程序计算中的几类超筋的分析
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此资料系本人一段时间的使用心得及根据MIDAS网页上QA资料的整理,希望能对各位有所帮助。
1、问:定义板厚时,面内厚度与面外厚度是什么意思?程序计算自重时如何取值?答:板的面内厚度是用来计算板的面内抗拉及抗压刚度的;面外厚度是用来计算板的面外抗弯刚度的。
假设N为面内厚度,W为面外厚度,程序计算自重时一般取用N值;当N=0、M>0时,以M值计算自重。
2、问:梁、柱、墙配筋设计是如何考虑的?答:目前版本程序提供的计算书是根据实际配筋的验算结果,而非是求构件所需配筋面积的过程。
一、梁的配筋设计根据《混规》的方法,取用内力包络值进行配筋计算。
当计算结果显示超筋时,可以调大钢筋直径,再进行配筋设计。
程序内定配筋只提供两排钢筋,多排时可通过加大每一排的钢筋数量再进行验算。
二、柱的配筋设计程序是按《混规》附录F的双偏压方法计算配筋的,具体过程是根据用户定义的柱截面尺寸,程序按构造要求先定好钢筋根数,再根据定义的钢筋直径按顺序对各组组合内力进行承载力计算,当截面承载力不满足时,再选用下一个钢筋直径进行计算,直至截面承载力满足所有组合内力的要求。
因为双偏压设计是一个多解的过程,所以程序必须按上述操作才能输出一个合理的配筋结果。
另外程序也提供验算的功能,可在设计>钢筋混凝土设计参数>编辑验算用柱截面数据里先定义好钢筋布置,再通过设计>钢筋混凝土截面验算>柱截面验算进行验算。
三、剪力墙的配筋设计目前版本剪力墙的配筋设计没有考虑边缘构件的设计要求,剪力墙是按直线段墙来做配筋设计的,具体设计方法见《混规》中有关规定。
另外Gen691版本暂时屏蔽了对剪力墙沿层高方向划分的功能,对于想进行细分的剪力墙可用下面的方法进行处理。
如下图所示,现在需要对中间层的剪力墙进行细分。
首先使用模型>单元>分割将中间层的剪力墙进行细分。
在模型>建筑物数据>生成层数据中生成层,然后将3、4、5层解除刚性板假定;将细分的每一层的墙单元定义为一个墙号;进行设计,该层墙体的配筋取横向划分后最下面的墙号2的配筋。
1.我是计算结构内力,配筋计算出现的。
错误提示如下:Visual Fortan run-time errorforrtl:severe(24):end-of-file during read,unit16,flie E:\学习\多层\SATWE计算模型\LOAD.MID我用2005破解板时SATWE不选一次加载,要选计算水平地震可解决,或者把2002破解板SATWE摸块调入覆盖也可解决.2. pkpm satwe结构内力计算提示错误:有效质量自由度小于指定分析振型数是什么意思?振型组合数的选取:在计算地震力时,振型个数的选取应是振型参与质量要达到总质量90%以上所需要的振型数。
但要注意振型个数不能超过结构固有的振型总数。
一个楼层最多只有三个有效动力自由度,所以一个楼层最多选3个振型。
振型数应是3的倍数3. pkpm里用satwe算结构内力配筋时,提示“0x00708547”指令引用的“0x1110ffdo”内存,该内存不能被read?高手。
PKPM出这个问题是因为节点处数据错误。
产生的原因是布置的构件连接处出现了间断,导致荷载没法传递,pkpm无法正常运算。
之所以这样,可能是自己在布置构件的时候并没有布置在轴线上,也可能是pkpm自身的原因。
出现这种情况,没办法,删除一般都不行,一般只能重新建模。
4. pkpm satwe多高层内力计算中出现Winsat-F.exe 应用程序错误怎么办?那是模型的有问题,你看看是在计算第几层时出现的这个,那就重点修正这层的模型。
5. pkpm在使用satwe模块时提示找不到c:\pkpm\sat\winsat-p.exe是什么原因啊?表示pkpm在运行时找不到winsat-p.exe,如果你的pkpm确实安装在c:\pkpm 目录下,那就确认c:\pkpm\sat\winsat-p.exe是否存在,如果不存在建议重装pkpm;如果pkpm安装目录不是c:\pkpm,则到pkpm安装目录下找到cfg\regpkpm.exe,并双击,输入cfg的正确安装目录(如安装在e:\pkpm盘,则输入e:\pkpm\cfg),点击注册按钮,再运行试试。
