结构设计的常见问题处理课件

1、结构设计的常见问题处理培训计划： 1.计算软件参数的合理取值 2.结构计算结构的判读及常见问题 3.多塔、错层结构计算 4.其他PKPM软件（2-3） 5.结构设计常见问题处理（2-3） 6.钢结构设计 7.MIDAS 第一部分：计算软件参数的合理取值1.水平力与整体坐标的加角:水平力包含水平风荷载和水平地震力， 在这里建议以风荷载大的面方向（或其垂直向），作为其水平力与整体坐标的夹角。2.混凝土容重:钢筋混凝土的容重约为25，但PKPM软件在计算中未考虑结构面上粉刷层荷载，是偏于不安全的，但同时梁与柱、梁与梁的交叉的重叠部分未予扣除，这部分荷载又算多了，综合考虑两种因素，根据测算，一般按结构

2、类型取值:框架结构 25 框剪结构 26 剪力墙结构 27对于具体的构件：板、柱相当；梁大了约10% 总信息（1）水平力与整体坐标的加角 总信息（2）3.地下室层数：地下室的特点是不受风荷载作用；因外围土的约束地震力几乎为零；一般的地下室顶为结构的约束面，因此地震力调整是对地下室的一层而言的。回填土对地下室的约束系数（刚度增大倍数）：一般地下室填3，几乎完全约束时填5，刚性约束时填-1。如结构无地下室，但当地面层作为结构一层输入时，该处地下室层数填1。地下室的约束系数可填2。4.刚性板假定:按照规范要求,结构的位移比应是刚性楼板假定下的位移比指标计算：刚性板配筋计算：刚性板或弹性板包括：施工加

3、载 1；施工加载 2在施工过程中，结构自重（恒载）是随着施工的进行， 一层一层的形成结构再作用上荷载的，并在施工过程中逐层找平，下层的变形对上层上不产生影响。一次性加载没有考虑这种影响，导致结构变形过大，相当于算小了结构的抗压刚度，使结构的竖向位移算大了，增大了柱、墙的竖向位移差，柱、墙受力不均匀。（因为一般墙的轴压比较柱小，墙承担的竖向力较柱大，柱有向墙卸荷的趋势）施工加载 1：就是根据施工的过程，逐层的加载，使下部的加载不产生上部的变形。对一次加载的计算方法有所改进。模拟施工加载2：按模拟施工加荷方式计算竖向力，同时在分析过程中将柱轴向刚度放大10倍计算。更进一步减小了变形差结构的整体计算

4、时未考虑基础的变形影响。基础的变形特点是，受力大的柱变形也大，且中部变形的比边部变形大，即受力大的墙体产生了卸荷作用，柱墙差异变形减小，使得柱和墙上分得的轴力比较均匀。6. 模拟施工加载分析模拟施工在竖向恒载作用下，结构变形基本上是在施工过程中逐层形成的。逐层形成结构刚度；逐层找平；逐层加荷载。在逐层施工过程中，基础发生不均匀沉降。恒载作用下结构变形形成近似示意图一次加载有轴向变形模拟施工1模拟施工2一次加载无轴向变形变形差大小更小墙轴向力大较大较小小柱轴向力小较小较大大方法比较真实模拟施工受力比较 风荷载(1)1.修正后基本风压：根据建筑结构荷载规范的7.1.2条，对与高层、高耸以及对风荷载

5、比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。按高层建筑混凝土结构技术规程的3.2.2条，对与特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压应按100年重现期的风压值采用。按规范的解释，房屋高度大于60m的都是对风荷载比较敏感的高层建筑。 风荷载(2)2.结构基本周期:”荷载规范” 7.4.1规定 对于基本自振周期 T1 大于 0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于 30m 且高宽比大于 1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。 因此一般的高层结构均应考虑风振的影响.框架结构：t=(0.080.1)N框剪结构：

6、t=(0.060.08)N剪力墙： t=0.05N 地震信息(2)3.周期折减系数：这个参数是根据高层建筑混凝土结构技术规程的3.3.16条（强条）要求，按3.3.17条进行折减的。框架：0.60.7 （0.7）框剪：0.70.8 (0.8)剪力墙：0.91.0 (0.9) 主要是考虑房屋内填充墙对结构自振周期的影响. 对于空旷无强房屋,可不折减周期.(框架取0.9)我认为对框架结构还有柱对梁的加强作用（壁式框架）4.构件的抗震等级7.1.2短肢剪力墙的抗震等级应比本规程表 4.8.2 规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；10.2.5 对部分框支剪力墙结构，当转换层的位置设置在 3 层及 3

