建築結構設計問答與分析

2022-05-15 17:12:15 字數 5447 閱讀 5760

1、 等效荷載

利用荷載效應相等的原則將複雜荷載等效為均布荷載。針對不同的效應會等效出不同的均布荷載,過分追求計算結果的精度意義不大。實際中主要是確定最不利的荷載效應。

根據實際設計要求,效應包括內力(剪力、彎矩)和變形(撓度、裂縫)。 計算中等效的結果與結構的跨度直接相關,因此等效的結果的應用位置需注意。相同的複雜荷載對於不同的效應會等效出不同的等效荷載,因此不同的結構構件計算時此效應不能通用。

另外計算的等效荷載還與結構的邊界條件有直接關係。等效荷載只是一種假象荷載,不能追求等效的精度 ,以滿足結構的計算精度要求為宜。

2、 汽車荷載

汽車輪壓的等效荷載大小與結構的跨度成反比。規範中的汽車等效荷載為直接作用的樓板的荷載,另外考慮了汽車荷載的動力係數。汽車荷載的動力係數與樓板的覆土厚度直接相關,當結構的覆土厚度大於0.

7m時,結構的動力係數取1.0。計算梁柱時要考慮活荷載的折減係數。

3、 消防車等效荷載計算

(1)、等效荷載的大小與板跨(非柱網)的大小有直接關係。

(2)、等效荷載的大小與覆土厚度有直接關係。

(3)、消防車的作業區域應該是消防車能夠到達的任何區域。對消防車經常出現的場所(主要消防通道、消防中心),消防車荷載是一種出現頻率很高的荷載,此時應該考慮構件的裂縫和撓度,對消防車不經常出現的住宅小區,可不考慮消防車對構件裂縫和撓度的影響。但要是但考慮經常出現的車輛荷載的影響(一般控制首層地面活荷載不小於5kn/m2)。

(4)、地下是外牆的計算中,《全國民用建築設計技術措施》中規定:地下室外牆計算時,室外地面荷載取值不小於10kn/m2,汽車通道還應考慮汽車荷載的影響。

4、 抗震設防類別

商業建築《建築抗震設防分類標準》規定:**密集的大型的多層商場抗震分類標準應劃為重點設防類。。這裡的乙個區段考察的是人員的聚集程度,與建築的功能區分和區段的出口有關,與結構的分縫沒有直接關係。

高層建築中,結構單元內經常使用的人數超過8000人,抗震分類標準應劃為重點設防類。這裡的結構單元也不是以結構縫作為劃分,還是應該以建築功能和區段劃分作為依據。

5、 **動引數

多遇**引數應根據場地安全評價報告和《抗震規範》合理取用,並不應該小於規範數值,設防烈度和罕遇**引數應該參考規範數值。乙個地區的抗震設防烈度是基本固定不變的,而抗震設防的分類標準時可以調整的。根據地區的抗震設防烈度、場地類別和結構的設防類別確定結構的抗震措施和抗震構造措施。

抗震措施是除**作用計算和抗力計算以外的所有內容,包括抗震構造措施。出抗震構造措施以外還包括各種效應的放大和抗震構造措施的提高的內容。

6、 抗震建築的地基和基礎設計

同一結構單元不宜部分採用天然基礎部分採用樁基,目的在於當建築受到**作用時,地基和基礎之間的受力均勻,避免地基和基礎之間的抗側剛度不均勻,引起基礎抗剪的各個擊破。因此一般情況下,應滿足規範的規定,避免採用抗側剛度相差較大的基礎形式。當採用減少地基的差異差異沉降的措施後,儘管地基基礎的抗剪剛度很不均勻,單差異沉降的減少同樣有利於結構內力的均衡,也有利於地基基礎抗剪能力的發揮。

7、 有效樓板寬度和典型樓板寬度

樓板實際傳遞水平**作用的有效寬度,就是樓板的實際寬度。應扣除實際存在的洞口和周邊無剪力牆的樓電梯間在樓板處的開口尺寸。與考察的位置有關,而典型的樓板寬度指的是考察樓板的代表性寬度。

雖然兩者都是從樓板傳遞水平**作用的角度來考察的,但是兩者稍有區別,乙個是傳遞荷載的有效性,乙個是傳遞荷載的完整性。

8、 結構兩個主軸方向的動力特性

要求結構在兩個主軸方向的動力特性接近的根本目的是要求抗側力結構布置均勻,避免結構的側向剛度和承載力在兩個方向出現明顯的強弱分布,已符合抗震結構均勻對稱的基本原則。一般要求兩個主軸方向的平動週期不超過20%,當兩個主軸方向的週期和位移存在較大差異時,應對結構體系和抗側力結構進行調整。

