完整版朱炳寅观点汇总 精华文档格式.docx
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若将计算嵌固端选取在首层则会造成结构刚度偏大;
计算时取基础顶面作为结构力学的计算嵌固端,地下室顶板即首层作为构造嵌固端并满足抗规6.1.14条的所有强度要求;
底部加强区应从地下室一层开始设置,无须满足《抗规》6.1.10.3款及《高规》7.1.4.3款规
定的底部加强区延伸至基础顶面;
无论计算嵌固端选取在任何位置,由于地下室周边有很大的刚度的侧墙并受周边岩土的约束,在地震
作用下其侧向位移受到限制,所以地下室对高层建筑上部结构的嵌固效果是客观存在的,上部结构白
地震作用要通过地下室顶板进行传递也是必然的,高层建筑地下室顶板即首层楼板必须具有较强的整体性和刚度,可将高层建筑的水平地震作用有效的传递到地下室周边岩土中去;
通过相关计算分析可知塔楼一定范围内结构(纯地下室框架)水平剪力递减较快,但仍然存在一定的内力,而实际工
楼与室外顶板有较大的高差,如下图所示:
实际工程情况
解决方法一:
将高差分成几个较小的高差,并在高差处设置较宽的梁,
加强该梁的抗扭能力
解决方法二:
通过在上下梁板端采取加腋方式
4,地下室的抗展第级与上SS结构不完全一,型・当地下室顶極作为上部錯构的嵌固部毡吋.地下一层作为上部结枸竖向构件的延忡和锚固区域、其航麻尊级对应于上部结构首J3的抗羅措施和抗催构蛊肯施娶求,抱下一扈以下的靈层一般不要求计算地爲作用、其抗縄誓级仅对应于抗震枸造持施的墓求£
见纳构蜃计建徴之計,
£
注意对“上部结枸的嵌固部位”的理解.强调円嵌固部垃”的槪念.工程中的蔽固是一午“区卿是亠部垃”,而不是理论上的“嵌固点”或檢固端寫嵌固是对円上部结梅杯的叢固.而不一定是对相郸上一层的"
嵌围二
4)上部结构嵌固部位的确定
<
1)当地下一层结构的楼层侧向刚度与相邻的上部结构首层的楼层创向刚度比満足要求时.地下室顶板可作为上部结构的嵌固瑞,其F可按下列方法计算*
1电算时7按式(6・1・3・2〉计算
7=舲二261.3-2)
式中:
/一地下一层结构的楼层侧向刚度与相邻上部结构首层的楼层側向刚度的比值,在采用电算程序计算时.不应考虑回填土对地下室约束的栢对刚度系数,
»
:
血顶«
±
T«
-R
(b)主樓磁寺级低于IH«
W
图&
1.3-4主桜、殆房、地下室的抗层等级
V,.V:
——・地下一层及上部结构首层的楼层剪力;
△x心-一地下一层及上部结构首层的层间位移。
2
手算(用于方案阶段及初步设计阶段估算)时7可按式(6・1・3•的计算。
G、G-地下一层与上部结构首层的混凝土剪变模趟,
A、A,——地下一层与上部结构首层的折算受剪面积;
(6.1.3-4)
A|=AW|4-0-12AC)
Az=人虫+O・12A&
(6.1.3-5)
A*.A淞一-抗後验算方向地下一层与上部结构首层抗震墙受剪总有效面积(一般貝计算抗霍垢腹板面积”
A&
、——地下一层与上部结构首层框架柱(包牯抗展墙端柱)总彼面面积;
当柱戴面宽度不大于300mm且扶截面商宽比不小于4时.可按抗震墙
考虑:
H——地下一层与上部结构首层的高度.
(2)当不满足上述
(1)的要求时,地下室对上部结构的嵌固部位应下移(至地下二层或更下的地下室楼层〉,直至地下室某楼层侧向刚度与上部结构首层苣楼层侧向刚度比满足要求时.相应的地下空楼板可杵为上部结构的诙因部位(更多问題见第6・1.14糸).
