結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)規(guī)范理解與運(yùn)用

1、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理解與建議前幾天參加了一個(gè)規(guī)范培訓(xùn)班，主講人是建研院的朱炳寅總工，雖然時(shí)間很短，但是對(duì)我來(lái)說(shuō)還是受益匪淺?，F(xiàn)將主要內(nèi)容整理出來(lái)跟大家共享：“總量控制，包絡(luò)設(shè)計(jì)”這八個(gè)字貫穿了培訓(xùn)的始終，是朱老師始終強(qiáng)調(diào)的。所謂總量控制，就是在進(jìn)行梁配筋設(shè)計(jì)時(shí)，不要拘泥于計(jì)算出來(lái)的數(shù)值，非要配的比它大，在梁支座負(fù)筋處，可以適當(dāng)配小點(diǎn)（有利于實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁），但是跨中一定要配夠（配大百利而無(wú)一害），跨中與支座的總量要與計(jì)算的總量相當(dāng)（支座減少時(shí)，跨中要放大）。所謂包絡(luò)設(shè)計(jì)，就是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果有不確定因素，應(yīng)按各種情況分別計(jì)算，取結(jié)果的最大值進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。另外，“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件

2、，強(qiáng)柱根”也是非常重要的基本原則。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)各種措施，一定要保證實(shí)現(xiàn)這幾強(qiáng)幾弱的原則。應(yīng)“重概念，輕精度”，重視概念設(shè)計(jì)，而對(duì)于各種經(jīng)驗(yàn)系數(shù)的取值，不要刻意非要取的非常精確，這是不實(shí)際的，也不可能。下面就這次培訓(xùn)的主要內(nèi)容跟大家分享一下：1、荷載規(guī)范1）第條汽車(chē)通道及停車(chē)庫(kù)荷載，它是直接作用在樓面上的等效荷載，僅可用于樓面板設(shè)計(jì)計(jì)算，用于樓面梁、柱、墻及基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)應(yīng)按第條要求折減。對(duì)雙向板樓蓋其板跨在不小6mx6m時(shí)才可以按規(guī)范取值。當(dāng)板跨小于規(guī)范的規(guī)定時(shí)，應(yīng)按荷載效應(yīng)相等的原則等效，不可以直接取用規(guī)范數(shù)值（當(dāng)板跨與規(guī)范限定數(shù)值差別不大時(shí)，當(dāng)進(jìn)行近似計(jì)算時(shí)也可取規(guī)范數(shù)值）。用PKPM計(jì)

3、算基礎(chǔ)時(shí)，同樣按規(guī)范的規(guī)定對(duì)等效荷載進(jìn)行折減。2）對(duì)消防車(chē)荷載，若不考慮板頂?shù)母餐梁穸葘?duì)消防車(chē)輪壓的影響而統(tǒng)一取用表中數(shù)值，當(dāng)?shù)叵率翼敯迕娓餐梁穸容^厚時(shí)，顯然是不合適的。在覆土厚度足夠時(shí)，可以降低表中消防車(chē)荷載（見(jiàn)表）。（足夠的覆土層厚度是指汽車(chē)輪壓通過(guò)土層的擴(kuò)散，交替和重疊，達(dá)到在某一平面近似均勻分布時(shí)的覆土層厚度。足夠的覆土厚度數(shù)值應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定，當(dāng)無(wú)可靠設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可按后軸輪壓的擴(kuò)散面積不小于按荷重比例劃分的汽車(chē)投影面積確定（一般大于2.5m即可認(rèn)為足夠）。）3）活荷載的折減與荷載類(lèi)型、從屬面積和構(gòu)件類(lèi)型有關(guān)。承擔(dān)的面積越大，其活荷載同時(shí)出現(xiàn)的概率就越小，一般說(shuō)來(lái)次梁的從屬面積較小而

4、主梁的從屬面積較大，且傳力途徑一般為板到次梁再到主梁。所以主梁的折減系數(shù)比次梁小。目前我們所用的大部分程序（如PKPM），沒(méi)有對(duì)活荷載分類(lèi)的功能，也就不可能按規(guī)范要求折減。規(guī)范的本條要求原則上只適合于手算。當(dāng)程序取用表的活荷載折減系數(shù)時(shí)，應(yīng)特別注意裙房與主樓整體計(jì)算的高層建筑，避免裙房部分按主樓的層數(shù)取用相應(yīng)的折減系數(shù)，同時(shí)應(yīng)注意計(jì)算樓層與實(shí)際樓層的區(qū)別，特別是計(jì)算樓層與實(shí)際樓層層數(shù)相差較多時(shí)（如錯(cuò)層結(jié)構(gòu)等）。2、抗震規(guī)范1）“三水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)”和“兩階段設(shè)計(jì)步驟”：小震不壞（要求建筑結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下滿足承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算要求和建筑的彈性變形不超過(guò)規(guī)定的彈性變形值），中震可修（要求建筑結(jié)構(gòu)

