转帖)PKPM设计中的一些问题供兄弟们参考!

发表于 宝马奔驰线上国际娱乐

  ⑴由于墙梁的反拱作用,使得一部分荷载直接传给了竖向构件,从而使墙梁的荷载降低。

  ⑴若选择此项,则则程序自动判断托墙梁是否为墙梁,若是墙梁则自动按照规范要求计算梁上的荷载,若不是墙梁则按均布荷载方式加到梁上。

  ⑵若同时选择“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”和“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”两项,则程序对于墙梁则执行“按规范墙梁方法确定托梁上部荷载”,对于非墙梁则执行“按经验考虑墙梁上部作用的荷载折减”。

  若选择此项,则程序在计算侧移刚度比时,与边框柱相连的剪力墙将作为组合截面考虑。否则程序分别计算墙、柱侧移刚度。

  一般而言,对混凝土抗震墙可选择考虑边框柱的作用,对砖抗震墙可选择不考虑边框柱的作用。

  ⑴适用范围:混凝土墙与砖墙弹性模量比只有在该结构在某一层既输入了混凝土墙,又输入了砖墙时才起作用。

  ⑷如何填写:一般而言,混凝土墙的弹性模量是砖墙的10倍以上。如果是同等墙厚,则混凝土墙的刚度就是砖墙的10倍以上。但实际上,在结构设计时,一方面混凝土墙的厚度小于砖墙,从而使混凝土墙的刚度有所降低;另一方面,在实际地震力作用下混凝土墙所受的地震力是否就是砖墙的10倍以上还是未知数,因此我们不能将该值填得过高。

  ⑵SATWE软件不可以直接计算风荷载,需要设计人员在特殊风荷载定义中人为输入。

  ②对于构件的弯矩值,基本上都是恒+活载控制;剪力值,有可能某些断面由地震力控制,但该剪力值的大小与恒+活载作用下的剪力值相差也不会很大。直接用该值设计首先肯定安全,其次误差很小。

  ③如果个别构件出现其弯矩值和剪力值由地震力控制,这种情况一般出现在结构的外围构件中。设计人员或者直接使用该值进行设计,误差不大,或者作为个案单独处理。

  《建筑抗震设计规范》第7.1.8条第3款明确规定:底层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向,第二层与底层侧向刚度的比值,6、7度时不应大于2.5,8度时不应大于2.0,且均不应小于1.0。

  《建筑抗震设计规范》第7.1.8条第4款明确规定:底部两层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向,底部与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度的比值,6、7度时不应大于2.0,8度时不应大于1.5,且均不应小于1.0。

  ⑴由于过渡层为砖房结构,受力复杂,若作为薄弱层,则结构位移反应不均匀,弹塑性变形集中,从而对抗震不利。

  ②目前的PMCAD软件,对于砖混底框结构,只允许开设小洞口的剪力墙。对于α≥0.6或洞口高度大于等于0.8倍墙高的大洞口剪力墙,则只能分片输入。

  ③PMCAD软件根据开洞率按照《抗震规范》表7.2.3乘以墙段洞口影响系数计算小洞口剪力墙的刚度。

  (D)工程算例:(例子还有图形等,未录入)本例通过不改变剪力墙布置而用剪力墙开竖缝的方法来满足其刚度比的要求。(略)

  ⑵剪力墙的竖缝应开到梁底,将剪力墙分乘高宽比大于1.5,但也不宜大于2.5的若干个墙板单元。

  ⑶对带边框的低矮钢筋混凝土墙的边框柱的配筋不应小于无钢筋混凝土抗震墙的框架柱的配筋和箍筋要求。

  ⑷带边框的低矮钢筋混凝土墙的边框梁,应在竖缝的两侧1.5倍梁高范围内箍筋加密,其箍筋间距不应大于100mm。

  (F)底部框架-剪力墙部分为两层的砖混底框结构,可以通过开设洞口的方式形成高宽比大于2的若干墙段。

  注:本条因为文字编辑的原因略去了一些公式,这些公式可以从其他一些书上看到。

  ⑴规范要求:《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条均规定:其楼层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。

  ①可用于执行《抗震规范》第3.4.2和3.4.3条及《高规》第4.4.2条规定的工程刚度比计算。

  ①《高规》第E.0.1条规定:底部大空间为一层时,可近似采用转换层上、下层结构等效剪切刚度比γ表示转换层上、下层结构刚度的变化,γ宜接近1,非抗震设计时γ不应大于3,抗震设计时γ不应大于2。计算公式见《高规》151页。

  ②《抗震规范》第6.1.14条规定:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。其侧向刚度的计算方法按照条文说明可以采用剪切刚度。计算公式见《抗震规范》253页。

  ⑶应用范围:可用于执行《高规》第E.0.1条和《抗震规范》第6.1.14条规定的工程的刚度比的计算。

  ①《高规》第E.0.2条规定:底部大空间大于一层时,其转换层上部与下部结构等效侧向刚度比γe可采用图E所示的计算模型按公式(E.0.2)计算。γe宜接近1,非抗震设计时γe不应大于2,抗震设计时γe不应大于1.3。计算公式见《高规》151页。

  ②《高规》第E.0.2条还规定:当转换层设置在3层及3层以上时,其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。

  ⑴《上海规程》第6.1.19条规定:地下室作为上部结构的嵌固端时,地下室的楼层侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的1.5倍。

  ⑴工程概况:某工程为框支剪力墙结构,共27层(包括二层地下室),第六层为框支转换层。结构三维轴测图、第六层及第七层平面图如图1所示(图略)。该工程的地震设防烈度为8度,设计基本加速度为0.3g。

  由于列表困难,下面每行数字的意义如下:以“/”分开三种刚度的计算方法,第一段为地震剪力与地震层间位移比的算法,第二段为剪切刚度,第三段为剪弯刚度。具体数据依次为:层号,RJX,Ratx1,薄弱层/RJX,Ratx1,薄弱层/RJX,Ratx1,薄弱层。

  其中RJX是结构总体坐标系中塔的侧移刚度(应乘以10的7次方);Ratx1为本层塔侧移刚度与上一层相应塔侧移刚度70%的比值或上三层平均刚度80%的比值中的较小者。具体数据如下:

  注1:SATWE软件在进行“地震剪力与地震层间位移比”的计算时“地下室信息”中的“回填土对地下室约束相对刚度比”里的值填“0”;

  注3:本算例主要用于说明三种刚度比在SATWE软件中的实现过程,对结构方案的合理性不做讨论。

  ②设计人员在SATWE软件的“调整信息”中应指定转换层第六层薄弱层层号。指定薄弱层层号并不影响程序对其它薄弱层的自动判断。

  ③当转换层设置在3层及3层以上时,《高规》还规定其楼层侧向刚度比不应小于相邻上部楼层的60%。这一项SATWE软件并没有直接输出结果,需要设计人员根据程序输出的每层刚度单独计算。例如本工程计算结果如下:

  ⑤SATWE软件计算剪弯刚度时,H1的取值范围包括地下室的高度,H2则取等于小于H1的高度。这对于希望H1的值取自0.00以上的设计人员来说,或者将地下室去掉,重新计算剪弯刚度,或者根据程序输出的剪弯刚度,人工计算刚度比。以本工程为例,H1从0.00算起,采用刚度串模型,计算结果如下:

  转换层所在层号为6层(含地下室),转换层下部起止层号为3~6,H1=21.9m,转换层上部起止层号为7~13,H2=21.0m。

  ⑴地震剪力与地震层间位移比:是一种与外力有关的计算方法。规范中规定的Δui不仅包括了地震力产生的位移,还包括了用于该楼层的倾覆力矩Mi产生的位移和由于下一层的楼层转动而引起的本层刚体转动位移。

  ⑵剪切刚度:其计算方法主要是剪切面积与相应层高的比,其大小跟结构竖向构件的剪切面积和层高密切相关。但剪切刚度没有考虑带支撑的结构体系和剪力墙洞口高度变化时所产生的影响。

  ⑶剪弯刚度:实际上就是单位力作用下的层间位移角,其刚度比也就是层间位移角之比。它能同时考虑剪切变形和弯曲变形的影响,但没有考虑上下层对本层的约束。

  三种刚度的性质完全不同,它们之间并没有什么必然的联系,也正因为如此,规范赋予了它们不同的适用范围。

  《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.2条第2款规定:抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

  该工程为一层地下室,第六层(包括地下室)为框支转换层,转换层以上为短肢剪力墙结构,共31层。地震烈度为8度(设计基本地震加速度为0.2g),框支框架抗震等级为一级,剪力墙抗震等级为二级、转换层以上结构平面图如下图所示(图略)

  a)复杂高层:当转换层的位置设置在3层及3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按表4.8.2和表4.8.3的规定提高一级采用,已经是特一级的不再提高。对于转换层的位置设置在3层及3层以下时,不要求提高抗震等级;

  b)短肢剪力墙:其抗震等级,应比表4.8.2规定提高一级采用。注意,这里不含表4.8.3,这是因为B级高度的高层建筑和9度抗震设计的A级高度的高层建筑,不应采用短肢剪力墙结构。

  b)短胶剪力墙:当抗震等级为一、二、三级时,分别不宜大于0.5、0.6、0.7;对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力培,其轴压比限值相应降低0.1。

  a)复杂高层:特一、一、二级落地剪力培底部加强部位的弯矩设计值,应按墙体底截面有地震组合的弯矩值乘以增大系数1.8、1.5、1.25;其剪力设计值,应按规程第7.2.10条的规定调整,特一级应来以增大系数1.9;

  b)短肢剪力墙:除底部加强部位应按规程第7.2.10条的规定调整外,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。

