結(jié)構(gòu)設(shè)計幾個限值的意義

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計幾個限值的意義高層設(shè)計的難點在于豎向承重構(gòu)件柱、剪力墻等的合理布置，設(shè)計過程中控 制的目標(biāo)參數(shù)主要有如下一個：1、軸壓比：估算公式：Ac>=Nc/(a*fc)其中：a-軸壓比一級0.7、二級0.8、三級0.9，短柱減0.05fc-砼軸心抗壓強度設(shè)計值Nc-估算柱軸力設(shè)計值2、柱軸力設(shè)計值：Nc=1.25CB N其中：N-豎向荷載作用下柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值已包含活載B -水平力作用對柱軸力的放大系數(shù)七度抗震：B =1.05、八度抗震：B =1.10C-中柱 C= 1、邊柱 C= 1.1、角柱 C= 1.23、 豎向荷載作用下柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值：N=nAq其中：n-柱承受樓層數(shù)A-柱子從屬面積q-

2、豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值已包含活載框架結(jié)構(gòu)：1012輕質(zhì)磚、1214機制磚框剪結(jié)構(gòu)：1214輕質(zhì)磚、1416機制磚筒體、剪力墻結(jié)構(gòu)：1518單位：KN/(M*M)4、適用圍軸壓比控制小偏心受壓或軸心受壓柱的破壞，因此適用于高層建筑中的底部 樓層柱截面的估算。軸壓比主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)對墻肢和柱均有相應(yīng)限值 要求，見抗規(guī)和，在剪力墻的軸壓比計算中，軸力取重力荷載代表 設(shè)計值，與柱子的不一樣。8、軸壓比：軸壓比是指有地震作用組合的柱組合軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和砼軸心 受壓抗壓強度設(shè)計值乘積的比值，是影響柱子破壞形態(tài)和延性的主要因素之一。軸壓比限值的依據(jù)是理論分析和試驗研究并參照國外的類似條件確定的

3、，其基準(zhǔn)值是對稱配筋柱大小偏心受壓狀態(tài)的軸壓比分界值。2、剪重比:剪重比是對整個結(jié)構(gòu)體系一個宏觀概念主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結(jié)構(gòu)安全性，見抗規(guī) 。剪重比在抗震規(guī)的條,就是剪力系數(shù),它的最小值一般工程取0.2倍的水平 地震影響系數(shù)最大值.這個系數(shù)與樓層重力荷載代表值的乘積就是樓層水平地震 剪力最小限值，如計算出剪重比過小，程序就按水平地震剪力最小值來調(diào)整樓層 的水平剪力.這就說明上部結(jié)構(gòu)過柔，所以要增加上部結(jié)構(gòu)的剛度，來吸收更多的 地震力，水平剪力也就增加了，從而剪重比也就跟這大了.主要是為了防止在地震中某層的地震力大于設(shè)計值，不滿足要求，增強該層的抗 震能力。控制意義：控制剪重比，是

4、要求結(jié)構(gòu)承當(dāng)足夠的地震作用，設(shè)計時不能小于規(guī)的要求。剪重比與地震影響系數(shù)由在聯(lián)系：入=0.2 a max剪重比在抗震規(guī)的525條,就是剪力系數(shù),它的最小值一般工程取0.2倍的水平 地震影響系數(shù)最大值.這個系數(shù)與樓層重力荷載代表值的乘積就是樓層水平地震 剪力最小限值，如計算出剪重比過小，程序就按水平地震剪力最小值來調(diào)整樓層 的水平剪力這就說明上部結(jié)構(gòu)過柔，所以要增加上部結(jié)構(gòu)的剛度，來吸收更多的 地震力，水平剪力也就增加了，從而剪重比也就跟這大了.剪重比過大過小都需要檢查。過大，說明底部剪力過大，應(yīng)檢查輸入信息，是否 填入信息有誤，或者剪力墻數(shù)量過多，結(jié)構(gòu)太剛。不論剪力重力比過大過小，都 要找出原

