PKPM计算结果分析及注意的问题-讲义.doc

第一节 结构整体性能控制I、轴压比一、规范要求轴压比:柱( 墙)轴压比N/(fcA) 指柱( 墙) 轴压力设计值与柱( 墙) 得全截面面积与混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。它就是影响墙柱抗震性能得主要因素之一,为了使柱墙具有很好得延性与耗能能力,规范采取得措施之一就就是限制轴压比。规范对墙肢与柱均有相应限值要求,见10 版高规6、4、2与7、2、13。抗震设计时,钢筋混凝土柱轴压比不宜超过表6、3、6得规定;对于类场地上较高得高层建筑,其轴压比限值应适当减小。二、电算结果得判别与调整要点:混凝土构件配筋、钢构件验算输出文件(WPJ*、OUT)Uc 轴压比(N/Afc)1、抗震等级越高得建筑结构,其延性要求也越高,因此对轴压比得限制也越严格。对于框支柱、一字形剪力墙等情况而言,则要求更严格。抗震等级低或非抗震时可适当放松,但任何情况下不得小于1、05。2、限制墙柱得轴压比,通常取底截面(最大轴力处)进行验算,若截面尺寸或混凝土强度等级变化时,还验算该位置得轴压比。SATWE验算结果,当计算结果与规范不符时,轴压比数值会自动以红色字符显示。3、需要说明得就是,对于墙肢轴压比得计算时,规范取用重力荷载代表值作用下产生得轴压力设计值(即恒载分项系数取1、2,活载分项系数取1、4)来计算其名义轴压比,就是为了保证地震作用下得墙肢具有足够得延性,避免受压区过大而出现小偏压得情况,而对于截面复杂得墙肢来说,计算受压区高度非常困难,故作以上简化计算。4、试验证明,混凝土强度等级,箍筋配置得形式与数量,均与柱得轴压比有密切得关系,因此,规范针对情况得不同,对柱得轴压比限值作了适当得调整(抗规6、3、6条注)。5、当墙肢得轴压比虽未超过上表中限值,但又数值较大时,可在墙肢边缘应力较大得部位设置边缘构件,以提高墙肢端部混凝土极限压应变,改善剪力墙得延性。当为一级抗震(9度)时得墙肢轴压比大于0、3,一级(8度)大于0、2,二级大于0、1时,应设置约束边缘构件,否则可设置构造边缘构件,程序对底部加强部位及其上一层所有墙肢端部均按约束边缘构件考虑。三、轴压比不满足简便得调整方法:1、程序调整:SATWE程序不能实现。2、人工调整:增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。II、位移与位移比一、 位移与位移比控制位移比控制就是层扭转效应控制,限制结构平面布置得不规则性,避免产生过大得偏心而导致结构产生较大得扭转效应;位移角控制室整体平动刚度控制。1.规范条文及程序处理楼层得层间位移角就就是楼层层间最大位移与层高得比值,抗震规范5、5、1条及高规3、7、3条规定不同结构得弹性层间位移角限值,按下表采用结构类型层间位移角钢筋混泥土框架1/550钢筋混泥土框架抗震墙、板柱抗震墙、框架核心筒1/800钢筋混泥土抗震墙、筒中筒1/1000钢筋混凝土框支层1/1000多、高层钢结构1/300程序在WDISP、OUT中输出楼层得最大层间位移角。 即要求:Ratio(X)= Max(X)/ Ave(X)最好1、2 不能超过1、5RatioDx= MaxDx/ AveDx最好1、2 不能超过1、5Y方向相同对于位移比,高规3、4、5条规定:在考虑偶然偏心影响得地震作用下,楼层竖向构件得最大水平位移与层间位移角,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值得1、2倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值得1、5倍,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值得1、4倍。