超限結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)1、設(shè)計依據(jù)2、方案對比3、復(fù)雜、超限的判斷4、基礎(chǔ)設(shè)計要點(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)計要點(diǎn)8、舒適度驗(yàn)算要點(diǎn)9、結(jié)構(gòu)特殊性設(shè)計控制10、兩套軟件分析對比11、應(yīng)用實(shí)例一、設(shè)計依據(jù)已經(jīng)通過：報規(guī)、報批。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（1、2、3級）依據(jù)“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)”地震作用（50、100年、超越概率63%、10%、2%）依據(jù)地震安全性評估（安評報告）、地震動參數(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)計依據(jù)，均會影響到工程建造成本和設(shè)計成本在設(shè)計合同（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。以免造成被動二、方案對比復(fù)雜超限結(jié)構(gòu)方案，往往會要求多個方案比較將增加設(shè)計前期的工作量，增加設(shè)計成本基礎(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、通長柱、伸縮縫、后澆帶、連體等方案對比需要有一定的深度前期工作量大設(shè)計合同中一般沒有體現(xiàn)，造成設(shè)計成本忽略三、復(fù)雜、超限的判斷超限結(jié)構(gòu)、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，均會增加設(shè)計成本滿足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)計難度，和設(shè)計成本復(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、動力時程分析、構(gòu)件性能判斷分析、溫度影響分析等）設(shè)計成本往往難以在設(shè)計合同中體現(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復(fù)雜超限工程要有預(yù)先深度設(shè)計概念，合同中要保證深度設(shè)計費(fèi)用（如外包彈塑性分析，往往需要十幾萬），同時也是保證設(shè)計質(zhì)量、避免設(shè)計風(fēng)險四、基礎(chǔ)設(shè)計要點(diǎn)復(fù)雜、超限工程地基基礎(chǔ)設(shè)計，必須依據(jù)地質(zhì)勘探報告。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、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)計特點(diǎn)，設(shè)計時需要有預(yù)見性，工作量和設(shè)計深度應(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、安全性評估報告，確定抗震等級、地震動參數(shù)根據(jù)工程特殊性，提高抗震等級，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）地震波時程分析，地震波數(shù)量（3條、7條，1萬/條）需要購買，并保證在統(tǒng)計意義上相符（前2個周期）實(shí)現(xiàn)抗震性能能目標(biāo)的手段段主要是彈塑塑性分析，和和彈性方法的的性能化分析析，確定應(yīng)用用部分大震變形驗(yàn)算算、抗倒塌驗(yàn)驗(yàn)算，必須通通過大震構(gòu)件性能能（比如連梁梁性能）不滿滿足，必須調(diào)調(diào)整根據(jù)大震彈塑塑性分析的薄薄弱部位，提提高抗震構(gòu)造造措施根據(jù)大震分析析結(jié)果（比如如受拉構(gòu)件）），調(diào)整方案案，比如加型型鋼，或改為為鋼結(jié)構(gòu)彈性方法的中中震設(shè)計控制制（中震不屈屈服設(shè)計控制制，已普遍應(yīng)應(yīng)用）抗震設(shè)計的延延性設(shè)計和控控制（比如提提高墻體分布布筋的配筋率率），針對中中震或大震的的受拉構(gòu)件最大軸壓比控控制、最大應(yīng)應(yīng)力比控制不能完全依賴賴于計算，構(gòu)構(gòu)造措施需要要根據(jù)主觀判判斷結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防防應(yīng)具有二次次防線的概念念復(fù)雜、超限工工程，抗震性性能、構(gòu)造措措施，是設(shè)計計重點(diǎn)、難點(diǎn)點(diǎn)，也是耗時時相對較多，，人工成本較較大的階段設(shè)計合同可以以從提高安全全度角度，來來體現(xiàn)設(shè)計的的工作量和設(shè)設(shè)計周期六、彈塑性分分析要點(diǎn)彈塑性分析手手段已普遍應(yīng)應(yīng)用靜力彈塑性應(yīng)應(yīng)用范圍，抗抗倒塌驗(yàn)算（（性能點(diǎn)位移移角、基底剪剪力、附加阻阻尼比）靜力彈塑性構(gòu)構(gòu)件性能（裂裂縫、塑性鉸鉸）靜力彈塑性的的非對稱性動力彈塑性地地震波（3條）也要在統(tǒng)統(tǒng)計意義上相相符動力彈塑性構(gòu)構(gòu)件裂縫、塑塑性鉸分析豎向構(gòu)件在彈彈塑性分析后后的抗剪承載載力驗(yàn)算V≤0.15fckbh0保證大震下，，豎向構(gòu)件不不被剪壞，而而是具有延性性的彎壞動力彈塑性時時程分析耗時時長，成本偏偏大特別復(fù)雜、超超限很多的工工程，需要用用兩個以上的的軟件進(jìn)行彈彈塑性分析，，公認(rèn)ABAQUS軟件，但也需需要參數(shù)正確確合理彈塑性分析，，耗時耗力，，增加了設(shè)計計成本。