高层结构设计需要控制的七个比值及调整方法
高层设计的难点在于竖向承重构件(柱、剪力墙等)的合理布置,设计过程中控制的目标参数主要有如下七个:
1、轴压比:主要为控制结构的延性,规范对墙肢和柱均有相应限值要求,见抗规6.3.7和6.4.6,高规 6.4.2和7.2.14。
轴压比不满足时的调整方法:
1)程序调整:SATWE程序不能实现。
2)人工调整:增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。
2、剪重比:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性,见抗规5.2.5,高规3.3.13。这个要求如同最小配筋率的要求,算出来的地震剪力如果达不到规范的最低要求,就要人为提高,并按这个最低要求完成后续的计算。
剪重比不满足时的调整方法:
1)程序调整:在SATWE的“调整信息”中勾选“按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力”后,SATWE按抗规5.2.5自动将楼层最小地震剪力系数直接乘以该层及以上重力荷载代表值之和,用以调整该楼层地震剪力,以满足剪重比要求。
2)人工调整:如果还需人工干预,可按下列三种情况进行调整:
a)当地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时,说明结构过柔,宜适当加大墙、柱截面,提高刚度;
b)当地震剪力偏大而层间侧移角又偏小时,说明结构过刚,宜适当减小墙、柱截面,降低刚度以取得合适的经济技术指标;
c)当地震剪力偏小而层间侧移角又恰当时,可在SATWE的“调整信息”中的“全楼地震作用放大系数”中输入大于1的系数增大地震作用,以满足剪重比要求。
3、刚度比:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层,见抗规3.4.2,高规4.4.2;对于形成的薄弱层则按高规5.1.14予以加强。
刚度比不满足时的调整方法:
1)程序调整:如果某楼层刚度比的计算结果不满足要求,SATWE自动将该楼层定义为薄弱层,并按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
2)人工调整:如果还需人工干预,可适当降低本层层高和加强本层墙、柱或梁的刚度,适当提高上部相关楼层的层高和削弱上部相关楼层墙、柱或梁的刚度。
4、位移比:主要为控制结构平面规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。见抗规3.4.2,高规 4.3.5。
位移比不满足时的调整方法:
1)程序调整:SATWE程序不能实现。
2)人工调整:只能通过人工调整改变结构平面布置,减小结构刚心与形心的偏心距;可利用程序的节点搜索功能在SATWE的“分析结果图形和文本显示”中的“各层配筋构件编号简图”中快速找到位移最大的节点,加强该节点对应的墙、柱等构件的刚度;也可找出位移最小的节点削弱其刚度;直到位移比满足要求。
5、周期比:主要为控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响,见高规4.3.5。周期比不满足要求,说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小,结构扭转效应过大。
周期比不满足时的调整方法:
1)程序调整:SATWE程序不能实现。
2)人工调整:只能通过人工调整改变结构布置,提高结构的扭转刚度;总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度,适当削弱结构中间墙、柱的刚度。
第一或第二振型为扭转时的调整方法:
a)SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
b)结构的第一、第二振型宜为平动,扭转周期宜出现在第三振型及以后。见抗规3.5.3条3款及条文说明“结构在两个主轴方向的动力特性(周期和振型)宜相近”。
c)当第一振型为扭转时,说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴(一般都靠近X轴和Y轴)方向的侧移刚度过小,此时宜沿两主轴适当加强结构外围的刚度,并适当削弱结构内部的刚度。
d)当第二振型为扭转时,说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大,结构的扭转刚度相对其中一主轴(侧移刚度较小方向)的侧移刚度是合理的;但相对于另一主轴(侧移刚度较大方向)的侧移刚度则过小,此时宜适当加强结构外围(主要是沿侧移刚度较大方向)的刚度,并适当削弱结构内部沿侧移刚度较大方向的刚度。
e)在进行上述调整的同时,应注意使周期比满足规范的要求。
f)当第一振型为扭转时,周期比肯定不满足规范的要求;当第二振型为扭转时,周期比较难满足规范的要求。
6、刚重比:主要为控制结构的稳定性,避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳,见高规5.4.1和5.4.4。刚重比不满足要求,说明结构的刚度相对于重力荷载过小;但刚重比过分大,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。
刚重比不满足时的调整方法:
1)程序调整:SATWE程序不能实现。
2)人工调整:只能通过人工调整改变结构布置,加强墙、柱等竖向构件的刚度。
7、层间受剪承载力比:控制竖向不规则性,以免竖向楼层受剪承载力突变,形成薄弱层,见抗规3.4.2,高规4.4.3;对于形成的薄弱层应按高规5.1.14予以加强。
层间受剪承载力比不满足时的调整方法:
1)程序调整:在SATWE的“调整信息”中的“指定薄弱层个数”中填入该楼层层号,
将该楼层强制定义为薄弱层,SATWE按高规5.1.14将该楼层地震剪力放大1.15倍。
2)人工调整:如果还需人工干预,可适当提高本层构件强度(如增大配筋、提高混凝土强度或加大截面)以提高本层墙、柱等抗侧力构件的承载力,或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的承载力。
如果结构竖向较规则,第一次试算时可只建一个结构标准层,待结构的周期比、位移比、剪重比、刚度比等满足之后再添加其它标准层;这样可以减少建模过程中的重复修改,加快建模速度。
经常使用计算机,你是否忘记了结构的初步估算呢?