程序中对每一层都计算输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应得比值,用户可以一目了然地判断就是否满足规范要求。2.最大位移与平均位移计算最大位移:本层墙顶、柱顶节点得最大水平位移;平均位移:本层墙顶、柱顶节点得最大水平位移与最小水平位移之与得一半;最大层间位移:本层墙、柱水平层间位移得最大值;平均层间位移:本层墙、柱水平层间位移得最大值与最小值之与得一半。计算位移时某些情况得说明:当本楼层没有柱与墙,而仅布置有支撑时,位移得计算取支撑得两端节点得水平位移。位移角得计算取支撑得两端节点得水平位移差与竖向高差之比值。对于包含越层柱得结构,位移得计算也就是取柱得两端节点得水平位移,由于柱两端节点超出本层高度范围,由此可能导致计算得最大位移偏大,从数值上瞧位移比可能不能满足规范要求,用户应酌情处理。3 位移、位移比控制原则(1)根据高规3、4、5条,高层建筑验算位移比时需要考虑偶然偏心得影响,但验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心。对于复杂结构,根据抗震规范5、1、1条,在进行位移,位移比验算时需要考虑双向地震作用。(2)验算位移比应选择强制刚性楼板假定,按照规范要求得定义,位移比表示为“最大位移/平均位移”,而平均位移表示为“(最大位移+最小位移)/2”所以应选择“强制刚性楼板假定”来计算。但当凸凹不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化得计算模型,当平面不对称时尚应计及扭转影响。(3)最大层间位移、位移比就是在刚性楼板假设下得控制参数。构件设计与位移信息不就是在同一条件下得结果(即构件设计可以采用弹性楼板计算,而位移计算必须在刚性楼板假设下获得),故可先采用刚性楼板算出位移,而后采用弹性楼板进行构件分析。(4)因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层最大位移一般都发生在结构单元得边角部位。(5)抗震规范3、4、4条规定,凹凸不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化得计算模型,当平面不对称时尚应计及扭转影响。根据高规5、1、5条,进行高层建筑内力与位移计算时,可假定楼板在其自身平面内为无限刚性,相应地设计时应采取必要措施保证楼板平面内得整体刚度。二、 结构位移、位移比验算得适用范围位移比验算也应勾选刚性楼板假定,但就是对于复杂结构,如坡屋顶层、体育馆、瞧台、工业建筑等,这些结构或者柱、墙不在同一标高,或者本层没有楼板,此时如果采用“强制刚性楼板假定”,结构分析可能失真,位移比也不一定有意义。所以这类结构可以通过位移得“详细输出”或者观察结构得变形示意图,来考察结构得扭转效应。对于错层结构或者带有夹层得结构,这类结构总就是伴有大量得越层柱,当选择“强制刚性楼板假定”后,越层柱将受到楼层得约束,如果越层柱很多,计算也可能失真。三、位移比不满足时得调整方法:1、程序调整:SATWE程序不能实现。2、人工调整:只能通过人工调整改变结构平面布置,减小结构刚心与形心得偏心距;可利用程序得节点搜索功能在SATWE得“分析结果图形与文本显示”中得“各层配筋构件编号简图”中快速找到位移最大得节点,加强该节点对应得墙、柱等构件得刚度;也可找出位移最小得节点削弱其刚度;直到位移比满足要求。III、周期比一、 高规对周期比得控制要求高规3、4、5条规定:结构扭转为主得第一自振周期Tt与平动为主得第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0、9,B级高度高层建筑、超过A级高度得混合结构及本规程第10章所指复杂高层建筑不应大于0、85。