KM结构设计与分析中的问题探讨

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、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.判断地地下室顶板板是否嵌固固所要求的的模型抗规6.1.14条条及其条文文说明1.2、不不同指标要要求的模型型高规5.3.7及条条文说明1.2、不不同指标要要求的模型型1.2.4.位移计计算要求的的模型高规5.2.1及条条文说明，，内力计算算时连梁刚刚度折减1.2、不不同指标要要求的模型型高规6.2.13条条文说明，，位移计算算时连梁刚刚度折减1.2、不不同指标要要求的模型型1.2、不不同指标要要求的模型型1.2.5.计算刚刚重比要求求的模型高规5.4.4条刚刚重比计算算公式1.2、不不同指标要要求的模型型高规5.4.4条文文说明1.2、不不同指标要要求的模型型1.2.6.计算周周期比、位位移比要求求的模型高规3.4.5条文文说明1.2、不不同指标要要求的模型型1.3、复复杂结构模模型不确定定性的包络络设计1.3.1.复杂结结构不同的的力学模型型的计算高规5.1.12对对于复杂结结构计算的的模型要求求1.3.2.多塔结结构整体与与拆分模型型的计算高规5.1.14及及条文说明明对于多塔塔结构的设设计1.3、复复杂结构模模型不确定定性的包络络设计高规10.5.71.3、复复杂结构模模型不确定定性的包络络设计1.3.3.结构复复杂部位的的应力补充充分析模型型高规5.1.15及及条文说明明1.3、复复杂结构模模型不确定定性的包络络设计1.3.4.连梁处处理（铰接接）之后的的设计模型型高规7.2.26条文文及说明明1.3、、复杂结结构模型型不确定定性的包包络设计计高规7.2.26条文文说明1.3、、复杂结结构模型型不确定定性的包包络设计计1.3.5.少少墙框架架设计模模型的确确定抗规6.2.13及条条文说明明1.3、、复杂结结构模型型不确定定性的包包络设计计2、梁、、柱、墙墙配筋分分析2.1、、梁的弯弯矩调幅幅及受压压钢筋的的考虑2.2、、柱单双双偏压的的理解2.3、、剪力墙墙边缘构构件配筋筋误区2.1梁梁的弯矩矩调幅及及受压钢钢筋的考考虑2.1.1规范范要求及及理解高规5.2.3高规6.3.22.1梁梁的弯矩矩调幅及及受压钢钢筋的考考虑混凝土规规范11.3.1条，，计入受受压钢筋筋梁端受受压区高高度(10规范范明确数数值界限限)：支座受压压区钢筋筋要求砼规范5.4.3负弯矩调调幅不宜宜大于25%，，弯矩调调整后相相对受压压区高度度应满足足：一级抗震震等级：二、三级级抗震等等级：二、三级级抗震等等级：一级抗震震等级：2.1梁梁的弯矩矩调幅及及受压钢钢筋的考考虑1、弯矩矩调幅的的目的2、支座座负弯矩矩调幅后后，跨中中正弯矩矩需要加加大3、跨中中正弯矩矩不小于于按简支支梁计算算跨中弯弯矩50%的本本质理解解4、软件件对于所所有的梁梁从严都都执行这这条（V2.2对于于次梁默默认不执执行）2.1梁梁的弯矩矩调幅及及受压钢钢筋的考考虑2.1梁梁的弯矩矩调幅及及受压钢钢筋的考考虑2.1.2软件件的处理理1、软件件的极限限弯矩概概念Mcmax=α1fcξbh0b(h0-0.5ξξbh0)2、程序处处理2.1梁的的弯矩调幅幅及受压钢钢筋的考虑虑2.1梁的的弯矩调幅幅及受压钢钢筋的考虑虑程序处理如果用户选选择该项参参数，原来来只对地震震作用组合合进行该项项控制，10规范后对所所有组合下下的框架梁梁支座都进进行控制，，一级抗震震，，其他都是是，，按按这个要求求计算受压压区钢筋，，同时计入入受压区钢钢筋影响来来计算受拉拉区钢筋。。2.1梁的的弯矩调幅幅及受压钢钢筋的考虑虑计入受压钢钢筋与否结结果比较2.1梁的的弯矩调幅幅及受压钢钢筋的考虑虑已知弯矩设设计值M按单筋（或或双筋）方方式计算受受拉钢筋验算相对受受压高度：：一级0.25；二、三级级0.35不满足时，，按受压区区高度限值值重新计算算受压及受受拉钢筋计算所得的的As’与反向弯矩矩所求的拉拉筋As比较取大值值As’=0.5/0.3As已知弯矩设设计值M按单单筋筋（（或或双双筋筋））方方式式计计算算受受拉拉钢钢筋筋验算算相相对对受受压压高高度度：：一一级级0.25；二二、、三三级级0.35不满满足足时时，，给给出出超超限限提提示示勾选选不勾勾选选地震震组组合合已知知弯弯矩矩设设计计值值M按单单筋筋（（或或双双筋筋））方方式式计计算算受受拉拉钢钢筋筋验算算相相对对受受压压高高度度：：0.35不满满足足时时，，按按受受压压区区高高度度限限值值重重新新计计算算受受压压及及受受拉拉钢钢筋筋计算算所所得得的的As’’与反反向向弯弯矩矩所所求求的的拉拉筋筋As比较较取取大大值值As’’=0已知知弯弯矩矩设设计计值值M按单筋筋（或或双筋筋）方方式计计算受受拉钢钢筋勾选不勾选选非地震震组合合2.2.1单双双偏压压规范范配筋筋公式式单偏压压配筋筋公式式2.2、柱柱单双双偏压压的理理解双偏压压配筋筋公式式2.2、柱柱单双双偏压压的理理解矩形截面柱柱单向偏心心受力构件件计算配筋筋，计算方方法简单，，是传统柱柱配筋方式式。