关于计算结构合理性的判别.ppt.ppt

,1、运用PMCAD建立结构计算模型2、接PM生成几何数据和荷载数据(SATWE)、结构内力、配筋计算、计算结果输出，并判断其合理,关于高层建筑结构建模计算结果合理性的判别与调整,建模计算方法同多层,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔 查周期、地震力与振型的文本文件第一步：看周期是否在经验估算范围内刚、柔,在实测统计基础上，再忽略房屋宽度和层高的影响等，有下列更粗略的公式,（1）钢筋混凝土剪力墙或筒中筒结构 高度位550m，剪力墙间距6m 左右,多自由度结构体系，第一周期T1的经验取值 高层：P71,N-结构总层数，根据剪力墙的多少确定系数。剪力墙数量多，结构刚，取小值，剪力墙数量多，结构柔，取大值。,在实测统计基础上，再忽略房屋宽度和层高的影响等，有下列更粗略的公式,（2）钢筋混凝土框架-抗震墙或钢筋混凝土框架-筒体结构,多自由度结构体系，第一周期T1的经验取值 高层：P71,N-结构总层数，根据填充墙的材料和多少确定系数。填充墙数量多、材料刚，对结构刚度影响大，取小值，填充墙数量少、材料柔，对结构刚度影响小，取大值。,在实测统计基础上，再忽略房屋宽度和层高的影响等，有下列更粗略的公式,（3）钢筋混凝土框架结构,多自由度结构体系，第一周期T1的经验取值 高层：P71,N-结构总层数，根据填充墙的材料和多少确定系数。填充墙数量多、材料刚，对结构刚度影响大，取小值，填充墙数量少、材料柔，对结构刚度影响小，取大值。,（4）钢-钢筋混凝土混合结构（5）高层钢结构,根据实测统计，忽略填充墙布置、质量分布差异等，初步设计时 可按下列公式估算,（1）高度低于25m且有较多的填充墙框架办公楼、旅馆的基本周期,（2）高度低于50m的钢筋混凝土框架-抗震墙结构的基本周期,H-房屋总高度；B-所考虑方向房屋总宽度。,（3）高度低于50m的规则钢筋混凝土抗震墙结构的基本周期,（4）高度低于35m的化工煤炭工业系统钢筋混凝土框架厂房的基本周期,多自由度结构体系，第一周期T1的经验取值 高层：P71,第二步：看周期比是否满足规范要求结构承载布局是否合理 查周期、地震力与振型的文本文件 验算周期比的目的，主要是为了控制结构在罕遇大震下的扭转效应。如同位移比的控制一样，周期比侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的一种相对关系，而非其绝对大小，它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不致于出现过大（相对于侧移）的扭转效应。所以一旦出现周期比不满足要求的情况，一般只能通过调整平面布置来改善这一状况，这种改变一般是整体性的，局部的小调整往往收效甚微。一句话，周期比控制不是在要求结构足够结实，而是在要求结构承载布局的合理性。,关于振动方向的判断,高规为控制结构的扭转效应，对扭转振动周期和平动振动周期的比值给出了明确规定。SATWE软件参考ETABS的方法，给出了如何判断一个周期是扭转振动周期还是平动振动周期的方法。输出信息如下：Mode No-为周期序号；Period-为周期值，单位（秒）；Angle-振动角度，单位（度）Movement-平动振动系数；Torsion-扭转振动系数。对于一个振动周期来说，若扭转振动系数等于1，则说明该周期为纯扭转振动周期。若平动振动系数等于1，则说明该周期为纯平动振动周期，其振动方向为Angle，若Angle=0度，则为X方向的平动，若Angle=90度，则为Y方向的平动，否则，为沿Angle角度的空间振动。若扭转振动系数和平动振动系数都不等于1，则该周期为扭转振动和平动振动混合周期。,周期比的规范要求,当平动系数大于0.5时，该振型为以平动为主的振型。反之，当扭转系数大于0.5时，该振型为以转动为主的振型。从上面结果中可以查得，结构以扭转为主的第一自振周期T2 以平动为主的第一自振周期T1 T2/T1？0.9，高规第4.3.5条规定：结构以扭转为主的第一自振周期T2/以平动为主的第一自振周期T1A级高度的高层建筑，不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在经验范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求实现结构承载力布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求查周期、地震力与振型的文本文件 满足抗震规范(5.2.5)条要求：一般X向、Y向楼层最小剪重比=1.60%,控制剪重比，是要求结构承担足够的地震作用，设计时不能小于规范的要求。剪重比是反映地震作用大小的重要指标，它可以由“有效质量系数”来控制，当“有效质量系数”大于90%时，可以认为地震作用满足规范要求，此时，再考察结构的剪重比是否合适，否则应修改结构布置、增加结构刚度，使计算的剪重比能自然满足规范要求。