5、具有相當(dāng)?shù)淖冃文芰Γ媒Y(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)），大震不倒（要求建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過(guò)規(guī)定的彈塑性變形限值）。2）建筑結(jié)構(gòu)可以分區(qū)段、分部位、分構(gòu)件進(jìn)行抗震設(shè)防分類(lèi)，但抗震設(shè)防分類(lèi)應(yīng)避免出線“頭重腳輕”的結(jié)果。3）規(guī)范第條確定地震作用和抗震措施時(shí)不是對(duì)本地區(qū)設(shè)防烈度的調(diào)整，而是對(duì)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的提高或降低，它影響的只是地震作用的數(shù)值和抗震等級(jí)的確定。注意規(guī)范中與設(shè)防烈度相關(guān)的要求，指的是本地區(qū)設(shè)防烈度而非按條調(diào)整過(guò)的烈度數(shù)值。4）樓層扭轉(zhuǎn)位移比=樓層豎向構(gòu)件最大彈性水平位移/最大與最小水平位移的平均值。計(jì)算時(shí)采用剛性樓板假定，并考慮偶然偏心的影響（見(jiàn)高規(guī)）。注意：此處不考慮水平地

6、震作用的扭轉(zhuǎn)影響，即對(duì)結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)耦連計(jì)算（u5%；E0%），但是根據(jù)高規(guī)第條與抗規(guī)第條，兩本規(guī)范均規(guī)定計(jì)算結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)時(shí)均應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響，目前PKPM新版本取消了扭轉(zhuǎn)耦連選項(xiàng)，計(jì)算均考慮其影響。對(duì)于彈性位移角，抗規(guī)第條規(guī)定與高規(guī)第條相同，且高規(guī)注釋中明確計(jì)算地震彈性位移角不考慮偶然偏心影響。計(jì)算步驟：先勾選偶然偏心，計(jì)算出樓層扭轉(zhuǎn)位移比，然后對(duì)結(jié)果進(jìn)行判斷，若小于1.2說(shuō)明結(jié)構(gòu)規(guī)則，依此計(jì)算；若大于1.2小于1.4（1.5）說(shuō)明結(jié)構(gòu)不規(guī)則，應(yīng)勾選“雙向地震”重新計(jì)算；若大于1.4（1.5）說(shuō)明結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不規(guī)則，應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置。注意：新版SATWE對(duì)于“偶然偏心”和“雙向地震”是分開(kāi)算的，

7、不同時(shí)考慮，結(jié)果自動(dòng)取偶然偏心和雙向地震的大值輸出。5）框剪結(jié)構(gòu)中框架部分地震力調(diào)整系數(shù)（抗規(guī)與高規(guī)）：其實(shí)是二道防線的概念。由于剪力墻的剛度遠(yuǎn)大于框架部分，剪力墻承擔(dān)大部分地震力，框架按其剛度分擔(dān)的地震力很小，若按此進(jìn)行框架設(shè)計(jì)，則在剪力墻開(kāi)裂后很不安全。因此，規(guī)范要求當(dāng)框剪結(jié)構(gòu)中各層框架總剪力（即第i層框架柱剪力之和）小于0.2Vo時(shí)，取0.2Vo與1.5Vfmax的較小值。注意：非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，框架剪力不調(diào)整。對(duì)框架梁彎矩、剪力以及對(duì)框架柱的彎矩調(diào)整，取用與剪力調(diào)整相同的系數(shù)，不調(diào)整軸力。6）梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)：目的是降低梁端彎矩設(shè)計(jì)值，減輕強(qiáng)柱弱梁的壓力。梁端鋼筋配大不一定有利，還加大了（