9、 樓梯對結構設計的影響問題

對建築結構設計中的樓梯設計把握以下兩點:1、樓梯結構對主體結構的抗震能力影響很大,樓梯結構的梯跑作為傳遞水平**作用的重要構件,對主體結構的牆柱產生重大的影響,使結構柱形成短柱和錯層柱;2、樓梯的梯跑和普通樓板一樣傳遞水平力,應對梯板適當加強,一般情況再跳頂面加配跨中通長鋼筋,並與兩端負筋滿足受力搭接要求,其配筋率不宜小於0.1%。

《抗震規範》中增加「計算中應考慮樓梯構件的影響」主要指一下兩個方面:1、樓梯對豎向構件的影響(使豎向構件中間受力,形成短柱和區域性錯層柱);2、考慮樓梯的傳力要求,樓梯作為水平傳力構件,應確保其傳力和疏散功能的實現。樓梯對主體結構的影響取決於兩者各剛度比,主體結構的剛度越大,整體性越好,則樓梯對主體結構的影響越小。

10、 剛性樓板假定

「剛性樓板」是工程丄的一種簡化和假定,當樓板的麵內剛度足夠大,且樓板的麵外剛度能夠滿足工程上的精度要求,且樓板的麵外變形對面內剛度的影響不大。

11、 偶然偏心和雙向**

偶然偏心的產生有兩個方面的原因:1、設計施工的工程誤差,使用中的活荷載的偏心布置;2、**作用扭轉分量的存在。計算單向**作用時用質心的偏移量來考慮上述偏心的影響。

將**作用(質心)沿垂直**作用方向偏移正負5%li(li代表垂直於**作用方向建築物的長度)來考慮此部分的影響。但當結構的質量和剛度分布明顯不均勻不對稱時(「質量和剛度分布明顯不均勻不對稱」主要指在不考慮偶然偏心的單向**作用下,樓層的最大彈性水平位移大於樓層兩端彈性水平位移平均值1.2倍),需考慮雙向**作用的影響。

12、 結構剪重比的問題

乙個不是特別高的結構大部分樓層剪重比過小是不合適的,應調整結構的布置,適當加大結構的剛度。結構的任一樓層剪重比均應滿足結構的最小剪力係數,如果較多樓層的剪力係數不滿足結構的最小剪力係數(例如大於15%以上),或底部樓層的剪力係數小於最小剪力係數過多(例如小於85%),說明整個結構的剛度偏弱或質量偏大,應作相應調整,而不能簡單的放大樓層剪力。另外如果底層的最小剪力係數不滿足要求,不能只調整不滿足的樓層,應該所有的樓層都要調整。

滿足最小**剪力是結構後續抗震設計的前提,只能調整到符合最小剪力係數才能進行相應的**傾覆力矩、構件內力和位移的計算。

13、 中震和大震的設計問題

對抗震薄弱部位採取加強措施和提高結構或構件的承載力水平都是結構的抗震設計的重要手段,我國一般採用前者,而對複雜或超限結構,採用中震抗震構造措施的基礎上提高關鍵結構或構件承載力水平,實現結構或構件承載力水平和構件延性的更大提高,以提高結構的抗震能力。但中震設計需注意一下兩點:1、中震彈性合中震不屈服的區別;2、中震設計時只對**力放大,二抗震構造措施可不調整,仍舊按原來小震的抗震構造執行。

中震彈性只是將**力放大了2.8倍,其餘和小震得計算結果相同。中震不屈服是指設防烈度**下,結構構件輕微破壞,結構構件出現輕微的塑性變形,但不達到屈服狀態。

按材料強度標準值計算的承載力大於**作用標準組合的效應。**作用效應和其他荷載效應採用標準組合。所有構件採用四類構件,不考慮構件抗震等級的調整。

(1)中震彈性是中震**力、基本組合、材料強度設計值和考慮抗震等級跳幀;(2)中震不屈服是中震**力、標準組合、材料強度標準值和不考慮抗震等級調整。(3)考慮連梁破壞,適當減小連梁剛度,一般不小於0.3。

材料強度標準值和設計值的調整係數為,鋼材1.11,混凝土1.4。

大震彈性和大震不屈服,可參考中震,但是阻尼比適當調整,鋼結構0.05,混凝土0.08,混合機構0.