  注意:短肢剪力墙并没有要求对底部加强部位的弯矩设计值按照复杂高层那样乘以放大系数。

  a)复杂高层:底部加强部位墙体水平和竖向分布筋最小配筋率,抗震设计时不应小于0.3%;

  b)短肢剪力墙:其截面的全部纵向钢筋的配筋率,底剖加强部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%。

  注意:对于配筋率,规范对“复杂高层”和“短肢剪力墙”这两种结构体系的要求是不一样的。前者强调的是水平和坚向分布筋的配筋率,而后者强调的是纵向钢筋的配筋率

  a)复杂高层:剪力墙底部加强部位高度取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值;

  b)短肢剪力墙:其底部加强部位高度并没有特殊要求,仅仅是墙肢总高度的1/8和底部二层两者的较大值。

  ①工程概况:某高层带短肢剪力墙的框支结构,共31层(包括一层地下室)。该工程的第6层(地下室为第1层)为框支转换层,转换层以上为短肢剪力墙结构。地震烈度为7度(设计基本地震加速度为0.15g),框支框架的抗震等级为一级,剪力墙抗震等级为二级。

  剪力墙类别/短剪墙3/普剪墙3/短剪墙7/普剪墙7/短剪墙11/普剪墙11/

  剪力墙类别/短剪墙3/普剪墙3/短剪墙7/普剪墙7/短剪墙11/普剪墙11/

  b)内力分析:由表中看出,这两种体系的内力计算结果非常复杂,即使是同一片墙在不同的结构体系控制工况下其结果也不一样。按“使杂高层”计算阿“普剪墙3”的“M1”值,远远大于按“短肢剪力墙”计算的“普剪墙3”’的“M1”值。这主要是因为SATWE软件在进行工况组合时,当发现所有工况组合计算的配筋面积均小于构造配筋面积时,程序仅按第一种工况组合输出内力和工况号(即恒十活);只有当发现控制工况组合计算的配筋面积大于构造配筋面积时,才按最大控制工况组合输出内力和工况号。

  再从两个表中“短剪墙3”的“V2”计算过程进行分析,规范规定,短胶剪力墙底部加强部位的剪力应按规程第7.2,10条的规定调整,一级为1.6,特一级为1.9,我们结合上面的两个计算表,验证如下:

  其计算结果正好为“短肢剪力墙计算表”中的“V2”值。可见,程序考虑了规范的规定。同样,程序也考虑了“短肢剪力培”结构体系非底部加强部位一、二级抗震等级应分别来以增大系数1.4和1.2的要求(“短肢剪力墙计算表”中第十一层的“短剪墙3”,其 V2=220×1.4=308(kn)。

  只有定义了“短股剪力墙”结构,SATWE程序才对自动判断的短肢剪力墙,其截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%,而“复杂高层”却无此功能。

  根据《高规》7.2.17条规定:抗震设计时,对于复杂高层建筑结构、混合结构、框架-剪力墙结构、简体结构以及B级高度的剪力墙结构中的剪力墙,其构造边缘构件的配箍特征值λV不宜小于0.1。由于程序没有判断A级高度和B级高度的功能,所以程序不论约束边缘构件还是构造边缘构件,均统一输出体积配箍率。

  a)设计人员在“特殊构件补充定义”里的【抗震等级】中定义了抗震等级后,程序将按设计人员定义的抗震等级进行设计,不再自动提高。

  b)对于非框支框架的框架结构,可以按规范规定,将地下一层以下的竖向构件的抗震等级定义为三级或四级的结构,其抗震等级均需设计人员人为定义,程序不能自动判断。

  c)《高层建筑混凝土结构技术规程》第10.2.13条的各项规定,程序目前没有执行。

  c)定义为多塔后,对于老版本软件,程序将对每一个缝隙面都计算迎风面,因此风荷载计算偏大;新版本软件增加了一项新的功能.即可以人为定义遮挡面.从而有效地解决了这一问题。

  a)旧版软件除风荷载计算有些偏大外,其余结果都没问题,新版软件定义遮挡面后,风荷载计算也没有问题了。

  b)一般而言,对于基础连在一起的带变形缝结构,由于基础对上部结构整体的协调能力有限,所以建议采用分开计算。

  ③塔楼与刚性板之间没有—一对应关系,一个塔楼可能只有一块刚性板,也可能有几块刚性板。

  大底盘多塔结构在大底盘与各主体之间的刚度比如何计算规范并没有说明,但也没有说不要求。SATWE软件仅仅输出1号塔的主体与大底盘相比较的结果,其它塔与大底盘相比的结果则用“*”号表示。

  ①大底盘多塔结构刚度比的整体计算:根据龚思礼先生主编的《建筑抗震设计手册》提供的方法:要求在计算大底盘多塔结构的地下室楼层剪切刚度比时,大底盘地下室的整体刚度与所有塔楼的总体刚度比不应小于2,每栋塔楼范围内的地下室剪切刚度与相邻上部塔楼的剪切刚度比不宜小于1.5。

  a)根据《上海规程》第6.1.19条中条文说明中建议的方法:如遇到较大面积地下室而上部塔楼面积较小的情况,在计算地下室相对刚度时,只能考虑塔楼及其周围的抗侧力构件的贡献,塔楼周围的范围可以在两个水平方向分别取地下室层高的2倍左右。

  b)在各塔楼周边引 45度线度线范围内的竖向构件作为与上部结构共同作用的构件。

  ⑴用户输入斜梁、层间梁或不与楼面等高的梁时,如果不仔细检查,可能出现梁在梁端不与任何构件相连的情况,即梁被悬空。(图略)

  注意:节点处如果有墙,则变节点高是不起作用的,与此节点相连的任一构件标高均与楼层相同。

  ⑵节点处有柱时,与同一柱相连的梁,如果标高差小于500时,标高较低的节点会被合并到较高的节点处,大于500则不合并,但最多只允许3种不同的标高。如下图所示(图略)。

  该工程顶层为网架模型,各节点处梁均设为铰接,这样就出现了与同一节点相连的杆件均为铰接的情况,这在程序中是不允许的。

  ⑵钢支撑在SATWE中是默认为两端铰接的,对于越层钢支撑,用户常常忽略这一点,同样造成与同一节点相连的村件(这里为上下层的两段支撑)均为铰接的情况,为避免这种情况,用户应在SATWE前处理的“特殊构件补充定义”中将越层支撑设为两端固接(如下图所示)。(图略)

  ⑵错层结构设计中应注意的问题:SATWE软件在计算错层结构时,会在越层的柱和墙处施加水平力。由于在越层处水平力的存在,从而使越层构件上下端的配筋不一样,设计人员在出施工图时可以取二者的大值。

  (本章可能是讲课人员的提纲,没有具体内容。后面还有相类似的情况,只有标题)

  ⑴《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)(以下简称《混凝土规范》)第 7.3.11条第2款规定:一般多层房屋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。

  ⑵第 7.3.11条第3款规定: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l0可按下列两个公式计算,并取其中的较小值:

  式中:u、l——柱的上端、下端节点处交汇的各柱线刚度之和与交汇的各梁线刚度之和的比值;

  ⑴工程概况:某工程为十层框架错层结构,首层层高2m,第二层层高4.5m。其第一、二层结构平面图、结构三维轴侧图如图1所示。(图略)

  柱1是边柱,首层无梁,二层与三根梁相连;柱2也是边柱,首层下向有一根梁,二层与三根梁相连;柱3是中柱,首层、二层均与四根梁相连。

  ⑴采用公式(7.3.11-1)和(7.3.11-2)计算柱的计算长度系数时,程序采用以下原则计算梁、柱构件的刚度:

  ①没有按规范要求判断水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上这个条件;

  ②对于混凝土梁,程序采用架的刚度放大系数值恒为2.0;对于钢梁,则采用设计人员输入的梁刚度放大系数;

  ⑤当梁的一端与柱刚接、另一端与柱铰接时.对于混凝土梁,梁的刚度折减50%,并不受有无侧限的限制;对于钢梁,有侧限时折减50%,无侧限时不折减;

  ⑧单向墙托柱、柱托单向墙,面内按固端计算,刚度比取10,面外按实际情况计算;

  ⑨双向墙托柱、柱托双向墙,双向刚度比均取10(柱端已定义为铰接的不在此列)。

  ⑸对于混凝土柱,其计算长度系数上限为2.5,钢柱的计算长度系数上限为6.0。

  ⑺目前的SATWE软件对有吊车或无吊车的排架结构的柱计算长度系数仍按框架结构实行。

  ⑻对于SATWE软件,设计人员修改柱计算长度系数后,不要再进行“形成SAIWE数据”和“数据检查”等操作,而应该直接计算,否则程序仍然按照原来的计算长度系数进行计算。

  (五)如何判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上”这个条件?