合同同中要合理體體現(xiàn)七、性能化設(shè)設(shè)計要點(diǎn)性能目標(biāo)（A、B、C、D）的實(shí)現(xiàn)，是是彈塑性分析析，和彈性分分析的中震、、大震分析，，相結(jié)合的體體現(xiàn)由于彈塑性分分析離散性，，以彈性分析析的不屈服設(shè)設(shè)計、彈性設(shè)設(shè)計已經(jīng)普遍遍采用復(fù)雜、超限結(jié)結(jié)構(gòu)，至少有有一種構(gòu)件滿滿足中震不屈屈服設(shè)計的設(shè)設(shè)計控制要求求對于不允破壞壞的如轉(zhuǎn)換構(gòu)構(gòu)件，采用大大震不屈服針對不同目標(biāo)標(biāo)，合理地設(shè)設(shè)定構(gòu)件的性性能目標(biāo)，即即：中震不屈服、、中震彈性、、大震不屈服服、大震彈性性按照性能目標(biāo)標(biāo)進(jìn)行設(shè)計控控制，其配筋筋、應(yīng)力比，，均要實(shí)際滿滿足。不能計計算一套，施施工圖另一套套對特殊構(gòu)件，，比如：大懸懸臂、大跨度度、連廊、通通長柱等，也也需要專門設(shè)設(shè)定性能目標(biāo)標(biāo)不滿足性能目目標(biāo)承載力的的構(gòu)件，應(yīng)作作相應(yīng)調(diào)整（（截面、材料料、型鋼、鋼鋼結(jié)構(gòu)、連接接方式、不能能受拉等）性能化設(shè)計分分析屬于彈性性分析，耗時時不多，容易易掌握，應(yīng)用用越來越多。。指定構(gòu)件性性能及安全度度，可以在設(shè)設(shè)計合同中提提出，體現(xiàn)設(shè)設(shè)計水平八、舒適度驗(yàn)驗(yàn)算要點(diǎn)結(jié)構(gòu)舒適度對對于超高層建建筑、超大跨跨、超懸挑結(jié)結(jié)構(gòu)，都需要要進(jìn)行驗(yàn)算特殊荷載，比比如運(yùn)動荷載載，對大跨度度舒適度的影影響舒適度控制也也是結(jié)構(gòu)剛度度的控制，顯顯然剛度大舒舒適度好大跨度端部約約束剛度不能能僅以計算，，需要專門設(shè)設(shè)計，按有把把握的方式連連接，異常連連接需要試驗(yàn)驗(yàn)確定超高層建筑的的風(fēng)振舒適度度（順風(fēng)向、、橫風(fēng)向、扭扭轉(zhuǎn)風(fēng)振）大跨度舒適度度驗(yàn)算需要作作時程分析需要定義行人人運(yùn)動時稱曲曲線，或特殊殊作用時稱曲曲線不滿足舒適度度時，需要調(diào)調(diào)整結(jié)構(gòu)、或或增加剛度，，所以對有舒舒適度要求的的結(jié)構(gòu)，設(shè)計計工作量增加加設(shè)計合同中應(yīng)應(yīng)包含有此產(chǎn)產(chǎn)生的附加工工作量目前可用軟件件不多，MIDAS可以九、結(jié)構(gòu)特殊殊性設(shè)計控制制復(fù)雜工程常常常會有大跨度度、大懸臂、、轉(zhuǎn)換層、剛剛性層、斜支支撐、通長柱柱、連廊、懸懸挑墻等隔震、減震的的應(yīng)用，阻尼尼器、隔震墊墊、質(zhì)量阻尼尼、粘滯阻尼尼、軟鋼阻尼尼、屈曲支撐撐等，設(shè)計應(yīng)應(yīng)用，可以聯(lián)聯(lián)合建研院其其它所共同完完成，以體現(xiàn)現(xiàn)設(shè)計水平結(jié)構(gòu)的特殊性性，有時需要要試驗(yàn)（應(yīng)甲甲方出錢），，耗時較長，，所以設(shè)計時時間應(yīng)合理確確定特殊性構(gòu)件應(yīng)應(yīng)滿足相應(yīng)的的性能目標(biāo)設(shè)計合同中的的費(fèi)用、時間間對此需要有有所體現(xiàn)十、兩套軟件件分析對比復(fù)雜、超限工工程規(guī)范規(guī)定定需要2個軟件分別計計算，以保證證分析的合理理性結(jié)構(gòu)分析是計計算模型假定定的結(jié)果，不不同軟件計算算假定、條件件不同，需要要保證其一致致性，才能比比較彈塑性分析（（由于離散性性）有時也需需要2個軟件分別分分析、驗(yàn)證結(jié)結(jié)果小震分析應(yīng)采采用2個不同公司的的軟件。目前前已普遍采用用有此產(chǎn)生的工工作量增加，，應(yīng)該考慮到到十一、工程實(shí)實(shí)例安徽本埠C1#樓（中技安徽徽分院，結(jié)構(gòu)構(gòu)）54層超高層剪力力墻住宅結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計蘭州軍區(qū)綜合合樓（中技九九所，結(jié)構(gòu)））大跨度轉(zhuǎn)換層層、通長柱、、錯層柱結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ68-84）1.0.5建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計時，應(yīng)根據(jù)據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可可能產(chǎn)生的后后果（危及人人的生命、造造成經(jīng)濟(jì)損失失、產(chǎn)生社會會影響等）的的嚴(yán)重性，采采用不同的安安全等級。