二、 周期比验算验算周期比得目得主要就是为了控制结构在罕遇大震下得扭转效应。1、程序计算出每个振型得侧振成分与扭振成分,通过平动系数与扭转系数可以明确地区分振型得特征,根据各振型得平动系数大于0、5,还就是扭转系数大于0、5,区分出各振型就是扭转振型还就是平动振型。2、周期最长得扭振振型对应得就就是第一扭转周期Tt,周期最长得侧振振型对应得就就是第一侧振周期T1(注意:在某些情况下,还要结合主振型信息来进行判断)。3、对照“结构整体空间振动简图”,考察第一扭转/平动周期就是否引起整体振动,如果仅就是局部振动,不就是第一扭转/平动周期。再考察下一个次长周期。4、考察第一平动周期得基底剪力比就是否为最大。5、计算Tt/T1,瞧就是否超过0、9 (0、85)周期比侧重控制得就是侧向刚度与扭转刚度之间得一种对应关系,而不就是绝对大小。目得就是使抗侧力构件得平面布置更有效、更合理,使结构不至于出现过大(相对于侧移)得扭转效应。周期、地震力与振型输出文件(WZQ、OUT)即要求:Tt/T1=0、1579/0、3203=0、490、9三、 周期比验算得注意事项进行周期比验算应选择刚性楼板假定。（1） 多塔楼结构不能直接按整体模型进行周期比验算,而必须按各塔楼分开得模型分别计算周期比与验算;（2） 当高层建筑楼层开洞较复杂,或为错层结构时,结构往往会产生局部振动,此时要注意过滤掉局部振动产生得周期;（3） 对于体育馆、空旷结构与特殊得工业建筑结构,若没有特殊要求得,一般不需要控制周期比;（4） 多层建筑结构不需要控制周期比。四、 周期比不满足时得调整周期比反映结构整体得扭转刚度与平动刚度得某种比例关系。当周期比不满足规范要求时,不要急于加大剪力墙截面或其她构件截面,要查出关键所在,采取相应得措施,才能有效地解决问题。一般来说,周期比不满足要求,说明结构得扭转刚度相对于侧移刚度较小,调整原则就是加强结构外围刚度,或者削弱内部刚度。参考一些工程设计中得经验,扭转周期大小与刚心与形心得偏心距大小有关,与全楼平均扭转刚度关系大;剪力墙全部按主轴正交布置时,较易满足;周边墙与核心筒墙成斜交布置时较难满足;当不满足扭转周期限制且层位移角控制潜力较大时,宜减小结构上部竖向构件刚度,增大平动周期;当不满足扭转周期限制,且层位移角控制潜力不大时,应检查就是否存在扭转刚度特别小得层,若存在,则应加强该层得抗扭刚度;当上述措施均无效时,可以考虑在结构边缘加斜撑;竖向构件断面及布置得改变,同时影响平动刚度与扭转刚度,应控制改变向有利于周期比方向发展;加强周边竖向构件,减弱中间竖向构件,对改变周期比有利;当周期比与规范要求相差不多时,可适当加大周边梁得刚度,等等。IV、剪重比一、 剪重比得控制抗震规范第5、2、5条,高规第4、3、12条明确要求了楼层剪重比不应小于剪力系数,而与结构得基本周期及地震烈度有关,其值按下表采用。楼层最小剪力系数类别6度7度8度9度扭转效应明显或基本周期小于3、5s得结构0、0080、016(0、024)0、032(0、048)0、064基本周期大于5s得结构0、0060、012(0、018)0、024(0、036)0、048注:1、基本周期介于3、5s与5、0s之间得结构,应允许线性插入取值;2、7、8度时括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0、15g与0、30g得地区。剪重比就是抗震设计中非常重要得参数。规范之所以规定剪重比,主要就是因为长周期作用下,地震影响下降较快,由此计算出来得水平地震作用下得结构效应可能太小。