新規(guī)范的計算問題及其處理辦法PPT學習教案

1、會計學1 廣東省建筑設計研究院作為廣東省建筑設計研究院作為抗規(guī)抗規(guī)和和高規(guī)高規(guī)的的參編單位，參編單位，0505年來積極參與了新規(guī)范的編制工作。特別年來積極參與了新規(guī)范的編制工作。特別是一年來，對新規(guī)范的可操作性做了大量的工作，并對是一年來，對新規(guī)范的可操作性做了大量的工作，并對新規(guī)范應用過程中可能遇到的問題及其處理辦法做了詳新規(guī)范應用過程中可能遇到的問題及其處理辦法做了詳細的總結。細的總結。 1)1)規(guī)范的情況：規(guī)范的情況： 今天講座內(nèi)容涉及今天講座內(nèi)容涉及建筑抗震設計規(guī)范建筑抗震設計規(guī)范、混凝土結混凝土結構設計規(guī)范構設計規(guī)范和和高層建筑混凝土結構技術規(guī)程高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 3 3本本

2、新規(guī)范。其中新規(guī)范。其中抗規(guī)抗規(guī)為正式稿為正式稿( (目前書店已有購買目前書店已有購買) )，混規(guī)混規(guī)和和高規(guī)高規(guī)為報批稿為報批稿( (正式稿目前正在印刷正式稿目前正在印刷) )。新。新舊規(guī)范計算不同的舊規(guī)范計算不同的108108項內(nèi)容項內(nèi)容2/32/3來自來自抗規(guī)抗規(guī)，另外，另外1/31/3來自來自高規(guī)高規(guī)和和混規(guī)混規(guī)。 抗規(guī)抗規(guī)將在將在1212月執(zhí)行，舊的規(guī)范將廢止。月執(zhí)行，舊的規(guī)范將廢止。10月月27日建設部舉行了新抗規(guī)的全國貫宣會議，田司長明確了：日建設部舉行了新抗規(guī)的全國貫宣會議，田司長明確了：1)12月月1日正式執(zhí)行新抗規(guī)，沒有過渡期；日正式執(zhí)行新抗規(guī)，沒有過渡期；2)以設計合同簽

3、訂日為準，以設計合同簽訂日為準，12月月1日以后的設計合同按新抗規(guī)計。日以后的設計合同按新抗規(guī)計。第1頁/共119頁 2)2)廣廈的情況：廣廈的情況： 作為國內(nèi)兩大結構作為國內(nèi)兩大結構CADCAD之一的廣廈結構之一的廣廈結構CAD,15.0CAD,15.0新新規(guī)范版已通過內(nèi)部規(guī)范版已通過內(nèi)部4 4輪測試輪測試和和用戶測試用戶測試，8 8月月1515日開始在日開始在網(wǎng)上發(fā)布了網(wǎng)上發(fā)布了用戶正式版用戶正式版和和非用戶學習版非用戶學習版。 15.015.0針對新舊規(guī)范的不同，修改了針對新舊規(guī)范的不同，修改了108108項內(nèi)容項內(nèi)容, ,做了做了大量測試，一如繼往地同前大量測試，一如繼往地同前1414

4、個版本一樣能夠保持高度個版本一樣能夠保持高度的穩(wěn)定性，用戶正式版和非用戶學習版可用于實際工程的穩(wěn)定性，用戶正式版和非用戶學習版可用于實際工程設計。設計。 今天上午的講座與其它培訓的區(qū)別是：不再講規(guī)范今天上午的講座與其它培訓的區(qū)別是：不再講規(guī)范為何修改為何修改, ,而是關注如何執(zhí)行，詳細介紹對執(zhí)行中所遇而是關注如何執(zhí)行，詳細介紹對執(zhí)行中所遇到問題的思考。到問題的思考。 希望通過今天的講座，幫助大家完成舊規(guī)范計算到希望通過今天的講座，幫助大家完成舊規(guī)范計算到新規(guī)范計算的轉換新規(guī)范計算的轉換 。 第2頁/共119頁第3頁/共119頁 1. 1.基于性能設計的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀；基于性能設計的國內(nèi)外應用現(xiàn)

5、狀； 2.2.抗規(guī)抗規(guī)如何規(guī)定抗震性能目標如何規(guī)定抗震性能目標? ? 3. 3.介紹性能設計的計算方法；介紹性能設計的計算方法； 4.4.工程實例中進行不同性能目標的計算對比。工程實例中進行不同性能目標的計算對比。第4頁/共119頁1.1.基于性能設計的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀基于性能設計的國內(nèi)外應用現(xiàn)狀第5頁/共119頁2.2.抗震性能目標抗震性能目標 1 1）舊規(guī)范的）舊規(guī)范的“小震不壞，中震可修、大震不倒小震不壞，中震可修、大震不倒”也也是一種性能目標是一種性能目標 ，新規(guī)范更加完善、系統(tǒng)、定量，新規(guī)范更加完善、系統(tǒng)、定量和可操作性；和可操作性；2）新抗附錄新抗附錄M提出了提出了A-D 4個性能目

6、標等級、個性能目標等級、3個個地地震水準、震水準、7個性能水準（個性能水準（7種計算方法或種計算方法或7個計算個計算過程過程）。）。 性能目標 性能水準地震水準ABCD多遇地震1111設防烈度地震2345預估的罕遇地震3567第6頁/共119頁1 17性能水準性能水準性能目標增高性能目標增高罕遇罕遇設防設防多遇多遇性能性能4性能性能3性能性能2性能性能1結構性能增加結構性能增加地震作用增加地震作用增加1 11 11 12 23 34 45 53 35 56 67 7罕遇地震、性能1、方法3目標最高第7頁/共119頁7 7性能水準性能水準( (計算方法計算方法) )結構預期的震后性能狀況結構預期

7、的震后性能狀況抗震性能抗震性能水準水準宏觀損壞程度宏觀損壞程度承載力要求承載力要求第第1水準水準小震完好小震完好按常規(guī)設計按常規(guī)設計第第2水準水準中震完好中震完好承載力承載力按抗震等級調整地震效應的設計值按抗震等級調整地震效應的設計值復核，不復核，不計入風荷載效應計入風荷載效應第第3水準水準基本完好基本完好承載力承載力按不計抗震等級調整地震效應的設計值按不計抗震等級調整地震效應的設計值復核，復核，不計入風荷載效應不計入風荷載效應第第4水準水準輕微輕微損損壞壞承載力承載力按標準值按標準值復核，不計入風荷載效應復核，不計入風荷載效應第第5水準水準輕輕中等破壞中等破壞承載力承載力按極限值按極限值復核