  由于目前的SATWE软件没有直接判断“水平荷载产生的弯矩设计值占总弯矩设计值的75%以上”这个条件的功能,因此需要设计人员自己进行判断,具体判断过程我们可以遵循以下步骤:

  ⑴在新版的 SATWE软件中首先按照不执行《混凝土规范》7.3.11-3条的方法进行计算,从而得到所有荷载产生的总弯矩设计值;

  ⑵点取SATWE软件“总信息”中“恒活载计算信息”里的“不计算恒活载”选项,然后进行计算,从而得到水平荷载产生的弯矩设计值;

  ⑶将头两步计算得到的弯矩设计值相比看是否满足《混凝土规范》7.3.11-3条中的条件;

  某工程为梁抬柱结构,共 30层,含 4层地下室,地震设防烈度为 8度,地震基本加速度为0.2g,如图1(a)所示,第四层的节书点1处为梁1和梁2的交点,该节点抬了一根1200×1200的劲性混凝土柱1,该结构的第四层和第五层干面图如图1所示(图略)。

  ①PMCAD软件中“平面荷载显示校核”里计算出的结构总质量为84012.4吨。

  表中后面四个数据依次为梁1和梁2截面尺寸为/250×600/300×900/200×1200/500×1500/时的数据。

  柱3和柱7在节点1的左和右,柱5和柱9在节点1的上和下,柱2在节点1的左下角,柱8在节点1的右下角,柱4在节点1的左上角,柱6在节点1的右上角。

  ⑷结果分析:产生这种情况的主要原因是梁的刚度太小,节点位移太大,从而使内力转移到其他的竖向构件中。

  在SATWE软件中,剪刀墙连梁刚度的计算有两种模型,第一种为杆元模型,即连梁按照普通梁的方式输入,另一种为壳元模型,即连梁以洞口的方式形成。在设计中这两种刚度模型如何选择是设计人员非常关心的问题。

  ⑷根据式(1),本文列出δν/δ和连梁跨高比之间的相对关系,如表1所示:

  ⑷连梁形成方式的不同,对结构的整体刚度、周期、位移以及连梁的内力计算都会产生影响。

  ⑵用SATWE软件的“复杂楼板有限元分杯”子菜单分析板柱剪力墙结构,其内力和配筋是以点值或极值的方式输出的。“点值”方式不利于确定配筋范围,“极值”方式又未免配筋太大,造成浪费。

  ⑵根据设计人员已定义的骨架线(即相邻支座的连线,骨架线上有梁(包括虚梁)或剪力墙)划分板带。

  参考文献:赵勇、李云贵、黄鼎业《基于有限元分析结果的混凝土板板带截面设计法》载《建筑结构》杂志2004年第8期。

  《高规》第5.3.3条规定:对于平板无梁楼盖,在计算中应考虑板的平面外刚度的影响,其平面外刚度可按有限元方法计算或近似将柱上板带等效为扁梁计算。

  根据《高规》的此项规定,板—柱体系要考虑楼板的平面外刚度,因此板柱体系要定义弹

  研究表明,对于框支转换结构,转换梁不仅会产生弯矩和剪力,而且还会产生较大的轴力,这个轴力不能忽略。在SATWE软件中,只有定义弹性楼板才能产生转换梁的轴力。因此,对于框支转换结构,必须整层定义弹性楼板。

  对于厚板转换结构,由于其厚板的面内刚度很大,可以认为是平面内无限刚,其平面外的刚度是这类结构传力的关键。因此,此类结构的厚板转换层应定义为弹性楼板。

  《高规》第5.2.2条规定:在结构内力与位移计算中,现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以放大。楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3~2.0。对于无现浇面层的装配式结构,可不考虑楼面翼缘的作用。

  ①采用平面应力膜单元真实地反映楼板的平面内刚度,同时又忽略了平面外刚度,即假定楼板平面外刚度为零。

  ②适用范围:广泛应用于楼板厚度不大的弹性板结构中,比如体育场馆等空旷结构、楼板局部大开洞结构、楼板平面布置时产生的狭长板带(如图1(C)所示,图略)、框支转换结构中的转换层楼板、多塔联体结构中的弱连接板(如图3所示,图略)等结构。

  ①楼板平面内刚度无限大,平面外刚度为有限刚。程序采用中厚板弯曲学元来计算楼板平面外刚度。

  a)要在PMCAD软件的人机交互式建模中输入100mm×100mm的虚粱。虚梁在结构设计中是一种无刚度、无自重的梁,不参与结构计算。它的主要作用有以下三点:

  b)采用弹性板3模式进行设计时,与厚板相邻的上下层的层高应包含厚板厚度的一半。

  ⑴工程概况:某工程为框支剪力墙结构,共30层,带一层地下室,地面以上第4层为框支转换层,地震设防烈度为8度,地震基本加速度为 0.2g,场地类别为三类场地土,中梁刚度放大系数取2.0,边梁刚度放大系数取1.5,转换层楼板厚度为180mm,结构体系按复杂高层计算,并考虑偶然偏心的影响。该结构的三维轴测图、框支转换层和框支转换层上一层的结构平面图如囹4所示。(图略)

  将转换层楼板分别采用弹性板6、弹性膜和刚性板假定进行计算,该结构的周期、转换层处层间位移角和转换梁1的内力和配筋计算结果分别如表1、表2和表3所示。

  以上三张表中的后面3个数值依次分别为楼板条件是(/弹性板6/弹性膜/刚性板/)时的数值。

  ③通过对表3的分析可以看出,三种计算模式下梁的负端弯矩和跨中弯矩相差并不大,但采用弹性板6和弹性膜假定下梁的跨中纵向钢筋的配筋面积明显大于采用刚性极假定下梁的配筋面积、这主要是由于框支梁按照拉弯构件设计造成的。在表3中,采用弹性板6和弹性膜计算模式时,框支梁会产生较大的轴力,而采用刚性板假定时,框支梁的轴力为0。

  ④由于弹性板6模式考虑了楼板的平面外刚度,因此,框支梁计算的安全储备降低,从表3可以看出,采用弹性膜假定计算出的框支梁1的弯矩、剪刀和轴力均大于采用弹性板6假定下的计算结果。在本工程中,这两种模式的计算结果虽然不大,但这种计算结果的差

  ⑵在PMCAD建模时,屋面斜梁不能直接落在下层柱的柱项,斜梁下应输入100mm高的短柱(如图1所示,图略)。短柱通常只传递荷载和内力,而没有设计意义。

  ⑶当采用TAT和SATWE软件计算时,顶部倾斜的剪力墙程序不能计算,PMSAP可以计算,但要在“复杂结构空间建模”冲将其定义为弹性板6。

  ⑴简化模型1:忽略斜屋面刚度对整体结构的影响,将屋面斜板的荷载导到斜梁上,用TAT或SATWE软件计算。

  ⑵简化模型2:将斜屋面刚度用斜撑代替,屋面斜板的荷载导到斜梁上,用TAT或SATWE软件计算。斜撑的主要目的是为了模拟斜屋面的传力,其本身的内力计算没有意义,但在计算屋面荷载时,应适当考虑斜撑自重。

  ⑴工程概况:某工程为框架结构的仿古建筑,共4层,第二层的两端和第四层的中间部分布置了较多的斜屋面,该结构斜屋面组成比较复杂(如图 1所示,图略),板厚为 180mm,地震设防烈度为8度,地震基本加速度为0.2g,周期折减系数0.7,考虑偶然偏心的影响,并用总刚模型计算。该结构的三维轴测图、首层平面图和第四层斜梁线所示(图略)。

  为了能够有效地体现屋面斜板对结构设计的影响,现分别采用三种计算模型对结构进行计算,第一种模型为考虑斜屋面,按真实模型进行计算;第二种模型为忽略斜屋面,将斜屋面引起的荷载传递给斜梁,按简化模型1计算;第三种模型为将斜屋面用斜撑代替,斜屋面引起的荷载传递给斜梁,按简化模型2计算。这三种计算模型中结构周期和位移的计算如表1所示,某根构件的内力计算如表2、表3和表4所示。

  ②恒载下简化模型1的弯矩标准值:106.5(左端)/-77.8(跨中)/89.8(右端)

  ③恒载下简化模型2的弯矩标准值:107.1(左端)/-77.9(跨中)/89.2(右端)

  ④X向地震下真实模型的弯矩标准值:-204(左端)/-42.7(跨中)/199.5(右端)

  ⑥X向地震下简化模型2的弯矩标准值:-202(左端)/-42.2(跨中)/197.8(右端)

  ⑨简化模型2的弯矩设计值:-394(左端)/185(跨中)/-367(右端)

  ②恒载下简化模型1的弯矩标准值:126.9(左端)/-62(跨中)/109.7(右端)