2.地下室顶板不作为上部结构嵌固部位时
地下室顶板不作为上部结构嵌固部位时,对地下室顶板及俶固部位楼板的要求.规范未作具体规定,应根据工程经验确定,当无可靠工程经验时.可参照以下做法设计:
1)上部结构的嵌固部位的确定:
(1)按地下结构与地上结构的楼展侧向刚度比来确定上部结构的嵌固部位•即:
可依次验算地下二层及以下各层对首层的楼层侧向刚度比.当满足y>
2时,便可确定上部结构的厳固部位•地下一层地面作为上部结构嵌固部位时的刚度比计算要求见图6・1.14-3,嵌固部位继续下移时以此类推。
图6.1.14-3地下一层地面作为上部
结构恢固部位时的刚度比要求
(2)还应注憑:
"
地下室结构的楼层侧向刚度”指结构自身的刚度,在确定上部结构嵌固部位时.楼层侧向刚度比的计算中不考虑土对地下室外墙的约束作用。
3)事实上.回填土对地下室结构的约束作用很大.一锻情况下可按地下室结构自身刚度的3〜5倍近似考虑。
因此,地下空结构•与周国回填土的总刚度要比地下室结松的自身刚度大许多.比较可以发现.当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,包括地下室结构自身及回填土影响的地下室总测向刚度为上部结构的4・5倍以上;
而当地下室顶板不能作为上部结构嵌固部位时.包括地下室结构自身及回填土约束的地下室总例向刚度.一般情况下也不会小于上部结构的3倍。
因此地下室顶板处对上部结构的嵌固作用是客观存在的,是否作为上部结构的嵌固部位,考察的只不过是这种嵌固作用的强弱问题。
无论地下室顶板咼否作为上部结构的假固部位.结构设计中均应该考虑虾室嗖板处实际存在的嵌固作用,并采取相应的加强措施。
2)计算要求
地下室顶板不作为上部结构锻固部位时(以上部结构嵌固在地下一足地面为例人仍应考虑地下室顶板对上部结构实际存在的嵌固作用.应取不同嵌固部位(地下一层的地面和地下室顶板顶面)分别计算,包络设计・
3)构造做法
对地下室顶板•除顶板厚度可适当降低至不小于160mm外$其他均可按规范的本条规定设计。
4)当地下二层对首层的楼层侧向刚度比7^2时,地下二层的顶板可按嵌固部位楼板要求设计.
5)当地下二层顶作为上部结构的嵌固部位时•地下二层及以下层的抗展等级的确定见第6.1.3条的相关规定•有条件时可适当提髙在嵌固部位以下(尤其是紧邻嵌固部位)楼层的抗屣等级。
6)当上部结构的嵌固部位在地下二层顶板以下时,上述2〉〜5〉各步骤相应调整。
3.在规范未作出明确的规定前,可依据以下原则确定上部结构嵌固部位的楼层侧向刚度比:
1)手算(用于方案阶段及初步设计阶段)时.可采用剪切刚度法(见公式6.1.14-
1)>考察的重点是抗侧力构件的截面变化及层高的影响。
心兵令烛(6.1.14-1)
GZAZhi
[A】,AJ=Ar+O・12AC(6.1.14-2)
G、G2——地下室及其地上一层的混凝土剪变模母;
A——地下室及其地上…层的折算受剪截面;
■——在计算方向上,抗震墙全部有效面积;
人——全部柱截面面积;
fht——地下室及其地上一层的层高。
2)电算时,可采用楼层剪力与层间位移的比值法,即按公式<6.1.14-3)计算,考察的重点是形响侧向刚度的各种因素。
(6.L14-3)
Vi、乂——地下室及其地上一层的楼层剪力$
△、血——地下室及其地上一层质心处的层间位移(按各振型位移CQC组合计算).
