高层设计7大指标调整方法
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盈建科各种参数设置盈建科参数设置结构总体信息1、结构体系:按实际情况填写。
2、结构材料信息:按实际情况填写。
层计算与地上⼀层的剪切刚度⽐,出现⼤于2或四舍五⼊⼤于2的,该层顶板即可作为嵌固端。
如果地下室各层都不满⾜嵌固条件,应将嵌固部位设定在基础顶板处,嵌固端所在层号填0。
6、与基础相连构件最⼤底标⾼:7、裙房层数:程序不能⾃动识别裙房层数,需要⼈⼯指定。
应从结构最底层起算(包括地下室),例如:地下室3层,地上裙房4层时,裙房层数应填⼊7。
8、转换层所在层号:应按楼层组装中的⾃然层号填写,例如:地下室3层,3)按模拟施⼯⼆:计算时程序将竖向构件的轴向刚度放⼤⼗倍,削弱了竖向荷载按刚度的重分配,柱墙上分得的轴⼒⽐较均匀,传给基础的荷载更为合理。
4)模拟施⼯加载三:采⽤分层刚度分层加载模型,接近于施⼯过程。
故此建议⼀般对多、⾼层建筑⾸选模拟施⼯3。
对钢结构或⼤型体育馆类(指没有严格的标准层概念)结构应选⼀次加载。
对于长悬臂结构或有吊柱结构,由于⼀般是采⽤悬挑脚⼿架的施⼯⼯艺,故对悬臂部分应采⽤⼀次加载进⾏设计。
当有吊车荷载时,不应选⽤模拟施⼯3。
113、风荷载计算信息:⼀般来说⼤部分⼯程采⽤YJK缺省的“⼀般计算⽅式”即可,如需考虑更细致的风荷载,则可通过“特殊风荷载”实现。
传来的荷载,同时还将叠加上部结构传来的刚度,使计算更加符合实际。
19、上部结构计算考虑基础结构:(需要时勾选,默认缺省)20、⽣成等值线⽤数据:(需要时勾选,默认缺省)21、计算温度荷载:(需要时勾选,默认缺省)22、竖向荷载砼墙轴向刚度考虑徐变收缩影响:(需要时勾选,默认缺省)控制信息1、⽔平⼒与整体坐标夹⾓(度):(P62)⼀般为缺省。
先取初始值0°,在计算结果WZQ.OUT中输出结构的最不利地震作⽤⽅向,如果⼤于±15°,则应将该⾓度输⼊此项重新计算,以考虑最不利地震作⽤⽅向的影响。
(±15°,9011、板元细分最⼤控制长度(m):⼀般为缺省值1。
高层结构设计中七个 比值的控制与调整龙广成摘 要 随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛。
在满足使用功能的情况下,高层建筑如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须面对的问题。
对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的七个极其重要的参数,!抗震规范∀、!混凝土规范∀、!高规∀均在相关章节对以上"七个比值"进行了严格控制。
关键词 高层建筑;结构设计;七个"比值";规范条文;SATW E程序;电算结果;名词释义;控制与调整引言:随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m的建筑物)的应用日益广泛。
在满足使用功能的情况下,高层建筑如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须面对的问题。
对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的七个极其重要的参数,!建筑抗震设计规范GB50011-2001∀(2008年版)(以下简称为抗规); !混凝土结构设计规范G B50010-2002∀(以下简称为砼规);!高层建筑混凝土结构技术规程J G J3-2002∀(以下简称为高规)均在相关章节对"七个比值"进行了严格控制。
在初步设计和施工图设计阶段,结构设计人员和审图人员对"七个比值"都非常重视,各类结构设计软件都有相应的详细电算结果输出,便于设计人员进行分析与调整。
本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件中的SAT W E程序的电算结果,结合规范条文要求,谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。
1 位移比1.1 名词释义位移比包含两项内容:(1)楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
位移比高规 3.4.5:为减少扭转对结构布置的影响,在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,竖向构件的水平位移和层间位移,A级高度不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层的1.5倍;结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度建筑不应大于0.9。
说明:过大的扭转效应会导致结构的严重破坏,对结构的扭转效应主要从以下两个方面加以限制:1、限制结构平面布置的不规则,避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
扭转位移比计算时,楼层位移可取“规定水平地震力”计算,“规定水平地震力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力,并考虑偶然偏心。
水平作用力的换算原则为每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值。
2、限制结构的抗扭刚度不能太弱。
当扭转方向因子大于0.5时,则该振型可认为是扭转为主的振型。
(周期比计算时,可直接计算结构的固有自振特性,不必附加偶然偏心)周期比位移比调整方法:1、程序调整:SATWE程序不能实现。
2、结构调整:只能通过调整改变结构平面布置,减小结构刚心与质心的偏心距;调整方法如下:1)由于位移比是在刚性楼板假定下计算的,结构最大水平位移与层间位移往往出现在结构的边角部位;因此应注意调整结构外围对应位置抗侧力构件的刚度,减小结构刚心与质心的偏心距。
同时在设计中,应在构造措施上对楼板的刚度予以保证。