  ③恒载下简化模型2的弯矩标准值:127.1(左端)/-62.0(跨中)/109.5(右端)

  ④X向地震下真实模型的弯矩标准值:-5.2(左端)/-0.5(跨中)/8.0(右端)

  ⑤X向地震下简化模型1的弯矩标准值:-7.6(左端)/-3.0(跨中)/-1.7(右端)

  ⑥X向地震下简化模型2的弯矩标准值:-6.0(左端)/-2.1(跨中)/1.7(右端)

  ⑦真实模型的弯矩设计值:-98(左端)/69.6(跨中)/-95(右端)

  ⑨简化模型2的弯矩设计值:-156(左端)/115(跨中)/-135(右端)

  ④X向地震下真实模型的弯矩标准值:-296.8(上端)/334.4(下端)

  ⑤X向地震下简化模型1的弯矩标准值:-258.7(上端)/291.5(下端)

  ⑥X向地震下简化模型2的弯矩标准值:-292.8(上端)/330.1(下端)

  梁1是一根首层的边框架梁;梁2是四层与柱1相连的斜梁;柱1是一根框架边柱,梁1一端与之相连。

  ①从表1可以看出,屋面斜板对结构的周期和位移均有一定影响。采用简化模型1计算,由于忽略了斜屋面的面内刚度和面外刚度,计算结果偏柔;采用简化模型2计算,由于斜撑起到了一定的楼板刚度的作用,因此其计算结果介于简化模型1和线主要反映的是屋面斜板对其他楼层的水平和竖向构件内力的影响。从中可以看出,在竖向荷载作用下(如恒载),三种计算模型算出的构件内力相差很小,几乎可以认为相等;在水平荷载作用下(如地震力),简化模型1与线计算出的构件内力有一定差别,但差别也不是很大。线计算出的构件内力则相差很小;

  ③表3主要反映的是屋面斜板对屋面斜梁内力的影响。从中可以看出,由于屋面斜板定义了弹性板6,从而使采用简化模型计算的梁内力值明显大于采用真实模型计算的梁内力值。

  这两种输入方式形成的次梁均可将楼板划分成双向或单向板,以双向或单向板的方式进行导荷。

  ⑴次梁按次梁输时,输入的次粱仅仅将其上所分配的荷载传递到主梁上,次梁本身的刚度不代入空间计算中,即对结构的刚度、周期、位移等均不产生影响。

  ⑵次梁按主梁输时,输入的次梁本身的刚度参与到空间计算中,即对结构的刚度、周期、位移等均会产生影响。

  ⑴次梁按次梁输时,次梁的内力按连续梁方式一次性计算完成,主梁是次梁的支座。

  ⑵次梁按主梁输时,程序不分主次梁,所有梁均为主梁。梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行分配。即根据节点的变形协调条件和各梁线刚度的大小进行计算。主梁和次梁之间没有严格的支座关系。

  该工程局部悬挑梁的布置如图1所示(图略,图1显示的局部悬挑梁布置是平行的三道梁,上下两道为框架梁,中间为支承在另一方向上的框架梁上的连续梁,均有挑梁)。

  如上图所示,从主框架梁中间悬挑出去的梁端负筋明显小于从柱悬挑出去的梁端负筋。

  ---------------------------------------

  ---------------------------------------

  通过梁的内力文件可以看出,从主框架梁中间悬挑出去的梁端负弯矩明显小于从柱悬挑出去的梁端负弯矩。

  这主要是因为当这两种悬桃梁都按主梁输时,梁的内力计算按照空间交叉梁系方式进行计算。由于柱的线刚度大,变形小,因此对悬挑梁的约束能力强,则相应的梁端负弯矩大。而主框架梁的平面外抗扭刚度小,变形大,因此对悬桃梁的约束能力低,则相应的梁端负弯矩就小。

  ⑴工程概况:某工程为一幢高层住宅建筑,纯剪力墙结构,结构外形呈对称Y形。一层地下室,地上共23层,层高2.8m。工程按 8度抗震烈度设防,地震基本加速度为0.2g,建筑抗震等级为二级,计算中考虑偶然偏心的影响。其结构平面图如图1所示。(图略)

  ③结构平面沿Y向凹进的尺寸10.2m,Y向投影方向总尺寸为22.3m。开口率达45%,大于相应投影方向总尺寸的30%,属于平面布置不规则结构,对结构抗震性能不利。

  ⑶本工程在初步设计时,结构外墙取250厚,内墙取200厚。经试算结果如下:

  ⑷通过对上述计算结果的分析可以看出,该结构不仅周期比大于规范规定的0.9限值,而且在偶然偏心作用下的最大层间位移比也超过1.5的最高限值。

  经过分析我们得知,之所以产生这样的结果,主要是由于结构的抗扭转能力太差引起的。

  ⑸为了有效地提高结构的抗扭转能力,经与建筑协商,在该结构的深开口处前端每隔3层布置两道高lm的拉梁,拉梁间布置200mm厚的连接板(如图2所示)。(图略)

  ⑹从上述结果中可以看出,由于设置了拉梁和连续板,使结构的整体性有所提高,抗扭转能力得到了一定的改善。结构的周期比和位移比有所降低,但仍不满足要求。

  经过分析得知,一方面,必须进一步提高结构的抗扭转能力以控制周期比;另一方面,结构的最大位移值出现在角窗部位,因此,控制最大位移值就成为改善位移比的关键。

  ①尽量加大周边混凝土构件的刚度。具体做法是将结构外围剪力墙厚增加到300以提高抗扭转的能力。

  ②将转角窗处的折梁按反梁设计,其断面尺寸由原来的200×310改为350×1000,从而控制其最大位移。

  ③将外墙洞口高度由2490mm降为2000mm,以增大周边构件连梁的刚度。

  该工程最大层间位移比为1.29,根据《复杂高层建筑结构设计》建议的表7.2.3(如下表所示)可知,本工程在小震下最大水平层间位移角限值为1/1240,满足要求。

  -------------------------------------------

  ⑺通过上述调整后,可以看出结构的整体抗扭转能力得到了很大的提高,周期比和位移比都能满足规范要求,设计合理。

  ⑻对于角窗结构,宜在角窗处的楼板内设置暗梁等措施以提高结构端部的整体性。

  ⑴工程概况:某超高层商办楼,主楼41层,结构高度184.3m。地下室共5层,深19.5m,结构体系为钢筋混凝土筒体和框架组成的钢-混结构体系,框架由钢骨混凝土柱和钢柱组成。本工程按7度抗震烈度设防,建筑抗震等级按二级,因工程平面复杂,构造措施按提高一级。其结构平面图如图1所示。(图略,该结构总长35m,总宽42m,结构右上角和左下角均缺少14X16.8m的部分结构)

  ⑵工程特点:本工程筒体刚度较大,但延性较差,结构初算侧移很小,但平扭周期偏大,在地震作用下质心与其他角点以及边缘点的位移比亦不满足要求。究其原因,因筒体偏离整个平面较大,中部连接板带尺寸过小。

  ④筒体内主要角部暗埋了竖向H型钢,在周边连梁内暗埋H型钢,以提高筒体的延性。

  第十五章用SATWE软件计算井字梁结构,为什么其计算结果与查井字梁结构计算表相差很大?

  查表法假定梁瑞无论是固接还是铰接,均没有竖向位移。而SATWE软件采用空间交叉

  正是由于计算假定的不同,采用SATWE软件计算,当梁瑞为主框架梁时,由于框架梁刚度较小,位移较大,从而使内力按照节点位移进行分配,则其计算结果与查表法相差较大:

  当梁端为剪力墙等竖向刚度较大的构件时,该节点的竖向位移很小,基本为0,则其计算结果与查表法相近。

  该工程算例并字梁间距为3m×3m,面荷载为5kn/m2。在采用SATWE软件计算时,将面荷载转化为作用在节点上的集中荷载,以便使荷载输入方式与《建筑结构静力计算手册》的简化方式一样。

  同时将SATWE软件中混凝土容重改为0,这样可以不计梁自重。以边梁为例,当梁端为主框架架时,该梁的跨中最大弯矩为 194.9kn-m;当梁瑞为剪力墙时,该梁的跨中最大弯矩为135.6kn-m。查《建筑结构静力计算手册》得该梁的跨中最大弯矩为:

  由此可以看出,只要计算假定和各种计算条件相同,空间计算法和查表祛二者之间的计算误差是很小的。

  目前的SAWE和TAT软件都不能计算砖墙,因此对于这种结构形式只能进行简化计算。

  由上述分析可知,井字梁内力的大小与梁端构件的相对竖向刚度有关。这种结构形式梁端一般均铰接在砖墙上。我们在简化时可以将砖墙简化为混凝土墙,但要注意相对竖向刚度的正确性。比如某结构井字梁周边砖墙墙厚有370或240,则在将砖墙简化为混凝土墙时也应在相应位置布置墙厚为370或240的混凝土剪力墙。

  ±0相对于绝对标高指大地坐标,设计人员只要根据地质勘探报告给出的大地坐标直接输入即可。

  与上±0相对于绝对标高一样,可直接输入大地坐标,程序会根据设计人员输入的坐标值自动判断孔口高度。

  该参数主要是用于求出基底剪力对基础底面产生的附加弯矩作用。在填写该参数时,应输入PMCAD中确定的柱底标高,即柱根部的位置。

  “自动计算覆土重”主要是指自动计算基础和基础以上回填土的平均重度,主要用于独基和条形基础的计算,对筏板基础没有影响。

  读取荷载时不需要将所有荷载都选上。如果都选上,则只有独基和墙下条基会在计算时考虑所有组合并选最不利进行设计,其他基础只认一种软件传下来的荷载。

  当前组合仅表示当前屏幕上所显示的值。并不是说基础的最终控制组合就一定是它。

  目标组合并不一定是最不利组合,比如最大轴力下所对应的组合值其弯矩值有可能很小,不一定是控制工况,所以目标组合不能作为基础设计依据。

  ⑷“第一块地基板上没有布置覆土荷载和板面设计荷载,如需要请在筏板布置中输入”请问是什么意思?我已经读取了SATWE荷载,为什么还有这个提示?

