建筑结构设计中,最困惑的问题及方法解析(下篇)
小智审图2020-10-28

剪力墙一个方向长而多,一方向少而短,是否合理

在长方形平面的酒店、公寓等项目由于建筑要求经常会出现这种结构。这种结构一个方向受力性能解决纯剪力墙,另一个方向呈框剪受力状态,抗震性能不好,宜在墙短而少的方向尽可能布置多剪力墙,宜尽量避免类似结构的出现。

当不可避免时,应注意采取措施提高剪力墙少而短方向的抗震性能,如提高该方向剪力墙及框架梁的抗震等级。

剪力墙住宅结构剪重比规律

层数超过20层的剪力墙住宅结构计算剪重比有如下规律:

1、6度区计算剪重比通常小于规范要求,但不宜小于规范要求的90%,否则应加强结构抗侧刚度。

2、7度区计算剪重比宜接近规范要求。

3、8度区计算剪重比一般为规范要求的1.5~2倍。


高层结构自振周期一定要“平动、平动、扭转”吗

高规仅要求第一扭转为主的振型周期与第一平动为主的振型周期比值小于0.9,并为要求两个方向的第一自振周期与扭转为主的第一振型周期均小于0.9。工程设计是中是允许出现“平动、扭转、平动”的振型,但应注意两个主轴方向的第一平动周期的比值不大于0.8。否则说明两个主轴方向抗侧刚度相差过大,应调整和优化结构布置。

高层结构周期比不满足规范要求

T=2π(m/k) 1/2,这说明周期的本质是刚度,因此周期比的本质是结构平面抗扭刚度与平动刚度的比值。当周期比不满足规范要求时,说明结构平面抗扭刚度过小或平动刚度过大。

解决方法有两种:

1、当结构抗侧刚度较为合适时,应提高结构抗扭刚度,最有效的方法就是在离刚心最远的地方布置剪力墙或加长剪力墙。

2、当结构抗侧刚度过大且层间位移角远小于规范限值时,可削弱中间部位剪力墙或核心筒以降低平动刚度。

3、需要注意的时,应谨慎采用将核心筒弱化成离散单独墙肢的办法,因为核心筒具有高效的抗震能力。

怎么确定连梁的抗震等级

连梁是剪力墙的组成部分,无论连梁跨高比是否小于5,其抗震等级均与其相连的剪力墙相同。当连梁跨高比大于5时,宜按框架梁设计,箍筋不必全长加密。

连梁的输入方式

连梁是剪力墙设计中的关键。连梁跨高比对结构整体刚度和结构抗震性能具有决定性的作用,连梁跨高比宜控制在2.5~5.0。跨高比大于5的连梁应按梁输入计算分析,跨高比小于2.5的连梁宜按剪力墙开洞输入计算分析,跨高比在2.5~5.0的连梁应根据工程情况判断采用合适方式输入计算。

剪力墙结构平均重度的经验数据

工程设计中最常见的高层剪力墙住宅项目(采用轻质隔墙材料),其平均重度规律一般如下:

6度设防地区:20层为13.0KN/㎡;30层为14.0KN/㎡;40层为15.0KN/㎡;

7度设防地区:20层为14.0KN/㎡;30层为15.0KN/㎡;40层为16.0KN/㎡;

8度设防地区:20层为15.0KN/㎡;30层为16.0KN/㎡;40层为17.0KN/㎡;

户型较小,隔墙较多时平均重度将偏大;户型较大,隔墙较少时平均重度将偏小。

若SATWE计算结果中平均重度与上述规律相差超过10%时,应到PMCAD“②平面荷载显示校核”仔细校核荷载输入是否正确。当计算结果中平均重度偏大时,一般可能是荷载输入偏大或重复输入线荷载;当计算结果中平均重度偏小时,一般可能是荷载输入遗漏。

高层住宅框剪结构,地震作用下的楼层最大值层间位移角X方向1/2900,Y方向1/1900是否满足要求

从位移角数值看,说明X、Y向的刚度不等且差别较大,宜按照规范控制结构在两个主轴方向的动力特性宜相近,一般控制到两个方向相差20%以内。宜进行结构布置调整。

什么是短肢剪力墙

《高规》7.1.8条注1规定“短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm(小于或等于300mm)、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙;”。例如200X1500就属于短肢剪力墙,但200X1650就是一般剪力墙,而墙厚大于300的剪力墙350X1750则属于一般剪力墙。

必须注意《高规》7.1.8条条文说明规定“对于L形、T形、十字形剪力墙,必须是各肢的肢长与截面厚度之比最大值大于4且不大于8时,才划分为短肢剪力墙”。例如L形一个墙肢长厚比大于8,另一个墙肢长厚比小于8应属于一般剪力墙。

此外,《高规》7.1.8条条文说明还规定“对于采用刚度较大的连梁与墙肢形成的开洞剪力墙,不宜按单独墙肢判断墙肢其是否属于短肢剪力墙”。此处刚度较大的连梁是指梁高,跨高比的连梁《北京院结构技术措施》规定“有翼墙相连的短肢墙(翼墙长度不小于翼墙厚度的5倍)也可不作为短肢剪力墙”,例如L形剪力墙,若两个方向的墙长与墙厚之比均为5~8,则该剪力墙仍然可以按照一般剪力墙进行设计。但《高规》类似含义的规定,设计时该意见可仅供参考。