有效质量系数与振型个数有关，如果有效质量系数不满足90%，则可以通过增加振型数来满足。,关于楼层最小水平地震作用的要求高层P69,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求实现结构承载力布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足规范要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件,关于振型数取值合理性的判别质量系数=90%,对于刚度不均匀的复杂结构，尤其对于多塔结构，在考虑扭转耦连计算时，很难确定应该取多少个振型计算其地震力，若计算振型数给少了，有些地震力计算不出来，结构的抗震设计不安全，而计算振型数给的太多，计算量增加很多，影响计算效率。SATWE软件参考ETABS的方法，引进了振型有效质量概念，根据用户给定的计算振型数nMode，计算出X方向和Y方向的振型有效质量Cmass-x和Cmass-y，通过Cmass-x和Cmass-y的大小来判断所给定的nMode是否已足够。输出信息如下：Coefficient of effective mass in X direction:Cmass-x=?(%)Coefficient of effective mass in Y direction:Cmass-y=?(%)其中：程序给出的Cmass-x和Cmass-y为百分数，Cmass-x和Cmass-y越大，表明对计算地震力有贡献的质量越多，未计算出来的地震力越少。从理论上讲，Cmass-x和Cmass-y应达到100%，才不至于丢失地震力，但实际计算中无法达到100%的理论值，计算经验表明，若Cmass-x或Cmass-y小于90%，则说明用户给定的计算振型数不够，应增加计算振型数。,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求结构承载布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别地震作用计算是否充分 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件4、楼层位移角是否满足规范要求查结构位移的文本文件 位移角的大小反映了结构的扭转效应，计算位移比时，如果楼层中产生“弹性节点”，应选择“强制刚性楼板假定”。,三、几个名字解释 P144,(1)刚性：指一物体只能发生平移和转动，而不发生其它弹性变形。,(2)弹性节点：指结构标准层中不与楼板相连接的柱节点。如存在弹性节点，则在特殊梁柱菜单中进行定义。,高层规范：多遇地震作用下：弹性计算，结构楼层层间位移角限值,为什么对结构楼层要提出：薄弱部位弹性变形要求？高层P75：多遇地震作用下，为了防止主体结构开裂、破损；防止填充墙及装修结构开裂、破损；过大的侧向变形会使人有不舒服感，影响正常使用；过大的侧移会使结构产生附加内力。,高层规范：罕遇地震作用下：弹塑性计算，结构楼层层间位移角限值,为什么对结构楼层要提出：薄弱部位弹塑性变形要求？高层P76：罕遇地震作用下，为了防止结构倒塌,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求结构承载布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别地震作用计算是否充分 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件4、楼层位移角是否满足规范要求控制结构整体刚度 查结构位移的文本文件5、扭转周期是否满足要求查周期、地震力与振型的文本文件,关于计算结构合理性的判别,6、扭转位移是否满足要求是否存在平面扭转不规则，查结构位移的文本文件 规则结构：最大位移与层平均位移的比值1.2 最大层间位移与平均层间位移的比值1.2 扭转不规则结构：不能满足规范要求,规则结构与不规则结构,（1）规则结构的平面布置-简单、规则、对称、周遍、分散抗震P11：结构平面：应尽量使结构刚度中心与质量中心相一致，否则，扭转效应将使远离刚度中心的构件产生较严重的震害。