7、层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按本规程表 4.8.2 和表 4.8.3 的规定提高一级采用。 10.3.3 带加强层高层建筑结构应符合下列构造要求： 加强层及其相邻层的框架往和核心简剪力墙的抗震等级应提高一级。10.4.4 错层处框架柱的截面高度不应小于 600mm，混凝土强度等级不应低于 C30， 规程抗震等级应提高一级采用，箍筋应全柱段加密。10.5.5 连接体及与连接体相邻的结构构件的抗震等级应提高一级采用。 短肢 3层转换 加强层 错层 连体 5.关于扭转耦连计算 高规3.3.4-1条规定，质量、刚度不对称、不均匀的结构，以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考

8、虑扭转耦连振动影响的振型分解反应谱法。 抗规5.2.3条:规则结构不进行扭转耦联计算时 平行于地震作用方向的两个边榀 其地震作用效应应乘以增大系数 一般情况下 短边可按 1.15 采用 长边可按 1.05 采用当扭转刚度较小时 宜按不小于 1.3 采用 ,但SATWE未执行这条 ) 非耦联计算仅适用于平面结构以及能够解耦成平面结构的简单空间结构，对复杂空间结构可能造成错误结果。 ) 耦联计算适用于任何结构，总是正确的。 ) 耦联计算的结果不一定比非耦联计算的结果大，二 者没有必然关系。 ) 建议总是选择耦联计算，不会出问题。非耦联 耦联 6.双向地震作用 规范条文：新抗震规范5.1.1条规定，

9、质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。 具体操作原则：楼层位移比或者层间位移比超过1.2，考虑双向地震 计算公式： 公式中:Sx和 Sy表示在算X向地震作用下,由于结构的不对称,在X向和Y向产生的地震力. 对称结构也不会产生双向地震力. 双向地震的含义：对于结构复杂的高层结构，在地震作用下，存在明显的不同方向地震的偶合效应，即X向的地震在产生X向地震效应的同时也产生了Y向的地震效应，两个方向的效应同时存在。因此要进行地震方向的组合考虑双向地震带来的配筋增大1. 规则框架例 2. 框剪结构例考虑双向地震对配筋的影响：结构越不对称越复杂,影响越大 .对称结构没影响。 实例

10、： 偶然偏心对构件内力的影响 构件标准内力对比 (FRAM1 第 8 层) 梁支座弯矩比 1.16( 2) 1.01( 24) AVER= 1.06 梁剪力比 1.16( 2) 1.01( 24) AVER= 1.06 柱剪力Vx比 1.17( 23) 1.01( 6) AVER= 1.06 柱剪力Vy比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07 柱轴力N比 1.09( 20) 1.02( 2) AVER= 1.05 柱底弯矩Mx比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07 柱底弯矩My比 1.16( 23) 1.01( 6) AVER= 1.06 柱顶弯矩

11、Mx比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07 柱顶弯矩My比 1.17( 24) 1.01( 2) AVER= 1.07 偶然偏心对配筋（平均）的影响 柱 梁15层框剪 11.9% 2.3%13层框剪(PJ2) 0.4% 1.7%33层框支 0.8%8层框架 7.7 3.9%21层框剪 0.9% 1.2%19层框剪 1.3% 1.2%18层框剪 0.7% 3.0%平均增加 3.82% 2.01% 偶然偏心对最大位移比的影响（最大/平均） 不考虑 考虑 增加15层框剪 1.20 1.31 8.11%13层框剪(PJ2) 1.82 1.95 6.99%33层框支 1.05 1

12、.5 30.32%8层框架 1.76 2.39 26.22%19层框剪 1.57 1.75 10.04%18层框剪 1.43 2.03 29.16%平均增加 18.47% 双向地震与偶然偏心总结双向地震对结构的计算比较科学，反映了复杂结构的受地震力大的特点 在位移比接近1.4是有可能双向地震比偶然偏心地震反应更大.偶然偏心对结构的影响稳定，对结构是否复杂反应不敏感，位移比增加较多，难以满足规范要求我个人认为楼层在一个方向同时增加质量偏心，这种算法过严建议指标计算：双向地震与偶然偏心配筋计算：双向地震双向地震起控制作用的算例 = 工况 2 = X 双向地震作用下的楼层最大位移 Floor Tow

13、er Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h 10 1 333 15.60 13.49 1.16 3300. 310 1.52 1.50 1.02 1/2167. 9 1 302 14.37 12.22 1.18 3300. 279 1.66 1.64 1.01 1/1986. 8 1 271 12.94 10.81 1.20 3300. 271 1.82 1.73 1.05 1/1812. 7 1 240 11.32 9.29 1.22 3300. 240 1.95 1.78 1.09 1/