  这主要是因为设计人员没有布置“筏板荷载”所致,只要布置了“筏板荷载”,该提示会自动消失。

  一般而言,弹性地基梁基础,墙下都要布梁,如果没有布梁,也应该点一下“墙下布梁”菜单,这样程序将自动生成一个与墙同宽、梁高等于板厚的混凝土梁。如果不布置梁,也应该布置板带。

  注意:a)在布置板带时,对于抽柱位置不应布置板带,否则易将板带布置在跨中位置。

  ①梁的翼缘宽度在初次定义时要根据上部结构竖向荷载的比例关系来定。比如某工程边跨竖向荷载总值是中间跨竖向荷载总值的一半,那么在定义梁的翼缘宽度时就取边跨为1米,中间跨为2米。

  ②在退出“基础人机交互”时程序给出提示:“预期承载力与反力之比”,此时输入预期值,比如1.2,则程序会自动根据预期值和翼线宽度的比例关系,对基础宽度进行调整。

  ③弹性地基梁基础,在退出基础人机交互时会显示9~10组荷载,这些荷载分别代表什么意思?是标准组合还是基本组合?

  ⑴双柱联合基础的偏心计算:程序在进行双柱联合基础的设计时,并没有考虑由于两根柱子上部荷载不一致而产生的偏心的情况。因此算出的基础底面积是对称布置的。这种计算方法对于两根柱子挨得很近,比如变形缝处观柱基础计算几乎没什么影响,但对于两根柱子挨得稍微远一些的基础,则会有一定误差。此时需要设计人员人为计算出偏心值,在独基布置中将该值输入过去。然后再重新点取“自动生成”选项,程序可以根据设计人员输入的偏心值重新计算联合基础。

  ⑵双梁基础的计算:建议直接在双轴线上布置两根肋梁,然后再在梁下布置局部筏板。

  砖混结构一般都做墙下条形基础,构造柱下一般不单独做独立基础。有的时候设计人员会发现JCCAD软件在构造柱下生成了独立基础。这主要是因为读取了PM恒十活所致。这种荷载组合方式没有将构造柱上的集中荷载平摊到周边的墙上。

  设计人员可以在荷载编辑中删除构造柱上的集中荷载,并在附加荷载中在周边的墙上相应增加线荷载值。或者设计人员也可以直接读取砖混荷载,因为砖混荷载自动将构造柱上的集中荷载平摊到周边的墙上了。

  浅基础如墙下条基等,在对基础底板配筋时是否该考虑最小配筋率,目前在工程界还有争议。《基础设计规范》中没有规定柱下独基底板的最小配筋率,而《混凝土规范》对于混凝土结构均有最小配筋率的要求。目前JCCAD软件对于独立柱基没有按最小配筋率计算,对于墙下条基缺省情况下按照0.15%控制,设计人员可以根据需要自行调整。

  ⑴“筏板重心校核”中的荷载值为什么与“基础人机交互”退出时显示的值不一样?

  ①对于梁板式基础,由于有些轴线上没有布置梁或板带,造成荷载导算时没有分配到梁或板带上,从而使两种方式所产生的重心校核值不一致。

  ②地下水的影响:“筏板重心校核”中的荷载值没有考虑地下水的影响,而“基础人机交互”退出时显示的值考虑了地下水的影响。

  对于带裙房的主体结构,“筏板重心校校”主体应该与裙房分开计算,而且主要是验算主体结构的重心校核。

  弹性地基梁结构在进行计算时,程序给出了5种计算模式,现对这5种模式的计算和选择进行一些简单介绍。

  ⑴按普通弹性地基梁计算:这种计算方法不考虑上部刚度的影响,绝大多数工程都可以采用此种方法,只有当该方法时基础设计不下来时才考虑其他方法。

  ⑵按考虑等代上部结构刚度影响的弹性地基梁计算:该方法实际上是要求设计人员人为规定上部结构刚度是地基梁刚度的几倍。该值的大小直接关系到基础发生整体弯曲的程度。而上部结构刚度到底是地基梁刚度的几倍并不好确定。因此,只有当上部结构刚度较大、荷载分布不均匀,并且用模式1算不下来时方可采用,一般情况可不用选它。

  ⑶按上部结构为刚性的弹性地基梁计算:模式3与模式2的计算原理实际上最一样的,只不过模式3自动取上部结构刚度为地基梁刚度的200倍。采用这种模式计算出来的基础几乎没有整体弯矩,只有局部弯矩。其计算结果类似传统的倒楼盖法。

  该模式主要用于上部结构刚度很大的结构,比如高层框支转换结构、纯剪力墙结构等。

  ⑷按SATWE或TAT的上部刚度进行弹性地基架计算:从理论上讲,这种方法最理想,因为它考虑的上部结构的刚度最真实,但这也只对纯框架结构而言。对于带剪力墙的结构,由于剪力墙的刚度凝聚有时会明显地出现异常,尤其是采用薄壁柱理论的TAT软件,其刚度只能凝聚到离形心最近的节点上,因此传到基础的刚度就更有可能异常。所以此种计算模式不适用带剪力墙的结构。

  另外,设计人员在采用《JCCAD用户手册及技术条件》附录C中推荐的基床反力系数K时,该值已经包含上部刚度了,所以没有必要再考虑一次。

  ⑸按普通梁单元刚度的倒楼盖方式计算:模式5是传统的倒楼盖模型,地基梁的内力计算考虑了剪切变形。该计算结果明显不同与上述四种计算模式,因此一般没有特殊需要不推荐使用。

  (六)桩筏筏板有限元计算筏板基础时,倒楼盖模型和弹位地基梁模型计算结果差异很大,

  ⑴弹性地基梁板模型采用的是文克尔假定,地基梁内力的大小受地基土弹簧刚度的影响,而倒楼盖模型中的梁只是普通钢筋混凝土粱,其内力的大小只与核板传递给它的荷载有关,而与地基土弹簧刚度无关。

  ⑵由于模型的不同,实际梁受到的反力也不同,弹性地基梁板模型支座反力大,跨中反力小。而倒楼盖模型中的反力只是均布线载。

  ⑶弹性地基梁板模型考虑了整体弯曲变形的影响,而倒楼盖模型的底板只是一块刚性板,不受整体弯曲变形的影响。

  ⑷由于倒楼盖模型的底板只是一块刚性板,因此各点的反力均相同,由此计算得到的梁端剪力无法与柱子的荷载相平衡,而弹性地基梁板模型计算出来的梁端剪力与柱子的荷载是相平衡的。

  (七)为什么同一个梁式筏板基础,采用梁元法计算和采用板元法计算二者之间会相差较大?

  工程实例:某工程采用梁式筏板基础,基础布置如图 1所示(图略),基床反力系数均取20000Kn/m3,计算结果如图2所示:(图略)

  通过图2所示的结果可知,两种计算模式所产生的计算结果存在一定的差异。这主要是由于两种计算模型的假定不同。这二者之间的差异主要表现在:

  ⑴梁元法计算梁式筏板基础时,地基梁的计算是按照带翼缘的T形梁计算的,梁翼缘宽度确定的原则是按各房间面积除以周长,将其加到梁一侧,另一侧再由那边相应的房间确定,最后两侧宽度叠加得到梁的总翼缘宽度。

  ⑵板元法计算梁式筏板基础时,地基梁的计算仅按照矩形梁计算,没有按照T形梁计算。

  ⑶梁元法计算筏板时,板仅仅是按四边嵌固的楼盖方式计算它的内力和配筋,不考虑板与梁整体弯曲的作用。

  ⑷板元法计算筏板时,采用有限元的方法对楼板进行内力计算,能够考虑板与梁整体弯曲

  ⑴基床反力系数K值的物理意义:单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力。

  A1、B1、C1、A2、B2、C2等分别为函数影响值,详见附录B中表B-6。

  ⑴规范要求:根据《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗震规范》)第 8.2.8条的规定:钢结构构件连接应按地震组合内力进行弹性设计,并应进行极限承载力计算;