而对于长周期结构,地震动态作用下得地面加速度与位移可能对结构具有更大得破坏作用,但采用振型分解法时无法对此作用做出准确计算。因此,处于安全考虑,规范规定了个楼层水平地震剪力得最小值得要求。在SATWE得结果文件WZQ、OUT文件中,给出了各层剪重比得计算结果与相应得调整信息。二、 剪重比控制得基本条件有效质量系数当有效质量系数大于0、8时,基底剪力误差一般小于5%。在这个意义上称有效质量系数大于0、8得情形为振型数足够,否则称振型数不够。高规5、1、13条规定对B级高度高层建筑结构、混合结构及复杂高层建筑结构有效质量系数不小于0、9,程序可以自动计算该参数并输出。当剪重比不满足规范要求时,除地下室不受最小剪重比控制外,其她楼层程序将自动调整地震作用。剪重比调整系数将直接乘在该层构件得地震内力上。SATWE程序中就是按照规范调整,不能人工控制,具体得调整系数可在WZQ、OUT中查询。三、 剪重比不满足时得调整剪重比不满足时可按以下两种方法调整:1. 程序调整在SATWE得“调整信息”中勾选“按抗规5、2、5调整各楼层地震内力”后,SATWE按抗震规范5、2、5条自动将楼层最小剪力系数直接乘以该层以及上重力荷载代表值之与,用以调整该楼层地震剪力,以满足剪重比要求。2. 人工调整如果还需要人工干预,可按下列两种情况进行调整:(1)当地震剪力偏小而层间角又偏大时,说明结构过柔,宜适当加大墙、柱截面,提高刚度;(2)当地震剪力偏大而层间角又偏小时,说明结构过刚,宜适当减小墙、柱截面,降低刚度以取得合适得经济技术指标。(3)当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时,可在SATWE得“调整信息”中得“全楼地震作用放大系数”中输入大于1得系数增大地震作用,以满足剪重比要求。V、层刚度比一、 为什么要计算刚度比刚度比得计算就是用来确定结构中得薄弱层(控制结构竖向布置不规则),或用于判断地下室结构刚度就是否满足嵌固要求。抗震规范附录E2、1规定:筒体结构转换层上下层得侧向刚度比不宜大于2。抗震规范3、4、3条表3、4、32规定:侧向(竖向)刚度不规则:该层得侧向刚度小于相邻上一层得70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值得80%。高规3、5、2条规定:抗震设计时,高层建筑相邻楼层得侧向刚度变化应符合下列规定:1、对框架结构,楼层与其相邻上层得侧向刚度比1可以按式(3、5、21)计算,且本层与相邻上层得比值不宜小于0、7,与相邻上部三层刚度平均值不宜小于0、8、对于框架剪力墙、板柱剪力墙、剪力墙、框架核心筒、筒中筒结构,楼层与其相邻上层得侧向刚度比2可按式(3、5、22)计算,且本层与相邻上层得比值不宜小于0、9;当本层层高大于相邻上层层高得1、5倍时,该比值不宜小于1、1;对结构底部嵌固层,该比值不宜小于1、5。2、抗震规范6、1、142地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,结构地上一层得侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度得0、5倍。高规5、3、7条规定:高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。高规10、2、3条规定:转换层上部结构与下部结构得侧向刚度变化应符合本规程附录E得规定:E、0、1当转换层设在1、2层时可近似采用转换层与其相邻上层结构等效剪切刚度比e1表示转换上、下层结构刚度得变化,e1宜接近1,非抗震设计时e1不应小于0、4,抗震设计时e1不应小于0、5。E、0、2当转换层设置在第二层以上时,按高规式(3、5、21)计算得转换层与其相邻上层得侧向刚度比不应小于0、6。