3)一般情况下,按上述两种方法计算的嵌固部位楼层侧向刚度比数值各不相同•有时计算结果相差很大(如:
当地下室设置矮墙时•由于矮墙对地下室的侧向刚度贡献很大,而墙体面积的増加有限),此时应以公式(6・1・14・3)的计算为主,同时按公式(6.1.14-1)的计算结果应/>L5(见表3.4.3-6)o
4.关于上部结构嵌固部位的问题讨论
1)上部结构的嵌固部位.理论上应具备下列两个基本条件:
(1)该部位的水平位移为零;
(2)该部位的转角为零。
2)从纯力学角度看,嵌固部位是一个点或一条线(如果本这一死标准去衡址工程实际中的嵌固部位,显然很难满足),而从工程角度看,嵌固部位是一个区域,只有相对的嵌固,没有绝对的固定(实际工程中不存在纯理论上的绝对嵌固部堂)・
3)地下室顶面通常具备满足上述嵌固部位要求的基本条件,一般情况下,应尽量将上部结构的嵌固部位选择在地下室顶面.
(1)地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时,结构的加强部位明确,地下室结构的加强范国高度较小.结构设计经济性好。
有人提出为节省工程造价可以采用降低嵌固部位的办法。
其理由是降低结构的嵌固部位可以诫小地下室的加强区域高度。
其实这是错误的.是对上部结构底部加强部位槪念的误解,明显没有考虑上述2中应采取的相应结构措施.因而是不合适的,也是不安全的。
(2)嵌固部位在地下室顶面是最经疣繼择,这也就是为什么一般工程都应该选择地下室顶面作为缺固部位的原因。
嵌固部位越降可总加强范围越大.因而结构的费甩藝两。
4)注意:
只有地下室才具备对上部结构嵌固的基本条件。
上部其他楼层(如裙房顶等处片即便满足刚度比要求也不能成为其上部结构的嵌固部位,而只能作为刚度突变搂层考虑(属于刚度突变区域,引起内力突变产生变形集中现彖,对结构抗慝不利
5)当地下室顶面无法作为上部结构的嵌固部位时:
C〉当为一层地下室时,可按《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》JGI6—99的要求将滾固部位取在基础頂面,
(2)当为多层地下室肘,可按图5.1.14-3的建议确定上部结构的嵌固部位。
图6.1.14-3中的要求,就是在一定区域内满足对上部结构的侧向刚度比要求。
而在嵌固端确定厉的结构设计时,应考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献及地下一层对上部结构实际存在的嵌固作用,对地下室顶板采取相应的加强措施,对才层及地下一层的抗侧力构件采取适当的加强措施,必要时可采取包络设计方法。
6)当地下室顶面无法作为上部结构的嵌固部付时,对上部结构嵌固部位的确定在工程界争议较大,主要观点如下:
(1)套用《抗震规范》的规定,当下层的抗侧刚度与上层的抗侧刚度比Ki/KM2时,则才认为第i层为上部结构的嵌固部位。
粗看起来上述观点似乎很有道理,其实不然,地下室的抗侧刚度之所以在通微情况下能大于首层许多,是因为,地下室通常设有刚度很大的周边抗震墙(挡土墙儿一般情况下很容易満足K^/Kx>
2的要求。
但是,在地下室平面没有很大突变、不增加很多抗喪墙的情况下,要实现地下二层或以下各层其下层的侧向刚度大于上层2倍,则几乎是不可能的,最后的结果只有一个,那就是嵌固在基础(或箱基〉顶面。
(2)我们考察的是地下室对上部结构的嵌固作用.刚度比始终应该是对上部结构底层(即建筑首层)的刚度比值。
需要说明的是,在施工图审查过程中,当地下一层地面作为上部结构的嵌固部位时,被要求验算地下二层与地下一层的楼层侧向刚度比是否满足
2,显然这一要求是不恰当的.