14、1694. 6 1 209 9.55 7.70 1.24 3300. 209 2.02 1.80 1.13 1/1630. 5 1 178 7.65 6.04 1.27 3300. 178 2.08 1.78 1.17 1/1587. 4 1 147 5.63 4.36 1.29 3300. 147 2.10 1.70 1.23 1/1572. 3 1 116 3.56 2.71 1.31 3300. 116 2.00 1.53 1.30 1/1650. 2 1 85 1.56 1.19 1.32 3300. 85 1.47 1.11 1.32 1/2252. 1 1 54 0.12 0.09

15、 1.00 3300. 54 0.12 0.09 1.00 1/9999. X方向最大值层间位移角: 1/1572.= 工况 4 = X+5% 偶然偏心地震力作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h 10 1 310 12.97 9.96 1.30 3300. 310 1.38 1.15 1.20 1/2392. 9 1 279 11.67 8.91 1.31 3300. 279 1.52 1.23 1.23 1/2171. 8 1 248 10.2

16、6 7.79 1.32 3300. 248 1.61 1.28 1.25 1/2054. 7 1 217 8.75 6.63 1.32 3300. 217 1.65 1.31 1.26 1/1994. 6 1 186 7.19 5.41 1.33 3300. 186 1.66 1.30 1.28 1/1985. 5 1 155 5.60 4.17 1.34 3300. 155 1.63 1.25 1.30 1/2023. 4 1 124 4.01 2.96 1.35 3300. 124 1.55 1.17 1.33 1/2126. 3 1 93 2.47 1.82 1.36 3300. 93

17、1.39 1.03 1.36 1/2366. 2 1 62 1.08 0.80 1.35 3300. 62 1.02 0.75 1.36 1/3241. 1 1 54 0.07 0.06 1.00 3300. 54 0.07 0.06 1.00 1/9999. X方向最大值层间位移角: 1/1985. 8.多方向水平地震作用 规范条文：抗震规范5.1.1条规定,有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。 程序实现：针对这一条，程序增加了自动计算多方向水平地震作用的功能。用户可以根据需要指定多个（最多允许12个）地震作用方向，程序对每一地震方向进行

18、地震反应谱分析，计算相应的构件内力。在构件设计阶段，也将考虑每一方向地震作用下构件内力的组合，这样不至于漏掉最不利情形，保证了结构设计的安全。多方向地震的输出标记: EX1,EY1；EX2,EY2；EX3,EY3；EX4,EY4；EX5,EY5；(iCase) Shear-X Shear-Y Axial Mx-Btm My-Btm Mx-Top My-Top - N-C = 1 Node-i= 488, Node-j= 39, DL= 6.000(m), Angle= 0.000 ( 1) 28.4 13.1 -31.8 -25.5 55.3 -52.8 -115.0 ( 2) -5.7 40

19、.6 44.7 -78.9 -11.1 -165.0 22.9 ( 3) 3.2 -0.2 1.3 0.4 6.3 0.8 -13.0 ( 4) -0.3 4.8 -3.4 -9.3 -0.6 -19.4 1.3 ( 5) -0.6 -1.9 -249.0 3.6 -1.1 7.8 2.3 ( 6) 1.2 -0.4 -97.1 0.6 2.4 1.9 -5.1 EX1 27.4 12.6 -33.0 -24.6 53.4 -50.9 -111.1 EY1 -9.3 40.8 43.9 -79.2 -18.2 -165.6 37.6 EX2 20.3 26.2 39.0 -50.9 39.6

20、-106.5 -82.4 EY2 -20.6 33.7 38.7 -65.4 -40.2 -136.6 83.4 EX3 12.9 34.9 42.8 -67.7 25.1 -141.6 -52.3 EY3 -25.9 24.6 34.4 -47.9 -50.5 -99.8 105.0 -有斜交抗侧力结构无斜交抗侧力结构无斜交抗侧力结构有斜交抗侧力结构无斜交抗侧力结构有斜交抗侧力结构 多方向地震输入配筋增加量由本组例题可以看到： A) 对于正交、规则结构，是否考虑多方向地震对构件配筋结果影响很小，配筋平均增加不到1%； B) 对于存在明显斜交抗侧力构件的结构，考虑多方向地震对构件配筋结果影响较