框架-剪力墙的倾覆力矩的合适范围

要使得框架-剪力墙成为具有二道防线的有机组合结构体系,就应该合理布置布置和设计剪力墙和框架,使得刚度特征值处于合理范围1~2.5 。

根据相关研究和设计实践,当刚度特征值处于合理范围1~ 2.5 时 ,地震作用下最大楼层位移角的楼层高度约为0.6H 左右,

对于20 层高的建筑框架部分承受的倾覆弯矩为40%左右;

对于30 层高的建筑框架部分承受的倾覆弯矩为30%左右;

对于40 层高的建筑框架部分承受的倾覆弯矩为20%左右,此时框架-剪力墙设计最为合理、协同工作最有效,结构造价最为经济。

部分框支剪力墙中框支框架承担的倾覆力矩比值是看“规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比(抗规)”对应的数据吗

不是。

部分框支剪力墙中上部剪力墙的剪力通过转换层变化为框支柱的轴力,因此,框支框架承担的倾覆力矩比值是看“规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩百分比(轴力方式)”。如果按抗规模式计算的倾覆力矩进行判断将会得出错误的结论,对结构安全造成重大隐患。

部分框支剪力墙转换层上一层剪力墙老是超筋

在部分框支剪力墙结构中经常会出现转换层上一层剪力墙老是超筋的情况,而且一般都是水平筋超,也就是抗剪超。其根本原因是由于PKPM中框支梁采用梁单元模拟,上部剪力墙采用墙元模拟,梁单元与墙单元的连接情况与实际情况不符造成的。真实情况是转换层上一层剪力墙水平剪力比计算结果要小很多,因此PKPM的计算结果是不太合理的。

解决办法有两种:

1、采用墙元模拟框支梁,即框支柱和框支梁用剪力墙开洞的方式生成。

2、框支梁仍然用梁单元模拟,但将转换层分成两层建模。如转换层层高6米,框支梁2米高,则将其分为一个5层高的转换层+(0.5框支梁梁高=1.0米)的上部标准层,上部标准层计算结果以转换层上第二层计算结果为准。

如何根据上部结构和地质情况快速选择基础类型

地面下5米以内(无地下室)或底板底处土的地基承载力特征值(可考虑深宽修正)与结构总平均重度之间关系对基础选型影响很大,一般规律如下:若可采用独立基础;若可采用条形基础;若可采用筏板基础;若应采用桩基础或进行地基处理后采用筏板基础。

独立基础一般采用锥形基础还是阶梯形基础

锥形独基和阶梯形独基在实际工程中均有做的。锥形基础支模工作量小,施工方便,但对混凝土塌落度控制要求较严格。阶梯形独基支模工作量较大,但对混凝土塌落度控制要求较松,混凝土浇筑质量更有保证,因此阶梯形独基应用范围更大。

阶梯形独立基础最小配筋率如何计算

可以按最危险截面控制最小配筋率。一个设计合理的阶梯形独立基础一般都是第一阶最危险(长高比一般为2),因此当设计合理的阶梯形独基可按第一阶截面控制最小配筋率,而不必按全截面控制。

筏板合理厚度如何取值

江湖中一般按50mm每层估算一个筏板厚度,其实这只是一个传说。筏板厚度与柱网间距、楼层数量关系最大,其次与地基承载力有关。一般来说柱网越大、楼层数越多,筏板厚度越大。

根据老庄研究,对于20层以上的高层剪力墙结构,6、7度可按50mm每层估算,8 度区可按35mm每层估算;对于框剪结构或框架-核心筒结构,可按50~60mm每层估算。局部竖向构件处冲切不满足规范要求时可采用局部加厚筏板或设置柱墩等措施处理。

筏板基础中很多剪力墙JCCAD不能进行冲切验算

关于筏板冲切验算,规范仅规定框架柱和核心筒必须进行验算,对于普通剪力墙冲切是没有规定的,这不是规范的疏忽。在同一工程中,如果框架柱、核心筒及短肢剪力墙的冲切都满足规范要求,那么普通剪力墙肯定是满足规范要求的。如果一定要出普通剪力墙的冲切计算书,可以采用工具箱中筏板冲切进行,按等周长的原则将剪力墙等效成形状类似的矩形柱进行验算即可。

筏板沉降如何计算

筏板基础沉降计算应按勘察报告输入地质资料,并采用单向压缩分层总和法-弹性解修正模型进行计算。需要注意的计算沉降调整系数需要根据工程经验进行合理取值,一般土质较差时可取0.5,土质较好时可取0.2。

筏板基础要否进行裂缝验算,筏板最小配筋率是0.15%还是0.2%

一般情况下筏板基础不需要进行裂缝验算。原因是筏板基础类似与独立基础,都属于与地基土紧密接触的板,筏板和独基板都受到地基土摩擦力的有效约束,是属于压弯构件而非纯弯构件。因此筏板基础和独基一样,不必进行裂缝验算,且最小配筋率可以按0.15%取值。

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