復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、設(shè)計(jì)依據(jù)2、方案對(duì)比3、復(fù)雜、超限的判斷4、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)5、抗震構(gòu)造措施和抗震性能目標(biāo)6、彈塑性分析要點(diǎn)7、性能化設(shè)計(jì)要點(diǎn)8、舒適度驗(yàn)算要點(diǎn)9、結(jié)構(gòu)特殊性設(shè)計(jì)控制10、兩套軟件分析對(duì)比11、應(yīng)用實(shí)例一、設(shè)計(jì)依據(jù)已經(jīng)通過：報(bào)規(guī)、報(bào)批。符合行政審批的法規(guī)結(jié)構(gòu)分類（甲、乙、丙、丁類）依據(jù)“建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)”結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)（1、2、3級(jí)）依據(jù)“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”地震作用（50、100年、超越概率63%、10%、2%）依據(jù)地震安全性評(píng)估（安評(píng)報(bào)告）、地震動(dòng)參數(shù)取值、抗震規(guī)范風(fēng)荷載作用（50、100年、舒適度10年）依據(jù)：風(fēng)洞試驗(yàn)、荷載規(guī)范豎向荷載、溫度荷載、雪荷載、依據(jù)荷載規(guī)范以上設(shè)計(jì)依據(jù)，均會(huì)影響到工程建造成本和設(shè)計(jì)成本在設(shè)計(jì)合同（協(xié)議）中，如果涉及到工程的具體用量（如用鋼量等），應(yīng)該慎重。以免造成被動(dòng)二、方案對(duì)比復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)方案，往往會(huì)要求多個(gè)方案比較將增加設(shè)計(jì)前期的工作量，增加設(shè)計(jì)成本基礎(chǔ)方案比較，采用基礎(chǔ)的形式上部結(jié)構(gòu)方案比較，以確認(rèn)主體結(jié)構(gòu)可實(shí)施性，初步確定截面尺寸、墻體厚度等方案的特殊性，轉(zhuǎn)換層、大跨度、大懸臂、通長(zhǎng)柱、伸縮縫、后澆帶、連體等方案對(duì)比需要有一定的深度前期工作量大設(shè)計(jì)合同中一般沒有體現(xiàn)，造成設(shè)計(jì)成本忽略三、復(fù)雜、超限的判斷超限結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，均會(huì)增加設(shè)計(jì)成本滿足3條一般不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，屬于超限結(jié)構(gòu)滿足1條特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，屬于超限結(jié)構(gòu)有超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、多塔結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)、超大地下室結(jié)構(gòu)等，屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)針對(duì)不規(guī)則特性、復(fù)雜特性，需要有專門措施來加強(qiáng)，增加了設(shè)計(jì)難度，和設(shè)計(jì)成本復(fù)雜、超限工程，往往需要增加分析深度，增加分析量（比如非線性分析、舒適度分析、動(dòng)力時(shí)程分析、構(gòu)件性能判斷分析、溫度影響分析等）設(shè)計(jì)成本往往難以在設(shè)計(jì)合同中體現(xiàn)（僅以費(fèi)用/m2），忽略增加深度分析所帶來的工作量和成本增加對(duì)復(fù)雜超限工程要有預(yù)先深度設(shè)計(jì)概念，合同中要保證深度設(shè)計(jì)費(fèi)用（如外包彈塑性分析，往往需要十幾萬(wàn)），同時(shí)也是保證設(shè)計(jì)質(zhì)量、避免設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)四、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)復(fù)雜、超限工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，必須依據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告。