部网架的结构。4.3.竖向地震计算相关问题 在其他条件不变的情况下，发现在底部地梁层增加荷载，导致上部网架应力比变大，竖向地震工况下网架轴力增大。4.3.竖向地震计算相关问题问题分析: 按规范算法，增加质量时(恒荷载)，