21、明显，配筋平均增加5%左右，最大增加90%； C) 这也从一个侧面证明了：对于存在明显斜交抗侧力构件的结构，应该考虑多方向地震作用对复杂结构建议要无条件的多算几个方向的地震，如30,45,759.振型数的控制9.1。规范、规程相关规定9.2。结构动力自由度数9.3。结构计算振型数9.4。振型特征参数的理解9.1。规范、规程相关规定抗震规范第5.2.2条规定：抗震计算时，不进行扭转耦联计算的结构，水平地震作用标准值的效应，可只取前23个振型，当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时，振型个数应适当增加。其条文说明中还指出：为使高柔建筑的分析精度有所改进，其组合的振型个数适当增加。振型个数一

22、般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。高规5.1.13-2条规定：抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。刚性楼板3个带质量的自由度Dx、Dy、z弹性节点有2个带质量的自由度dx、dy结构的自由度数振型参与质量：抗震规范和高规提出了“振型参与质量”的概念和应用原则。此概念最早出现于WILSON E.L教授的ETABS程序中。他指出在层刚性楼板假定下，当累计的X、Y和的振型有效质量都大于90%时，这时所取的振型数就是足够的振型数。现在程序提供的方法是一种适用于刚性楼板

23、和弹性楼板的通用方法，用于计算各地震方向的有效质量系数。用户可以在输出结果中查到计算各地震方向的有效质量系数，保证有效质量系数超过0.9。超过0.9意味着计算振型数够了，否则计算振型数不够。如果不够，说明后续振型产生的地震作用效应不能忽略。如果不能保证这点，将导致地震作用偏小。按此地震作用设计的结构将存在不安全性，所以应该增加振型数并重新计算地震作用。八层钢框架：存在大量越层柱和弹性节点，这种情况往往需要很多振型才能使有效质量系数满足要求。原因：振型整体性差，局部振动明显8层结构：算了30个振型有效质量系数仍不够活荷计算 活荷折减1.表 4.1.2仅适应于”1(1)”住宅、宿舍、旅馆、办公楼、

24、医病房、托儿所、幼儿园 2)第 1(2)7 项当楼面梁从属面积超过 50m 时应取 0.9； 3)第 8 项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取 0.8； 对单向板楼盖的主梁应取.6； 对双向板楼盖的梁应取 0.8； 建议取0.84)第 912 项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。5)工业建筑:设计墙、柱、基础时，可采用与设计主梁相同的荷载（不折减）。 调整信息(1)1）梁端负弯矩调幅系数在竖向荷载作用下，钢筋砼框架梁设计允许考虑砼的塑性变形内力重分布，适当减小支座负弯矩，相应增大跨中正弯矩，梁端负弯矩调幅系数可在.范围内取值。建议取0.85。需注意：此项调整只针对竖向荷载对地震力和风荷载不

25、起作用。(可能与裂缝宽度计算有矛盾)）梁设计弯矩增大系数通过此参数补偿因没有考虑活荷不利组合的不安全因素，未考虑活荷不利组合或采用弹性楼板时填增大系数1.1。如果已考虑了活荷载不利布置的影响，则此系数填1。 调整信息(2)）梁扭矩折减系数对于现浇楼板结构，当采用刚性楼板假定时，可以考虑楼板对梁抗扭的作用而对梁的扭矩进行折减。建议取0.4注意：程序规定若考虑楼板的弹性变形，梁的扭矩折减系数不起作用。对于不与刚性楼板相连的梁及弧梁，此系数也不起作用。）连梁刚度折减系数多、高层结构设计中允许连梁开裂，开裂后连梁的刚度有所降低，程序中通过连梁刚度折减系数来反映开裂后的连梁刚度。建议取:0.7建议连梁按

26、跨高比小于等于5控制。 调整信息(3)）度设防烈度的各类框架和一级抗震等级的框架结构梁柱超配系数对于度设防烈度的各类框架和一级框架，进行内力调整时要按实配钢筋和材料强度标准值来计算。程序要求输入的超配系数(1.15）调整与框支柱相连的梁内力规范要求对框支柱的地震作用弯矩、剪力进行调整。程序自动对框支柱的弯矩剪力作调整，由于调整系数往往很大，为了避免异常情况，程序给出一个控制开关，由设计人员决定是否对与框支柱相连的框架梁的弯矩剪力进行相应调整。 (不调整) 调整信息(4)8)中梁刚度放大系数：梁刚度增大系数BK可在1.52.0范围内取值。程序自动搜索中梁和边梁，两侧均与刚性楼板相连的中梁的刚度放

27、大系数为BK，只有一侧与刚性楼板相连的中梁或边梁的刚度放大系数为1.0+(BK-1.)/2,其他情况的梁刚度不放大。可以推断，梁刚度增大后，结构刚度增大，从而地震力增大，结构反应及构件内力增大，而梁的配筋并未考虑板的参与工作，因此，梁的配筋增大。（1.5）梁刚度增大系数对弹性楼板不起作用。9.结构的薄弱层受剪承载力突变 高规的4.4.3、5.1.14条规定，A级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。抗震设计的高层建筑结构，结构楼层层间