2)对于位移比不满足规范要求的楼层,也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。
节点号在“SA TWE位移输出文件”中查找。
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。
周期比比调整方法:一旦出现周期比不满足要求的情况,一般只能通过调整平面布置来改善这一状况,这种改变一般是整体性的,局部的小调整往往收效甚微。
高层住宅-层造价估算指标高层住宅的层造价估算指标是衡量高层住宅建设成本的重要参考依据。
本文档详细介绍了高层住宅的层造价估算指标,包括土建工程、安装工程、装饰工程和其他费用等方面的内容。
1. 土建工程1.1 桩基工程:根据地质条件、设计要求及施工方法,桩基工程的造价指标一般为每米桩长XX元。
1.2 地下室工程:地下室工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
1.3 主体结构工程:主体结构工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
1.4 屋面工程:屋面工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
2. 安装工程2.1 给排水工程:给排水工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
2.2 供电工程:供电工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
2.3 照明工程:照明工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
2.4 暖通工程:暖通工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
3. 装饰工程3.1 室内装饰工程:室内装饰工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
3.2 外墙装饰工程:外墙装饰工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
3.3 门窗工程:门窗工程的造价指标一般为每平方米建筑面积XX元。
4. 其他费用4.1 建设前期费用:包括可行性研究费、规划设计费、地质勘察费等,一般为项目总投资的XX%。
4.2 建设期利息:根据贷款额度、利率及还款方式,计算建设期利息。
4.3 预备费:包括基本预备费和价差预备费,一般为项目总投资的XX%。
4.4 税费:包括增值税、营业税、城市维护建设税、教育附加税等,根据税率计算。
本文档仅供参考,实际造价可能因地区、设计方案、施工方法等因素而有所差异。
在具体项目报价时,请结合实际情况进行调整。
请注意,本文档仅为示例,实际内容可能与您的项目需求有所出入。
在实际操作中,请根据项目具体情况调整和完善相关内容。
如有需要,请随时向我提问,我将竭诚为您提供帮助。
5. 估算指标的应用在高层住宅项目的前期策划和预算编制阶段,通过层造价估算指标可以对项目的总投资有一个初步的预估。
PKPM结构设计参数本文介绍PKPM计算软件TAT, SATWE和PMSAP的新、旧规范版本之间的变化,这同时也是新旧规范(抗震规范、高层规程、荷载规范、混凝土规范〉的条文变化。
1,.风荷载风压标准值计算公式为:WK= 3 z u s u Z肌共I21 : 3 z=l+ & v 4)z/ uz在新规范中,基本风压Wo略有提高,而建筑的风压高度变化系数U E、脉动增大系数"» 影响系数u都存在减小的情况。
所以,按新规范计算的风压标准值可能比89规范大,也可能比89规范小。
具体的变化包括下面几条:1)、基本风压::新的荷载规范将风荷载基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇:新高规3. 2. 2条规定:对于B级高度的高层建筑或特别重要的高层建筑,应按100年一遇的风压值采用。
2)、地面粗糙度类别:由原来的A、B、C类,改为A、B、C、D类。
C类是指有密集建筑群的城市市区;D类为有密集建筑群,且房屋较高的城市市区。
3)、凤压高度变化系数:A、B、C类对应的风压高度变化系数略有调整。
新增加的D类对应的风压高度变化系数最小,比C类小20%到50%4)、脉动增大系数:A、B、C类对应的脉动增大系数略有调整。
新增加的D类对应脉动增大系数比89规范小,约小5%到10%。
与结构的材料和形式有关。
5)、脉动影晌系数:在89高规中,脉动影响系数仅与地面粗糙度类别有关,对应A、B、C类的脉动影响系数分别为,0. 48、0. 53和0. 63o在新规范中,脉动影响系数不仅与地面粗糙度类别有关,而且还与建筑的高宽比和总高度有关,其数值都小于89高规。
如C类、高度为50m、高宽比为3的建筑,u =0. 46,比89高规小28%,若为D类,则小37%o6)、结构的基本周期:脉动增大系数&与结构的基本周期有关(WoT12) o结构的基本周期可采用结构力学方法计算,对于比较规则的结构,也可以采用近似方法计算:框架结构T=(0. 08-1. 00)N:框剪结构、框筒结构T=(0. 06-0. 08)N:剪力墙结构、筒中筒结构T=(0. 05-0. 06)No其中N为结构层数。
高层结构设计需要控制的七个指标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:一、轴压比:主要为限制结构的轴压比,保证结构的延性要求,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及相应的条文说明。
轴压比不满足要求,结构的延性要求无法保证;轴压比过小,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少相应墙、柱的截面面积。
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。