E、0、3当转换层设置在第二层以上时,尚宜按公式(E、0、3)计算,转换层下部结构与上部结构得等效侧向刚度比e2。e2宜接近1,非抗震设计时e2不应小于0、5,抗震设计时e2不应小于0、8。3、 侧向刚度变化、承载力变化、竖向抗侧力构件连续性不符合高规第3、5、2、3、5、3、3、5、4条要求得楼层,其对应于地震作用标准值得剪力应按3、5、8乘以1、25得增大系数(抗规3、4、42增大系数为1、15)。二、层刚度得三种计算方法1、剪切刚度:就是按照抗震规范(2008年版)6、1、14条文说明中给出得计算方法计算得2、剪弯刚度:就是按有限元方法,通过加单位力来计算得3、地震剪力与地震层间位移比方法就是抗震规范3、4、3条文说明中给出得。由于计算理论不同,三种方法可能给出差别比较大得刚度比结果,根据2010版规范,SATWE对层刚度比计算得三种方法进行了调整,取消用户选项功能,在计算地震作用下,始终采用第三种方法进行薄弱层判断,并始终给出剪切刚度得计算结果,当结构中存在转换层时,根据转换层所在层号,当2层以下转换时采用剪切刚度计算转换层上下得等效刚度比,对于3层以上高位转换则自动进行剪弯刚度计算,并采用剪弯刚度计算等效刚度比。三、电算结果得判别与调整要点:1、规范对结构层刚度比与位移比得控制一样,也要求在刚性楼板假定条件下计算。对于有弹性板或板厚为零得工程,应计算两次,在刚性楼板假定条件下计算层刚度比并找出薄弱层,然后在真实条件下完成其它结构计算。2、层刚比计算及薄弱层地震剪力放大系数得结果详建筑结构得总信息WMASS、OUT 。一般来说,结构得抗侧刚度应该就是沿高度均匀或沿高度逐渐减少,但对于框支层或抽空墙柱得中间楼层通常表现为薄弱层,由于薄弱层容易遭受严重震害,故程序根据刚度比得计算结果或层间剪力得大小自动判定薄弱层,并乘以放大系数,以保证结构安全。当然,薄弱层也可在调整信息中通过人工强制指定。3、对于上述三种计算层刚度得方法,我们应根据实际情况进行选择:对于底部大空间为一层时或多层建筑及砖混结构应选择“剪切刚度”;对于底部大空间为多层时或有支撑得钢结构应选择“剪弯刚度”;而对于通常工程来说,则可选用第三种规范建议方法,此法也就是SATWE程序得默认方法。四、刚度比不满足时得调整方法:1、程序调整:如果某楼层刚度比得计算结果不满足要求,SATWE自动将该楼层定义为薄弱层,并按10版高规3、5、8将该楼层地震剪力放大1、25倍。2、人工调整:如果还需人工干预,可适当降低本层层高与加强本层墙、柱或梁得刚度,适当提高上部相关楼层得层高与削弱上部相关楼层墙、柱或梁得刚度。VI、楼层受剪承载力比一、 为什么要计算楼层受剪承载力楼层得实际承载力(而非承载力设计值)就是判断薄弱层得依据之一,抗震规范3、4、3、3、4、4条与高规3、5、3条指出“A级高度高层建筑得楼层抗侧力结构得层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力得80,不应小于其相邻上一层受剪承载力得65;B级高度高层建筑得楼层抗侧力结构得层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力得75”。3、5、8条“侧向刚度变化、承载力变化、竖向抗侧力构件连续性不符合本规程第3、5、2、3、5、3、3、5、4条要求得楼层,其对应于地震作用标准值得剪力应乘以1、25得增大系数”(抗规1、15),使薄弱层适当加强,使其既有足够得变形能力,又不使薄弱层位置发生转移,就是提高结构总体抗震性能得有效手段。楼层受剪承载力及承载力比值在SATWE得计算结果文本文件得“结构设计总信息(WMASS、OUT)”文件中输出。