8、，不計入風荷載效應復核，不計入風荷載效應第第6水準水準中等破壞中等破壞承載力承載力達到極限值后能維持穩(wěn)定達到極限值后能維持穩(wěn)定，降低少于，降低少于5%，不，不計入風荷載效應計入風荷載效應第第7水準水準不嚴重不嚴重破壞破壞承載力承載力達到極限值后基本維持穩(wěn)定達到極限值后基本維持穩(wěn)定，降低少于，降低少于10%，不計入風荷載效應不計入風荷載效應1)1)詳細定義了每種計算對應的宏觀損壞程度、內(nèi)力組合和材料強度的取值詳細定義了每種計算對應的宏觀損壞程度、內(nèi)力組合和材料強度的取值; ;2)2)如第如第3 3水準水準: :不計設計內(nèi)力調整和風荷載效應，取設計內(nèi)力和設計材料強度。不計設計內(nèi)力調整和風荷載效應，

9、取設計內(nèi)力和設計材料強度。第8頁/共119頁3.性能設計的計算方法性能設計的計算方法 計算目標有兩個：基于荷載和基于位移。計算目標有兩個：基于荷載和基于位移。 1)41)4種基于性能的抗震設計方法種基于性能的抗震設計方法 a a、振型分解方法、振型分解方法7 7水準彈性分析和設計水準彈性分析和設計(GSSAP):(GSSAP): i i、彈性反應譜分析、彈性反應譜分析 iiii、彈性動力時程分析、彈性動力時程分析 iiiiii、豎向地震計算、豎向地震計算 b b、靜力彈塑性分析（、靜力彈塑性分析（PUSHOVERPUSHOVER）和能力譜方法）和能力譜方法 (GSNAP);(GSNAP);（方

10、法簡單，位移荷載曲線這目標可控，所有設計單位可做到靜力彈塑性） c c、動力彈塑性分析、動力彈塑性分析(GSNAP); （計算不成熟，對錯難以判定，大型設計單位的電算部門可做到動力彈塑性） d d、結構彈性、彈塑性的靜力、動力抗震試驗。、結構彈性、彈塑性的靜力、動力抗震試驗。(節(jié)點算不清，做實驗為主)第9頁/共119頁2)通用計算通用計算GSSAP 如何實現(xiàn)如何實現(xiàn)7水準彈性計算？水準彈性計算？ 地震信息中增加兩參數(shù)：地震水準和性能地震信息中增加兩參數(shù)：地震水準和性能要求，實現(xiàn)要求，實現(xiàn)抗規(guī)抗規(guī)附錄附錄M的性能計算。的性能計算。常規(guī)設計選擇：多遇和性能1第10頁/共119頁對應宏觀損壞形成承載

11、力階梯，有對應宏觀損壞形成承載力階梯，有3種內(nèi)力選擇種內(nèi)力選擇(由大到小由大到小) ： a、調整后的設計內(nèi)力、調整后的設計內(nèi)力 b、未調整的設計內(nèi)力、未調整的設計內(nèi)力 c、標準內(nèi)力。、標準內(nèi)力。 材料強度的選擇材料強度的選擇(由小到大由小到大)有：有： 設計強度、標準強度和極限強度。設計強度、標準強度和極限強度。性能水準性能水準宏觀損壞程度宏觀損壞程度承載力計算承載力計算第第1水準水準小震完好小震完好按常規(guī)設計按常規(guī)設計第第2水準水準中震完好中震完好承載力按抗震等級調整地震效應的設計值復核，不承載力按抗震等級調整地震效應的設計值復核，不計入風荷載效應計入風荷載效應第第3水準水準基本完好基本完好

12、承載力按不計抗震等級調整地震效應的設計值復核，承載力按不計抗震等級調整地震效應的設計值復核，不計入風荷載效應不計入風荷載效應第第4水準水準輕微輕微損損壞壞承載力按標準值復核，不計入風荷載效應承載力按標準值復核，不計入風荷載效應第第5水準水準輕輕中等破壞中等破壞承載力按極限值復核，不計入風荷載效應承載力按極限值復核，不計入風荷載效應第第6水準水準中等破壞中等破壞承載力按極限值的承載力按極限值的1.05倍復核倍復核，不計入風荷載效應，不計入風荷載效應第第7水準水準不嚴重不嚴重破壞破壞承載力按極限值的承載力按極限值的1.1倍復核倍復核，不計入風荷載效應，不計入風荷載效應第11頁/共119頁a)8a)

13、8度度、類場地和類場地和9 9度時高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架度時高大的單層鋼筋混凝土柱廠房的橫向排架; ;b)7-9b)7-9度時樓層度時樓層屈服強度系數(shù)小于屈服強度系數(shù)小于0.5 0.5 的鋼筋混凝土框架結構的鋼筋混凝土框架結構; ;c)c)高度大于高度大于150m 150m 的結構的結構( (此條為新增內(nèi)容此條為新增內(nèi)容) ); ;d)d)甲類建筑和甲類建筑和9 9度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼結構度時乙類建筑中的鋼筋混凝土結構和鋼結構; ;e)e)采用隔震和消能減震設計的結構。采用隔震和消能減震設計的結構。3)彈塑性計算彈塑性計算GSNAP的靜力彈塑性分析（的靜力彈塑性分析

14、（PUSHOVER）和能力譜方法）和能力譜方法 實現(xiàn)第二階段彈塑性變形驗算實現(xiàn)第二階段彈塑性變形驗算平時計算常碰到的情況第12頁/共119頁彈塑性計算彈塑性計算GSNAP的靜力彈塑性分析（的靜力彈塑性分析（PUSHOVER）和能力譜方法）和能力譜方法單元模型：高規(guī)中可采用塑性鉸模型和纖維束彈塑性殼模型 塑性鉸模型:使用復雜,沒有很好的延性 主流發(fā)展是: a)梁、桿、柱、撐采用纖維束模型; b)剪力墻、樓板采用彈塑性殼單元。 使用簡單,有很好的延性接力GSSAP自動讀取鋼筋，考慮全彈塑性模型。第13頁/共119頁UNFVbVbUN頂點推覆曲線1)對水平力對水平力高規(guī)高規(guī)要求采用：地震剪力換算的要