二、剪重比:主要为限制各楼层的最小水平地震剪力,确保周期较长的结构的安全,见抗规5.2.5,高规3.3.13及相应的条文说明。
这个要求如同最小配筋率的要求,算出来的水平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:1)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。
2)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。
3)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。
三、刚度比:主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层,见抗规3.4.2,高规4.4.2及相应的条文说明;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。
说明:1、本限额指标作为各下属公司一般工程结构含钢量及砼含量的上限,设计任务书中的设计限额指标应根据工程特点在此基础上进行调整,且不得超过本指标。
2、结构钢材及混凝土包含剪力墙、柱、梁、楼板、空调板、窗台板、阳台栏板、外墙线脚、屋顶构件等混凝土结构的受力及构造钢筋;不含施工措施及损耗部分钢筋、预埋件钢筋、圈梁、过梁、构造柱、砌体拉结筋、混凝土墙梁与砌体间加挂的钢丝网等。
3、结构面积S的定义如下:S=S1+S2+S3+S4S1= 建筑面积(不含架空层面积)S2=对于有顶盖的外挑阳台、露台、结构连接板等按一半面积计入结构面积;小于2.2米层高的全部楼板面积计入结构面积;凹阳台应全部计入结构面积;层高较高而未计入建筑面积的入户花园、走廊等上有顶盖的楼板面积应计入结构面积;空调板、建筑线脚等凸出构件不计入结构面积。
S3=未计入建筑面积的凸窗面积S4=楼板开洞所预留的“赠送面积”,此部分面积的钢筋含量指标比对应限额指标低8㎏/㎡,混凝土含量指标比限额指标低0.11m³/㎡。
4、本限额指标对应的上部结构均指无结构转换层的正常上部结构,当在三层或以上层数以上设有结构转换层(转换率在30%以上)时,转换层以上的上部结构钢筋限额指标可以提高2 kg/m2。
5、所有地下室均按照地下水位在地表以下1.5m以内的情况考虑,当地下水位低于此情况时,应酌情降低限额。
6、所有全地下室均按照覆土厚度为约1.2M考虑,当覆土厚度低(高)于此情况0.3米时,可酌情降低(增加)钢筋限额指标约5 kg/m2。
7、人防地下室按照6级人防标准考虑,若实际人防标准高于6级,可酌情考虑提高地下室人防范围的限额指标。
8、对于地下室,本限额指标对应的普通桩基础或其它非筏板基础,当采用整体筏板基础或整体桩筏基础时,应酌情考虑提高整体地下室钢筋限额指标约20 kg/m2,混凝土指标约0.20 m3/m2。
9、当高层主楼的首层面积超过地下室单层面积的30%时,可酌情考虑提高地下室限额指标。
高宽比超限(高宽比超出规范介于6~7之间)高层建筑设计马延忠【摘要】随着社会的不断发展和科技水平的不断改进,高层建筑不断的涌现,高宽比超限的高层建筑是越来越普遍,本文通过甘肃某高层建筑进行计算和设计,并采取多重加强构造措施,以达到对结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力的控制.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2019(035)006【总页数】5页(P81-85)【关键词】高宽比超限;计算分析;地基承载力;零应力区【作者】马延忠【作者单位】甘肃省建筑设计研究院有限公司,甘肃兰州730030【正文语种】中文【中图分类】TV2551 工程概况本工程为某房地产开发有限公司开发的高层住宅楼,地上28层,地下1层;房屋高度84.45m,基础埋深7.95m。
标准层结构平面图1所示。
图1 标准层结构平面2 设计条件2.1 地质情况1)本工程场地地貌单元属渭河南岸II级阶地。
勘探孔孔口高程引自场地北侧围墙外一电线杆上(有标识),假设标高100.00m。
场地地面高程97.72~98.98m之间,相对高差1.27m。
地层岩性自上而下为:(1)素填土层:层厚2.20~4.00m。
地基承载力特征值fak=70kPa,变形模量Es=5.0Mpa。
(2)圆砾层:揭露层度8.10~13.00m,埋深约2.20~4.00m,层面标高94.27~95.98m,稍密~中密。
地基承载力特征值fak=380kPa,变形模量E0=32.0Mpa。
(3)-1粉质粘土层:层厚0.60m。
埋深约4.00m,层面标高93.90m,韧性中等,可塑。
地基承载力特征值fak=120kPa,变形模量Es=6.0Mpa。
(4)泥岩层:揭露层度3.30~11.30m,埋深12.30~16.10m,层面标高82.34~85.29m,地基承载力特征值fak=400kPa,变形模量E0=30.0Mpa。
2)该场地勘察深度范围内未见地下水,设计时可不考虑地下水对建筑物的影响。
【珍贵建筑设计知识】超高层建筑7大规划设计要点超高层建筑7大规划设计要点入口门厅从街道进入门厅,再由门厅进入电梯厅,垂直电梯至各楼层,这是超高层建筑中最为普遍的空间流线组织方式。
建筑空间与城市空间之间缺乏过渡,没有中间领域的概念,在人流集散的高峰期,对城市交通环境的影响也较大。
尽管许多超高层建筑都在门厅的艺术处理上颇费心机,设计得非常富丽壮观,但门厅内往往留不住人,形不成公共活动空间,而入口处也常出现人流拥塞的现象。
在出入口界面的处理上,应考虑空间过渡的自然,利用立面虚实、材料质感的变化与立面形象形成对比,形成富有活力的中介空间。
所以在超高层建筑的入口门厅应注意的几个问题:(1)入口门厅,应作到主次分明、尺度得当。
在超高层建筑的大型门厅中,设置几个十分显眼的标志,使门厅的巨大感被几个相应的尺度给弱化,让人们能准确的知道自己在空间中所处的位子。
(2)门厅空间的光线、色彩、细部、材质和家具、绿化等应结合人的尺度需要,提供舒适的休憩空间,便于人流的内外转移,同时也为人们提供了面对面的交流空间。