(3)套用《箱筏规范》的规定,直接将嵌固端取在基础(或箱基)顶面,或采用计算手段考虑土对地下室刚度的贡献.资料〔2门第4.3.1条规定:
“进行结构的内力与位移分析时.结构的计算缺固端宜设于基础面.有地下室时可考虑地下室外墙的影响,用壳元或其他合适的单元模拟地下室外墙。
当地下室层数较多时,可于地下二层及以下楼层设置土弹簧考虑土侧向约束的彩响。
土弹簧刚度的选取宜与室外岩土的工程性质匹配上述做法将带来诸多不礎定问题:
1结构总的地震作用效应被放大(作为地方标准若其目的就是要高于国家规范,则可以理解
2嵌固端取在基础顶面,导致上部结构固定端的下移.抗震设计的强柱根在基础顶面位圖,极不合理。
把地下室对首层的实际约束作用,等同于別度变化的一般部位,不合理也不安全$
3嵌固端取在基础顶面时,地下室的抗决等级如何合理确定的问题,
4嵌固端取在基础顶面时,对地下室各层的楼板是否应考虑加强问题,加强的原则如何准确确定;
5规定过于原则,不方便使用,女X地下一层模拟地下室外墙是否应考虑土对地下室的约束作用、土体弹簧的刚度取值等;
6在转换层结构中,造成对底部大空间层数判别的混乱•
(4)要求在计算楼层侧向刚度比时考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献,这同样是
—个似业虑非的间题,若在计笄楼层恻向刚度比时考虑地下塞外围填土对地下室刖度的适献【通常取刚度就大聚数为3-5,以考虑囘填土对结构的约束作用人则任何时候的龍満足K^i/K-^2的要处‘而无须进行搂层侧向刚度比的验算。
很明嶷这-观点是有问題的.
因此,在作为确定嵌固部位塑化指标的璘层髓向刚度比计算中*只考虑结构自身的侧
向刚度比【不考虑地下室外围填土对地下室刚度的贡献)是合理的*而柱嵌固端确定后的结枸设计中*应考虑地下室外围填土对地F臺刚度的贡献.井进行相关的设计计算"
乩在结构设it计算时应分廂步走,弟一步£
确宦锻固部位吋的汁算九先惯定站构的
嵌固部位在基础顶面、不考虑冋填土对地下室楼层测向刚度的贡猷,计算基础顶面以上各层结构自身的楼层侧向刚度比(注意相关范围的确定);
第二步(嵌固部位确这后的计跖报据上述第一步计算的楼层侧向刚度比值确定上部结构在地下室的嵌固部拉,并将计莽模型中的武固部位调整婪已确定的嵌固部值楼层,同时考•虑回境土对地下室搂展制向剛度的影廂,进行结构及构件的设计计算.
fi.与嵌固部位有关的问题
规范中只规定了当地下室项■扳作为上部结构联固部拉时的各顼具体规定・当上部结构
的療阖部位下移时.相关问题可按如下建议处遅:
D对应于第6.2.3关于框架结构的乌虽柱根持要求,地下室顶板处仍是上部框架结构的"
强柱根”,将此出强拄根”由地下室顶板往下延仲菜上部结构的嵌固部垃。
2)对应于/抗谨规范》第&
】,1寸条第3款关于弋虽梁弱柱"
的位賈,市地下室顶板下训至上部结构的嵌13部位"
引房屋高度H的起算点仍为室外地面,与”嵌固部位捕无关*实际工程中可考塩"
嵌固部位”下移导致地農作用加大第不利因素,适当提离结构的性能设计冃标.