15、求采用：地震剪力換算的水平力；水平力；2)得到彈塑性下的頂點位移荷載曲線；得到彈塑性下的頂點位移荷載曲線；3)根據(jù)位移荷載曲線轉換為加速度根據(jù)位移荷載曲線轉換為加速度-位移曲線（能位移曲線（能力譜）力譜）第14頁/共119頁需求譜1)將反應譜的加速度將反應譜的加速度-周期曲線轉換為加速度周期曲線轉換為加速度-位位移曲線；移曲線；2)實際我們習慣看反應譜的加速度實際我們習慣看反應譜的加速度-周期曲線；周期曲線；3)所以位移荷載曲線進一步轉換為加速度所以位移荷載曲線進一步轉換為加速度-周期曲周期曲線，進行如下抗倒塌驗算。線，進行如下抗倒塌驗算。第15頁/共119頁周期-影響系數(shù)曲線需求譜曲線周期-

16、最大位移角曲線周期-加速度曲線能力曲線T影響系數(shù)1/105等效單自由度體系驗算曲線層間位移角第16頁/共119頁第17頁/共119頁第18頁/共119頁4)不同性能目標的計算對比不同性能目標的計算對比a)性能水平性能水平1-4的計算算例：的計算算例：20層框剪結構，設層框剪結構，設防烈度防烈度8度，抗震等級度，抗震等級3級級第19頁/共119頁層層2 2柱柱2121各性能目標下最大軸力、配筋和軸壓比比較各性能目標下最大軸力、配筋和軸壓比比較N(kN)B邊(mm)軸壓比多遇地震1399.661703.810.27設防地震性能11734.453230.830.34設防地震性能21734.45242

17、0.140.34設防地震性能31408.961936.210.19設防地震性能41408.961465.550.15罕遇地震性能12383.634950.180.46罕遇地震性能21908.333005.540.20罕遇地震性能31908.332839.310.19罕遇地震性能41908.332690.190.18表中可見，該柱按照規(guī)范多遇地震設計的配筋（1703）滿足中震性能4（1465）要求，但不滿足大震性能4（2690）要求。第20頁/共119頁計算模型xy第21頁/共119頁1、5個計算軟件比較:荷載頂層位移和最大層間位移角； 2、纖維束模型的結構極限承載力明顯比塑性鉸模型要大，原因在

18、于塑性鉸模型在C點會馬上失去承載力，而纖維束模型由于鋼筋的延性不會突然失去承載力；荷載柱頂位移曲線層間位移角第22頁/共119頁得到彈塑性位移角得到彈塑性位移角性能設計并不復雜性能設計并不復雜, ,每個工程師都可完成每個工程師都可完成第23頁/共119頁二、新規(guī)范如何真正實現(xiàn)強柱弱梁？二、新規(guī)范如何真正實現(xiàn)強柱弱梁？1. 提高框架結構柱的設計內(nèi)力調整；提高框架結構柱的設計內(nèi)力調整；2. 考慮壓筋對梁抗彎承載力的貢獻；考慮壓筋對梁抗彎承載力的貢獻；3. 考慮板對梁承載力計算的貢獻；考慮板對梁承載力計算的貢獻；4. 新的梁撓度和裂縫計算。新的梁撓度和裂縫計算。第24頁/共119頁1 1、提高框架結

19、構柱的設計內(nèi)力調整、提高框架結構柱的設計內(nèi)力調整 舊抗舊抗6.2.26.2.2柱端彎矩增大系數(shù)，一級取1.4，二級取1.2，三級取1.1。 新抗新抗6.2.26.2.2 框架柱端彎矩增大系數(shù)；對框架結構，一級取1.7，二級取1.5，三級取1.3，四級取1.2；其他結構類型中的框架，一級取1.4，二級取1.2，三、四級取1.1。1)分為框架和非框架調整; 2)框架增大了20-25%;3)其它增加了四級調整。第25頁/共119頁新舊規(guī)范框架結構柱的設計內(nèi)力調整對比新舊規(guī)范框架結構柱的設計內(nèi)力調整對比：（增大系數(shù)的推導過程）：（增大系數(shù)的推導過程）抗震等級抗震等級舊規(guī)范舊規(guī)范彎矩彎矩新規(guī)范新規(guī)范彎矩

20、彎矩舊規(guī)范舊規(guī)范剪力剪力新規(guī)范新規(guī)范剪力剪力特一特一1.41.2=1.681.71.2=2.041.681.41.2=2.8222.041.51.2=3.6729度一度一1.21.11.1=1.4521.71.1=1. 871.4521.452=2.1082.551.1=2.805一一1.41.71.41.4=1.961.71.5=2.55二二1.21.51.21.2=1.441.51.3=1.95三三1.11.31.11.1=1.211.31.2=1.56四四1.21.21.1=1.32第26頁/共119頁 實際工程看內(nèi)力和鋼筋增大多少：實際工程看內(nèi)力和鋼筋增大多少：7 7層框層框架結構，設

21、防烈度架結構，設防烈度7 7度，抗震等級度，抗震等級2 2級級第27頁/共119頁1)1)算例中彎矩增大了算例中彎矩增大了2525%（1.5/1.2=1.251.5/1.2=1.25）, ,配筋增大了配筋增大了38%38%；2)2)結論：一般工程中彎矩增大結論：一般工程中彎矩增大20%20%左右，配筋增大左右，配筋增大30%30%。N（kN）Mx（kN.m）B邊配筋面積（mm2）舊規(guī)范-485-189929新規(guī)范-485-2371285增大比例25%38%第28頁/共119頁2 2、考慮梁壓筋對梁抗彎承載力的貢獻、考慮梁壓筋對梁抗彎承載力的貢獻 新混新混6.2.10 6.2.10 梁受彎承載力