  梁与柱连接弹性设计时,梁上下翼缘的端截面应满足连接的弹性设计要求,梁腹板应计入剪力和弯矩。梁与柱连接的极限受弯、受剪承载力,应符合下列要求:

  ⑵工程实例:某工程为5层钢框架结构,地震设防烈度为8度,地震加速度为0.2g,场地土类别为三类,设计地震为第一组,梁、柱均采用焊接工字钢,钢号均为Q345,首层平面图如图1所示:(图略)

  通过STS软件计算可知,图1中所示GL27与柱GZ6的节点连接设计不满足《抗震规范》第8.2.8条的规定。由于有些设计人贝对公式(8.2.8-1)缺乏正确的理解,在处理此问题时盲目加大钢梁截面,调整结果如表1所示:(表略)

  从表1可以看出,增大梁的截面尺寸后,仍不能满足要求,构件的极限承载能力提高的非常地有限,仅提高了0.72%,但用钢量每延米却增大了 64%,这显然不合理。通过对《抗震规范》中Mu和1.2Mp的计算公式的分析,我们得知:

  ②Mp的大小主要受构件截面塑性抵抗矩Mp的控制,而Wp的大小则与截面的尺寸有关。

  ③增大梁翼缘板尺寸和梁高虽然可以增大Mu的值,但Wp的值也会相应增大,这也是为

  ①在梁上下翼缘处加楔形板(如图2所示,图略)。通过在梁端上下翼缘处加楔形板,增大全熔透坡口焊缝的长度,从而增加了焊缝的极限抗弯承载力。

  通过在梁端上下翼缘处加楔形盖板,增大全熔透坡口焊缝的高度,从而增加了焊缝的极限抗弯承载力。

  需要指出的是,在梁端上下翼缘处加楔形盖板后,梁翼缘厚与楔形盖板厚之和应小于柱翼缘的厚度,否则就有可能使梁翼缘的抗弯承载力大于柱翼缘的抗弯承载力,从而将柱翼缘拉坏。

  通过设置狗骨式节点连接方式,削弱梁瑞的全塑性受弯承载力以达到满足规范的要求。(狗骨者,构件两端翼缘加宽)

  上述三种设计方法主要用于梁柱刚性连接,对于梁柱铰接连接的节点,由于其连接方式不属于“强连接弱构件”,因此不需要进行地震组合作用下的极限抗弯承载力验算。

  ⑴规范要求:根据《抗震规范》第8.2.5条第2款的规定:节点域的屈服承载力应符合下式要求:

  《抗震规范》第8.2.5条第3款的规定:工字形截面柱和箱形截面柱的节点域应按下列公式验算:

  通过钢结构的节点连接计算我们得知,公式(8.2.5-2)和(8.2.5-5)不满足要求的最多,公式(8.2.5-6)一般较容易满足要求。仔细分析这三个公式的具体含义,我们不难得出以下结论:

  ①公式(8.2.5-2)主要验算的是节点域的屈服承载力,其大小只与构件的截面大小等本身性质有关,而与外力无关。

  ②公式(8.2.5-5)与(8.2.5-2)一样,也是只与构件的截面大小有关的物理量,而与外力无关。

  ③公式(8.2.5-6)主要是验算节点域两侧梁的端弯矩之和所产生的强度应力要满足规范的允许限值。如果内力不是很大,一般情况下都能满足要求。

  工字形梁1和梁2断面尺寸为:B×H×tw×tf=150×250×4.5×8

  ①对于组合柱,直接将柱腹板在节点域范围内更换为较厚板件。加厚板件应伸出柱横向加劲肋之处各150mm,并采用对接焊缝与柱腹板相连。

  ②对于轧制H型柱,可贴焊补强板加强。补强板上下边缘可不伸过或伸出柱横向加劲肋之处各150mm。当补强板不伸过往横向加劲助时,板厚不小于5mm。补强板侧边可采用角焊缝与柱翼缘相连,其板面尚应采用塞焊与柱腹板连成整体。塞焊点之间的距离不应大于相连板件中较薄板件厚度的21(235/fy)1/2倍。[(235/fy)1/2是[(235/fy)的1/2次方的意思]]

  (三)门式刚架结构,柱子的截面很大,应力比也很小,为什么柱长细比总不能满足要求?

  ⑴工程实例:某门式刚架结构的平面布置和荷载图如图1所示(图略),该门式刚架各构件截面尺寸如表1所示。该工程在设计时中间柱均设置为两端铰接的抗风柱,且这些抗风往不仅承受水平风荷载,而且承受竖向荷载。此工程的计算结果如图2所示(图略)。

  (该工程简介:总跨度24m,分成6小跨,柱编号依次为1、2、3、4、5、6、7;檐口高9m,中柱高11.4m;梁编号依次为1、2、3、4、5、6。梁上均布荷载5.0,两边上节点有垂直集中力10.0,左边上节点有水平集中力5.0。)

  从图2中可知,该结构柱1到柱7的稳定应力比和强度应力比均较小,最大也不过0.18,但长细比却不满足要求。

  公式(1)之所以成为通用公式,是因为第一,《门式刚架规程》中计算柱计算长度系数的公式(6.1.3-7a)、(6.1.3-7b)、(6.1.3-8a)、(6.1.3-8b)均可由此公式推导出来,具体的推导过程详见参考文献l。第二,该公式不仅能计算《门式刚架规程》中涉及的几种门式刚架柱的计算长度系数,对于《门式刚架规程》中没有涉及到的,比如中间柱既有摇摆柱又有非摇摆柱的多跨门式刚架结构柱的计算长度系数也能计算。

  从公式(1)中可以看出,门式刚架柱计算长度系数的大小与该往所承受的荷载有关。当柱所承受的最大轴向压力越大,该柱的计算长度系数就越小,其长细比自然也就越低。

  从图中可以看出,两端铰接的抗风柱的计算长度系数均为1.0。由于各竖向构件均承受

  坚向荷载,各柱所承受的轴向力均为压力,因此程序按压杆控制,按照《门式刚架规程》表

  3.5.2-1的规定,受压构件允许长细比为180,程序提示柱2到柱6的长细比超限。

  随着边柱1所承受的最大轴向压力的增大,计算长度系数减小,从而其长细比也就满足了要求。同时,由于摇摆柱没有承受轴向压力,其长细比可以按300控制,因此抗风柱的长细比也能满足要求。

  这种方法主要用于既希望抗风往承受水平和竖向荷载,又希望抗风柱的长细比满足要求的情况。

  定义为刚接后,该抗风往的计算长度系数按非摇摆柱计算,从而使计算长度系数降低。这样一来,长细比也就满足了要求。从计算结果可以看出,将柱4上端改为刚接后,该柱的计算长度系数和长细比与原来按摇摆柱计算的结果相比均明显降低,并且满足规范要求。

  参考文献1:赵兵、郭丽云《STS软件如何计算门式刚架中变截面柱的计算长度系数》《钢结构》杂志2004年第6期。

  ⑶将第一扭转振型的所对应的周期值与第一平动振型所对应的周期值相比即得周期比。

  (二)为什么SATWE软件在调整0.2Q0系数时要默认最大值为2.0?如果想突破最大默认值

  SATWE软件在调整0.2Q0系数时将最大值默认为2.0主要是为了避免出现各层地震剪力都一样的情况,从而使计算结果失真。

  如果设计人员想突破该默认值的限制,可以直接建立0.2Q0文件(文件名为SATINPUT.02Q),程序合自动读取设计人员输入的调整系数。

  产生这种情况的主要原因是由于设计人员定义了弹性板6,当其结构的变形由面外变形控制时,由于定义了弹性板6,其面外刚度大于刚性板的面外刚度,则位移就减小。当某结构的变形由面内变形控制时,弹性板6的面内刚度小于刚性板的面内刚度,则位移就增大。

  高层建筑结构当竖向恒载一次加上时,其上部的竖向位移往往偏大,为了协调如此大的竖向位移,有时会出现拉柱或架没有负弯矩的情况。而在实际施工中,竖向荷载是一层一层作用的,并在施工中逐层找平,下层的变形对上层基本上不产生影响。结构的竖向变形在建造到上部时已经完成得差不多了,因此不会产生一次性加荷所产生的异常现象。程序对竖向恒载作用专门做了处理,可以考虑施工加荷的这种因素。

  施工模拟2:将竖向构件(柱、墙)的刚度放大10倍后再做施工模拟l。采用算法2时,计算出的传给基础的力较为均匀合理,可以避免墙轴力远大于往轴力的不合理情形。由于竖向构件的刚度放大,将使得水平梁的两端竖向位移差减小,从而其剪力减小,这样就削弱了楼面荷载因刚度不约而导致的重分配,所以施工模拟2的荷载分配结果,更接近千手算结果。

  对于地震加速度值不是规范中规定的值的这种情况,一般在地震报告中都会提供地震最大影响系数α值,设计人员只要在SATWE软件中将该值输入进去即可。

  从理论上讲,所有的桩桩的受力状态都是双偏压。但规范并没有要求所有的政柱都按双偏压计算。是否应按双偏压计算应根据规范决定。比如《高层建筑混凝土结构技术规程》第6.2.4条规定,角柱应按双向受力构件进行正截面承载力设计。