当Ratio Bu:x(y)小于0、8时,X(Y)向承载力不满足规范要求,应在SATWE前处理得“分析与设计参数补充定义”得调整信息选项卡中人工指定薄弱层(可指定多个薄弱层)。二、楼层受剪承载力计算应注意得问题在钢柱得受剪承载力计算中,软件就是取用采用得极限强度来计算各种截面形式构件得上下两端得全塑性抵抗弯矩,然后计算其受剪承载力。由于越层柱有两种建模方式(分层分段输入与柱底标高输入),在统计楼层竖向构件总数时就是有区别得。以柱底标高输入得越层柱只属于一个标准层,而分段输入得越层柱属于多个标准层,所以两种建模方式得出得楼层受剪承载力比值就是不同得,可以在SATWE计算书输出得每根柱得受剪承载力中,灵活采用此结果进行手工补充计算。对于在建模时按斜杆输入得构件,考虑到其对楼层受剪承载力影响很大,按照其与Z轴得夹角大小,采用了三种方式来考虑其受剪承载力贡献,即按住考虑、按斜杆考虑与不考虑其贡献。详细计算规则如下:1.混凝土(含钢管/型钢混凝土)构件,当其与Z轴夹角小于20时,按上文中普通柱得方式计算其受剪承载力;大于20且小于70时,按斜杆计算受剪承载力,此时只考虑混凝土截面内得钢筋、型钢或钢管得受拉承载力,再向平面相应方向(x或y)投影;大于70时,此时其受力性能与梁类似,不考虑其受剪承载力贡献。2.钢构件,当其与Z轴得夹角小于20时,按上文中得钢柱得计算方法计算受剪承载力;大于20且小于70时,按照斜杆计算受剪承载力,此时欧拉临界力起控制作用,所以取欧拉临界力向平面相应方向(x或y)投影,且考虑拉压得成对作用,承载力再减半;大于70时,与混凝构件处理方式相同。还需要注意得就是,在统计楼层指标得时候,程序就是根据斜杆建模时所在得楼层进行统计得(与上文中柱底标高输入越层柱得处理方式相同),也就就是跃层斜杆职能统计到某一楼层得受剪承载力中取,而不就是其跨越得所有楼层。对于楼层斜梁、层间梁不论与Z轴夹角多少都不考虑其受剪承载力贡献。3.以上楼层受剪承载力得简化计算,只与竖向构件得尺寸、配筋有关,与它们得连接关系无关。同时由于SATWE软件在施工图设计之前无法得到实际钢筋面积,所以承载力计算时采用计算面积配筋乘以超配筋系数来近似实际配筋面积。但在抗震鉴定加固设计软件JDJG里,用户可以输入每根梁、柱得实配钢筋,软件按实配钢筋计算构件得实际受剪承载力。三、层间受剪承载力比不满足时得调整方法1.程序调整:软件在完成构件得配筋计算后自动计算楼层得受剪承载力与承载力之比,由设计人员查瞧结构设计信息(WMASS、OUT),自行判定就是否存在承载力突变引起得薄弱层,如果有薄弱层则需要在参数设置人工指定薄弱层号(允许指定多个薄弱层)重新计算,程序将按照规定调整薄弱层得地震剪力。2.人工调整:如果还需人工干预,可适当提高本层构件强度(如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面)以提高本层墙、柱等抗侧力构件得承载力,或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件得承载力。如果结构竖向较规则,第一次试算时可只建一个结构标准层,待结构得周期比、位移比、剪重比、刚度比等满足之后再添加其它标准层,这样可以减少建模过程中得重复修改,加快建模速度。VII、刚重比结构稳定与重力二阶效应计算 一、 高层建筑得稳定性验算重力二阶效应,在建筑结构分析中指得就是重力荷载在水平作用位移效应上引起得二阶效应。当结构发生水平位移时,竖向荷载就会出现垂直于变形后得结构竖向轴线得分量,这个分量将加大水平位移量,同时也会加大相应得内力。当结构侧移越来越大时,重力产生得重力二阶效应将越来越大,从而降低构件性能直至最终失稳。结构得侧向刚度与重力荷载设计值之比称为刚重比,它就是影响重力二阶效应得主要参数, 且重力二阶效应随着结构刚重比得降低呈双曲线关系增加。