22、計算包含壓筋項，梁受彎承載力計算包含壓筋項，可以考慮壓筋的貢獻?？梢钥紤]壓筋的貢獻。 如何考慮？如何考慮？1)1)實配壓筋一般情況下并未達到承載力極限，采用實配壓筋一般情況下并未達到承載力極限，采用f fyAsyAs不成立；不成立；2)2)不考慮受壓筋計算的受拉筋配筋率不考慮受壓筋計算的受拉筋配筋率2%2%，壓筋達到承載力極限；，壓筋達到承載力極限；3)3)在在0%-2%0%-2%之間按線性插值考慮受壓筋比例；之間按線性插值考慮受壓筋比例；4)4)按構造要求設定受壓和受拉鋼筋比例。按構造要求設定受壓和受拉鋼筋比例。第29頁/共119頁 實際工程算例：梁截面實際工程算例：梁截面200X500mm

23、200X500mm，C20C20混混凝土凝土, ,三級抗震等級三級抗震等級負負彎矩彎矩正正彎矩彎矩-136.25-136.25175.82175.82未考慮壓筋的梁配筋面積未考慮壓筋的梁配筋面積(cm2)(cm2)12.2712.2717.1417.14考慮壓筋的梁配筋面積考慮壓筋的梁配筋面積(cm2)(cm2)11.3311.3314.9614.96減少比例減少比例7.7%7.7%12.7%12.7%結論：結論：1)1)配筋一般減少比例配筋一般減少比例10%-20%10%-20%左右；左右；2)2)隨配筋率增加，減少比例增加；隨配筋率增加，減少比例增加；3)3)計算時考慮的壓筋承載力仍偏小，

24、梁計算拉筋還計算時考慮的壓筋承載力仍偏小，梁計算拉筋還是偏于保守。是偏于保守。第30頁/共119頁3 3、考慮板對梁承載力計算的貢獻、考慮板對梁承載力計算的貢獻 新混新混5.2.4 5.2.4 對現(xiàn)澆樓板和裝配整體式結構，對現(xiàn)澆樓板和裝配整體式結構，宜宜考慮樓板作為翼緣對考慮樓板作為翼緣對梁剛度和梁剛度和承載力的影響承載力的影響。如何考慮？如何考慮？1)1)梁配筋計算可考慮每側梁配筋計算可考慮每側3 3倍板厚的影響；倍板厚的影響；2)2)當板為梁的上翼緣時，對于負彎矩當板為梁的上翼緣時，對于負彎矩( (支座支座) )，按板，按板構造鋼筋面積考慮對梁的影響，對于正彎矩構造鋼筋面積考慮對梁的影響，

25、對于正彎矩( (跨跨中中) ) ，按板混凝土受壓考慮對梁的影響；，按板混凝土受壓考慮對梁的影響；第31頁/共119頁3)3)當板為梁的下翼緣時，對于負彎矩，按板混凝土當板為梁的下翼緣時，對于負彎矩，按板混凝土受壓考慮對梁的影響，對于正彎矩，按板構造鋼受壓考慮對梁的影響，對于正彎矩，按板構造鋼筋面積考慮對梁的影響。筋面積考慮對梁的影響。1)考慮上下翼緣的不同影響；2)考慮兩側相鄰板不同標高的影響。第32頁/共119頁在總信息中可選擇：梁配筋計算考慮板的影響，在總信息中可選擇：梁配筋計算考慮板的影響，建議考慮。建議考慮。第33頁/共119頁 實際工程：梁截面實際工程：梁截面200X500mm200

26、X500mm，C20C20混凝土，混凝土，板厚板厚100mm100mm，梁板頂面平齊。，梁板頂面平齊。板計算單元板計算單元剛性板剛性板殼單元殼單元彎矩彎矩負負正正負負正正-136.25-136.25175.82175.82-130.08-130.08158.51158.51未考慮板貢獻的梁配筋（未考慮板貢獻的梁配筋（cm2)cm2)11.3311.3314.9614.9610.7710.7713.5413.54考慮板貢獻的梁配筋考慮板貢獻的梁配筋(cm2)(cm2)10.3410.3413.7513.75結論：結論：1)1)配筋一般減少比例配筋一般減少比例10%10%左右；左右；2)2)當板的

27、面外剛度參與空間分析時，計算時板已承當板的面外剛度參與空間分析時，計算時板已承擔了部分內(nèi)力，自動不考慮；當梁側兩邊的板采擔了部分內(nèi)力，自動不考慮；當梁側兩邊的板采用剛性板或膜元時，才能考慮板對梁承載力的貢用剛性板或膜元時，才能考慮板對梁承載力的貢獻。獻。第34頁/共119頁4 4、新的梁撓度和裂縫計算、新的梁撓度和裂縫計算 舊規(guī)范梁計算撓度和裂縫偏大，人為增加了梁舊規(guī)范梁計算撓度和裂縫偏大，人為增加了梁鋼筋。鋼筋。ESSShAEB62 .015.10225 . 3162 . 015. 10fESSShAEB1) 梁裂縫計算梁裂縫計算舊混舊混7.1.27.1.2鋼筋混凝土構件受力特征系數(shù)為2.1

28、。新混新混7.1.27.1.2鋼筋混凝土構件受力特征系數(shù)為1.9。2) 梁撓度計算梁撓度計算:短期剛度計算公式中增加了板受壓翼緣項。短期剛度計算公式中增加了板受壓翼緣項。舊混舊混7.2.2新混新混7.2.2 f 受壓翼緣截面面積與腹板有效截面面積的比值；第35頁/共119頁 梁截面梁截面200X500mm200X500mm，C20C20混凝土，板厚混凝土，板厚100mm100mm，梁板頂平齊。，梁板頂平齊。舊規(guī)范舊規(guī)范新規(guī)范新規(guī)范減少比例減少比例支座裂縫支座裂縫0.140.1310%跨中裂縫跨中裂縫0.240.2210%跨中撓度跨中撓度16.6012.2626%結論：結論： 1)1)計算裂縫減