5、因，將其控制在適宜的圍，其計算的位移，力，配筋才有意義 剪重比太小，說明結(jié)構(gòu)太柔，設(shè)計的整體剛度不夠，最好增加結(jié)構(gòu)的剛度，而不 要一味地調(diào)整地震力。3、側(cè)向剛度比：主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)那么性。 位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)那么性， 以免形 成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響?？刂票壤秊?.5。見抗規(guī)、。剛度比是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)那么的重要指標(biāo)新規(guī)要求結(jié)構(gòu)各層之間的剛度比，并根據(jù)剛度比對地震力進展放大，。新規(guī)對結(jié)構(gòu)的層剛度有明確的要求， 在判斷樓層是否為薄弱層、地下室是否能作 為嵌固端、轉(zhuǎn)換層剛度是否滿足要求等等，都要求有層剛度作為依據(jù)，直觀的來說，層剛度比的概念用來表達結(jié)構(gòu)整體的上下勻稱度 .B規(guī)條文：

6、新抗震規(guī)附錄E2.1規(guī)定，筒體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上下層的側(cè)向剛度比不宜大于2。新高規(guī)的443條規(guī)定，抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相 臨上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的 80%新高規(guī)的條規(guī)定，高層建筑結(jié)構(gòu)計算中，當(dāng)?shù)叵率业捻敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌 固端時，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。新高規(guī)的條規(guī)定，底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu) 的側(cè)向剛度，應(yīng)符合高規(guī)附錄 D的規(guī)定。底部大空間為一層的局部框支剪力墻結(jié)構(gòu)，可近似采用轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié) 構(gòu)等效剛度比丫表示轉(zhuǎn)換層上、下層結(jié)構(gòu)剛度的變化，非抗震設(shè)計時丫不應(yīng)大 于3,抗震設(shè)計時不

7、應(yīng)大于2。底部為25層大空間的局部框支剪力墻結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換層下部框加-剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度與一樣或相近高度的上部剪力墻結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度比Ye宜接近1,非抗震設(shè)計時不應(yīng)大于2,抗震設(shè)計時不應(yīng)大于1.3。C計算方法與程序?qū)崿F(xiàn)：>>樓層剪切剛度>>單層加單位力的樓層剪彎剛度>>樓層平均剪力與平均層間位移比值的層剛度只要計算地震作用，一般應(yīng)選擇第 3種層剛度算法不計算地震作用，對于多層結(jié)構(gòu)可以選擇剪切層剛度算法， 高層結(jié)構(gòu)可以選擇剪 彎層剛度不計算地震作用，對于有斜支撐的鋼結(jié)構(gòu)可以選擇剪彎層剛度算法抗震設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相臨上部樓層側(cè)向剛

8、度的70%或其上相臨三層側(cè)向剛度平均值的 80%4、周期比：主要為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，減小扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響，要求見高規(guī)435 周期比是相當(dāng)重要的，在計算地震控制力的計算中 參數(shù)扭轉(zhuǎn)系數(shù)就是主要由周 期比來控制的第一扭轉(zhuǎn)周期與第一側(cè)振周期的比值周期比側(cè)重控制的是側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度之間的一種相對關(guān)系，而非其絕對大小，它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不致于出現(xiàn)過大相對于側(cè)移的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。所以一旦出現(xiàn)周期比不滿足要求的情況，一般只 能通過調(diào)整平面布置來改善這一狀況， 這種改變一般是整體性的，局部的小調(diào)整 往往收效甚微。一句話，周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實， 而是在要求結(jié)構(gòu)

