采用新抗震規(guī)范設計的幾個計算問題探討PPT學習教案

1、采用新抗震規(guī)范設計的幾個計算問題探討一、不同的剛度比計算方法結果差別較大的問題一、不同的剛度比計算方法結果差別較大的問題 抗規(guī)抗規(guī)3.4.33.4.3條文說明中提到條文說明中提到“側向剛度可側向剛度可取地震作用下的取地震作用下的層剪力與層間位移之比值層剪力與層間位移之比值計算計算”，此方法與剪切剛度此方法與剪切剛度存在較大差別存在較大差別。 規(guī)范中出現(xiàn)兩套不同概念的剛度比規(guī)范中出現(xiàn)兩套不同概念的剛度比: :剪切剛度剪切剛度比和抗規(guī)剛度比。目前設計人員對不同的條文只比和抗規(guī)剛度比。目前設計人員對不同的條文只能采用不同的計算方法，因為不同條文的剛度限能采用不同的計算方法，因為不同條文的剛度限值是按

2、不同的方法確定的。值是按不同的方法確定的。5層和6層的X向剛度比剪切剛度比2.85抗規(guī)剛度比1.39第1頁/共24頁為什么會有較大差別為什么會有較大差別? ? 層間位移包括層間位移包括: :層間有害位移和層間無害位層間有害位移和層間無害位移移。 層間無害位移由下層轉動引起，在層間無害位移由下層轉動引起，在2 2層和層和2 2層層以上以上占占70%70%以上以上，所以按抗規(guī)計算的，所以按抗規(guī)計算的剛度并不能剛度并不能代表本層的剛度代表本層的剛度, ,而由其下層決定而由其下層決定。層號有害位移比例(%)1100.00234.99321.69415.32511.5668.9977.4285.5994

3、.05102.90第2頁/共24頁5 5層與層與6 6層的層的X X向剛度比向剛度比剪切剛度比2.85抗規(guī)剛度比1.39層剪力與有害層間位移之比 3.30如何求本層剛度?層剪力與有害層間位移之比反映實際的層剛度第3頁/共24頁結論：結論： 通過層剪力與有害層間位移之比計算得到的通過層剪力與有害層間位移之比計算得到的結果與概念設計中的剪切剛度基本一致結果與概念設計中的剪切剛度基本一致, ,可以避免可以避免規(guī)范中出現(xiàn)兩種概念不同剛度所造成的困惑。規(guī)范中出現(xiàn)兩種概念不同剛度所造成的困惑。第4頁/共24頁二、帶樓梯結構的抗震設計問題二、帶樓梯結構的抗震設計問題1 1、認識問題、認識問題: :認識上有了

4、很大的進步認識上有了很大的進步 經(jīng)過兩年多的研究和實踐，大部分設計和審經(jīng)過兩年多的研究和實踐，大部分設計和審圖人員思想認識上建立了帶樓梯圖人員思想認識上建立了帶樓梯( (剛度剛度) )結構的抗結構的抗震設計概念，通過審圖把關就可建立設計行業(yè)的震設計概念，通過審圖把關就可建立設計行業(yè)的這一新概念。這一新概念。2 2、設計過程中遇到的問題、設計過程中遇到的問題 1)1)有些計算程序并沒有真正實現(xiàn)樓梯抗震計算，有些計算程序并沒有真正實現(xiàn)樓梯抗震計算，錯誤的模型計算結果會誤導結構設計工作錯誤的模型計算結果會誤導結構設計工作; ; 2) 2)對計算結果的應用存在如下兩種觀念對計算結果的應用存在如下兩種觀

5、念: :第5頁/共24頁第第1 1種觀念：按帶樓梯結構模型設計種觀念：按帶樓梯結構模型設計第第2 2種觀念：按帶和不帶樓梯的結構模型取包絡設計種觀念：按帶和不帶樓梯的結構模型取包絡設計 對于框架結構，考慮和不考慮樓梯剛度，結構整對于框架結構，考慮和不考慮樓梯剛度，結構整體剛度完全不同，設計的性能目標是有區(qū)別的。進行體剛度完全不同，設計的性能目標是有區(qū)別的。進行兩個結果比較時，所有的計算結果可能大，也可能小。兩個結果比較時，所有的計算結果可能大，也可能小。與不考慮樓與不考慮樓梯剛度相比，梯剛度相比，有單側樓梯時有單側樓梯時位移角大了，位移角大了，兩側都有樓梯兩側都有樓梯時位移角小了時位移角小了第