29、少計算裂縫減少10%10%，撓度減少，撓度減少20%20%左右；左右； 2)2)梁板標高將影響梁撓度計算。梁板標高將影響梁撓度計算。第36頁/共119頁三、取消樓面無限剛假定，規(guī)范明確：全彈性是三、取消樓面無限剛假定，規(guī)范明確：全彈性是抗震計算基本假定抗震計算基本假定 1 1、無限剛假定在如下、無限剛假定在如下9 9類結構中存在的問題類結構中存在的問題 1)無板結構無板結構2)弱連接結構弱連接結構3)開大洞結構開大洞結構4)狹長結構狹長結構5)連體結構連體結構6)錯層結構錯層結構7)有縫結構有縫結構8)多塔結構多塔結構9)斜柱斜梁結構斜柱斜梁結構第37頁/共119頁走廊弱連接宿舍狹長高層住宅核

30、心筒部分弱連接第38頁/共119頁開大洞雙塔裙房連接部位影響兩塔振動周期第39頁/共119頁連體狹長弱連接有縫第40頁/共119頁2 2、位移控制采用實際模型、位移控制采用實際模型 新抗新抗3.4.3 3.4.3 條文說明：條文說明：20012001版說明中提到的剛性版說明中提到的剛性樓蓋，并不是剛度無限大。計算扭轉位移時，樓蓋剛樓蓋，并不是剛度無限大。計算扭轉位移時，樓蓋剛度可按實際情況確定而不限于剛度無限大假定。度可按實際情況確定而不限于剛度無限大假定。 如兩端墻、中間框架的結構如兩端墻、中間框架的結構: : 1) 1)無限剛位移比無限剛位移比1.0;1.0; 2) 2)彈性位移比彈性位移

31、比1.48;1.48; 3) 3)兩端位移小中間大兩端位移小中間大, , Z4 Z4處為最大位移處為最大位移; ; 4) 4)無限剛和彈性差別較大。無限剛和彈性差別較大。 Z4第41頁/共119頁 新的疑問：局部非主體結構位移大如何處理？新的疑問：局部非主體結構位移大如何處理？ 新抗新抗5.5.15.5.1條文說明：在多遇地震作用下，建筑條文說明：在多遇地震作用下，建筑主體結構主體結構不受損壞，在罕遇地震作用下，建筑不受損壞，在罕遇地震作用下，建筑主體主體結構結構遭受破壞或嚴重破壞但不倒塌。遭受破壞或嚴重破壞但不倒塌。 采用主體結構的層間位移控制，可排除非主體結采用主體結構的層間位移控制，可排

32、除非主體結構的層間位移。構的層間位移。 平面內(nèi)塔塊定義平面內(nèi)塔塊定義排除非主體結構。排除非主體結構。第42頁/共119頁3 3、給定水平力下的位移比計算、給定水平力下的位移比計算 CQCCQC方法存在的問題：方法存在的問題：是將結構各個振型的響應在概率的基礎上采用完全二次方開方的組合方式得到總的結構響應，是將結構各個振型的響應在概率的基礎上采用完全二次方開方的組合方式得到總的結構響應，每一點都是最大值，可能出現(xiàn)兩端位移大，中間位移小每一點都是最大值，可能出現(xiàn)兩端位移大，中間位移小，所以，所以CQCCQC方法計算的結構方法計算的結構位移比可能偏小位移比可能偏小，不能真實地反映結構的扭轉不規(guī)則。，

33、不能真實地反映結構的扭轉不規(guī)則。 理論上不嚴密，不同組合位移理論上不嚴密，不同組合位移之間的運算是無物理意義的。之間的運算是無物理意義的。 如如1010層框剪結構：層框剪結構：CQCCQC位移比位移比1.46 1.46 給定水平力下的位移比給定水平力下的位移比1.64 1.64 第43頁/共119頁采用給定水平力下的位移比計算采用給定水平力下的位移比計算 新抗新抗3.4.3 3.4.3 扭轉位移比計算時，樓層的位移不采扭轉位移比計算時，樓層的位移不采用各振型位移的用各振型位移的CQCCQC組合計算組合計算，按國外的規(guī)定明確改，按國外的規(guī)定明確改為取為取“給定水平力給定水平力”計算，可避免有時計

34、算，可避免有時CQCCQC計算的最計算的最大位移出現(xiàn)在樓蓋邊緣的中部而不在角部，而且對大位移出現(xiàn)在樓蓋邊緣的中部而不在角部，而且對無限剛樓板，分塊無限剛樓蓋和彈性樓蓋均可采用無限剛樓板，分塊無限剛樓蓋和彈性樓蓋均可采用相同的計算方法處理；該水平力一般采用振型組合相同的計算方法處理；該水平力一般采用振型組合后的樓層地震剪力換算的水平作用力，并考慮偶然后的樓層地震剪力換算的水平作用力，并考慮偶然偏心；結構樓層位移和層間位移控制值驗算時，仍偏心；結構樓層位移和層間位移控制值驗算時，仍采用采用CQCCQC的效應組合。的效應組合。如何換算給定水平力如何換算給定水平力? ? 新高新高3.4.5 3.4.5

35、 條文說明：水平作用力的換算原則：條文說明：水平作用力的換算原則：每一樓面處的水平作用力取該樓面上、下兩個樓層每一樓面處的水平作用力取該樓面上、下兩個樓層的地震剪力差的絕對值的地震剪力差的絕對值。 第44頁/共119頁周期和地震作用文本計算書中輸出：周期和地震作用文本計算書中輸出：4.4.地震反應譜分析結果地震反應譜分析結果 0.00.0度方向度方向. 層號層號 塔號塔號 地震力地震力(kN) (kN) 地震剪力地震剪力(kN) (kN) 傾覆彎矩傾覆彎矩(kN.m) (kN.m) 地震剪力換算的水平力地震剪力換算的水平力(kN)(kN) 1 1 4.60 188.81 3830.15 2.6

36、8 1 1 4.60 188.81 3830.15 2.68 2 1 12.83 186.13 3299.88 7.65 2 1 12.83 186.13 3299.88 7.65 3 1 21.09 178.48 2786.63 12.26 3 1 21.09 178.48 2786.63 12.26 4 1 27.04 166.21 2300.07 14.83 4 1 27.04 166.21 2300.07 14.83 5 1 29.54 151.38 1846.18 15.26 5 1 29.54 151.38 1846.18 15.26 6 1 28.68 136.12 1425.8