PKPM设计基础时的参数分析和最小配筋率使用注意独立基础的最小配筋率问题比较复杂,有以下资料供参考:1.当独立基础底板厚度有规定:挑出长度与高度比值小于2.5。
因此不能当做一般的卧于地基上的板来看待2.满足1的要求是基础底面反力可以看作是线性的。
也就是说不考虑基础底板的弯曲或剪切变形。
3.基础底版有最小配筋要求即10@200,这比原来的8@200已经提高。
4.基础底版是非等厚度板,计算配筋率只能按全面积计算,不能按单位长度计算。
本人认为独立基础底板配筋不用按最小配筋率控制。
JCCAD程序中作了选项,如果输入最小配筋率则会按全截面演算最小配筋率。
当进行等强代换后程序还会重新演算最小配筋率。
我院总工要求结构设计人员的一些注意事项6、对小塔楼的界定应慎重,当塔楼高度对房屋结构适宜高度有影响时,小塔楼应报院结构专业委员会确定7、施工图涉及到钢网架、电梯及其它设备予留的孔洞、机坑、基础、予埋件等一定要写明:“有关尺寸在浇筑混凝土之前必须得到设备厂家签字认可方可施工。
”8、砌体结构不允许设转角飘窗。
9、钢结构工程设计必须注明:焊缝质量等级,耐火等级,除锈等级,及涂装要求。
10、砌体工程设计必须注明设计采用的施工质量控制等级。
(一般采用B级)。
11、砌体结构不宜设置少量的钢筋混凝土墙。
12、砌体结构楼面有高差时,其高差不应超过一个梁高(一般不超过500mm)。
超过时,应将错层当两个楼层计入总楼层中。
二.结构计算13、结构整体计算总体信息的取值:(1)混凝土容重(KN/m3)取26~27,全剪结构取27,若取25,对于剪力墙需输入双面粉层荷载。
(2)地下室层数,取实际地下室层数,当含有地下室计算时,不指定地下室层数是不对的,请审核人把关(3)计算振型数,取3的倍数,高层建筑应至少取9个,考虑扭转耦联计算时,振型应不少于15个,对多塔结构不应少于塔数×9。
计算时要检查Cmass-x及Cmass-y两向质量振型参与系数,均要保证不小于90%,达不到时,应增加振型数,重新计算。
常见超配筋处理及梁配筋详解首先要看懂satwe计算结果,说明书188页看satwe超配筋信息一、连梁剪压比超限:剪压比的概念:剪力设计值与截面抗压承载力设计值之比。
7.2.22.公式转化一下即:,实际上是平均剪应力与混凝土抗压强度的比值。
1、连梁超筋的本质:水平力作用下,剪力墙发生侧移,连梁所连接的墙肢由于轴向变形不同,连梁由于受到墙体的约束而产生约束弯矩。
连梁的跨高比越小,即连梁越强,弯矩越大。
连梁的最大弯矩(剪力)一般出现在最大层间位移角所在层及附近楼层。
连梁在剪力墙结构或者框剪结构中剪压比超限是非常常见的现象,不必大惊小怪,只要保证超筋的连梁不要太多即可。
2、超筋的处理措施:一般是剪压比超限(1)结合satwe进行超配筋信息的判断,要知道是何种工况的超筋,D/L/W荷载工况下,连梁是不能超筋的。
会看构件的超配筋信息(2)注意satwe参数设置的墙梁跨中节点是否作为刚性楼板从节点及连梁刚度折减系数是否填写正确。
对比文件同一个模型参数设置不同墙梁跨中节点不打对号,连梁刚度不折减:打对号之后, 连梁刚度不折减:对刚度的影响还是比较大的,大指标计算打勾,配筋计算建议八度区不打钩。
课下自己对比连梁刚度折减系数对位移角/配筋的影响——非常大。
(3)高规5.2.1及条文说明要搞清楚折减是对何种工况的折减(4)高规7.2.26-1 减小连梁刚度的措施:梁高及跨度入手;按照断节点输入,定义为连梁;刚度折减系数特殊定义的再小一些;双连梁。
(5)高规7.2.26-3,把超筋的连梁设成100x100的虚梁或者两端点铰接. 剪力墙按此计算配筋.保证墙有足够的安全储备. 然后连梁还是按原来做成200x400.在配箍率有一定保证的前提下给此连梁配筋..条件是此连梁主要用于耗能不太用于承重.无次梁搭接.——以前这么做过,现在很少有这么搞的,太麻烦了。
(6)八度区的项目,连梁全部没有超筋是不可能的,按照以上调整之后必还有连梁超筋,则按照实际结果配筋即可。
超筋处理对策中民筑友设计院(庄伟)超筋是因为结构或构件位移、相对位移大或变形不协调,结构位移有水平位移,竖向位移,转角及扭转。
超筋也可能是构件抗力小于作用效应。