超高層建筑必須設(shè)地下室，也必然帶來深基礎(chǔ)問題深基坑開挖、基坑支護(hù)基坑排水、降水基礎(chǔ)不均勻沉降的處理，后澆帶抗浮設(shè)計(jì)、抗浮驗(yàn)算地下室外墻側(cè)向水土壓力樁垡共同分析基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同工作地下室的側(cè)向剛度如何保證地下室的抗震問題地下室人防荷載及分析復(fù)雜超限工程，地基、基礎(chǔ)和地下室都具有各自的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)需要有預(yù)見性，工作量和設(shè)計(jì)深度應(yīng)體現(xiàn)在合同中，保證復(fù)雜地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)費(fèi)用五、抗震構(gòu)造措施和抗震性能目標(biāo)根據(jù)項(xiàng)目所在地、安全性評(píng)估報(bào)告，確定抗震等級(jí)、地震動(dòng)參數(shù)根據(jù)工程特殊性，提高抗震等級(jí)，或抗震構(gòu)造措施根據(jù)抗震設(shè)防烈度，確定結(jié)構(gòu)大震下的影響根據(jù)復(fù)雜超限程度，設(shè)定抗震性能目標(biāo)（A、B、C、D）地震波時(shí)程分析，地震波數(shù)量（3條、7條，1萬(wàn)/條）需要購(gòu)買，并保證在統(tǒng)計(jì)意義上相符（前2個(gè)周期）實(shí)現(xiàn)抗抗震性性能目目標(biāo)的的手段段主要要是彈彈塑性性分析析，和和彈性性方法法的性性能化化分析析，確確定應(yīng)應(yīng)用部部分大震變變形驗(yàn)驗(yàn)算、、抗倒倒塌驗(yàn)驗(yàn)算，，必須須通過過大震構(gòu)構(gòu)件性性能（（比如如連梁梁性能能）不不滿足足，必必須調(diào)調(diào)整根據(jù)大大震彈彈塑性性分析析的薄薄弱部部位，，提高高抗震震構(gòu)造造措施施根據(jù)大大震分分析結(jié)結(jié)果（（比如如受拉拉構(gòu)件件），，調(diào)整整方案案，比比如加加型鋼鋼，或或改為為鋼結(jié)結(jié)構(gòu)彈性方方法的的中震震設(shè)計(jì)計(jì)控制制（中中震不不屈服服設(shè)計(jì)計(jì)控制制，已已普遍遍應(yīng)用用）抗震設(shè)設(shè)計(jì)的的延性性設(shè)計(jì)計(jì)和控控制（（比如如提高高墻體體分布布筋的的配筋筋率）），針針對(duì)中中震或或大震震的受受拉構(gòu)構(gòu)件最大軸軸壓比比控制制、最最大應(yīng)應(yīng)力比比控制制不能完完全依依賴于于計(jì)算算，構(gòu)構(gòu)造措措施需需要根根據(jù)主主觀判判斷結(jié)構(gòu)抗抗震設(shè)設(shè)防應(yīng)應(yīng)具有有二次次防線線的概概念復(fù)雜、、超限限工程程，抗抗震性性能、、構(gòu)造造措施施，是是設(shè)計(jì)計(jì)重點(diǎn)點(diǎn)、難難點(diǎn)，，也是是耗時(shí)時(shí)相對(duì)對(duì)較多多，人人工成成本較較大的的階段段設(shè)計(jì)合合同可可以從從提高高安全全度角角度，，來體體現(xiàn)設(shè)設(shè)計(jì)的的工作作量和和設(shè)計(jì)計(jì)周期期六、彈彈塑性性分析析要點(diǎn)點(diǎn)彈塑性性分析析手段段已普普遍應(yīng)應(yīng)用靜力彈彈塑性性應(yīng)用用范圍圍，抗抗倒塌塌驗(yàn)算算（性性能點(diǎn)點(diǎn)位移移角、、基底底剪力力、附附加阻阻尼比比）靜力彈彈塑性性構(gòu)件件性能能（裂裂縫、、塑性性鉸））靜力彈彈塑性性的非非對(duì)稱稱性動(dòng)力彈彈塑性性地震震波（（3條）也也要在在統(tǒng)計(jì)計(jì)意義義上相相符動(dòng)力彈彈塑性性構(gòu)件件裂縫縫、塑塑性鉸鉸分析析豎向構(gòu)構(gòu)件在在彈塑塑性分分析后后的抗抗剪承承載力力驗(yàn)算算V≤0.15fckbh0保證大大震下下，豎豎向構(gòu)構(gòu)件不不被剪剪壞，，而是是具有有延性性的彎彎壞動(dòng)力彈彈塑性性時(shí)程程分析析耗時(shí)時(shí)長(zhǎng)，，成本本偏大大特別復(fù)復(fù)雜、、超限限很多多的工工程，，需要要用兩兩個(gè)以以上的的軟件件進(jìn)行行彈塑塑性分分析，，公認(rèn)認(rèn)ABAQUS軟件，，但也也需要要參數(shù)數(shù)正確確合理理彈塑性性分析析，耗耗時(shí)耗耗力，，增加加了設(shè)設(shè)計(jì)成成本。。合同同中要要合理理體現(xiàn)現(xiàn)七、性性能化化設(shè)計(jì)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)性能目目標(biāo)（（A、B、C、D）的實(shí)實(shí)現(xiàn)，，是彈彈塑性性分析析，和和彈性性分析析的中中震、、大震震分析析，相相結(jié)合合的體體現(xiàn)由于彈彈塑性性分析析離散散性，，以彈彈性分分析的的不屈屈服設(shè)設(shè)計(jì)、、彈性性設(shè)計(jì)計(jì)已經(jīng)經(jīng)普遍遍采用用復(fù)雜、、超限限結(jié)構(gòu)構(gòu)，至至少有有一種種構(gòu)件件滿足足中震震不屈屈服設(shè)設(shè)計(jì)的的設(shè)計(jì)計(jì)控制制要求求對(duì)于不不允破破壞的的如轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換構(gòu)構(gòu)件，，采用用大震震不屈屈服針對(duì)不不同目目標(biāo)，，合理理地設(shè)設(shè)定構(gòu)構(gòu)件的的性能能目標(biāo)標(biāo)，即即：中震不不屈服服、中中震彈彈性、、大震震不屈屈服、、大震震彈性性按照性性能目目標(biāo)進(jìn)進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)控控制，，其配配筋、、應(yīng)力力比，，均要要實(shí)際際滿足足。