(3)超高层建筑由于人流量大,容易产生拥挤,门厅空间高度不能底矮,否则会给人们产生压抑的感觉。
而层高较高的空间中,柱子一般都会显得过于细长,比例不当。
应采用了横向线条划分的方法,对建筑材质进行色彩上的区分,使柱体细长的比例感得到改善。
在门厅顶部造型处理时,利用相对空间尺度较大的灯具来统一空间高大带来的失调感,在冷性的现代建筑中营造出人性化的活动空间。
2.立体绿化由于超高层建筑接地性差,使人们远离地面居住和工作,在钢筋混凝土堆砌的空间里,人们真正感受到环境中最为缺乏的就是绿色。
福斯特设计的60多层法兰克福银行总部大楼,是把自然环境引入超高层局部塑造的典型例子。
该建筑为60层,平面布局是一个三角形,带弧度的三边围绕着一个通高的中庭,每一层楼都是两边办公,一边花园。
花园有四层楼高,交错而上,为中庭提供了自然通风,并使靠近中心的办公区可以利用自然采光,视线可以透过中庭看到另一侧的花园及花园后的城市景色。
上海市工程建设规范《建筑抗震设计规程》(DGJ08-9-2013)强制性条文3 抗震设计的基本要求3.1.1 抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223 确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。
3.3.1选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。
对不利地段,应提出避开要求,当无法避开时应采取有效的措施。
对危险地段,严禁建造甲、乙类的建筑,不应建造丙类的建筑。
3.4.1建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。
不规则的建筑应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;严重不规则的建筑不应采用。
注:形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。
3.5.2结构体系应符合下列各项要求:1应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。
2应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。
3应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力。
4对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力。
3.7.1 非结构构件,包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备,自身及其与结构主体的连接,应进行抗震设计。
3.7.4框架结构的围护墙和隔墙,应估计其设置对结构抗震的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏。
3.9.1抗震结构对材料和施工质量的特别要求,应在设计文件上注明。
3.9.2 结构材料性能指标,应符合下列要求:1 砌体结构材料应符合下列规定:1)普通砖和多孔砖的强度等级不应低于MU10,其砌筑砂浆强度等级不应低于M5;2)混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5,其砌筑砂浆强度等级不应低于Mb7.5。
2混凝土结构的材料应符合下列规定:1) 混凝土的强度等级,框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区,不应低于C30;构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20;2) 抗震等级为一级、二级、三级的框架和斜撑构件(含梯段),其纵向受力钢筋采用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25;钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3,且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。
高层结构设计需要控制的七个比值及调整方法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。
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:1)SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的。
2)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”。
3)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。
4)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(第一振型转角方向)的侧移刚度是合理的;但相对于另一主轴(第三振型转角方向)的侧移刚度则过小,此时宜适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的刚度,并适当加强结构外围(主要是沿第三振型转角方向)的刚度。
5)在进行上述调整的同时,应注意使周期比满足规范的要求。
6)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。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------引言: 随着城市的发展和科学技术的进步,高层建筑(10层及10层以上或房屋高度超过28m 的建筑物)的应用日益广泛, 由于高层建筑相对较柔,水平荷载作用效应明显,在满足使用条件下如何才能达到既安全又经济的设计要求,这是结构设计人员必须去追求与面对的。