9、 承載布局的合理性驗算周期比的目的，主要為控制結(jié)構(gòu)在罕遇大震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。高層規(guī)程第435條，要求：結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期 Tt與平動為主的第 一自振周期T1之比，A級咼度咼層建筑不應(yīng)大于0.9， B級咼度咼層建筑、混合 結(jié)構(gòu)高層建筑與本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85抗歸中沒有明確提出該概念，所以多層時該控制指標(biāo)可以適當(dāng)放松， 但一般不大 于 1.0 oC計算方法與程序?qū)崿F(xiàn)程序計算出每個振型的側(cè)振成份和扭振成份， 通過平動系數(shù)和扭轉(zhuǎn)系數(shù)可以明確 地區(qū)分振型的特征。周期最長的扭振振型對應(yīng)的就是第一扭振周期Tt，周期最長的側(cè)振振型對應(yīng)的就是第一側(cè)振周期T1注意：在某些情況下，還

10、要結(jié)合主振型信息來進展判斷 知道了 Tt和T1,即可驗證其比值是否滿足規(guī)D考前須知>>復(fù)雜結(jié)構(gòu)的周期比控制多塔結(jié)構(gòu)周期比：對于多塔樓結(jié)構(gòu)，不能直接按上面的方法驗算。如果上部沒有 連接，應(yīng)該各個塔樓分別計算并分別驗算，如果上部有連接，驗算方法尚不清楚。 體育場館、空曠結(jié)構(gòu)和特殊的工業(yè)建筑，沒有特殊要求的，一般不需要控制周期 比。當(dāng)高層建筑樓層開洞口較復(fù)雜，或為錯層結(jié)構(gòu)時，結(jié)構(gòu)往往會產(chǎn)生局部振動，此 時應(yīng)選擇“強制剛性樓板假定來計算結(jié)構(gòu)的周期比。 以過濾局部振動產(chǎn)生的周 期 周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。 它的目的是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更 有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)

11、。也就是說，周期比不是要求結(jié)構(gòu)足 夠結(jié)實，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理。高規(guī)第4. 3. 5條對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的 第一自振周期Tt平動為主的第一自振周期 T,之比的要求給出了規(guī)定。如果周 期比不滿足規(guī)要求，說明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計人員需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu) 件的剛度，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，以增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。設(shè)計軟件通常不直接給出結(jié)構(gòu)的周期比，需要設(shè)計人員根據(jù)計算書中周期值自行判定第一扭轉(zhuǎn)（平動）周期。以下介紹實用周期比計算方法：1）扭轉(zhuǎn)周期與平 動周期的判斷：從計算書中找出所有扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0. 5的扭轉(zhuǎn)周期，按周期值從大到小排列。同理，將所有平動系數(shù)大于 0。5的平動周期按其值從大到小排

12、 列；2）第一周期的判斷：從隊列中選出數(shù)值最大的扭轉(zhuǎn)（平動）周期，查看軟件的“結(jié)構(gòu)整體空間振動簡圖，看該周期值所對應(yīng)振型的空間振動是否為整體振動，如果其僅僅引起局部振動，那么不能作為第一扭轉(zhuǎn)（平動）周期，要從隊列中 取出下一個周期進展考察，依此類推，直到選出不僅周期值較大而且其對應(yīng)的振 型為結(jié)構(gòu)整體振動的值，即為第一扭轉(zhuǎn)（平動）周期；3）周期比計算：將第一扭轉(zhuǎn) 周期值除以第一平動局期值即可。1。必須滿足平動周期出現(xiàn)的比扭轉(zhuǎn)周期早2。扭轉(zhuǎn)周期出現(xiàn)的越晚越好，不一定非得出現(xiàn)在第二周期5、剛重比:主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移和傾覆，要求見高規(guī)。剛度比一般在框剪中比擬常見，剛重比為了防止不