一、混凝土结构击【SATWE/分析结果图形和文本显示】→【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】,如出现红颜色的数字,则表示超筋。
1超筋的种类超筋大致可以分为以下七种情况:1)弯矩超(如梁的弯矩设计值大于梁的极限承载弯矩);2)剪扭超;3)扭超;4)剪超;5)配筋超(梁端钢筋配筋率ρ≥2.5%);6)混凝土受压区高度ζ不满足;7)在水平风荷载或地震作用时由扭转变形或竖向相对位移引起超筋。
2超筋的查看方式超筋可以点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】→【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】查看,会看到椭圆框内的数字显红色,如图1所示。
图1梁超筋示意图3超筋的解决方法(1)抗加大构件的截面,提高构件的刚度。
比如加大梁高、梁宽等。
也可以提高混凝土强度等级。
(2)放当梁抗扭超筋,在某些情况下可以点铰,以梁端开裂为代价,不宜多用。
当梁点铰把梁端弯矩调幅到跨中,并释放扭矩,强行点铰不符合实际情况,不安全。
(3)调通过调整结构布置来改变输入力流的方向,使力流避开超筋处的构件,把部分力流引到其他构件。
4对“剪扭超筋”的认识及处理(1)“剪扭超筋”常出现的位置当次梁距主梁支座很近或主梁两边次梁错开(距离很小)与主梁相连时容易引起剪扭超筋。
(2)引起“剪扭超筋”的原因“剪扭超筋”一般是扭矩、剪力比较大。
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.4.1条做了相关规定。
(3)“剪扭超筋”的查看方式“剪扭超筋”可以点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】 【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】查看,会看到椭圆框内的数字显红色,且TV旁的数字比较大,如图2所示。
图2“剪扭超筋”示意图(4)“剪扭超筋”的解决方法①抗加大主梁的截面,提高其抗扭刚度,也可以提高主梁混凝土强度等级。
8度区框剪结构li基础梁超筋8度区框剪结构是一种常见的建筑结构形式,它在基础梁的超筋设计中起着重要的作用。
本文将介绍8度区框剪结构及其在基础梁超筋设计中的应用。
8度区框剪结构是指在建筑物的柱子和梁之间设置框剪墙,以增加结构的稳定性和抗震性能。
框剪墙是由混凝土或钢材构成的墙体,可以承受水平荷载,并将其传递到地基上。
而8度区框剪结构则是指框剪墙的布置按照每8个竖向柱子为一个区间进行划分。
基础梁超筋是指为了满足建筑物在地震力作用下的安全要求,基础梁的设计应超过正常荷载下的强度要求。
在8度区框剪结构中,基础梁超筋起到了增加结构刚度和抗震性能的作用。
基础梁超筋的设计需要考虑多个因素,包括建筑物的荷载情况、地震力作用下的结构响应、材料的强度和刚度等。
在设计过程中,需要根据具体的工程要求和设计规范进行计算和分析,确保基础梁的超筋设计符合要求。
为了实现基础梁的超筋设计,可以采用多种方法。
一种常用的方法是通过增加钢筋的数量和直径来增加基础梁的抗弯和抗剪能力。
另一种方法是通过增加基础梁的截面尺寸来增加其承载能力。
同时,还可以通过调整框剪墙的布置和尺寸,以及加强柱子和梁的连接方式,来提高整个结构的抗震性能。
在基础梁超筋设计中,需要注意几个关键问题。
首先,要确保基础梁的超筋设计符合建筑物的荷载要求和地震力要求,以保证结构的安全性。
其次,要注意基础梁与其他结构构件的连接方式,确保其刚性连接,以提高整个结构的稳定性。
此外,还需要考虑基础梁的施工工艺和成本等因素,以确保超筋设计的可行性和经济性。
8度区框剪结构中的基础梁超筋设计是保障建筑物安全和抗震性能的重要环节。
通过合理的设计和施工,可以有效提高结构的稳定性和抗震性能,确保建筑物在地震力作用下的安全运行。
因此,在实际工程中,应严格按照设计规范进行基础梁超筋设计,以保证结构的可靠性和安全性。
5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