双向偏偏心受力状状态是柱子子受力的一一般状态，，单向偏心心受力状态态只是双向向受力状态态的一种特特例，按双双向偏心受受力构件计计算配筋是是柱子配筋筋的通用算算法。程序对异形柱、角角柱自动采用双偏压计算配筋2.2、柱柱单双偏压压的理解4.3、柱柱单双偏压压的理解2.2、柱柱单双偏压压的理解2.2.2（单偏压压、双偏压压）工程实实例：单偏压计算算完之后，，输出的抗抗剪承载力力计算结果果：2.2、柱柱单双偏压压的理解抽取其中某某一支撑，，查看单偏偏压详细计计算信息：：2.2、柱柱单双偏压压的理解修改柱配筋筋方式为双双偏压，查查看详细计计算信息2.2、柱柱单双偏压压的理解2.2、柱柱单双偏压压的理解工程实例2：2.2、柱柱单双偏压压的理解单偏压计算算结果2.2、柱柱单双偏压压的理解双偏压计算算结果2.2、柱柱单双偏压压的理解2.3剪力力墙边缘构构件配筋误误区2.3.1规范对于于剪力墙配配筋要求2.3剪力力墙边缘构构件配筋误误区短肢剪力墙墙2.3剪力力墙边缘构构件配筋误误区2.3.2边缘配筋筋两个误区区1、边缘构构件中应该该考虑部分分竖向分布布筋面积2、边缘构构件应该考考虑短肢剪剪力墙全截截面配筋要要求2.3剪力墙墙边缘构件配配筋误区2351+(400-aa)*500*Rwv=2351+(400-250)*500*0.8%=29511级非加强区区1%全截面200*1600*1%=3200竖向分布筋200*800*0.3%=480（3200-480）/2=1360模型这两个位位置墙长不一一样，左边墙墙长1900，右边墙长长2100。。短肢墙全截截面配筋为：1900*240*1%=4560，扣除中间间墙身部分的的竖向分布筋筋：240*（1900-800）*0.25%=660，剩剩下的部分均均分到两端暗暗柱（4560-660）/2=1950，所所以会比右边边长墙的配筋筋大。L型型墙墙肢肢，，计计算算配配筋筋面面积积应应该该是是312+959=1271，为为什什么么软软件件给给出出的的结结果果是是1559呢？？该该边边缘缘构构件件两两边边都都是是长长墙墙，，没没有有短短肢肢剪剪力力墙墙边缘缘构构件件信信息息：：竖向向部部分分：：计计算算配配筋筋+分布布筋筋=312+（400-200）*0.3%=456横向向部部分分：：计计算算配配筋筋+分布布筋筋=959+（400-200）*0.3%=1103两部部分分计计算算配配筋筋相相加加456+1103=1559两部部分分构构造造配配筋筋：：阴阴影影区区面面积积*0.6%=（540*240+300*240）*0.6%=1209.66（12）=678.24三者取大大值。3、楼板板配筋分分析中的的相关问问题3.1.规范对对于混凝凝土板的的计算及及构造要要求3.2.应进行行精细分分析的楼楼板3.3.楼板的的设计现现状3.4.PMSAP精精细化楼楼板应力力分析3.5.斜板对对于相连连构件内内力影响响3.6.某工程程楼板应应力结果果剖析3.1.规范对对于混凝凝土板的的计算及及构造要要求3.1.1.规规范对于于混凝土土板的计计算及构构造要求求混凝土规规范9.1.1混凝土规规范9.1.2对于板板的跨厚厚比及最最小厚度度要求3.1.规范对对于混凝凝土板的的计算及及构造要要求混凝土规规范9.1.43.1.规范对对于混凝凝土板的的计算及及构造要要求混凝土规规范9.1.6相关的的构造要要求3.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求混凝土规范9.1.8相相关的构造要要求3.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求高规3.4.83.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求3.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求高规3.6.33.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求高规5.1.53.