8、強(qiáng)）柱鋼筋的壓力；梁跨中鋼筋配大百利而無(wú)一害。當(dāng)跨中彎矩較大時(shí)，可將第二、三排鋼筋截面在支座處截?cái)?，這樣易于滿足強(qiáng)柱弱梁的要求，但要注意長(zhǎng)短跨的情況，可能支座彎矩起控制作用。梁設(shè)計(jì)彎矩放大系數(shù)：上下都放大。 7）地下室嵌固部位（抗規(guī)6.1.14）：根據(jù)地下室的樓層側(cè)向剛度與相鄰上部樓層側(cè)向剛度的比值r確定。當(dāng)r=2時(shí)，上部結(jié)構(gòu)計(jì)算的固定端取在地下室頂面標(biāo)高；當(dāng)r=2時(shí)，便可確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。計(jì)算步驟：先不輸入地下室層數(shù)計(jì)算，根據(jù)r大小判斷地下室嵌固部位，然后輸入地下室層數(shù)重新計(jì)算。注意：當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位在地下一層的地面時(shí)，仍應(yīng)考慮地下室頂板對(duì)上部結(jié)構(gòu)實(shí)際存在的嵌固作用，應(yīng)取不同嵌固部

9、位（地下一層的地面和地下室頂板頂面）分別計(jì)算，配筋取大值（即包絡(luò)設(shè)計(jì)）。8）周期比：如果結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一振動(dòng)周期之比不滿足規(guī)范要求（高規(guī)4.3.5），應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置。如果最大層間位移角EE，可以加大外圍構(gòu)件抗扭剛度（邊榀），這樣扭轉(zhuǎn)周期Tt降低，平動(dòng)周期T1稍有降低；若EE，可以減小內(nèi)部構(gòu)件的剛度（開(kāi)洞），這樣扭轉(zhuǎn)周期Tt不變，平動(dòng)周期T1增大；優(yōu)先考慮后一種方案。 9）軸壓比：一般剪力墻及短肢剪力墻的軸壓比是在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，其含義不同于框架柱的軸壓比（砼規(guī)6.3.7和高規(guī)6.4.2）。軸壓比指柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱的全截面面積和混凝

10、土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比值，而抗震設(shè)計(jì)包括計(jì)算地震作用和不計(jì)算地震作用，計(jì)算地震作用時(shí)，取對(duì)應(yīng)重力荷載代表值的Nmax；不計(jì)算地震作用時(shí)，取無(wú)地震組合的軸力設(shè)計(jì)值Nmax。10）對(duì)于抗震建筑，對(duì)整體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)是沒(méi)有意義的；構(gòu)件與構(gòu)件之間可以有差異，加強(qiáng)構(gòu)件。中震彈性驗(yàn)算：利用小震方法，放大水平地震影響系數(shù)，其結(jié)果比小震彈性結(jié)果放大約2.8倍；中震不屈服驗(yàn)算：Sk=Rk，采用強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)其結(jié)果比小震彈性結(jié)果放大約2.5倍。注意：中震彈性和中震不屈服計(jì)算時(shí)抗震等級(jí)取為四級(jí)。11）抗震墻的約束邊緣構(gòu)件包括暗柱、端柱和翼墻（抗規(guī)6.4.7）。在剪力墻結(jié)構(gòu)中端柱不是柱，其抗震等級(jí)按墻取。剪力墻

11、抗彎主要靠端柱，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。陰影區(qū)“箍筋”可理解為“以箍筋為主”，應(yīng)優(yōu)先考慮采用封閉箍筋，最后的一對(duì)縱筋之間無(wú)法設(shè)置箍筋時(shí)，可采用拉筋（遠(yuǎn)離邊緣）；非陰影區(qū)“箍筋或拉筋”可理解為外圈由封閉箍筋組成，內(nèi)部可采用拉筋。12）砌體：剛度大延性差，抗壓好抗拉差，通過(guò)構(gòu)造措施改善其抗震性能；砼：抗壓好抗拉差，加入鋼筋改善其延性。對(duì)砌體結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件（圈梁，構(gòu)造柱）形成約束砌體，但不能任意加抗震墻或構(gòu)造柱。對(duì)墻中部的范圍，建議按墻長(zhǎng)中間的1/3區(qū)域考慮，作為抗剪需要的構(gòu)造柱，宜配置在上述中部區(qū)域內(nèi)。墻中部設(shè)置構(gòu)造柱后，砌體由一般約束砌體變?yōu)榇u砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻；此外不應(yīng)在砌體墻中設(shè)置