28、抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。 刚度突变高规的4.4.2、5.1.14条规定，抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度小于其上一层的70%或小于其上相临三层侧向刚度平均值的80%，或某楼层竖向抗侧力构件不连续，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。高规附录E.0.2条规定，当底部带转换层高层建筑结构的转换层设置在3层及3层以上时，其楼层侧向刚度尚不应小于相邻上部楼层侧向刚度的60%。抗震规范附录E2.1规定，筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2。按楼层刚度比判断薄弱层按楼层承载力比判断薄弱层

29、楼层抗剪承载力的简化计算矩形截面柱抗剪承载力计算：对其它截面柱，都简化成矩形截面来计算其抗剪承载能力。剪力墙对每段墙肢，按矩形截面计算其抗剪承载能力高规8.1.4条规定，对于框剪力墙结构中的柱，每层柱所承担的地震剪力不小于本楼层总剪力的20%。剪力墙的刚度会比柱的刚度大很多，受地震作用时，会出现各个击破的问题，因此在剪力墙出现裂缝卸荷后，柱子应能承担其相应的剪。但要注意，对于柱很少的时候（如屋面塔楼等），这样调整后会出现柱子剪力很大的情况，假如这样，就不要调整了。10. 0.2Q0剪力调整顶层有小塔楼的结构，在地震分析中可能出现鞭稍效应，也就是说发生二次共震，这是对塔楼不利的，如果计算的的振型

30、数不够多则要放大塔楼地震力，振型数已够多，则不放大塔楼地震力非藕连计算：3=m6 Rt=3 6=m9 Rt=1.5藕连计算 ：9=m12 Rt=3 12=m15 Rt90%时 取 Rt1/10*Q*H/H0.1*Q/P=0.0016=1/625时要考虑-效应（2）该结构刚重比框剪结构：框架结构：可以不考虑重力二阶效应考虑-对结构的周期、位移、和内力都有影响 超高层要考虑 设计信息（2）2)梁助重叠部分简化是否作为刚域不作为刚域：程序将梁柱交叠部分作为梁的一部分计算；作为刚域： 程序将梁柱交叠部分作为刚域计算。梁柱交叠部分作为刚域计算是比较合理的，但对于框支转换结构的转换梁我认为不合适的。3）

31、钢柱计算长度系数计算此参数专用于钢柱,当选择“有侧移”时,程序按钢结构设计规范附录4.2的公式计算，当选择“无侧移”时，程序按钢结构设计规范附录4.1的公式计算。 地下建筑和小型钢结构与主体结构相连时可考虑为无侧移结构. 设计信息（2）4)柱配筋单偏压与双偏压计算 边跨及角柱及考虑多向地震时,柱处于双向受力状态, 均处在双向受力状态。按双偏压计算是比较合适的. 高规要求对角柱按双偏压计算。 但是“SATWE”软件在双向偏压计算结果难以接受.因此，建议按单偏压计算，双偏压验算。 根据“立正”软件的考算，双偏压比单偏压配筋均有不同程度的提高柱单偏压与双偏压计算比较柱的计算长度第7.3.11条规定，

32、一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构，各层柱的计算长度系数可按表7.3.11-2取用。楼盖类型柱的类别 计算长度系数现浇楼盖底层柱1.0其余各层柱1.25装配式楼盖底层柱1.25其余各层柱1.5当水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上时，框架柱的计算长度系数可按下列两公式计算，并取其中的较小值： 柱单偏压与双偏压计算比较柱单偏压与双偏压计算比较柱单偏压与双偏压计算比较柱的计算长度从恒载,活载与地震作用弯矩图比较得出: 中柱:水平荷载弯矩大于”恒载+活载”弯矩的3倍 边柱:水平荷载弯矩与”恒载+活载”弯矩基本持平因此:对中柱应按7.3.11-3条计算柱计算长度,对边柱则不用由于边柱轴力小,但边柱处在受扭不利以及上下柱约束不利状态,建议: 按7.3.11-3条计算柱计算长度但按此条计算后柱计算长度均变长,配筋变大,对老建筑,配筋控制要求严等建筑应慎重.SATWE柱的计算长度算错了根据有关规范，荷载的组合的基本公式如下：组合系数:恒-1;活-0.7;风-0.6; 吊-0.7;1.35恒+1.4*0.7活1.20恒+1.4活+1.4*0.6风+1.4*