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建筑结构设计问题集锦[四]:高层结构分析结果判断的一些概念

发布于:2009-12-14 14:25:14 来自:建筑结构/武汉老庄结构院 [复制转发]
结构设计规范一般都要求对结构分析的结果做判断,一方面是基于计算模型的检查,保证计算结果的正确合理性;另一方面是对规范要求的结构设计控制指标做概念性判断。以下这些内容整理于网络,希望大家一起分享自己的经验。

1、结构振型数据(自振周期)
对于比较正常的工程设计,其不考虑折减的计算自振周期大概在下列范围内:
框架结构:T1=(0.08~0.1)n
框架—剪力墙结构和框架—筒体结构:T1=(0.06~0.08)n
剪力墙结构和筒中结构:T1=(0.04~0.05)n
式中,n为建筑物层数。
第二及第三振型的周期近似为:如果计算结果偏离上述数值太远,应考虑工程中截面是否太大、太小,剪力墙数量是否合理,应适当予以调整。反之,如果截面尺寸、结构布置都正常,无特殊情况而偏离太远,则应检查输入数据是否有错误。
以上的判断是根据平移振动振型分解方法来提出的。考虑扭转耦连振动时,情况复杂得多。首先应挑出与平移振动对应的振型来进行上述比较。至于扭转周期的合理数值,由于经验不多,尚难提出合理的周期数值。

结构的计算振型个数,振型个数一般可以取各个计算方向上振型参与质量达到90%所需的振型数。

最后控制结构的扭转刚度,即周期比(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)。

2、振型曲线和空间振型
在正常的计算下,对于刚度和质量比较均匀的结构,简化成单线的振型曲线应是比较连续光滑的曲线,不应有大进大出,大的凹凸曲折。第一振型无零点;第二振型在(0.7-0.8)H处有一个零点;第三振型分别在(0.4-0.5)H及(0.8-0.9)H处有两个零点。

除了查看简化的振型曲线外,对于复杂的结构尚应查看空间振型图,以清晰的了解空间振型的形式,比如了解出现扭转和平动耦合的具体情况,比如局部振型的情形,比如可能出现的模型错误之处等。

3、地震力
根据目前许多工程的计算结果,截面尺寸、结构布置都比较正常的结构,其底部剪力大约在下述范围内:
8度,II类场地土:Fek=(0.03~0.06)G
7度,II类场地土;Fek=(0.015~0.03)G
式中, 为底部地震剪力标准值;G为结构总重量。
层数多、刚度小时,偏于较小值;层数少、刚度大时,偏于较大值,当其它烈度和场地类型时,相应调整此数值。当计算的底部剪力小于上述数值(HiStruct注,要保证满足规范最小剪重比限值)时,宜适当加大截面、提高刚度,适当增大地震力以保证安全;反之,地震力过大,宜适当降低刚度以求得合适的经济技术指标。

4、水平位移特征
水平位移满足《高层规程》的要求,是合理设计的必要条件之一,但不是充分条件。即是说:合理的设计,水平位移应满足限值;但是水平位移限值满足,还不一定是合理的结构,还要考虑周期,地震力大小等综合条件。
因为,抗震设计时,地震力大小与刚度直接相关,当刚度小,结构并不合理时,由于地震力也小,所以位移也有可能在限值范围内,此时并不能认为结构合理,因为它的周期长、地震力太小,并不安全。《高层规程》位移限值放松较多,较容易满足,所以还应综合其它因素(HiStruct注,较高的高层(比如>150m)一般风位移起很大作用,风作用下结构的特征与地震力有很大不同,对结构设计上的要求也不一样)。结构的刚度尚应满足稳定性要求,即刚重比控制。
剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征,位移越往上增大越快,成外弯形曲线。框架结构具有剪切梁的特点,越向上增长越慢,成内收形曲线。框架—剪力墙结构和框架—筒体结构处于两者之间,为反S形曲线,接近于一直线。在刚度较均匀情况下,位移曲线应连续光滑,无突然凹凸变化和折点。

5、内外力平衡
为防止计算过程中的偶然因素,必要时可检查底层的平衡条件: 为底层柱、墙在单组重力荷载下轴力,其和应等于总重量G。校核时,不应考虑分层加载。 为风荷载作用下的底层墙柱剪力,求和时应注意局部坐标与整体坐标的方向不同, 为全部风力值。注意不要考虑剪力调整和施工过程影响。对地震作用不能校核平衡条件,因为各振型采用SRSS法或CQC法进行内力组合后,不再等于总地震作用力。

6、对称性
对称结构在对称外力作用下,对称点的内力与位移必须对称。如有反常现象应检查输入数据是否正确。

7、渐变性
竖向刚度、质量变化较均匀的结构,在较均匀变化的外力作用下,其内力、位移等计算结果自上而下也均匀变化,不应有大正大负、大出大进等突变。(HiStruct注,设计规范一般限制刚度,质量和承载力的突变,但是仍然要保证变形的基本均匀性)

8、合理性
设计较正常的结构,一般而言不应有太多的超限截面,基本上应符合以下规律:
1)柱、墙的轴力设计值绝大部分为压力(HiStruct注,当顶部竖向力小,水平力大的情况除外,但是此时要满足规范“注”的要求);
2)柱、墙大部为构造配筋(HiStruct注,一般底部小偏压控制,上部转为大偏压控制);

3)梁基本上无超筋(HiStruct注,强柱弱梁在实际中难实现,需要在设计阶段有更多考虑,在适当考虑楼板时,满足饶度和裂缝的使用要求);
4)除个别墙段外,剪力墙符合截面抗剪要求。
5)梁截面抗剪不满足要求、抗扭超限截面不多

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只看楼主 我来说两句
  • jiyanli541024
    jiyanli541024 沙发
    看着很清晰,学习啦!
    2010-11-26 17:17:26

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  • liane841230
    liane841230 板凳
    请问楼主,上面说的周期,位移值,是不是在刚性隔板假设的情况下取得的值?
    2010-11-26 16:28:26

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这个家伙什么也没有留下。。。

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