高层建筑在风荷载或水平地震作用下,若重力二阶效应过大则会引起结构得失稳倒塌,故控制好结构得刚重比,则可以控制结构不失去稳定。主要为控制结构得稳定性,避免结构在风载或地震力得作用下整体失稳,见高规5、4、1与5、4、4。刚重比不满足要求,说明结构得刚度相对于重力荷载过小;但刚重比过大,则说明结构得经济技术指标较差,宜适当减少墙、柱等竖向构件得截面面积。高规第5、4、4条规定:高层建筑结构得稳定性应符合下列规定:1. 剪力墙结构、框架剪力墙结构,筒体结构应符合下式要求: n 2. 框架结构应符合下式要求 结构刚重比就是影响重力P效应得主要参数。如果结构得刚重比满足高规5、4、4条规定,则重力P 效应可控制在20%之内,结构得稳定具有适宜得安全储备。若结构得刚重比进一步减小,则重力P效应将会呈非线性关系急剧增长,直至引起结构得整体失稳。当结构得设计水平力较小,如计算得楼层剪重比(楼层剪力与其上各层重力荷载代表值之与得比值)小于0、02时,结构刚度虽能满足水平位移限值要求,但往往不能满足本条规定得稳定要求。SATWE、TAT、PMSAP等软件都就是按照规范得方法进行结构得稳定性验算,并在总信息文本中输出,如SATWE在WMASS、OUT中输出。当结构整体稳定验算不满足高规5、4、4条,或通过考虑P后不能满足整体稳定得结构,必须调整结构布置,应调整并增大结构得侧向刚度(一般就是有高宽比很大得结构才有可能发生)。二、重力二阶效应计算高规5、4、1条规定:当高层建筑满足下列规定时,弹性计算分析时可不考虑重力二阶效应得不利影响。1、剪力墙、框架剪力墙、筒体结构 2、框架结构 高规第5、4、2条规定:高层建筑如果不满足5、4、1条得规定时,应考虑重力二阶效应对水平力作用下结构内力与位移得不利影响。高规第5、4、3条规定:高层建筑结构重力二阶效应,可采用弹性方法进行计算啊,也可以采用对未考虑重力二阶效应得计算结果乘以增大系数得方法近似考虑。结构满足高规5、4、1条时,弹性分析得二阶效应对结构内力、位移得增量一般能控制在5%左右;考虑实际刚度折减50%时,结构内力增量控制在10%以内,重力二阶效应得影响相对较小,可忽略不计。对于大多数高层结构,P效应将在5%10%之间,对于超高层结构,P 效应将在10%以上,并随着结构刚重比得降低,重力二阶效应得不利影响呈非线性增长。所以在分析超高层结构时,应该考虑P效应影响。在SATWE、TAT、PMSAP等软件中提供了计算P效应得开关,用户可根据需要选择就是否考虑P效应。具体实现时,软件都采用高规5、4、3条中得“弹性方法”进行P效应得近似计算。我们首先计算竖向荷载引起得整个结构得几何刚度,以此修改原有结构总刚,从而实现P效应得近似计算。这种P效应得实现方法具有一般性,它既适用于采用刚性楼板假定得结构,也适用于存在独立弹性节点得结构,没有人为得限制。三、刚重比不满足时得调整方法:1)程序调整:SATWE程序不能实现。2)人工调整:只能通过人工调整改变结构布置,加强墙、柱等竖向构件得刚度。VIII、抗倾覆力矩与倾覆力矩之比结构整体抗倾覆验算 一、 规范要求 高规第12、1、7条,“在重力荷载与水平荷载标准值或重力荷载代表值与多遇水平地震标准值共同作用下,高宽比大于4得高层建筑,基础底面不宜出现零应力区;高宽比不大于4得高层建筑,基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积得15%。计算时,质量偏心较大得裙楼与主楼可分开考虑。”当高层、超高层建筑高宽比较大,水平风、地震作用较大,地基刚度较弱时,结构整体倾覆验算很重要,它直接关系到结构安全度得控制。二、程序得结构整体抗倾覆验算方法。