  目前的SATWE软件提供了两种方式计算双偏压。第一种是在“设计信息”里按双偏压计算,这种方法计算出来的值多解,而且计算结果较大;第二种是设计人员可以先按单偏压计算,然后再在“分析结果图形和文本显示”中按双偏压验算。这种方法得出的计算值是唯一的,而且结果也不大。

  “梁柱重叠部分简化为刚域”此项选择对结构的刚度、周期、位移、梁的内力计算等均会产生一定的影响,尤其是梁的弯矩值。

  一般而言,对于异型柱结构,宜采用“梁柱重叠部分简化为刚域”,对于矩形柱结构,可以将其作为一种安全储备而不选择它。

  振型组合数既不能大小,也不能过大,取值太小不能正确反映模型应当考虑的地震振型数量,使计算结果失真;取值太大,会消耗掉很多计算机资源。《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,振型数县计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。

  一般而言,振型数的多少与结构层数及参与质量贡献的结构自由度数有关,当结构层数较多或结构层刚度突变较大时,振型数也应取得多些,如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式,但振型组合数应不大于有质量贡献的结构自由度数。

  振型组合数是否取值合理,可以看SATWE计算书(文件名为WZQ.OUT)中的X、Y向的有效质量系数是否大于0.9。若小于0.9,可逐步加大振型个数,直到X和Y两个方向的有效质量系数都大于0.9为止。

  必需要指出的是,结构的振型组合数并不是越大越好,其最大值不能超过结构有质量贡献的总自由度数。例如对采用刚性板假定的单塔结构,考虑扭转耦联作用时,其振型数不

  得超过结构层数的三倍。如果该结构的振型组合数已经增加到结构层数的三倍后,其有效质量系数仍不能满足要求,此时设计人员应该认真分析原因,考虑结构方案是否合理。

  按照《抗震规范》的规定,只有采用底部剪力法时,才考虑顶塔楼地震作用放大系数。目前的TAT和SATWE软件均采用振型分解法计算地震力,因此只要将振型数给足够,一般可以不用考虑将顶塔楼地震力放大。

  SAWE软件在计算剪力墙底部加强区高度时,总是从±0.0开始计算。按照规范的规定,当有地下室时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用。

  “底部加强区起算层号”主要就是指由设计人员指定地下室的剪力墙是否计入底部加强区。

  结构基本周期主要是计算风荷载用的,设计人员可以先按照程序给定的缺省值对结构进行计算。计算完成后再将程序输出的第一平动周期值填入即可。

  如上图所示(图略,图中在柱内又输入一个节点),设计人员在建模时应将柱子布置在一个节点上,这两个节点之间只需布置一根普通混凝土梁即可。此时在用SATWE软件进行计算时,程序自动将这根普通混凝土梁定义为刚性梁。

  剪力墙暗柱超筋,这种情况主要是剪力墙暗柱配筋面积超过最大配筋率4%引起的。而

  实际上规范并没有规定剪力墙边缘构件的最大配筋率,这个4%是程序自己制定的,目的在

  于提示目前剪力墙边缘构件的配筋较大,希望引起注意。设计人员可以不去管它。

  目前的SATWE软件在计算剪力墙的配筋时是针对每一个直墙段进行的,当在墙段重合时.程序取各段墙肢端部配筋之和,从而使剪力墙边缘构件配筋过大。

  将来的SATWE软件会对此做一些改进。在配筋计算时将考虑整体计算的结果,而非按单个墙段进行配筋。

  ⑴调整剪力墙混凝土标号:提高混凝土标号并不一定能使剪力墙边缘构件配筋面积降低,有时反而会使配筋面积升高。如下图所示(图略)。

  如上图所示,混凝土标号提高后墙体配筋增大。产生这种情况的主要原因是虽然随着混凝土标号的提高,混凝土的抗压强度设计值增大,混凝土弹性模量增大,结构的刚度增加,地震力也随着增大。当地震力增大的幅度大于混凝土抗压强度设计值增大的幅度时,墙体的配筋面积就会增加。

  因此,在设计中当发现提高混凝土标号后墙体的配筋面积增大,就应考虑采用降低混凝土标号的方法来降低墙体的配筋面积。

  ⑵提高剪力墙主筋钢筋级别:以上图为例,将C钢筋级别由HRB335级变成HRB400级,可以有效地降低墙体的配筋面积(如下图所示,图略)。

  在设计中一般都是通过指定剪力墙分布筋的最小配筋率,反算出剪力墙分布筋所在区域的抗弯设计承载力,从而再计算出剪力墙端部的配筋面积。

  因此,我们可以通过提高墙体分布筋的配筋率来达到降低剪力墙端部配筋面积的目的。如下图所示(图略),将墙体分布筋的配筋率由0.3提高到0.4后,剪力墙端部配筋面积进一步降低。

  如上图所示,通过采取上述方法,将该剪力墙边缘构件的配筋面积由原来的9252。降低到现在的6754,降低幅度达27%。

  ⑷考虑钢筋共用而对配筋面积进行折减:由于目前的SATWE软件在计算剪力墙配筋面积时偏大,因此可以对该配筋面积进行折减,但折减多少不宜掌握。

  ⑸调整剪力墙边缘构件阴影区的长度:规范规定剪力墙边缘构件阴影区的长度最小为300mm。有些设计人员在设计中将阴影区的长度加长以达到降低阴影区的配筋率的目的。

  由此可以看出,阴影区的长度增加,有可能使剪力墙计算的有效高度减小,从而使配筋增加。因此如果加大阴影区长度,则宜相应加大剪力墙配筋面积。

  ①《人民防空地下室设计规范》第4.4.2条规定:有一般密闭、防水要求的构件,宜按弹塑性工作阶段设计,结构延性比[β]值按表4.4.2采用。

  《人民防空地下室设计规范》第4.6.5条规定:结构构件按弹塑性工作阶段设计时,受拉钢筋配筋率不宜大于1.5%;当大于1.5%时,受弯构件或大偏心受压构件的允许延性比[β]值应满足以下公式:

  ①某工程为框架结构,共十一层,包括一层地下室,6级人防。结构三维轴测图和地下一层结构平面图如图1所示(图略):

  ②计算结果:以下是SATWE软件在WPJI.OUT文件中关于梁1的计算结果:

  根据《人防规范》表4.4.2(如前所述)查得结构构件受弯肘的允许延性比[β]为3.0,将该值代入公式(4.6.5-1)中,得:

  设计人员在输入支撑时,可以按照楼层输入,也可以直接输入标高,这样在PMCAD中看似可以建立上述的模型,但实际上在SATWE中会进行处理,所有的支撑上下节点均强制定位于楼层处(如下图所示,图略)。

  《抗震规范》和《高规》均要求,在计算结构的位移比和周期比时,要采用刚性楼盖。因此,设计人员在计算位移比和周期比时应考虑“强制执行刚性板假定”。在计算结构的内力和配筋时,则应将此选项去掉。

  在非偶然偏心作用下,结构位移比>1.2,或在偶然偏心作用下,A级高度建筑结构位移比>1.4,B级高度建筑结构位移比>1.3,需要考虑双向地震作用。

  (十九)SATWE和TAT软件中“底层柱墙最大组合内力”里的值是设计值还是标准值?可否作为基础设计依据?

  SATWE和TAT软件中“底层柱墙最大组合内力”’里的值是设计值,不可以作为基础设计依据。

  这主要是因为虽然某种内力为最大值,但由此而产生的其它内力有可能很小。比如说最大轴力所对应的弯矩和剪力值有可能很小,由这种组合所计算出来的基础并不一定是最不

  利组合计算出来的。而次大轴力所对应的弯矩和剪力值有可能很大,由这种组合所计算出来的基础有可能是最不利组合计算出来的。

  pkpm中jccad这一块对一般结构设计人员来说,用的不是太多,一些参数的意义可能也不是太明白,把网络上有关jccad的资料整理如下,以方面大家参考。

  地质资料是基础设计计算的重要依据,可以用人机交互方式或填写数据文件方式输入地质资料有两类,一种是供有桩基础使用的,另一种是供无桩基础(弹性地基筏板)使用。两者的格式相同,不同仅在于有桩基础对每层土要求压缩模量、重度、状态参数、内摩擦角、内聚力五个参数,而无桩基础只要求压缩模量一个参数。

  (1) 每个勘探孔柱状图的土层分布及各土层的物理力学参数, 物理力学参数包括土的重Gv(用于沉降计算)、相应压力状态下的压缩模量 Es(用于沉降计算)、摩擦角φ(用于沉降及支护结构计算)、内聚力c(用于支护结构计算)及计算桩基承载力的状态参数(对于各种土有不同的含义)。