6、6頁/共24頁建議圖紙審核和審圖要點中能明確：建議圖紙審核和審圖要點中能明確： 重點設防類和特殊設防類的建筑應兩者取包重點設防類和特殊設防類的建筑應兩者取包絡，以達到樓梯剛度破壞前后結構都安全的性能絡，以達到樓梯剛度破壞前后結構都安全的性能目標。目標。 其它設防類的建筑按帶樓梯結構模型設計即其它設防類的建筑按帶樓梯結構模型設計即可?？伞５?頁/共24頁三、剪重比不滿足時樓層剪力增大系數(shù)如何求？三、剪重比不滿足時樓層剪力增大系數(shù)如何求？1 1、本次抗規(guī)有、本次抗規(guī)有2 2點變化：點變化： 1)1)根據(jù)基本周期在反應譜區(qū)間共分根據(jù)基本周期在反應譜區(qū)間共分3 3種調(diào)整方種調(diào)整方法：加速度控制段、速度

7、控制段和位移控制段調(diào)法：加速度控制段、速度控制段和位移控制段調(diào)整方法整方法; ; 2) 2)某層不滿足剪重比要求，則本層及其上各結某層不滿足剪重比要求，則本層及其上各結構層都要進行剪力放大。構層都要進行剪力放大。第8頁/共24頁2 2、各控制段剪力放大系數(shù)如何求、各控制段剪力放大系數(shù)如何求? ? 1 1）加速度控制段：）加速度控制段： 每一層及其上各層的調(diào)整系數(shù)取相同每一層及其上各層的調(diào)整系數(shù)取相同:min/0:min/0 k k層增加的剪力：層增加的剪力：2 2）位移控制段：）位移控制段： k k層增加的剪力：層增加的剪力： 這兩個控制段所增加剪力有何關系？這兩個控制段所增加剪力有何關系？

8、可推導出：加速度控制段的調(diào)整系數(shù)比位移控制可推導出：加速度控制段的調(diào)整系數(shù)比位移控制段大。因為剪重比一般情況下是下小上大。段大。因為剪重比一般情況下是下小上大。 即：即： 所以：所以： 加速度段所增加剪力加速度段所增加剪力 位移段所增加剪力位移段所增加剪力0min000,/kkVVkkGV0kkkkGGV0kkGV000/第9頁/共24頁3 3）速度控制段：）速度控制段： a)a)底層按位移控制段方法求剪力增加值底層按位移控制段方法求剪力增加值: : b) b)頂層增加的剪力：取位移段和加速度段的平均值頂層增加的剪力：取位移段和加速度段的平均值 c) kc) k層增加的剪力按高度插值。層增加的

9、剪力按高度插值。 2/)/(000頂頂頂VGV001GV第10頁/共24頁四、空心現(xiàn)澆板結構整體的抗震計算四、空心現(xiàn)澆板結構整體的抗震計算 空心現(xiàn)澆板結構自重輕和跨度大，有利于抗震空心現(xiàn)澆板結構自重輕和跨度大，有利于抗震, ,目前應用越來越廣泛。廣廈目前應用越來越廣泛。廣廈GSSAPGSSAP每年要算了幾百棟每年要算了幾百棟空心現(xiàn)澆板結構，設計中要注意兩點：空心現(xiàn)澆板結構，設計中要注意兩點： 1 1、抗震計算要準確考慮板剛度的影響；、抗震計算要準確考慮板剛度的影響； 2 2、樓板的單元剖分質量決定結果的對錯、樓板的單元剖分質量決定結果的對錯: : 1) 1)剖分剖分單元長寬大于單元長寬大于2:

