淺談高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理計(jì)算

1、最新【精品】范文 參考文獻(xiàn) 專業(yè)論文淺談高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理計(jì)算淺談高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理計(jì)算【摘要】本文通過論述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載選取、結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和計(jì)算結(jié)果的判斷，使工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到安全，經(jīng)濟(jì)，合理?！娟P(guān)鍵詞】 荷載 嵌固端位移比 周期比 層間位移比 中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1概述隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)硬件及軟件性能的大幅提升，建筑設(shè)計(jì)行業(yè)競爭越來越激烈。結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間緊、任務(wù)重、責(zé)任 大， 對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的要求也越來越高。為了做到高層建筑混凝土 結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)規(guī)程(JGJ 3-2010 )(本文以下簡稱高規(guī))要求的安全 適用、技術(shù) 先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工。

2、本文簡要從荷載選取、軟件參數(shù)選擇、合理判斷計(jì)算結(jié)果等幾方面論述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理計(jì)算。2荷載選取2.1 建筑材料種類及設(shè)備種類越來越多，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者僅僅掌握現(xiàn)行荷載規(guī)范內(nèi)的荷載數(shù)值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要及時(shí)掌握所選材料的 相關(guān)參數(shù)，要有確切的設(shè)計(jì)依據(jù)來選取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載值。即使同種材料也有不同的密度值，如聚苯乙烯保溫板密度1522kg/m3,這就要求設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)輸入值與施工圖紙要求一致。否則對(duì)工程安全存在隱患。2.2 對(duì)于教室、火車站侯車室等場所其特點(diǎn)為人員密集且聚集時(shí)間長，筆者認(rèn)為計(jì)算機(jī)計(jì)算時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加活荷載的頻遇值，參與地震計(jì)算時(shí)重力荷載代表值的活載組合值系數(shù)0.5應(yīng)適當(dāng)增大。這樣計(jì)算結(jié)果才能真實(shí)地反

3、應(yīng)建筑物實(shí)際受荷與使用情況，滿足不同工況下的受力要求。同理針對(duì)現(xiàn)行荷載規(guī)范規(guī)定的通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房 7.0KN/m2的活 荷載設(shè)計(jì)值，由于新設(shè)備不斷更新，如有可靠依據(jù)，應(yīng)根據(jù)具體工程所選用的設(shè)備可適當(dāng)調(diào)整活荷載設(shè)計(jì)值。2.3 同一工程中，同一種結(jié)構(gòu)材料在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)不用使用情況以確定不同容重。例如混凝土的容重荷載規(guī)范規(guī)定為2425KN/m3如計(jì)算鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，PKPM計(jì)算軟件要求填 入混凝土容重，此處 可填入2628 KN/m3板的混凝土容重應(yīng)單獨(dú)按 25KN/m3計(jì)算，而不采 用軟件自動(dòng)計(jì)算板重。同樣情況本文不再贅述。2.4 結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)及時(shí)與建筑專業(yè)溝通，填充墻及隔墻盡量采用質(zhì)輕

4、、隔音的墻板材料，避免選用重量大的砌塊等墻體材料。在抗震設(shè)防地區(qū)，構(gòu)件承載力配筋一般均由地震工況控制，能夠有效減輕結(jié)構(gòu)自重，是減小地震作用的有效措施之一。3參數(shù)的正確選擇3.1 隨著生產(chǎn)及生活水平的提高和科技發(fā)展，結(jié)構(gòu)規(guī)范為適應(yīng)需要不斷更新，計(jì)算軟件隨之升級(jí)。這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要及時(shí)掌握軟件的使用，其中關(guān)鍵的是參數(shù)的正確輸入，如果計(jì)算參數(shù)輸入有誤，計(jì)算結(jié)果就難以保證正確，可謂失之毫厘謬以千里。本文簡單介紹PKPM計(jì)算軟件的部分參數(shù)的選取，以期拋磚引玉與各位同業(yè)者共勉。3.2 建筑荷載取值應(yīng)準(zhǔn)確，根據(jù)現(xiàn)行荷載規(guī)范嚴(yán)格按建筑做法計(jì)算荷載，不得有“差不多，能包住”這些模棱兩可的數(shù)據(jù)出現(xiàn)?；詈?載取值