  (2) 所有孔点在任意坐标系下的位置坐标, 在桩基设计时可通过平移与旋转将勘探孔平面坐标转成建筑底层平面的坐标。

  (3) 以勘探孔点作为节点顺序编号,将节点连线划分成多个不相重叠的三角形单元,并将三角形单元编号。程序将以这种三角形单元为控制网格,利用形函数插值的方法得到控制网格内部和附近的地质土层分布。

  桩基础设计应该使用Ez(自重压力~……),天然浅基础应使用Es0.1-Es0.2。

  土名称、厚度、极限侧摩、极限桩端、压缩模量、重度、摩擦角、粘聚力、状态参数、状态参数含义,标高及图幅(坐标系:相对坐标系,单位米。标高与结构标高相同)

  本菜单根据使用者提供的上部结构数据、荷载数据和有关的地基基础的数据,进行柱下独立基础、墙下条形基础和承台设计,桩长计算以及布置基础梁、筏基、桩基等基础。程序可对平板式基础进行柱对筏板的从冲切计算以及柱对独基、桩承台、基础梁和桩对承台的局部承压计算。

  首先程序提供选择菜单:读取已有基础数据、重新输入基础数据、读取已有基础数据更改上部结构数据、选择保留部分已有数据。

  上述参数中的基础埋置深度,一般应自室外地面标高算起。对于地下室,采用筏板基础也应自室外地面标高算起,其他情况如独基、条基、梁式基础从室内地面标高算起。

  自动计算覆土重,该项用于独基、条基部分。点取该项后程序自动按20kN/m2的混合容重计算基础的覆土重。如不选该项,则对话框中出现“单位面积覆土重”参数需要用户填写。一般来说如条基、独基、有地下室时应采用人工填写“单位面积覆土重”,且覆土高度应计算到地下室室内地坪处,以保证地基承载力计算正确。

  《建筑地基基础设计规范》GB50007-20028.2.2、扩展基础的构造,应符合下列要求:

  上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999 5.1.4、用于基础结构的混凝土和钢筋应满足下列构造要求:

  1、混凝土:刚性基础的混凝土强度等级不低于C15;独立基础与墙下条形基础不低于C15;柱下条形基础与筏板基础不低于C20。……

  上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999 6.4.3、

  《建筑桩基技术规范》4.2.2、承台混凝土强度等级不宜小于C15,采用二级钢筋时,混凝土强度等级不宜低于C20。……

  《钢筋混凝土承台设计规程》3.5.1、当承台纵向受力钢筋采用一级钢筋时,混凝土强度等级不得低于C15;当承台纵向受力钢筋采用二、三级钢筋时,混凝土强度等级不应低于C20。

  根据上面的相关规定,基础一般采用C30混凝土,一般不宜采用高标号的混凝土,因为高标号混凝土容易开裂。

  ……5、基础设计安全等级、结构设计使用年限、结构重要性系数应按有关规范的规定采用,但结构重要性系数 不应小于1.0。

  上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08-11-1999o 2.0.4、地基基础设计时,应根据其破坏可能的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等)的严重性,采用表2.0.4所规定的不同安全等级。除有关章节中已有明显规定者外,本规范中各种类型地基基础的安全等级一般可取为二级。

  《建筑桩基技术规范》3.3.3、根据桩基损坏造成建筑物的破坏后果(危机人的生命、造成经济损失、产生社会影响)的严重性,桩基础设计时硬根据表3.3.3选用适当的安全等级。

  《建筑桩基技术规范》条文说明3.3.3、……对于一级建筑物桩基类型规定为如下两类:

  对于20层以上的高层建筑,其总高度(从地面算起)超过60mm,……因此,对于20层以上的建筑物应列入重要建筑物。对于有纪念意义的或供群众性集会的民用建筑,经济意义重

  大的工业建筑物也应类如重要建筑物。…………对于桩基变形有特殊要求的工业建筑,如化工、炼油厂重的高压、易燃、易爆管道相连的装置……因此,凡对桩基变形有特殊要求的厂房、构筑物均应列入一级建筑物类型范围内进行设计。

  …… ——建筑桩基重要性系数,按表3.3.3确定安全等级,对于一、二、三级分别取 ;对于柱下单桩提高一级考虑;对于柱下单桩的一级建筑桩基取 ;……

  一层上部结构荷载作用点标高:即承台或基础顶标高,先进行估算,计算完成后进行修改。该参数主要是用于求出基底剪力对基础底面产生的附加弯矩作用。在填写该参数时,应输入PMCAD中确定的柱底标高,即柱根部的位置。注意:该参数只对柱下独基和桩承台基础有影响,对其他基础没有影响。

  按广义文克尔假定计算:若此项选择后,计算模型改为广义文克尔假定,即各点的基床反力系数将在输入的反力系数附近上下变化,边角部大,中部小一些,变化幅度与各点反力与沉降的比值有关,采用广义文克尔假定的条件是要有地质资料数据,且必须进行刚性底板假定的沉降计算,否则按一般文克尔假定计算。在此处要与“基础梁板弹性地基梁法计算”中的“沉降计算参数输入”中参数相对应。

  梁式基础的覆土标高:当不是带地下室的梁式基础时,此值为0;否则应填写地下室室内地坪标高。该值用于判断梁式基础是否有地下室和计算地下室内覆土高度的数据

  尺寸线距图宽、图纸号、平面图比例尺、剖面图比例尺、X向各跨轴线标注、Y向各跨轴线标注:按默认,将剖面图比例尺改为1:20

  条基墙体是否加宽:按实际。墙体加宽主要是为了使基础墙体增加防潮能力,加宽宽度为两边各加60mm

  本菜单工程为补充增加PMCAD传下来的平面网格轴线。如设置弹性地基梁的挑梁设置筏板加厚区域等。需注意该菜单调用应在“荷载输入”和“基础布置”之前,否则荷载或基础构件可能会错位。

  该菜单的功能是输入用户自己定义的荷载和读取上部结构计算传下来的荷载,并可对各类各族荷载删除修改。程序还自动将用户输入的荷载与读取的荷载相叠加。

  分配无柱节点荷载:√。选择该项后,可将墙间无柱节点上的荷载转移到墙上,这样原来弹性地基梁的一些无交叉梁、无柱、有荷载的节点就会自动删除,将梁合并。并且对墙下基础不会产生丢荷载的情况。

  该菜单作用是布置、删除用户自己定义的节点荷载与线荷载。附加荷载可作为一组独立的荷载工况进行基础计算或验算。如还输入了上部结构荷载,附加荷载先要与上部结构各组荷载叠加,然后进行基础计算。一般来说框架结构的填充墙或设备重应按附加荷载输入。

  对于独立基础(独立桩基承台)来说,如果在独基上架设连梁,连梁上有填充墙,奔驰娱乐网站,则应将填充墙的荷载在此菜单中作为节点荷载输入,而不要作为均布荷载输入。否则将会形成墙下条形基础,或丢失荷载。

  墙下条形基础可采用PM荷载或砖混荷载;柱下独基和桩承台采用尽量多的荷载组合;筏板和基础梁选相同工况荷载组合。PMCAD荷载可用于砖混结构及初设计,其特点是模拟人工倒荷,没有弯矩;TAT,SATWE,PMSAP荷载是上部结构计算结果,可用于所有情况;PK荷载只能用于独基。pm荷载没有弯矩最好不用在独立基础的计算中。独立基础底面积的计算类似于压弯正截面计算,由轴力和弯矩两个因素决定。所以不能按最大轴力计算。程序能自动区分是否地震组合,并进行承载力放大。

  在JCCAD的“输入荷载”中选“荷载参数”在弹出窗口把恒、活荷载分项系数改为1;在EF“信息输入”弹出窗口中把恒、活荷载分项系数改为1;ZJ的“上部荷载”中的组合信息窗口,把恒、活荷载分项系数改为1;BOX“荷载输入”菜单中的“荷载分项,组合,组合值系数”将恒、活分项系数改为1,即可在基础软件中获得上部结构传给基础荷载的标准值。

  屏幕上当前所显示的组合值就叫当前组合。当前组合仅表示当前屏幕上所显示的值。并不是说基础的最终控制组合就一定是它。某一最大内力所对应的组合值,比如最大轴力或最大弯矩下所对应的组合值。目标组合并不一定是最不利组合,比如最大轴力下所对应的组合值其弯矩值有可能很小,不一定是控制工况,所以目标组合不能作为基础设计依据。

  该菜单用来输入框架柱在基础上的插筋。如程序已完成tat或satwe的绘制柱施工图工作并将结果存入钢筋库,则这里可以自动读取柱钢筋数据。

  对于框架结构,如底层填充墙下设置条基,可在此先输入填充墙,再在荷载输入中用附加荷载将填充墙荷载布在相应位置上,这样程序会画出该部分完整的施工图。

  该菜单用于在两个独立基础或独立桩基承台之间设置拉接连系梁,拉梁的详图由用户自己补充。如果拉梁上有填充墙,其荷载应该按点荷载输入到拉梁梁端基础所在的节点上,本程序目前尚不能分配拉梁上的荷载。

  下面就是要根据用户需要进行基础布置,用户可根据要输入的基础类型分别选择相应的子菜单,如用户要进行筏板基础设计须运行“筏板”菜。