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求3.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求高规10.2.143.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求3.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求3.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求抗规3.6.43.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求3.1.规范范对于混凝土土板的计算及及构造要求3.2.应进进行精细分析析的楼板总原则：如果结构的某某些楼板（包包括平板和斜斜板）中存在在显著的面内内应力和变形形，那么这些些楼板就应该该采用整体有有限元分析得得到的内力结结果进行配筋筋设计。3.2.应进进行精细分析析的楼板3.2.应进进行精细分析析的楼板3.3.楼板板的设计现状状3.3.1.对于一般平平板的处理（（逐房间计算算配筋）3.3.2.对厚板等无无梁楼盖的处处理（逐层计计算配筋）3.3.3.变形较大的的平板配筋设设计3.3.4.斜板的配筋筋设计3.3.5空空心楼板的配配筋设计3.4.PMSAP精细细化楼板应力力分析PMSAP楼楼板应力分析析：将楼板定义成成弹性板，直直接组装到整整体结构中去去。板的所有有应力和变形形结果，均如如同梁、柱、、墙一样，从从整体分析中中得到，并以以此为基础作作配筋。它不但可以考考虑同层房间间之间的相互互影响，也可可以考虑不同同楼层之间的的相互影响；；基于整体结结构计算的弹弹性支座刚度度，在有限元元意义下是准准确的。可以准确考虑虑地震作用和和风荷载等水水平力的影响响。既能考虑板的的面外抗弯特特性，又可以以准确考虑板板面内的平面面应力及其对对板承载力的的影响，对板板可进行偏心受拉设计计。3.4.PMSAP精细细化楼板应力力分析楼板：基于有有限元分析的的全楼整体设设计用户只需要做做如下工作：：定义弹性楼板板6指定适当的楼楼板网格尺寸寸3.4.PMSAP精细细化楼板应力力分析3.5、斜板板对于相连构构件内力影响响实例：两种计算模型型不考虑斜板的的计算模型考虑斜板的计计算模型PMSAP自动生成的斜斜板有限元网网格3.5、斜板板对于相连构构件内力影响响考虑斜板时梁梁的弯矩图3.5、斜板板对于相连构构件内力影响响不考虑斜板时时梁的弯矩图图3.5、斜板板对于相连构构件内力影响响考虑斜板时梁梁端、柱端弯弯矩不考虑斜板时时梁端、柱端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1/19961/159625.06%X地震位移角1/18401/161513.93%Y地震位移角1/17341/16872.78%3.5、斜板板对于相连构构件内力影响响3.6、某工工程楼板应力力结果剖析3.6、某工工程楼板应力力结果剖析3.6、某工工程楼板应力力结果剖析3.6、某工工程楼板应力力结果剖析3.6、某工工程楼板应力力结果剖析如上述情况的的楼板，如果果没有应力计计算结果的指指导，有可能能按照简化算算法得到的配配筋存在安全隐患或使使用问题。3.6、某工工程楼板应力力结果剖析4、结构整体体分析及竖向向地震分析4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.2.混合合结构整体分分析问题4.3.竖向向地震计算相相关问题4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.1、、底部框架、、框剪、剪力力墙结构与上上部大屋盖结结构的整体分分析实际振动动及受力:4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题Y向风荷载立柱柱对网架杆件件的受力传递递作用4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题不同计算模型型在Y向风载下杆件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703.0kN.m—整体分析276.6kN.m30.9kN4.1.2大大跨屋盖结构构相关的规范范要求抗规10.2.64.