5、 應(yīng)與房間的使用功能相符。對(duì)于高層建筑的外裝飾構(gòu)件等附屬構(gòu)件應(yīng)按恒荷載輸入，統(tǒng)一計(jì)算，并且應(yīng)有構(gòu)造措施保證裝飾構(gòu)件與主體的可靠連接，應(yīng)進(jìn)行不同工況(地震作用、風(fēng)荷載作用等)的計(jì) 算，避免造成破 壞墜落傷人。3.3 PKPM2010軟件中SATW新增參數(shù)“嵌固端所在層號(hào)”的填 寫，如果嵌固于基礎(chǔ)頂此參數(shù)填“1”，如果嵌固于地下室頂板，此 參數(shù)填寫“地下室層數(shù)+1”，如果嵌固于地下室某層，此參數(shù)填“地 下某 層數(shù)+1”。嵌固層的判斷可根據(jù)高規(guī)5.3.7條“高層建筑結(jié) 構(gòu)整體計(jì)算中，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，地下一層與首層側(cè)向剛度比不宜小于2”。對(duì)于采用筏形基礎(chǔ)時(shí)根據(jù)高層建筑筏形與箱形基礎(chǔ)

6、技術(shù)規(guī)范(JGJ 6-2011 ) 6.1.3條“當(dāng)?shù)叵率乙粚?的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大于等 于與其相鄰的上部結(jié)構(gòu)底層側(cè)向剛度的1.5倍時(shí)，地下一層結(jié)構(gòu)頂板可作為結(jié)構(gòu)上部的嵌固部位”。此參數(shù)計(jì)算時(shí)應(yīng)先填寫“ 1”假定嵌固于基礎(chǔ)頂，根據(jù)層剛度比的計(jì)算結(jié)果相應(yīng)修改此參數(shù)值。3.4 建筑抗震設(shè)防分類、建筑抗震等級(jí)、設(shè)防烈度等參數(shù)要求填寫準(zhǔn)確。裙房與主樓相連與否，抗震等級(jí)的取值應(yīng)分別對(duì)待，地下室 抗震等 級(jí)的確定與嵌固層的選取有關(guān)，詳見建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）（本文以下簡稱抗規(guī)）6.1.3條的具體規(guī)定。根據(jù)抗 規(guī)3.3.3條與高規(guī)3.9.2條的規(guī)定當(dāng)建筑場地為皿、 W類時(shí)， 對(duì)設(shè)計(jì)基 本

7、地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)，宜分別按抗震設(shè)防烈度8度（0.20g ）和9度（0.40g ）時(shí)各類建筑的要求采取抗震構(gòu)造措施。3.5 根據(jù)高規(guī)4314條規(guī)定：跨度大于24m的樓蓋結(jié)構(gòu)、跨 度大 于12m的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)和連體結(jié)構(gòu)、懸挑長度大于5m的懸挑結(jié)構(gòu)， 結(jié)構(gòu)豎向地震作用效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值宜采用時(shí)程分析方法或振型分解反應(yīng)譜方法進(jìn)行計(jì)算。SATW新增按豎向陣型分解反應(yīng)譜方法計(jì)算豎向地震的選項(xiàng)，對(duì)于上述結(jié)構(gòu)應(yīng)單獨(dú)勾選此項(xiàng)進(jìn)行承載力及配筋設(shè)計(jì)。其他構(gòu)件承載力及配筋則不勾選此項(xiàng)。3.6 高層計(jì)算振型數(shù)首次填寫不少于塔樓數(shù)的9倍和15個(gè)（取大值），根據(jù)高規(guī)第 5.1.13條要求計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使各振型參與