我帖些常见的概念指标,大家都来拍砖
1.恒载作用起控制作用组合
1.35G恒+0.7X1.4G活>1.2G恒+1.4G活
G恒>2.67G活
2.柱墙截面初步估算
Nc=RgXaXSXwXNs
Ns-层数 S-汇荷面积
W-框架框剪结构 12~14KN/M2,剪力墙结构 14~16KN/M2
a-地震作用轴力放大系数 7度1.05~1.10 8度1.10~1.15
Rg-1.2(1.35)
3.连梁配筋率
Pmax=2.5%
Pmin= 一级0.4% 二级0.3% 三级 四级0.25% 非抗震0.25%
4.合理的墙柱面积
框剪结构 7度2类 3%~5%(AW+AC)/AF ,2%~3% AW/AF
8度2类 4%~6%(AW+AC)/AF ,3%~4% AW/AF
5.合理的剪重比
7度1类 0.01~0.0220.02~0.0330.02~0.0440.03~0.05
8度1类 0.02~0.0420.03~0.0630.04~0.0840.05~0.09
9度1类 0.03~0.0820.05~0.1230.08.~0.10.10~020
6.板起拱 >4.2M 梁起拱 >7.5M
7. 剪力墙发挥弯曲特性合理的总高与墙宽度比值为 H/h>8~12
8.剪力墙翼墙长度应该>2tw且>300
9.框筒结构的核心筒尺寸>H/10~H/12
10.框架梁截面初步估算
框架梁 M支=1/10qL2 M中=1/16qL2 V=0.6qL
简支梁 M支=0 M中=1/8qL2 V=0.5qL
连续梁 M支=1/10qL2 M中=1/14qL2 V=0.6qL
12.切忌在大洞口一侧布置剪力墙,应在大洞口两侧各布置一道剪力墙
13.一个的结构单元内,同一个方向的各片剪力墙不宜是独肢墙(即使抗侧移满足要求),
应该适当设置一些双肢或多肢墙,以免同方向所有的抗震墙同时在底部屈服形成不稳定的侧移机构
什么是通筋,构造筋,架立筋,受力筋,分布筋,负筋
1、通长钢筋就是指在所标的区段内通长设置,直径可以不相同,可以采用搭接连接形式,保证梁各个部位的这个部分钢筋都能发挥其抗拉强度,而且两端应按受拉锚固的钢筋。
2、贯通筋是指贯穿于构件(如梁)整个长度的钢筋,中间既不弯起也不中断,当钢筋过长时可以搭接或焊接,但不改变直径。贯通筋既可以是受力钢筋,也可以是架力钢筋。
3、构造筋:满足构造要求,对不易计算和没有考虑进去的各种因素,所设置的钢筋为构造钢筋。
4、架立筋主要是梁中固定间距和受力筋位置所配置的钢筋。
5、受力筋:通过力学结构计算,对受弯剪压扭拉等受力部位或构件配置的钢筋,主要用来承受荷载,满足结构功能。
6、分布筋:设置在现浇板中,用来固定受力钢筋,抵抗在计算时忽略的弯矩和各种不确定内力,这就是属于构造钢筋。
7、负筋:负筋是承受负弯矩的钢筋,一般在梁的上部靠近支座的部位或板的上部靠近支座部位。