37、4 15.29 6 1 28.68 136.12 1425.84 15.29 7 1 26.45 120.83 1037.89 17.51 7 1 26.45 120.83 1037.89 17.51 8 1 27.17 103.31 684.83 23.59 8 1 27.17 103.31 684.83 23.59 9 1 33.98 79.73 377.98 33.26 9 1 33.98 79.73 377.98 33.26 10 1 46.46 46.46 139.38 46.46 10 1 46.46 46.46 139.38 46.46 第45頁/共119頁結構位移文本計算書中增

38、加如下輸出：結構位移文本計算書中增加如下輸出： 3.3.給定給定CQCCQC地震剪力換算的水平力并考慮偶然偏心下的位移比地震剪力換算的水平力并考慮偶然偏心下的位移比工況工況 3 - -ex3 - -ex地震方向地震方向0 0度度層號層號 塔號塔號 構件編號構件編號 水平最大位移水平最大位移 層平均位移層平均位移 層位移比層位移比 層高層高(mm) (mm) 有害位移有害位移 構件編號構件編號 最大層間位移最大層間位移 平均層間位移平均層間位移 層間位移比層間位移比 層間位移角層間位移角 比例比例(%)(%) 1 1 1 1 柱柱 1 0.78 0.78 1.00 30001 0.78 0.78

39、 1.00 3000 柱柱 1 0.78 0.78 1.00 1/3832 100.001 0.78 0.78 1.00 1/3832 100.00 2 1 2 1 柱柱 1 2.18 1.22 1.79 30001 2.18 1.22 1.79 3000 柱柱 1 1.40 1.40 1.00 1/2146 44.491 1.40 1.40 1.00 1/2146 44.49 3 1 3 1 柱柱 1 3.84 2.33 1.64 30001 3.84 2.33 1.64 3000 柱柱 1 1.66 1.11 1.49 1/1810 33.901 1.66 1.11 1.49 1/1810

40、 33.90 4 1 4 1 柱柱 1 5.62 3.63 1.55 30001 5.62 3.63 1.55 3000 柱柱 1 1.78 1.30 1.37 1/1681 28.301 1.78 1.30 1.37 1/1681 28.30 5 1 5 1 柱柱 1 7.46 5.05 1.48 30001 7.46 5.05 1.48 3000 柱柱 1 1.84 1.42 1.30 1/1631 24.511 1.84 1.42 1.30 1/1631 24.51 8 1 8 1 柱柱 1 12.88 9.53 1.35 30001 12.88 9.53 1.35 3000 柱柱 1

41、1.75 1.50 1.17 1/1712 16.811 1.75 1.50 1.17 1/1712 16.81 9 1 9 1 柱柱 1 14.52 10.99 1.32 30001 14.52 10.99 1.32 3000 柱柱 1 1.63 1.46 1.12 1/1835 14.761 1.63 1.46 1.12 1/1835 14.76 10 1 10 1 柱柱 1 15.99 12.39 1.29 30001 15.99 12.39 1.29 3000 柱柱 1 1.47 1.40 1.05 1/2035 11.921 1.47 1.40 1.05 1/2035 11.92 -

42、 - 最大層間位移角最大層間位移角= 1/1622(= 1/1622(及其層號及其層號=6)=6)第46頁/共119頁4 4、分塊分塔、分塊分塔分部位分部位結構的計算結構的計算( (薄弱層擴展到薄弱部薄弱層擴展到薄弱部位的概念位的概念) ) 新抗新抗3.4.4 3.4.4 平面不對稱且凹凸不規(guī)則或局部平面不對稱且凹凸不規(guī)則或局部不連續(xù)，可根據(jù)實際情況分塊計算扭轉位移比，對不連續(xù)，可根據(jù)實際情況分塊計算扭轉位移比，對扭轉較大的部位應采用局部的內(nèi)力增大系數(shù)。扭轉較大的部位應采用局部的內(nèi)力增大系數(shù)。 有連接結構：弱連接、連體、凹凸結構,如下分兩塔,分別輸出位移比。第47頁/共119頁1)1)首先應整

43、體計算，分塊輸出位移比首先應整體計算，分塊輸出位移比; ;2)2)其次切成其次切成3 3塊單獨計算，位移比偏大塊單獨計算，位移比偏大10% 10% 。第48頁/共119頁 新高新高5.1.15 5.1.15 對多塔樓結構，宜按整體模型對多塔樓結構，宜按整體模型和各塔樓分開的模型分別計算，并采用較不利的和各塔樓分開的模型分別計算，并采用較不利的結果進行結構設計。當塔樓周邊的裙樓超過兩跨結果進行結構設計。當塔樓周邊的裙樓超過兩跨時，分塔樓模型宜至少附帶兩跨的裙樓結構。時，分塔樓模型宜至少附帶兩跨的裙樓結構。 無連接的結構：多塔、分縫結構。整體計算，分塊輸出即可。1)1)先整體計算，后分開計算先整體

44、計算，后分開計算; ;2)2)一般工程按整體計算即可。一般工程按整體計算即可。第49頁/共119頁多塔結構建議的計算方法：多塔結構建議的計算方法： 按整體模型計算，分塔輸出計算結果總信息。按整體模型計算，分塔輸出計算結果總信息。 1)1)可人工指定多塔可人工指定多塔; ;2)2)未未指定平面自動為塔指定平面自動為塔1。第50頁/共119頁 GSSAP GSSAP計算結果總信息中所有結果自動按塔輸出，計算結果總信息中所有結果自動按塔輸出，包括以下包括以下5 5類審圖信息：類審圖信息： 1)1)結構信息：結構信息： a、各層的重量、質心和剛度中心； b、各層的柱面積、短肢墻面積、一般墻面積、墻總長

45、、建筑面積、單位面積重量； c、風荷載； d、層剛度比。2)2)結構位移：結構位移： a、靜力荷載作用下位移； b、地震作用下位移； c、給定CQC地震剪力換算的水平力并考慮偶然偏心下的位移比。3)3)周期和地震作用：周期和地震作用： a、平動系數(shù)和扭轉系數(shù)； b、各地震作用工況的標準值； c、地震反應譜分析結果。4)4)水平力效應驗算：水平力效應驗算： a、重力二階效應及結構穩(wěn)定； b、框架剪力調整； c、地震作用的剪重比； d、傾覆力矩； e、罕遇地震作用下薄弱層驗算； f、樓層層間抗側力結構的承載力比值。5)5)內(nèi)外力平衡驗算：內(nèi)外力平衡驗算： a、重力恒載和重力活載軸力平衡驗算； b、