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.3、、这类结构目目前设计存在在的问题1、钢结构加加工单位设计计大屋盖屋面面2、设计院模模拟屋盖做整整体分析3、模拟中没没有真实反映映屋盖刚度、、变形及振动动4、无法确定定屋盖传给下下部的荷载5、上下部分分不同材料对对应的不同阻阻尼比问题6、大屋盖与与下部结构整整体计算的竖竖向错动效应应4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.1.4、、这类结构的的处理方法1、底部结构构与上部大屋屋盖做整体分分析2、对于规范范要求的结构构应该做整体体竖向地震分分析3、不同材料料的混合结构构阻尼比的计计算4、屋盖设计计时要考虑下下部结构传递递的附加轴力力4.1.大屋屋盖结构与下下部结构整体体分析问题4.2.混合合结构整体分分析问题4.2.1.底部混凝土土框架上部钢钢结构框架4.2.2.底部混凝土土框架上部门门架结构4.2.3.底部混凝土土框排架上部部钢屋架结构构4.2.混合合结构整体分分析问题4.2.混合合结构整体分分析问题4.3.竖向向地震计算相相关问题4.3.1.竖向地震规范范计算方法1、底部轴力力法（抗规5.3.1））2、竖向地震震作用系数法法抗规5.3.24.3.竖向向地震计算相相关问题4.3.竖向向地震计算相相关问题抗规4.3.154.3.竖向向地震计算相相关问题高规5.3.34.3.竖向向地震计算相相关问题3、竖向地震震阵型分解反反应谱法（抗抗规5.3.4）4.3.竖向向地震计算相相关问题4.3.2.竖向地震的特特点1、竖向错动动效应：剪力墙、框架架柱等竖向构构件之间可能能存在明显的的竖向相互错错动，从而在在水平构件中中引发显著内内力，并导致致竖向构件自自身的内力重重分配。4.3.竖向向地震计算相相关问题某38层框筒结构透透视图及典型型平面连梁A框架梁A框架梁B4.3.竖竖向地震计计算相关问问题在总竖向地地震作用基基本一致的的前提下差3倍基本相当4.3.竖竖向地震计计算相关问问题2、竖向地地震的二次次共振效应应对于带有屋屋盖系统的的建筑结构构，不恰当当的设计方方案，可能能导致二次次共振；当二次共振振发生时，，结构反应应急剧增大大。4.3.竖竖向地震计计算相关问问题二次共振算算例：理论论模型屋盖系统竖竖振周期为为T主体结构竖竖振周期为为Tsup完整的竖向向地震计算算模型4.3.竖竖向地震计计算相关问问题4.3.竖竖向地震计计算相关问问题4.3.3.竖向地地震突出的的几个问题题1、底部轴轴力法结果果与反应谱谱结果相差差很大2、反应谱谱计算的阵阵型数选取取问题（有有效质量系系数远不满满足90%）3、局局部大大悬挑挑构件件的竖竖向地地震作作用计计算问问题4、大大屋盖盖结构构与底底部结结构整整体计计算竖竖向地地震的的阻尼尼比问问题5、水水平向向地震震与竖竖向地地震整整体藕藕联计计算问问题4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题4.3.4.针针对竖竖向地地震的的特点点软件件提供供的解解决办办法1、提提供““抗规简简化方方法”与““反应谱谱法””取包络络的设设计手手段；；2、计计算结结果直直接在在内力力组合合、构构件设设计中中考虑虑；3、提提供无效振振型剔剔除功功能,彻底解解决有有效质质量系系数难难以达达到要要求的的问题题。4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题剔除后后剔除前前4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题实例：：下部框框架，，上部部网架架的结结构。。4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题在其他他条件件不变变的情情况下下，发发现在在底部部地梁梁层增增加荷荷载，，导致致上部部网架架应力力比变变大，，竖向向地震震工况况下网网架轴轴力增增大。。4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题问题分分析:按规范范算法法，增增加质质量时时(恒荷载载)，当增增加质质量的的位置置在原原质心心以下下，导导致本本层竖竖向地地震作作用放放大，，以上上时导导致本本层竖竖向地地震作作用减减小。。结论:大底盘盘，异异形结结构等等质量量不均均匀的的结构构，应应采用用反应应谱算算法计计算竖竖向地地震。。4.3.竖竖向地地震计计算相相关问问题5、控控制结结构整整体稳稳