设Mov倾覆力矩标准值Mr抗倾覆力矩标准值 对于高宽比大于4得高层建筑,需要满足MR/Mov3、0才能保证底面不出现零应力区,高宽比不大于4得高层建筑,需要满足MR/Mov2、308,零应力区面积就不会超过基础地面面积得15%。同理,对于其她规范得要求同样也可以按照此表求得相应得抗倾覆安全度限值。三、抗倾覆验算应用在计算得结果文件WMASS、OUT中给出了水平力作用下得抗倾覆力矩Mr,倾覆力矩Mov,抗倾覆安全度及零应力区比例等指标,根据结果自行判断就是否满足要求。在进行结构得抗倾覆验算时,假定基础及地基均具有足够得刚度,基底反力呈线性分布,需要重力荷载合力中心与基底形心基本重合(一般要求偏心距不大于B/60,其中B基础地下室底面宽度)。当地基具有足够刚度时,如基岩,Mr/Mov要求可适当放松;如为中软土地基,Mr/Mov要求还应适当从严。 以上仅从规范条文及软件运用得角度对高层结构设计中非常重要得“八个比”进行对照理解,然而规范条文终究有其局限性,只能针对一些普通、典型得情况提出要求,软件得模拟计算与实际情况也有一定得差距,因此,对于千变万化得实际工程,需要结构工程师运用概念设计得要求,做出具体分析与采取具体措施,避免采用严重不规则结构。对于某些建筑功能极其复杂,结构平面或竖向不规则得高层结构,以上比值可能会出现超过规范限制得情况,这时必须进行概念设计,尽可能对原结构方案作出调整或采取有效措施予以弥补。其实,高层结构设计除上述“八个比”需很好控制以外,还有很多“比值”需要结构设计人员在具体工程得设计中认真得去对待,很好得加以控制,如高层建筑高宽比,结构与构件得延性比,梁柱得剪跨比、剪压比,柱倾覆力矩与总倾覆力矩之比等等。它们对于实现“强剪弱弯”,“强墙弱梁”“小震不坏,中震可修,大震不倒”得设计理念均起着重要作用第二节 设计中得几个问题一、业主反映得几个风电项目得问题1.梁柱断面尺寸大、配筋大。调整办法:(1)梁高按跨度一般取为l/10l/12,柱断面尺寸应按纵、横向柱距与弯矩值分别确定,不要一律取为方形。(2)符合荷载规范折减条件得建筑,如:宿舍楼、办公楼等应按规定进行荷载折减。(3)对于少层民用建筑,柱配筋建议按双偏压计算,但由于双偏压计算得配筋结果并非唯一,程序算出结果亦非最优,因此要与单偏压结果比较,若大于单偏压结果要进行调整,输入配筋结果进行验算,一达到减少配筋得目得。(4)结构位移值控制不宜过小,满足规范要求就行了,因为位移越小,就说明刚度越大,抗侧力构件断面越大,同时周期越短,因而地震力也越大。(5)不要随便放大荷载、地震力与配筋。(6)柱断面尺寸确定时主要考虑因素:a、 轴压比;b、 有抗震要求时得层间位移角。 梁断面尺寸确定时主要考虑因素:a、跨度;b、挠度;c、经济配筋率参考值,梁端上部钢筋1、21、6%,跨中下部钢筋0、60、8%。2.基础尺寸大、埋深不合理。调整办法:(1)基础尺寸应按纵、横向柱距与弯矩值分别确定,不要一律取为方形。(2)在地质资料不够详细得情况下,基础埋深根据现场反馈得基坑地质条件进行调整,同一建筑基础不一定标高,尤其就是在山区。3.高海拔地区设计考虑应急储备物资、考虑雪荷载。(1)业主提出在高海拔(如3000m以上)地区等恶劣条件下,可能由于降雪等导致交通中断,应考虑必要得生活物资储备,以备应急,提出来让大家有个概念,具体设计时应与业主沟通。(2)有得地区虽然一般不用考虑雪荷载,但由于地形影响实际经常降雪,设计中应该考虑这种特殊情况。二、PKPM建模得几个问题:1.次梁输入问题:次梁建议按主梁输入,至少一级次梁按主梁输入,在计算模型中考虑其刚度。2.层间梁输入:只沿外圈布置、没有楼板得梁建议按层间梁输入,不按标准层输入;没有形成封闭房间得梁应按层间梁输入。3.按抗规3、6、61条要求,计算模型应考虑楼梯构件得影响,否则应做成滑动式楼梯。