46、風荷載作用下剪力平衡驗算； c、地震作用下剪力平衡驗算。第51頁/共119頁如多塔結構平動系數(shù)和扭轉系數(shù)如多塔結構平動系數(shù)和扭轉系數(shù): (: (不同部位第不同部位第1 1平動和扭轉周期可能不同平動和扭轉周期可能不同) ) 結構層 2- 11(塔1)平動系數(shù)和扭轉系數(shù). 振型號 周期(秒) 轉角(度) 平動系數(shù)(X+Y) 扭轉系數(shù) 1 1.034121 0.92 1.00(1.00+0.00) 0.00 2 0.941682 90.43 1.00(0.00+1.00) 0.00 3 0.855286 92.96 0.83(0.01+0.82) 0.17 4 0.680889 111.05 0.2

47、2(0.08+0.14) 0.78 5 0.498266 2.15 0.96(0.96+0.00) 0.04 6 0.389101 0.23 0.15(0.15+0.00) 0.85 7 0.313519 1.54 0.90(0.89+0.00) 0.10 8 0.308538 91.06 1.00(0.00+1.00) 0.00 9 0.284546 91.71 0.98(0.00+0.98) 0.02 - 扭轉第1周期/平動第1周期=0.680889/1.034121=65.84% 本塔最不利地震方向=1.91度 結構層 2- 11(塔2)平動系數(shù)和扭轉系數(shù). 振型號 周期(秒) 轉角(度

48、) 平動系數(shù)(X+Y) 扭轉系數(shù) 1 1.034121 0.60 1.00(1.00+0.00) 0.00 2 0.941682 90.93 0.99(0.00+0.99) 0.01 3 0.855286 93.11 0.91(0.01+0.90) 0.09 4 0.680889 111.62 0.21(0.09+0.12) 0.79 5 0.498266 1.61 0.92(0.92+0.00) 0.08 6 0.389101 0.27 0.20(0.20+0.00) 0.80 7 0.313519 0.10 0.90(0.90+0.00) 0.10 8 0.308538 91.31 0.9

49、9(0.00+0.99) 0.01 9 0.284546 90.93 0.99(0.00+0.99) 0.01 - 扭轉第1周期/平動第1周期=0.680889/1.034121=65.84% 本塔最不利地震方向=1.81度第52頁/共119頁四、如何進行樓梯構件的抗震承載力驗算四、如何進行樓梯構件的抗震承載力驗算 以規(guī)范的形式明確了以規(guī)范的形式明確了: :墻、柱、梁墻、柱、梁3 3大抗大抗震構件外，樓梯是第震構件外，樓梯是第4 4類抗震構件。類抗震構件。介紹如下介紹如下3 3方面內(nèi)容：方面內(nèi)容： 1 1、規(guī)范有關的條文；、規(guī)范有關的條文； 2 2、樓梯參與空間分析的計算方法；、樓梯參與空間分

50、析的計算方法； 3 3、樓梯構件如何進行抗震截面計算；、樓梯構件如何進行抗震截面計算； 梯板的計算梯板的計算 梯柱的計算梯柱的計算 梯梁的計算梯梁的計算第53頁/共119頁樓梯構件有關抗規(guī)的條文：樓梯構件有關抗規(guī)的條文：1.1.抗規(guī)抗規(guī) 3.6.63.6.6要求計算中應考慮樓梯構件的影響；要求計算中應考慮樓梯構件的影響；2.2.抗規(guī)抗規(guī)6.1.156.1.15、高規(guī)高規(guī)6.1.46.1.4對于框架結構對于框架結構，樓梯樓梯構件與主體結構整澆時，應計入樓梯構件對地震作用構件與主體結構整澆時，應計入樓梯構件對地震作用及其效應的影響，應進行樓梯構件的抗震承載力驗算及其效應的影響，應進行樓梯構件的抗震

51、承載力驗算。3.3.抗規(guī)抗規(guī)6.1.156.1.15條文說明對于框架結構，條文說明對于框架結構，樓梯構件與主體樓梯構件與主體結構整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對結構剛度、結構整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對結構剛度、承載力、規(guī)則性的影響比較大，應參與抗震計算。承載力、規(guī)則性的影響比較大，應參與抗震計算。4.4.高規(guī)高規(guī)6.1.46.1.4條文說明框架結構中條文說明框架結構中樓梯構件的組合內(nèi)樓梯構件的組合內(nèi)力設計值應包括與地震作用效應力設計值應包括與地震作用效應的組合，樓梯梁、柱的組合，樓梯梁、柱的抗震等級可與所在的框架結構相同。的抗震等級可與所在的框架結構相同。 從規(guī)范的角度明確：框架結構中整

52、澆樓梯應參與從規(guī)范的角度明確：框架結構中整澆樓梯應參與空間分析，并進行樓梯構件的抗震驗算空間分析，并進行樓梯構件的抗震驗算, ,審圖時應嚴審圖時應嚴格把關。格把關。第54頁/共119頁 抗規(guī)編制組委托抗規(guī)編制組委托4 4家設計單位計算的家設計單位計算的1818算例，算例，明確了樓梯不參與空間計算所得到的錯誤結果明確了樓梯不參與空間計算所得到的錯誤結果: : 樓梯破壞之后的抗震計算結果。樓梯破壞之后的抗震計算結果。 4X5 4X5跨各樓梯布置情況跨各樓梯布置情況1)1)樓梯布置在不同位置對結構的影響樓梯布置在不同位置對結構的影響第55頁/共119頁 4X7 4X7跨各樓梯布置情況跨各樓梯布置情況

53、2)52)5個開間增加到個開間增加到7 7個對結構的影響個對結構的影響第56頁/共119頁 2X7 2X7跨各樓梯布置情況跨各樓梯布置情況3)43)4排柱減少到排柱減少到2 2排柱對結構的影響排柱對結構的影響第57頁/共119頁1)計算方法與體育館的計算方法并沒有任何不同計算方法與體育館的計算方法并沒有任何不同;2)面對復雜的問題面對復雜的問題,如何理論簡單化如何理論簡單化;3)3)一個通用子結構單元得到土木彈性準確解一個通用子結構單元得到土木彈性準確解: : a) 好處：出口協(xié)調節(jié)點可變；好處：出口協(xié)調節(jié)點可變； b)子結構子結構:墻單元、梁柱單元、樓板單元；墻單元、梁柱單元、樓板單元； c

