关于结构计算的几点认识

发布 2021-05-30 03:35:28 阅读 3451

一、《高规》5.1.16规定对结构分析软件的计算结果应进行分析判断,确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。

这项工作是要以结构设计的力学概念和丰富的工程设计经验为基础。一般从结构总体和局部这两个方面进行分析考虑。

具体包括:1)结构周期、振型是否合理。结构各层的**剪力与其上各层总重力荷载代表值的比值是否符合《抗震规范》5.2.4条的要求。

2)考虑偶然偏心的楼层扭转位移比和不考虑偶然偏心的最大弹性层间位移角是否控制在规范规定的限值内(《抗震规范》3.4.3条、5.

5.1条;《高规》4.3.

5条、4.6.3条)。

位移形态是否合理。

3)轴压比(墙、柱)、剪压比(框支梁和主要墙体)是否恰当。

4)截面配筋是否在合理的范围,应考虑其经济性。

5)总体和局部的力学平衡条件是否得到满足。判断力平衡条件时,应针对重力荷载、风荷载作用下的单工况内力进行。

6)对局部构件,特别是受力复杂的构件(如转换层构件),分析其内力或应力分布是否与力学概念和以往的工程经验相一致。

7)转换层的楼层刚度比是否控制得当。

8)结构时程分析时**波和计算结果是否符合规范要求。应对反应谱法和时程分析的结果进行比较,不仅对总**作用和最大层间位移进行比较,还要对楼层的剪力和层间位移沿高度的分布进行比较,取二者的不利情况。一般来说时程分析能找出薄弱层或薄弱部位。

二。**作用计算的一般规定

抗震规范》5.1.1各类建筑结构的**作用,应符合下列规定:(强制性条文内容)

一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平**作用并进行抗震验算,各方向的水平**作用应由该方向抗侧力构件承担。

有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平**作用。

质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平**作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整**作用效应的方法计入扭转影响。(高规指应计算单向水平**作用下的扭转影响。)

度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计算竖向**作用。

注度时采用隔震设计的建筑结构,应按有关规定计算竖向**作用。

抗震计算方法:(应根据《抗震规范》5.1.2条、《高规》3.3.4和5.1.13条)

1)底部剪力法:把**作用当作等效静力荷载,计算结构的最大**反应。

2)振型分解反应谱法:利用振型分解原理和反应谱理论进行结构最大**反应分析。

3)时程分析法:选用一定的**波,直接输入到所设计的结构,然后对结构的运动平衡微分方程进行数值积分,求得结构在整个**时程范围内的**反应。时程分析法有两种,一种是振型分解法,另一种是逐步积分。

三、关于考虑质量偶然偏心计算和双向**作用时的计算。

相应规范:1.《抗震规范》5.

2.3第1条:规则结构不进行扭转耦联计算时,平行与**作用方向的两个边榀,其**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(钢结构中角柱可取1.3采用)。

2.《高规》3.3.

3计算单向**作用时应考虑偶然偏心的影响。每层质心沿垂直于**作用方向的偏移值按垂直**作用方向长度的5%。《高规》3.

3.4高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法。对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。

总结:1)通常情况,规则结构可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平**作用并进行抗震验算,各方向的水平**作用主要由该方向的抗侧力构件承担。此时应考虑偶然偏心的影响。

2)当结构平面明显不对称,双向水平**作用和质量偶然偏心的影响不同时考虑,可取其不利情况。

3)当结构平面刚度和(或)质量明显不对称时,**作用下结构产生显著的扭转效应,必须考虑双向水平**作用。此时可不考虑质量偶然偏心的影响。

四。楼层扭转位移比和弹性层间位移角

1.弹性层间位移角。

弹性层间位移角是指楼层层间最大位移与层高之比。

控制楼层位移、层间位移角要求的目的是:

1)从宏观上保证结构有必要的侧向刚度。

2)保证结构构件基本处于弹性工作状态。对混凝土结构而言,要避免混凝土墙或柱出现裂缝;同时将混凝土楼面梁、板的裂缝数量、宽度和长度限制在规范允许范围内。

3)保证非结构构件(填充墙、隔墙和幕墙、门窗等)不破坏,避免产生明显的损伤。

注意:楼层层间最大位移△u以楼层最大的水平位移差计算的,考虑了扭转的影响,也不扣除整体弯曲变形影响。抗震设计时,本条规定的楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响,主要是考虑新规范采用的限值比原规程要严格,而且侧向位移的控制是相对宏观的要求。

2. 楼层扭转位移比。

抗震规范》3.4.2和3.

4.3规定楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍时属于扭转不规则。

扭转不规则时应计及扭转影响,其值不宜大于1.5。

说明:《抗震规范》3.4.2条的条文说明中示意图很明确,均取楼层中同一轴线两端的竖向构件计算(不考虑悬挑端),程序计算结果可能不对。

高规》4.3.5在考虑偶然偏心影响的**作用下,楼层竖向构件和层间位移,a级高度高层建筑不宜大于楼层平均值的1.

2倍,不应大于1.5倍;b级高度高层建筑、复杂高层建筑、混合结构高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于1.

4倍。说明:1.扭转不规则指按非柔性楼盖考虑偶然偏心计算时,楼层扭转位移比超过《高规》4.3.5条限值1.4或1.5时。

2.楼层扭转位移比和弹性层间位移角的计算前提条件是不一样的。一般来说,双向偏心计算内力和弹性层间位移角;偶然偏心来计算楼层位移比并判断扭转是否规则。

3.最大水平位移、层间位移值很小(层间位移角不大于位移角限值的1/3时),扭转位移比的控制可略为放宽。

4.带裙房的塔楼,担主楼偏置时,裙房端部的扭转位移比很可能大于规范提出的1.5的限值。此时可采取措施确保裙房端部在大震下不出现屈服。

五.补充问题

1.程序中**剪力自动调整是错误的。对于规则结构应乘以**作用放大系数来解决。

不规则的结构计算时某个楼层不满足,此时该楼层以上的楼层均需采用相同的放大系数。特殊情况要区别对待,例如裙房很大或同时计算地下室时,楼层最小**剪力系数值判断时就应注意。

2.多塔结构计算程序有问题,如果把塔号互换时,其计算结果不一样。

3.应注意转换层结构中低位转换和高位转换的不同要求。低位转换主要按相邻层的侧向刚度比控制,高位转换不仅要控制相邻层的侧向刚度比,而且要对不转换的结构与转换结构在转换高度处的总刚度进行比较,使二者的总刚度比较接近。

还有在侧刚计算时,需要注意转换大梁的正确模拟:将大梁作为线性杆件计算时,其轴线位置应按截面的抗弯中心确定,相邻上下层的竖向构件,需要考虑其对应的刚域。当高位转换层在裙房顶板层时,要考虑转换层以下裙房参与主楼抗侧工作的程度,使侧向刚度比的计算能反映结构实际工作状态。

4.商业建筑抗震等级确定有所调整。原gb50223《建筑抗震设防分类标准》中指营业额1.

5亿元以上、固定资产0.5亿元以上、建筑面积1万平方米以上、**密集的多层建筑列为乙类。现改为一个区段建筑面积超过2500平方米或营业面积超过1万平方米,**达到7500以上应划分为乙类建筑。

如不符合上述要求时可采用抗震缝把区段分小(当然各区段应有独立的疏散出口),把建筑抗震设防类别降为丙类。

5.短肢剪力墙的概念《高规》中指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙,这应该相对厚墙而言,墙厚超过300时相应构造则不一定合适。

熊林燕 2004/9/8 于武昌。

作者单位:湖北省水利水电勘测设计院水建室。

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