不不能計(jì)計(jì)算一一套，，施工工圖另另一套套對(duì)特殊殊構(gòu)件件，比比如：：大懸懸臂、、大跨跨度、、連廊廊、通通長(zhǎng)柱柱等，，也需需要專專門設(shè)設(shè)定性性能目目標(biāo)不滿足足性能能目標(biāo)標(biāo)承載載力的的構(gòu)件件，應(yīng)應(yīng)作相相應(yīng)調(diào)調(diào)整（（截面面、材材料、、型鋼鋼、鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)、連連接方方式、、不能能受拉拉等））性能化化設(shè)計(jì)計(jì)分析析屬于于彈性性分析析，耗耗時(shí)不不多，，容易易掌握握，應(yīng)應(yīng)用越越來越越多。。指定定構(gòu)件件性能能及安安全度度，可可以在在設(shè)計(jì)計(jì)合同同中提提出，，體現(xiàn)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)水平平八、舒舒適度度驗(yàn)算算要點(diǎn)點(diǎn)結(jié)構(gòu)舒適適度對(duì)于于超高層層建筑、、超大跨跨、超懸懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)，都需需要進(jìn)行行驗(yàn)算特殊荷載載，比如如運(yùn)動(dòng)荷荷載，對(duì)對(duì)大跨度度舒適度度的影響響舒適度控控制也是是結(jié)構(gòu)剛剛度的控控制，顯顯然剛度度大舒適適度好大跨度端端部約束束剛度不不能僅以以計(jì)算，，需要專專門設(shè)計(jì)計(jì)，按有有把握的的方式連連接，異異常連接接需要試試驗(yàn)確定定超高層建建筑的風(fēng)風(fēng)振舒適適度（順順風(fēng)向、、橫風(fēng)向向、扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)風(fēng)振））大跨度舒舒適度驗(yàn)驗(yàn)算需要要作時(shí)程程分析需要定義義行人運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)稱稱曲線，，或特殊殊作用時(shí)時(shí)稱曲線線不滿足舒舒適度時(shí)時(shí)，需要要調(diào)整結(jié)結(jié)構(gòu)、或或增加剛剛度，所所以對(duì)有有舒適度度要求的的結(jié)構(gòu)，，設(shè)計(jì)工工作量增增加設(shè)計(jì)合同同中應(yīng)包包含有此此產(chǎn)生的的附加工工作量目前可用用軟件不不多，MIDAS可以九、結(jié)構(gòu)構(gòu)特殊性性設(shè)計(jì)控控制復(fù)雜工程程常常會(huì)會(huì)有大跨跨度、大大懸臂、、轉(zhuǎn)換層層、剛性性層、斜斜支撐、、通長(zhǎng)柱柱、連廊廊、懸挑挑墻等隔震、減減震的應(yīng)應(yīng)用，阻阻尼器、、隔震墊墊、質(zhì)量量阻尼、、粘滯阻阻尼、軟軟鋼阻尼尼、屈曲曲支撐等等，設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)用，，可以聯(lián)聯(lián)合建研研院其它它所共同同完成，，以體現(xiàn)現(xiàn)設(shè)計(jì)水水平結(jié)構(gòu)的特特殊性，，有時(shí)需需要試驗(yàn)驗(yàn)（應(yīng)甲甲方出錢錢），耗耗時(shí)較長(zhǎng)長(zhǎng)，所以以設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)間應(yīng)合合理確定定特殊性構(gòu)構(gòu)件應(yīng)滿滿足相應(yīng)應(yīng)的性能能目標(biāo)設(shè)計(jì)合同同中的費(fèi)費(fèi)用、時(shí)時(shí)間對(duì)此此需要有有所體現(xiàn)現(xiàn)十、兩套套軟件分分析對(duì)比比復(fù)雜、超超限工程程規(guī)范規(guī)規(guī)定需要要2個(gè)軟件分分別計(jì)算算，以保保證分析析的合理理性結(jié)構(gòu)分析析是計(jì)算算模型假假定的結(jié)結(jié)果，不不同軟件件計(jì)算假假定、條條件不同同，需要要保證其其一致性性，才能能比較彈塑性分分析（由由于離散散性）有有時(shí)也需需要2個(gè)軟件分分別分析析、驗(yàn)證證結(jié)果小震分析析應(yīng)采用用2個(gè)不同公公司的軟軟件。目目前已普普遍采用用有此產(chǎn)生生的工作作量增加加，應(yīng)該該考慮到到十一、工工程實(shí)例例安徽本埠埠C1#樓（中技技安徽分分院，結(jié)結(jié)構(gòu)）54層超高層層剪力墻墻住宅結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)蘭州軍區(qū)區(qū)綜合樓樓（中技技九所，，結(jié)構(gòu)））大跨度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換層、、通長(zhǎng)柱柱、錯(cuò)層層柱結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)《建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》（GBJ68-84）1.0.5建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)根根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞可可能產(chǎn)生生的后果果（危及及人的生生命、造造成經(jīng)濟(jì)濟(jì)損失、、產(chǎn)生社社會(huì)影響響等）的的嚴(yán)重性性，采用用不同的的安全等等級(jí)。