8、質(zhì)量之和不小于總質(zhì)量的90%查看計(jì)算結(jié)果如不滿足此條規(guī)定再以3的倍數(shù)增加振型數(shù)量，直至滿足此條規(guī)定。3.7 其他參數(shù)如周期折減系數(shù)、梁剛度放大系數(shù)、活荷載折減系數(shù)、高層剪力墻連梁剛度折減系數(shù)等可參考規(guī)范和相關(guān)計(jì)算說明書，本文不再詳細(xì)論述。4合理判斷計(jì)算結(jié)構(gòu)合理的荷載輸入值及選取正確的計(jì)算參數(shù)，是保證計(jì)算結(jié)果正確 合理的前提。在完成以上步驟后經(jīng) PKPM計(jì)算軟件完成計(jì)算，再通過 查看 計(jì)算結(jié)果判斷結(jié)構(gòu)布置的合理性與計(jì)算結(jié)果的正確性是一名合格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者必須做到的。針對(duì)高層剪力墻結(jié)構(gòu)根據(jù)高規(guī)簡要論述如何判斷計(jì)算結(jié)果的正確合理與否。4.1軸壓比：軸壓比是影響剪力墻在地震作用下塑性變形能力的重要因素，

9、規(guī)范將軸壓比限值擴(kuò)大到結(jié)構(gòu)全高，不僅僅是底部加強(qiáng)區(qū)。軸壓比的具體要求參見高規(guī)第 7.2.13條。計(jì)算結(jié)果對(duì)短肢剪力 墻判斷存在誤差（短肢剪力墻定義可參考全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施），當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比大于4但不大于8的墻肢兩端 均與較強(qiáng)連梁相連時(shí)，可不作為短肢剪力墻。當(dāng)剪力墻軸壓比滿足高規(guī)7.2.14條規(guī)定時(shí)，加強(qiáng)區(qū)可采用構(gòu)造邊緣構(gòu)件。4.2 位移比：此參數(shù)主要限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，值得注意的是扭轉(zhuǎn)位移比計(jì)算時(shí)，樓層位移的計(jì)算采用的是“規(guī)定水平力”，“規(guī)定水平力”指采用振型組合后的樓層地震剪力換算的水平力，要考慮偶然偏心。而樓層位移角限制采用的是樓板剛性假定條件下的不考慮偶然偏心的地震作

10、用。設(shè)計(jì)人應(yīng)對(duì)計(jì)算假定條件及規(guī)定作用工況正確掌握，否則查看的計(jì)算結(jié)果沒有意義。4.3 位移角：層間位移角用來衡量結(jié)構(gòu)變形能力從而判斷是否滿足建筑功能要求，根據(jù)規(guī)范統(tǒng)計(jì)剪力墻高層結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下的最大彈性層間位移角均小于1/800,故規(guī)范規(guī)定剪力墻結(jié)構(gòu)位移角限制不宜大于1/1000 0但實(shí)際計(jì)算中有的設(shè)計(jì)人或圖審人看到“ 1/1001 ”就滿足要求，看到“ 1/999 ”就說不滿足要求。筆者認(rèn)為 這不是規(guī)范的本意，這樣的規(guī)范主義也不是一個(gè)合格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者。根據(jù)全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施的規(guī)定并參考了廣東省高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程一補(bǔ)充規(guī)定，對(duì)于總高度小于150m的剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)某樓層的層間

11、有害位移值小于層間位移值的50%寸，該層的層間位移角限制可適當(dāng)放寬至 1/800。4.4 周期比：此參數(shù)主要也是對(duì)結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的控制。通 過限 制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期 T1之比來限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。此參數(shù)的計(jì)算是直接計(jì)算結(jié)構(gòu)的固有自振特征，不必附加偶然偏心。4.5 其他參數(shù)：岡【J度比控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性，避免薄弱層的出 現(xiàn)，詳見高規(guī)3.5.3條；剪重比控制結(jié)構(gòu)各樓層最小剪力值，是對(duì)結(jié) 構(gòu)安全的考慮，調(diào)整方法可參加抗規(guī)5.2.5條及說明和軟件計(jì)算說明書。5結(jié)論本文簡要介紹了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算注意事項(xiàng)，這只是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵步驟之一。一個(gè)完美的工程是各專業(yè)共同配合完成的，不僅僅只是結(jié)構(gòu)專業(yè)計(jì)算滿足要求就是結(jié)構(gòu)合理的建筑。以上是自己學(xué)習(xí)規(guī)范、規(guī)程并通過多年工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，以與各位同仁共勉，有不足之處，請(qǐng)多多指正。參考文獻(xiàn):1 .高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 3-2010 );2 .建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 5011-2010 );3 .建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)