,结构平面不规则扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续,结构平面不规则 要产生扭转效应 引起应力集中 构件或结构破坏,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求结构承载布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别地震作用计算是否充分 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件4、楼层位移角是否满足规范要求控制结构整体刚度 查结构位移的文本文件6、扭转位移是否满足要求是否存在平面扭转不规则，查结构位移的文本文件7、侧向刚度比值是否满足要求 查结构设计总信息竖向刚度规则结构：满足规范要求竖向刚度不规则结构：不能满足规范要求,规则结构的立面布置-沿高度方向，质量和刚度变化连续、均匀,抗震P11-12：结构立面：沿结构高度方向，结构质量和刚度不宜有悬殊的变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小。地震震害实例和大量理论分析均表明：结构刚度有突然削弱的薄弱层，在地震中会造成变形集中，从而加速结构的倒塌破坏过程。而结构上部刚度较小时，会形成地震反应的“鞭梢效应”，即变形在结构顶部集中的现象。,立面不规则结构侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变,结构立面不规则 产生侧向刚度突变 楼层承载力发生突变 引起应力集中 导致构件或结构破坏,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求结构承载布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别地震作用计算是否充分 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件4、楼层位移角是否满足规范要求控制结构整体刚度 查结构位移的文本文件6、扭转位移是否满足要求是否存在平面扭转不规则，查结构位移的文本文件7、侧向刚度比值是否满足要求是否存在竖向刚度不规则，查结构设计总信息 8、刚重比是否满足要求查结构设计总信息,关于刚重比,关于刚重比,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求结构承载布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别地震作用计算是否充分 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件4、楼层位移角是否满足规范要求控制结构整体刚度 查结构位移的文本文件6、扭转位移是否满足要求是否存在平面扭转不规则，查结构位移的文本文件7、侧向刚度比值是否满足要求是否存在竖向刚度不规则，查结构设计总信息8、刚重比是否满足要求抗倾覆是否需要验算，查结构设计总信息 9、看建筑物的平均荷重，荷载是否有较大的误差查结构设计总信息，竖向导荷,关于结构的自重,一般钢筋混凝土框架结构的自重：1214kN/m2一般钢筋混凝土框架剪力墙结构的自重：1416kN/m2理解：一个近似值，标准值。与建筑物的使用性质，隔墙的多少、材料等诸多因素有关。实际工程中的应用：估算作用在柱上荷重根据轴压比，确定柱截面面积 协助地质勘探单位，确定勘探深度 确定采用基础的形式对结构总体计算结果所得荷重，校对输入荷载是否有差错。,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求结构承载布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别地震作用计算是否充分 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件4、楼层位移角是否满足规范要求控制结构整体刚度 查结构位移的文本文件6、扭转位移是否满足要求是否存在平面扭转不规则，查结构位移的文本文件7、侧向刚度比值是否满足要求是否存在竖向刚度不规则，查结构设计总信息8、刚重比是否满足要求抗倾覆是否需要验算，查结构设计总信息 9、看建筑物的平均荷重，荷载是否有较大的误差查结构设计总信息，竖向导荷10、看构件是否超限查超配筋信息,SATWE程序：设计人员输入的梁箍筋间距一般为加密区间距100,关于梁配筋,关于柱配筋,关于墙配筋 P212,关于计算结构合理性的判别,1、周期是否在正常范围内刚、柔，查周期、地震力与振型的文本文件 周期比是否满足规范要求结构承载布局的合理性。2、楼层最小剪重比是否满足要求结构有足够的刚度承担地震作用 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件3、振型数取值合理性的判别地震作用计算是否充分 质量系数=90%，查周期、地震力与振型的文本文件4、楼层位移角是否满足规范要求控制结构整体刚度 查结构位移的文本文件6、扭转位移是否满足要求是否存在平面扭转不规则，查结构位移的文本文件7、侧向刚度比值是否满足要求是否存在竖向刚度不规则，查结构设计总信息8、刚重比是否满足要求抗倾覆是否需要验算，查结构设计总信息 9、看建筑物的平均荷重，荷载是否有较大的误差查结构设计总信息，竖向导荷10、看构件是否超限查超配筋信息,