笔者认为,对于高层结构设计来说,位移比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比是保证结构规则、安全、经济的六个极其重要的参数,《建筑抗震设计规范GB50011-2001》(以下简称为抗规);《混凝土结构设计规范GB50010-2002》(以下简称为砼规);《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002》(以下简称为高规)均在相关章节对以上“六个比”进行了严格控制。
在初步设计和施工图设计阶段,结构设计和审图人员对以上“六个比”都非常重视,各类结构设计软件也对这“六个比”有详细的电算结果输出,便于设计人员进行分析与调整。
本文仅以我国目前较为权威且应用最为广泛的PKPM软件中的SATWE程序的电算结果,结合规范条文的要求,谈谈如何对电算结果进行判读、控制与调整。
1. 位移比(层间位移比):1.1 名词释义:(1)位移比:即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。
(2) 层间位移比:即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。
其中:最大水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移。
平均水平位移:墙顶、柱顶节点的最大水平位移与最小水平位移之和除2。
层间位移角:墙、柱层间位移与层高的比值。
最大层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值。
平均层间位移角:墙、柱层间位移角的最大值与最小值之和除2。
1.3 控制目的:高层建筑层数多,高度大,为了保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其最大位移和层间位移加以控制,主要目的有以下几点:1 保证主体结构基本处于弹性受力状态,避免混凝土墙柱出现裂缝,控制楼面梁板的裂缝数量,宽度。
2 保证填充墙,隔墙,幕墙等非结构构件的完好,避免产生明显的损坏。
3.控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。
1.2 相关规范条文的控制:[抗规]3.4.2条规定,建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则,对称,并应具有良好的整体性,当存在结构平面扭转不规则时,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),不宜大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍。
[高规]4.3.5条规定,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A、B级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
[高规]4.6.3条规定,高度不大于150m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层间之比(即最大层间位移角)Δu/h应满足以下要求:结构休系Δu/h限值框架1/550框架-剪力墙,框架-核心筒1/800筒中筒,剪力墙1/1000框支层1/10001.4 电算结果的判别与调整要点:PKPM软件中的SATWE程序对每一楼层计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值,详位移输出文件WDISP.OUT。
但对于计算结果的判读,应注意以下几点:(1)若位移比(层间位移比)超过1.2,则需要在总信息参数设置中考虑双向地震作用; (2)验算位移比需要考虑偶然偏心作用,验算层间位移角则不需要考虑偶然偏心(3)验算位移比应选择强制刚性楼板假定,但当凸凹不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型,当平面不对称时尚应计及扭转影响(4)最大层间位移、位移比是在刚性楼板假设下的控制参数。
构件设计与位移信息不是在同一条件下的结果(即构件设计可以采用弹性楼板计算,而位移计算必须在刚性楼板假设下获得),故可先采用刚性楼板算出位移,而后采用弹性楼板进行构件分析。
(5)因为高层建筑在水平力作用下,几乎都会产生扭转,故楼层最大位移一般都发生在结构单元的边角部位2.周期比:2.1 名词释义:周期比即结构扭转为主的第一自振周期(也称第一扭振周期)Tt与平动为主的第一自振周期(也称第一侧振周期)T1的比值。
周期比主要控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响,使结构的抗扭刚度不能太弱。
因为当两者接近时,由于振动藕连的影响,结构的扭转效应将明显增大。
2.2 相关规范条文的控制:[高规]4.3.5条规定,结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比(即周期比),A级高度高层建筑不应大于0.9;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。
[高规]5.1.13条规定,高层建筑结构计算振型数不应小于9,抗震计算时,宜考虑平扭藕连计算结构的扭转效应,振型数不小于15,对于多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。
2.3 电算结果的判别与调整要点:(1).计算结果详周期、地震力与振型输出文件。
因SATWE电算结果中并未直接给出周期比,故对于通常的规则单塔楼结构,需人工按如下步骤验算周期比:a)根据各振型的两个平动系数和一个扭转系数(三者之和等于1)判别各振型分别是扭转为主的振型(也称扭振振型)还是平动为主的振型(也称侧振振型)。