13、均的地震力。6剪跨比：梁的剪跨比，剪力的位置a與h0的比值。剪跨比影響了剪應(yīng)力和正應(yīng)力之間的 相對關(guān)系，因此也決定了主應(yīng)力的大小和方向，也影響著梁的斜截面受剪承載力 和破壞的方式；同時 也反映在受剪承載力的公式上。柱的剪跨比：，假設(shè)反彎點在柱子層高圍，可取 柱子的剪跨比小于 2時，需要全長加密，見混凝土規(guī) 、。7、剪壓比梁柱截面上的名義剪應(yīng)力與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值梁柱截面上的名義剪應(yīng)力 V/bh0與混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值的比值：梁塑 性鉸區(qū)的截面剪壓比對梁的延性、耗能能力與保持梁的強度、剛度有明顯的影響， 當(dāng)剪壓比大于0.15的時候，梁的強度和剛度有明顯的退化現(xiàn)象，此時再增加箍 筋

14、用量，也不能發(fā)揮作用，因此對梁柱的截面尺寸有所要求。9、跨高比：梁的跨高比梁的凈跨與梁截面高度的比值 對梁的抗震性能有明顯的影響。 梁非剪力墻的連梁的跨高比小于 5和深梁都按照深受彎構(gòu)件進展計算的。10、延性比：延性比即為彈塑性位移增大系數(shù)。延性是指材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)在初始強度沒有明 顯退化的情況下的非彈性變形能力。延性比主要分為三個層面，即截面的延性比、 構(gòu)件的延性比和結(jié)構(gòu)的延性比。結(jié)構(gòu)的延性比多指框架或者剪力墻等結(jié)構(gòu)的水平 荷載-頂層水平位移P-delta、水平荷載-層間位移等曲線。結(jié)構(gòu)的屈服位移有等能量方法、幾何做圖法等。11、位移比：主要為控制結(jié)構(gòu)平面規(guī)那么性，以免形成扭轉(zhuǎn)，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不

15、利影響。見抗規(guī)342。位移比是控制指標(biāo)中最根本的，必須滿足，才能給人舒適度和安全。A控制意義：位移比-是指樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移角與本樓層平均值的比 位移比的大小反映了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同周期比的概念一樣都是為了控制建筑的 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)提出的控制參數(shù)。在高歸435條中位移比和周期比是同時提出的B規(guī)條文抗規(guī)第條規(guī)定：平面不規(guī)那么而豎向規(guī)那么的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型，并應(yīng)符合以下要求：1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)那么時，應(yīng)計與扭轉(zhuǎn)影響，且樓層 豎向構(gòu)件最大的彈性水平位移和層間位移分別不宜大于樓層兩端彈性水平位移 和層間位移平均值的1.5倍；新高規(guī)的435條規(guī)定，在考慮質(zhì)量偶然偏心影響的地震作用下

16、，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移角，A、B級高度高層建筑均不宜大于該樓層平均值 的1.2倍；且A級高度高層建筑不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍，B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑與復(fù)雜高層建筑，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。C計算方法與程序?qū)崿F(xiàn)程序中對每一層都計算并輸出最大水平位移、最大層間位移角、平均水平位移、平均層間位移角與相應(yīng)的比值，用戶可以一目了然地判斷是否滿足規(guī)。且注意位移比的限值是根據(jù)剛性樓板假定的條件下確定的， 其平均位移的計算方 法，也基于“剛性樓板假定?？刂莆灰票鹊挠嬎隳Ｐ停?按照規(guī)要求的定義，位移比表示為“最大位移/平均位 移，而平均位移表示為“最大位移 +最小位移/2 ”，其中的關(guān)鍵是“最小 位移，當(dāng)樓層中產(chǎn)生0位移節(jié)點，那么最小位移一定為0，從而造成平均位移 為最大位移的一半，位移比為2。那么失去了位移比這個結(jié)構(gòu)特征參數(shù)的參考意 義，所以計算位移比時，如果樓層中產(chǎn)生“彈性節(jié)點， 應(yīng)選擇“強制剛性樓板 假定"。規(guī)要求：高規(guī)435條，應(yīng)在質(zhì)量偶然偏心的條件下，考察結(jié)構(gòu)樓層位移比的情 況。層間位移角：程序采用“最大柱墻間位移角作為樓層的層間位移角，此時 可以“不考慮偶然偏心的計算條件。D考