12、截面很大的鋼筋混凝土構(gòu)造柱。13）鋼結(jié)構(gòu)：強(qiáng)度高，延性好，適于抗震，存在穩(wěn)定問(wèn)題和防火問(wèn)題。利用抗剪耗能（即利用節(jié)點(diǎn)域耗能），其抗震措施只跟高度、烈度等有關(guān)；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：利用抗彎耗能，通過(guò)抗震等級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)抗震措施。鋼框架支撐結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理：耗能梁段（剪切變形）節(jié)點(diǎn)域（剪切變形耗能）框架（彎曲變形）柱（彎曲變形）連接（強(qiáng)）；鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理：連梁（彎曲變形）剪力墻框架（彎曲變形）柱（彎曲變形）節(jié)點(diǎn)或連接（強(qiáng)）。3、高層規(guī)范1）縱向剪力墻不能布置在邊緣，會(huì)引起溫度應(yīng)力。施工后澆帶（沉降后澆帶和伸縮后澆帶）并不直接減少溫度應(yīng)力，因而不能提高它對(duì)溫度應(yīng)力的耐受能力，后澆帶的作用在于減少

13、混凝土的收縮應(yīng)力，通過(guò)后澆帶的板、墻鋼筋應(yīng)斷開(kāi)搭接，以便兩部分的混凝土各自自由收縮，梁鋼筋可不斷開(kāi)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也可采用補(bǔ)償收縮混凝土技術(shù)，在結(jié)構(gòu)收縮應(yīng)力最大的地方給予相應(yīng)較大的膨脹應(yīng)力補(bǔ)償。一般加強(qiáng)帶的寬度約2m，帶之間適當(dāng)增加水平鋼筋15%20%（高規(guī)4.3.13）。2）結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，完全考慮施工加載，邊支座效應(yīng)較大；不考慮施工加載中支座效應(yīng)較大，這是由于基礎(chǔ)不均勻沉降引起架越效應(yīng)造成的。要完全模擬施工逐層加載就要考慮結(jié)構(gòu)剛度的形成過(guò)程、考慮結(jié)構(gòu)自重及施工堆載的加載過(guò)程、考慮施工過(guò)程中的平層效應(yīng)，全面考慮各種因素是很困難的，目前的計(jì)算程序一般采用近似方法考慮上述因素的影響。ETABS采用了考慮

14、前兩點(diǎn)的近似計(jì)算方法，SATWE在模擬施工的基礎(chǔ)上再采用經(jīng)驗(yàn)調(diào)整處理法（即人為加大豎向構(gòu)件的軸向剛度，一般為10100倍，可根據(jù)上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的剛度情況確定），模擬基礎(chǔ)不均勻沉降及施工過(guò)程中的平層效應(yīng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響（高規(guī)5.1.9）。3）少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)（高規(guī)6.1.7），設(shè)置少量剪力墻的目的在于滿足規(guī)范對(duì)框架結(jié)構(gòu)的位移限值要求。設(shè)計(jì)原則：I.全包絡(luò)設(shè)計(jì)：對(duì)剪力墻按框架剪力墻協(xié)同工作計(jì)算，取相應(yīng)計(jì)算結(jié)果配筋設(shè)計(jì)；對(duì)框架按純框架結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)分別計(jì)算，取計(jì)算結(jié)果的較大值進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。II.框架包絡(luò)設(shè)計(jì)、剪力墻構(gòu)造：對(duì)框架按純框架結(jié)構(gòu)及框架剪力墻結(jié)構(gòu)分別計(jì)算，取計(jì)算結(jié)果的較大值進(jìn)行配筋

15、設(shè)計(jì)；剪力墻則按構(gòu)造配筋設(shè)計(jì)。III.框架包絡(luò)設(shè)計(jì)、剪力墻按現(xiàn)有截面的最大設(shè)計(jì)：對(duì)框架按純框架結(jié)構(gòu)及框剪結(jié)構(gòu)分別計(jì)算，取計(jì)算結(jié)果的較大值進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)；剪力墻按計(jì)算要求，當(dāng)剪力墻計(jì)算超筋時(shí)，按截面的最大配筋率配筋設(shè)計(jì)。0Mw/Mo25% 帶少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu) （Mw/Mo為傾覆力矩比）25%Mw/Mo50% 強(qiáng)框架的框剪結(jié)構(gòu) （Mw取結(jié)構(gòu)底層或底部加強(qiáng)部位的Mw）50%Mw/Mo75% 弱框架的框剪結(jié)構(gòu)75%Mw/Mo1 帶少量框架的剪力墻結(jié)構(gòu)注意：應(yīng)盡量采用體系明確的結(jié)構(gòu)體系，這樣會(huì)更節(jié)約。4）錯(cuò)層結(jié)構(gòu)（高規(guī)10.4.3）：建議當(dāng)樓層高度差大于樓層梁截面高度且大于600時(shí)，可確定為錯(cuò)層，此處“樓層梁截面高度”為樓層梁的代表性截面高度，而非錯(cuò)層處的樓層梁截面高度，當(dāng)樓面板