建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)安全等等級(jí)的劃劃分應(yīng)符符合表1.0.5的要求。。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的安全全等級(jí)表表1.0.5安全等級(jí)級(jí)，破壞壞后果，，建筑物物類型一級(jí)：很很嚴(yán)重，，重要的的工業(yè)與與民用建建筑物二級(jí)：嚴(yán)嚴(yán)重重，一般般的工業(yè)業(yè)與民用用建筑物物三級(jí)：不不嚴(yán)重，，次要的的建筑物物注：①對(duì)對(duì)于特特殊的建建筑物，，其安全全等級(jí)根根據(jù)具體體情況另另行確定定；②當(dāng)按按抗震要要求設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的安全全等級(jí)應(yīng)應(yīng)符合《建筑抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》的規(guī)定。。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范按按照部位位分成：：1、地基2、基礎(chǔ)3、地下室室4、上部結(jié)結(jié)構(gòu)地基設(shè)計(jì)計(jì)及相應(yīng)應(yīng)的規(guī)范范：土方挖掘掘類規(guī)范范、安全全規(guī)范基坑支護(hù)護(hù)類規(guī)范范、安全全規(guī)范護(hù)坡類規(guī)規(guī)范、安安全規(guī)范范基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)及相應(yīng)應(yīng)的規(guī)范范：各類基礎(chǔ)礎(chǔ)規(guī)范，，有：茅茅石基礎(chǔ)礎(chǔ)、條形形基礎(chǔ)、、彈性地地基梁、、筏板基基礎(chǔ)、樁樁（單樁樁、群樁樁、灌注注樁、挖挖孔樁，，等等））基礎(chǔ)、、樁筏基基礎(chǔ)、箱箱型基礎(chǔ)礎(chǔ)。根據(jù)上部部結(jié)構(gòu)形形式和地地基條件件，采用用不同的的、合理理的基礎(chǔ)礎(chǔ)形式。。有些規(guī)范范把地基基和基礎(chǔ)礎(chǔ)合并寫寫出，甚甚至連上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)也合在在一起寫寫，對(duì)各各項(xiàng)用途途要有條條理的概概念。地下室設(shè)設(shè)計(jì)及相相應(yīng)規(guī)范范：人防規(guī)范范地下空間間環(huán)境類類規(guī)范地下室與與上部結(jié)結(jié)構(gòu)、基基礎(chǔ)連接接、防水水，等標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。地下室設(shè)設(shè)計(jì)往往往與上部部結(jié)構(gòu)共共同分析析，但是是如果體體量太大大，則要要分開設(shè)設(shè)計(jì)。地地下室要要考慮抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)與分析析的規(guī)范范：根據(jù)材料料分類：：木結(jié)構(gòu)、、磚石結(jié)結(jié)構(gòu)、砌砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)、混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)、鋼結(jié)結(jié)構(gòu)、輕輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)、輕鋼鋼輕混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)根據(jù)用途途分類：：住宅結(jié)構(gòu)構(gòu)、辦公公結(jié)構(gòu)、、工業(yè)廠廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)、醫(yī)院院結(jié)構(gòu)、、軍事結(jié)結(jié)構(gòu)，等上部結(jié)構(gòu)構(gòu)根據(jù)受受力特征征分類：：砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)、配筋筋砌體結(jié)結(jié)構(gòu)、磚磚混底框框結(jié)構(gòu)、、排架結(jié)結(jié)構(gòu)、框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)、異形形柱框架架結(jié)構(gòu)、、框架剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)、異異形柱剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)、板板柱剪力力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)、剪力力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)、短肢肢剪力墻墻結(jié)構(gòu)、、框架筒筒體結(jié)構(gòu)構(gòu)、筒中中筒結(jié)構(gòu)構(gòu)、復(fù)雜雜高層結(jié)結(jié)構(gòu)、輕輕鋼輕混混凝土