05~0.08

14、 薄弱層的效應增大問題

當抗側力構件的抗剪承載力小於相鄰上一層的80%(但不小於相鄰上一層的65%)時,該層即為薄弱層。其中樓層的抗剪承載力指考慮的**力計算方向上,該層全部柱和剪力牆的受剪承載力之和。產生薄弱層的原因有側向剛度不規則和豎向抗側力構件不連續。

軟弱層:樓層的抗側剛度小於相鄰上一層的70%,或小於其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%,或除頂層外區域性收進的尺寸大於相鄰下一層的25%。規範規定薄弱層的**剪力增大15%,採用彈塑性靜力或動力分析方法驗算薄弱層的變形能力,對薄弱部位採取有效地抗震構造措施。

另外要避免薄弱層和軟弱層出現在相同的位置。

15、 房屋抗震等級的確定

結構的抗震等級是混凝土結構設計的重要指標,依據結構型別、結構的重要性程度、抗震設防要求和場地條件見不同的建築物劃分為四個抗震等級。對框剪結構,在基本振型下若框架部分承擔的**傾覆力矩大於結構總傾覆力矩的50%時,框架部分的抗震等級按框架確定,最大適用高度可比框架-剪力牆結構適當降低。

裙房和主樓相連時,裙房的抗震等級除按裙房本身確定外還不應低於主樓的抗震等級。這裡主樓的抗震等級宜理解為主樓框架的抗震等級和主樓剪力牆的抗震等級。即裙房剪力牆的抗震等級不宜低於主樓剪力牆的抗震等級,裙房框架的抗震等級不宜低於主樓框架的抗震等級。

當裙房為框架,而主樓為剪力牆時,裙房框架的抗震等級不宜低於主樓剪力牆的抗震等級。

主樓、裙房不分開時,主樓採用剪力牆,裙房採用框架。裙房頂上一層以上部分的剪力牆的抗震等級可按原高度的剪力牆結構確定抗震等級,但裙房範圍內的主樓的抗震等級,應考慮裙房的影響。即根據裙房的面積的大小綜合考慮主樓的結構形式和主樓的抗震等級。

當裙房面積較小時應採用以下兩種結構形式進行包絡設計:1、不考慮裙房的抗側作用,所有的剪力由主樓的剪力牆承擔;2、按框剪設計。此時主樓的抗震等級按原高度的剪力牆結構確定抗震等級,而裙房框架按裙房高度確定抗震等級。

當裙房的面積較大時,主樓按原高度的框架剪力牆確定剪力牆的抗震等級,與主樓「相關範圍內」的裙房的抗震等級不應低於主樓的抗震等級,即裙房框架按高度為原高度的框架剪力牆確定狂建的抗震等級。裙房框架的抗震等級還不應低於按裙房高度確定的框架的抗震等級。這裡的相關範圍內指的是兩個標準跨不小於15m的範圍。

裙房偏置時,整個裙房都是相關範圍。

當裙房面積較大時應適當的設定剪力牆,以控制結構的扭轉,同時避免裙房由框架結構確定抗震等級,提高結構設計的經濟性。

16、 剪力牆底部加強部位高度的確定

剪力牆底部加強部位的高度與剪力牆的高度有關,在工程設計中剪力牆的高度具有可變性,一般用房屋高度替代剪力牆的高度,而房屋高度指室外地面到主要屋面的高度,不會因嵌固部位的變化而變化,便於操作。嵌固部位的變化只會影響地面以下剪力牆的加強部位,嵌固部位下移,總加強範圍跟著下移即可。帶有大底盤的高層建築,當裙房高出加強部位不多時,可以將加強部位直接伸到裙房上一層,如果裙房頂明顯高出加強部位頂層,只需對裙房頂的上下一層加強抗震構造措施。

17、 上部結構嵌固部位的確定

地下是頂板不能作為上部結構的嵌固部位,嵌固部位應下移至具備嵌固必要條件(該樓層的整體性強,樓層無大洞口、樓層的側向剛度與上一層的側向剛度的比值不小於1.5)的樓層,同時對該層的樓板進行加強。另外地下是結構的側向剛度指的是結構本身的側向剛度,不應考慮土對地下室外牆的約束。

但實際上,回填土對地下室的約束剛度很大,一般情況為地下室本身剛度的3~5倍,即使地下室頂板不能作為上部結構的嵌固部位,地下室頂板作為上部結構的嵌固作用時固然存在的,設計中均應考慮地下室頂板處實際存在的嵌固作用,採取相應的加強措施。在確定嵌固部位的量化指標中,只考慮結構自身的側向剛度(不考慮地下室外圍填土對地下室剛度的貢獻)是合理的。而地下室嵌固部位確定後,考慮地下室外填土對結構構件的影響,進行結構構件的設計。

結構設計分兩步走:第一步先假設結構的嵌固部位在基礎底部,不考慮地下室的填土對結構側向剛度的貢獻,計算基礎頂面以上結構自身的剛度。第二步:

在確定了結構的嵌固部位以後,再將結構的嵌固部位調整到相應的位置並考慮地下室填土的影響,進行結構的計算。只有地下室才具備上部結構的嵌固部位,上部其他樓層,即使滿足剛度比要求也不能成為其上部結構的嵌固部位,而只能作為剛度突變的樓層考慮。

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