54、) 理論上決定了：通用計算淘汰墻元桿系計算理論上決定了：通用計算淘汰墻元桿系計算；1 1、樓梯參與空間分析的計算方法、樓梯參與空間分析的計算方法 所有計算程序應采用的計算方法所有計算程序應采用的計算方法第58頁/共119頁準確的計算模型：準確的計算模型：樓梯構件包括：樓梯板、平臺板、梯梁、梯柱。樓梯構件包括：樓梯板、平臺板、梯梁、梯柱。樓梯空間計算包括：計算單元、節(jié)點關系、互相樓梯空間計算包括：計算單元、節(jié)點關系、互相影響、結果輸出。影響、結果輸出。1)樓梯板和平臺板采用樓梯板和平臺板采用自動剖分節(jié)點對齊自動剖分節(jié)點對齊的的空間空間殼單元殼單元;2)梯梁和梯柱采用梯梁和梯柱采用多節(jié)點多節(jié)點的的

55、空間桿單元空間桿單元;3)樓梯板、平臺板、梯梁、梯柱、樓梯間角柱、樓梯板、平臺板、梯梁、梯柱、樓梯間角柱、 樓梯間混凝土墻、樓梯間磚墻和框架梁之間樓梯間混凝土墻、樓梯間磚墻和框架梁之間 所有所有節(jié)點自動對應和剖分節(jié)點自動對應和剖分;4)所有構件一起參與空間分析所有構件一起參與空間分析,樓梯剛度將影響樓梯剛度將影響結結 構剛度、周期、位移和內(nèi)力等構剛度、周期、位移和內(nèi)力等所有計算結果所有計算結果; (徹底處理無限剛和彈性計算的矛盾，樓梯永遠徹底處理無限剛和彈性計算的矛盾，樓梯永遠是彈性的是彈性的)5)輸出梯梁、梯柱、樓梯板和平臺板的輸出梯梁、梯柱、樓梯板和平臺板的 計算結果。計算結果。(得到樓梯

56、構件本身的受力狀況得到樓梯構件本身的受力狀況) 在水平力效應驗算計算書中輸出樓梯構件本身在水平力效應驗算計算書中輸出樓梯構件本身的抗震驗算結果。的抗震驗算結果。6) 審圖時注意在結構信息審圖時注意在結構信息-總體信息中輸出總體信息中輸出: 計算中考慮樓梯構件的影響計算中考慮樓梯構件的影響 :考慮考慮 樓梯參與空間分析的計算方法樓梯參與空間分析的計算方法 所有計算程序應采用的計算方法所有計算程序應采用的計算方法第59頁/共119頁 如下如下Y Y向地震作用下位移。從向地震作用下位移。從20082008年底起此方法已算了上萬棟帶樓梯的結年底起此方法已算了上萬棟帶樓梯的結構，證明是可以得到彈性準確解

57、的。構，證明是可以得到彈性準確解的。第60頁/共119頁2 2、梯板的抗震計算梯板的抗震計算 1)1)梯板嚴格意義上應是拉彎壓彎構件。一般梯板嚴格意義上應是拉彎壓彎構件。一般情況下恒活載產(chǎn)生的拉應力比地震作用產(chǎn)生的情況下恒活載產(chǎn)生的拉應力比地震作用產(chǎn)生的拉應力小一個數(shù)量級，所以暫且不互相組合，拉應力小一個數(shù)量級，所以暫且不互相組合，分別計算抗彎和抗拉。分別計算抗彎和抗拉。 第61頁/共119頁6.樓梯構件的抗震驗算結果 梯板沿走向上下雙排總配筋(cm2/m)=1.3*0.85*最大平均拉力/板鋼筋強度設計值 抗彎底配筋(cm2/m)=根據(jù)單向簡支梯板彎矩(q*l*l/8)求得配筋 層號 最大拉

58、力 板鋼筋強度設計值 雙排抗拉總配筋 底配筋 總的底配筋 總的面配筋 1 589 210000 30.978 18.357 18.357 12.621 2 644 210000 33.883 18.357 18.357 15.526 3 614 210000 32.300 18.357 18.357 13.943 4 550 210000 28.957 18.357 18.357 10.600 5 470 210000 24.735 18.357 18.357 6.377 6 374 210000 19.677 18.357 18.357 2.357 7 261 210000 13.739 1

59、8.357 18.357 2.357 8 125 210000 6.592 18.357 18.357 2.3572)2)每層最大梯板總的底配筋和面配筋：每層最大梯板總的底配筋和面配筋： 梯板正常使用是兩端簡支的抗彎構件，在地震作用下又是支撐構件，所以按如下求得抗彎底配筋和抗拉總配筋。 1)抗彎底配筋(cm2/m)=根據(jù)單向簡支梯板彎矩(q*l*l/8)求得配筋 2)梯板沿走向上下雙排總配筋(cm2/m)=1.3*0.85*最大平均拉力/板鋼筋強度設計值 總的底配筋大于等于抗彎底配筋，總的面配筋大于等于1/4抗彎底配筋，總的底配筋加總的面配筋大于等于抗拉總配筋。面筋貫通第62頁/共119頁 3

60、) 每塊梯板分別進行抗震計算，根據(jù)梯板平均拉應力，并求每塊梯板分別進行抗震計算，根據(jù)梯板平均拉應力，并求相應的抗拉鋼筋。相應的抗拉鋼筋。根據(jù)如下根據(jù)如下Y向地震作用下向地震作用下X向正應力求平均拉應力向正應力求平均拉應力第63頁/共119頁地震烈度地震烈度77.588.5場地土類場地土類IVIVIVIV地震分組地震分組三三三三三三三三平均拉應力平均拉應力(kN/m2)2174326143486521抗拉鋼筋面積抗拉鋼筋面積(cm2/m)(鋼筋強度鋼筋強度270N/mm2)8.0512.0816.1024.15計算公式計算公式: :抗拉鋼筋面積抗拉鋼筋面積= =平均拉應力平均拉應力x x板厚板厚