建建筑結(jié)構(gòu)安全全等級的劃分分應(yīng)符合表1.0.5的要求。建筑結(jié)構(gòu)的安安全等級表表1.0.5安全等級，破破壞后果，建建筑物類型一級：很嚴(yán)重重，重要的工工業(yè)與民用建建筑物二級：嚴(yán)重重，一般的的工業(yè)與民用用建筑物三級：不嚴(yán)重重，次要的建建筑物注：①對于于特殊的建筑筑物，其安全全等級根據(jù)具具體情況另行行確定；②當(dāng)按抗震震要求設(shè)計時時，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的安全等級級應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計計規(guī)范》的規(guī)定。結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范范按照部位分分成：1、地基2、基礎(chǔ)3、地下室4、上部結(jié)構(gòu)地基設(shè)計及相相應(yīng)的規(guī)范：：土方挖掘類規(guī)規(guī)范、安全規(guī)規(guī)范基坑支護(hù)類規(guī)規(guī)范、安全規(guī)規(guī)范護(hù)坡類規(guī)范、、安全規(guī)范基礎(chǔ)設(shè)計及相相應(yīng)的規(guī)范：：各類基礎(chǔ)規(guī)范范，有：茅石石基礎(chǔ)、條形形基礎(chǔ)、彈性性地基梁、筏筏板基礎(chǔ)、樁樁（單樁、群群樁、灌注樁樁、挖孔樁，，等等）基礎(chǔ)礎(chǔ)、樁筏基礎(chǔ)礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)礎(chǔ)。根據(jù)上部結(jié)構(gòu)構(gòu)形式和地基基條件，采用用不同的、合合理的基礎(chǔ)形形式。有些規(guī)范把地地基和基礎(chǔ)合合并寫出，甚甚至連上部結(jié)結(jié)構(gòu)也合在一一起寫，對各各項(xiàng)用途要有有條理的概念念。地下室設(shè)計及及相應(yīng)規(guī)范：：人防規(guī)范地下空間環(huán)境境類規(guī)范地下室與上部部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)礎(chǔ)連接、防水水，等標(biāo)準(zhǔn)。。地下室設(shè)計往往往與上部結(jié)結(jié)構(gòu)共同分析析，但是如果果體量太大，，則要分開設(shè)設(shè)計。地下室室要考慮抗震震設(shè)計。上部結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計與分析的的規(guī)范：根據(jù)材料分類類：木結(jié)構(gòu)、磚石石結(jié)構(gòu)、砌體體結(jié)構(gòu)、混凝凝土結(jié)構(gòu)、鋼鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼鋼輕混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)根據(jù)用途分類類：住宅結(jié)構(gòu)、辦辦公結(jié)構(gòu)、工工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)、醫(yī)院結(jié)構(gòu)構(gòu)、軍事結(jié)構(gòu)構(gòu)，等上部結(jié)構(gòu)根據(jù)據(jù)受力特征分分類：砌體結(jié)構(gòu)、配配筋砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)、磚混底框框結(jié)構(gòu)、排架架結(jié)構(gòu)、框架架結(jié)構(gòu)、異形形柱框架結(jié)構(gòu)構(gòu)、框架剪力力墻結(jié)構(gòu)、異異形柱剪力墻墻結(jié)構(gòu)、板柱柱剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)、剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)、短肢剪剪力墻結(jié)構(gòu)、、框架筒體結(jié)結(jié)構(gòu)、筒中筒筒結(jié)構(gòu)、復(fù)雜雜高層結(jié)構(gòu)、、輕鋼輕混凝凝土結(jié)構(gòu)。復(fù)雜高層：大底盤多塔結(jié)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層層結(jié)構(gòu)、錯層層越層結(jié)構(gòu)、、剛臂層超高高層結(jié)構(gòu)、巨巨型框架結(jié)構(gòu)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)分析析設(shè)計，整體體設(shè)計（分析析、控制）、、構(gòu)件設(shè)計（（分析、配筋筋、驗(yàn)算）一、整體設(shè)計計整體分析：整體剛度組成成和變形、地地震力和風(fēng)作作用、豎向力力作用、溫度度作用、人防防爆炸荷載作作用、吊車荷荷載作用、特特殊荷載作用用、幾何非線線性、彈性時時程、彈塑性性時程、彈塑塑性抗推覆、、性能化、抗抗連續(xù)倒塌、、隔震減震。。