10、2:剛度誤差可達剛度誤差可達30%30%以上以上; ; 2) 2)相鄰板節(jié)點的不對齊：位移協(xié)調(diào)，彎矩錯。相鄰板節(jié)點的不對齊：位移協(xié)調(diào)，彎矩錯。第11頁/共24頁 廣州國際商品展貿(mào)城一期工程廣州國際商品展貿(mào)城一期工程A1、A2、A3館：標館：標準層主要采用空心無梁樓板結構，空心板的雙向柱距約準層主要采用空心無梁樓板結構，空心板的雙向柱距約為為8米，板厚為米，板厚為450mm，采用廣廈，采用廣廈GSSAP（彈性板）進（彈性板）進行計算和設計。行計算和設計。 第12頁/共24頁 下圖為第下圖為第3 3層層的單元自動剖分。根據(jù)空心板的內(nèi)力的單元自動剖分。根據(jù)空心板的內(nèi)力進行優(yōu)化配筋，使空心板每平方用鋼

11、量降至進行優(yōu)化配筋，使空心板每平方用鋼量降至18kg遠小于遠小于普通梁板結構每平方普通梁板結構每平方36kg用鋼量，經(jīng)濟效益很好。用鋼量，經(jīng)濟效益很好。 第13頁/共24頁 河南省中建設計院河南省中建設計院2011年年4月完成的工程，中部月完成的工程，中部18m跨度，采用廣廈跨度，采用廣廈GSSAP（彈性板）進行計算。（彈性板）進行計算。第14頁/共24頁第第1層的單元自動剖分情況。層的單元自動剖分情況。第15頁/共24頁五、通用計算智能化的問題五、通用計算智能化的問題 結構越來越復雜結構越來越復雜, ,大家都認識到采用通用計算才大家都認識到采用通用計算才能算得清能算得清, ,通用計算若不智能

12、化通用計算若不智能化, ,大部分單位算不了。大部分單位算不了。1 1、什么是通用計算、什么是通用計算 ? ? 1) 1)具有全彈性的準確剛度；具有全彈性的準確剛度； 2)2)參數(shù)開放到構件參數(shù)開放到構件。2 2、智能化的難點、智能化的難點: :在于全樓自動剖分在于全樓自動剖分, ,不在單剛和求不在單剛和求解器的速度規(guī)模解器的速度規(guī)模, ,要解決如下要解決如下3 3個難題個難題: : 1) 1)單元要規(guī)則單元要規(guī)則; ; 2) 2)節(jié)點要對齊節(jié)點要對齊; ; 3) 3)速度要快速度要快: :一般的高層控制在一分鐘之內(nèi)。一般的高層控制在一分鐘之內(nèi)。 第16頁/共24頁 3 3、通用計算應用實踐、通

13、用計算應用實踐 我們經(jīng)過近我們經(jīng)過近2020年的理論研究年的理論研究,06,06年徹底解決了所年徹底解決了所有問題有問題, ,掃清了專業(yè)計算軟件向通用計算軟件過渡的掃清了專業(yè)計算軟件向通用計算軟件過渡的障礙障礙。目前通用計算已普及到中小設計單位。目前通用計算已普及到中小設計單位。 下面介紹一些具體的應用下面介紹一些具體的應用: : 1) 1)復雜筏基礎的計算；復雜筏基礎的計算； 2)2)空心板空心板、斜屋面和無梁樓蓋等結構的計算斜屋面和無梁樓蓋等結構的計算; ; 3) 3)樓梯的空間計算。樓梯的空間計算。第17頁/共24頁1)復雜筏基礎的計算模型第18頁/共24頁2)空心板、斜屋面和無梁樓蓋等結構的計算模型第19頁/共24頁3)樓梯的空間計算模型第20頁/共24頁 12 12種樓梯可參與空間整體結構計算，每一種都形成一個復雜的支撐體系，種樓梯可參與空間整體結構計算，每一種都形成一個復雜的支撐體系，只有參與空間分析才能實際地考慮只有參與空間分析才能實際地考慮對結構的影響。對結構的影響。 樓梯間可以任意多邊形。樓梯間可以任