4)基础的埋贸深度与建筑物高度(即房屋高度)H有关*与“嵌固部位加无关*实际工程中可考虑地毬上对房麾约束作用的降低导甦“嵌固部位抄下移等不利因素,采取适当的验算及加强措施,以确保建筑物的抗倾覆稳定性"
们对血于住抗震规范》第6-X9^关于底层框架柱柱根的箍觞加密问题,地下室顶板(无地下室时为基础顶面或首层刚性地坪1仍是“底层柱柱根”迖域.对上部结构的嵌閒部位也应按“底层柱柱根”处理+即从地下室顶板往下延伸至嵌周端・
关于构件的计算长度系数问题
构件的计算长度等于计算长度系数乘以杆件长度,要注意程序计算长度系数的定义,一般情况下,杆件被分割的计算点越多,则计算长度系数越大。
应注意:
影响构件计算长度的因素很多,程序对复杂情况下构件计算长度的计算准确性较差,因此,应注意对复杂问题进行适当的简化,对于多层通高的柱子或有多个计算点分割的构件,应特别注意核算计算长度系数。
关于高大女儿墙的设计计算问题
对高度较大的女儿墙,应注意其平面外受力问题、防倒塌问题等,对于特别高大的女儿墙应设置扶壁
柱,或扶壁框架。
主体结构计算时应考虑高大女儿墙的风荷载及地震作用,满足承载能力极限状态要求,对墙平面外的变形可适当放宽,以不倒塌为原则。
对高大女儿墙,有条件时应尽量采用现浇钢筋混凝土墙板,以获取较大的整体性并提高防倒塌能力,对混凝土墙板应采取设置温度缝等防裂措施。
关于坡地建筑设计问题
对坡地建筑应特别注意其扭转问题,即使建筑平面均匀对称,但坡地对结构的约束高度不同以及挡土墙的刚度不同等,加大了结构的扭转。
目前,对坡地建筑主要是通过营造局部平地环境消除坡地对建筑物的影响,就是在建筑物的迎坡面设置永久性挡土墙,将坡地与建筑物脱开,避免结构的扭转。
对未经营造局部平地环境”处理的坡地建筑,目前尚没有很好的计算办法,一般采用包络设计的方法来估算坡地建筑的扭转。
建议,对坡地建筑应通过营造局部平地环境消除坡地对建筑物的影响,不应在坡地上直接建造高层建筑,对坡地上的多层建筑,可采用包络设计的方法估算坡地对结构的扭转影响。
关于“楼层位移比"
和“层间位移角"
问题
常有人问起楼层位移比”和层间位移角”的相关问题,此处一并答复:
1、楼层位移比”
1)定义一一楼层位移比”指:
楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的比值;
2)目的一一限制结构的扭转;
3)计算要求一一规定水平地震力作用下,考虑偶然偏心(注意:
不考虑双向地震)。
2、层间位移角”
1)定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比;
2)目的一一控制结构的侧向刚度;
3)计算要求不考虑偶然偏心,不考虑双向地震。
3、综合说明:
1)现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制,即通过对扭转位移比”的控制,达到限制结构扭转的目的;
通过对层间位移角”的控制,达到限制结构最小侧向刚度的目的。
2)对层间位移角”的限制是宏观的。
层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联,无需考虑偶然偏心及双向地震。
3)双向地震作用计算,本质是对抗侧力构件承载力的一种放大,属于承载能力计算范畴,不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。
4)常有单位要求按双向地震作用计算控制扭转位移比”和层间位移角”,这是没有依据的。
但对特别重要或特别复杂的结构,作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。
4、相关索引
1)江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则第5.1.3条规定:
先计算在刚性楼板、偶然偏心情况下的扭
转位移比,当扭转位移比大于等于1.2时,分别按偶然偏心和双向地震计算,再取最不利的扭转位移比进
行扭转不规则判别。
(博主提示:
请注意,这是很严格的要求)。
2)复杂高层建筑结构设计(徐培福主编)第195页,图7.1.7,先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比,
根据计算结果分两种情况分别计算,一是,当扭转位移比小于1.2时,按偶然偏心计算;
二是,当扭转位
移比大于等于1.2时,按双向地震计算。
再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别。
请注意,这里对采用双向地震的判别是比1)放松许多,注意,这里的规定都是对复杂高层
建筑而言的,对一般工程,原则上不需要进行这样严格的判别)。
全国统一措施:
山:
圧总般胖域大弹+1:
位移俯砒值吋足不计人艸然倔心的-前住监算位初•匕的限们吋咗琴虑测匙備心的參弘
(./:
褐比计算时,栈型庇采用刚U楼板槪疋°
肘丁平而特刖挾获的结构,可務右話圧建箱胡殺土耐构技术覘理》阀m-劄曲规世的偶熬偏心矩适当就少°
时于质盘与布叩艮不对制:
.不均匀蝴虬瑕不考戌偶需•心摩财时位移比知」吋・应样充井算取向水平地戌柞!
M];
的扭转影响,卩i.Striij水平地化fli側熾旳心不需耍bd时纽負.即胶外构件示戟力吋应取哥帐册热心心6向地宓ft:
Hl峙不坊虑個煎怕心XJtifq定世作用一:
着中的脱大Fi也验算皿大并性位移ffift!
值时吋不芳虑职向水平地誰柞用下的把转幣响n
关于双向地震的相关问题
最近有网友提出关于双向地震的相关问题,此处一并回答:
1、一般情况下,先考虑偶然偏心计算;
1)当为质量和刚度明显不对称的结构"
(可按:
一般结构位移比不小于1.4、复杂结构不小于1.3把握)时,再拨开考虑双向地震开关;
2)当不为上述1)情况时,直接采用偶然偏心的计算结果。
2、对质量和刚度明显不对称的结构”可按取偶然偏心和双向地震两次计算结构的较大值。
3、弹性层间位移角,规范要求进行宏观控制,实际工程中应根据工程的具体情况,灵活掌握。
化无工结构的前三个扳型屮+当第一振壘的扭转方向因子在035-0.65^1,且扭转不规则程厘为[I类时+表明结构的质址与刚度舟科明城不对称*车均匀、应计算双向水平地離柞用下的省高规:
茹曲低
广东省院高层住宅统一措施:
〔1〉偶然偏心:
讣算肛向地冼柞用时应考虑;
计弊双向水平地斶作f可不考虑。
(2)双向地震:
斗貝备F列条件之一时应老虑:
①机转位移比p>
时:
②A级闾歐鏗筑的结构拉转周期比大于月级囱度建筑的结I转蘭期比大于0.85当il-ffXJi向地谨作用时,应与单向地催柞用
偶然備心的计算站果进行比较,取不利的怖况进行设讣■:
关于连梁刚度折减的相关问题
抗规6.2.13条文说明:
2计算地震内力时,抗震墙连梁刚度可折减;
计算位移时,连梁刚度可不折减。
抗震墙的连梁刚度折减后,如部分连梁尚不能满足剪压比限值,可采用双连梁、多连梁的布置,还可按剪压比要求降低连梁剪力设计值及弯矩,并相应调整抗震墙的墙肢内力。
抗规6.2.13条:
2抗震墙地震内力计算时,连梁的刚度可折减,折减系数不宜小于0.50。
(3)连梁刚度折城:
一般取山詰〜0.&
地縄作用控制时不应小于凤荷载控制时不小于0.8,连梁刚崖折减适用于计算地震作用效V,樂力荷载、凤荷载下不应考盘删刚嵌折械.GSSAP只在地健祚用F•苛虑连粱阴度折滅,SATWE对「用懦梁/横方式楚立的连壤貝在地爲节用下渤虑连衆刚度折减.而对于用椎架梁理模方式連哀的连杲・对所亍工况(地曜柞用*乘力荷裁、凤简戦等h均考思了连梁刚厦折曙,计炸一站曲魅钛侍科忖*诈梁刚用不析减。
1,重力荷载、风荷载作用效应计算不宜考虑连梁刚度折减。
2,地震作用效应组合工况,均可按考虑连梁刚度折减后计算的地震作用效应参与组合。
(效应含位移和内力,
二者宜取相同的折减系数)
3,设防烈度低时可少折减一些(6、7度时可取0.7),设防烈度高时可多折减一些(8、9度时可取0.5)。
折减系数不宜小于0.5
连梁刚度折减的问题
经验算,剪力墙结构30层,折减0.5、0.7和不折减,周期位移相差很小。
折减0.5:
周期:
2.7940位移角:
1/860;
折减0.7:
2.7932位移角:
1/858;
不折减:
2.7924位移角:
1/85
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