”7.在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动,即便吃饭时也都不太老实,不少人抱着陶碗从自家出来,凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂,猛兽众多,可守着大山,村人的食物相对来说却算不上丰盛,只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
高层住宅剪力墙结构设计原则1 剪力墙布置原则(1)剪力墙的位置:1)遵循均匀、分散、对称和周边的原则。
2)剪力墙应沿房屋纵横两个方向布置。
3)剪力墙宜布置在房屋的端部附近、平面形状变化处、恒荷载较大处以及两端楼(电)梯处,在结构中部尽量减少剪力墙的布置量。
4)在平面布置上尽可能均匀、对称,以减小结构扭转。
不能对称时,应使结构的刚度中心和质量中心接近。
5)沿高度均匀变化;在竖向布置上应贯通房屋全高,使结构上下刚度连续、均匀。
6)多均匀长墙(增加抗侧刚度和减少剪力墙数和混凝土用量),少短墙(抗震性差);可布置成单片形(不少于三道,长度不超过8m)、L形、T形、工字形、十字形或筒形最佳,H/L≥2, 少复杂形状转折。
7)洞口布置在截面中部,避免布置在剪力墙端部或柱边。
(2)剪力墙的间距:为了保证楼(屋)盖的侧向刚度,避免水平荷载作用下楼盖平面内弯曲变形,应控制剪力墙的最大间距。
(3)剪力墙的厚度:剪力墙厚度取值由以下因素确定:1)通过结构分析,在满足最大层间位移、周期比、位移比的各项指标确定每层剪力墙的厚度;2)不同抗震等级的轴压比的限制;3)构造性及稳定性要求(而稳定性一般会满足);对于普通的住宅建筑在7度或8度地区,墙厚大多情况下是按稳定性和构造要求所控制的;首先剪力墙厚度应满足《高规》7.2.1条7.7.2条规定(其实是高厚比要求),当不能满足上面几条的时候应按《高规》附录D 计算墙体的稳定,从大量工程实例看,按《高规》附录D 计算的墙厚比《高规》7.2.1条7.7.2条规定的小得多。
程序总信息中各种调整系数取值
《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)
选自《建筑结构设计新规范综合应用手册》朱炳寅编。
有自己的整理不算盗板吧?表一:
注:此表是本人自己整理,括号内文字是本人自加,此注仅对表一。
表二:
非抗震结构及抗震结构通用性的内力增大和调整
表三:
注:1.括号内数字用于角柱。
2.框支柱在转换层顶截面的内力放大系数是相对底层柱的放大.
3. 框支柱、框支梁内力的放大仅是对水平地震作用下的单工况内力的放大。
*对于特一级和一级的剪力墙,其加强区的设计弯矩取底层墙底截面组合弯矩。
4.本表大致规律是四级抗震按其他部系数据调整,三级抗震系数为基础,其他在其上又乘系数。
5.上注只对表三,此表数据全来自《建筑结构设计新规范综合应用手册》P110-112,本人数便校对敬请放心使用,如对数据来因有疑问请查看本书。
计算机的后处理结果,即最终打印结果指内力图、配筋图和详细的内力及配筋表(按构件编号依次输出),有抗震计算时还输出中间分析结果(如自震周期、振型、位移、底部总剪力等)设计人应认真对最终打印结果进行分析,确认无误或无异常情况后再绘制施工图,必要时应将最终确定的构件编号、构件截面和配筋数量、规格绘制成简单的平面图,供校核审定和归档用。
对最终打印结果不进行分析,盲目采用其配筋直接绘制施工图的做法是不可取的,往往会造成不良的严重后果,既对工程不负责任、有不利于提高自己的设计水平。
一、整体分析一、对重力荷载作用下计算结果的分析审查重力荷载作用下的内力图是否符合受力规律;可以利用结构底层检查竖向内外力的平衡,即底层柱、墙在重力荷载作用下的轴力之和应等于总重量;如果结构对称、荷载对称,其结构内力图必然对称,即检查其对称性。
当以上三者出现异常情况时,需要返回原始数据进行检查。
二、对风荷载作用下计算结果的分析审查风荷载作用下的内力图和位移是否符合受力规律;可以利用结构底层检查侧向内外力的平衡,即底层柱、墙在风荷载作用下的剪力之和应等于全部风力值(需注意局部坐标与整体坐标的方向);如果结构沿竖向的刚度变化较均匀、且风荷载沿高度的变化也较均匀时,其结构的内力和位移沿高度的变化也应该是均匀的,不应有大正大负、大出大进等突变。
三、对水平地震荷载作用下计算结果的分析水平地震荷载作用下,可以利用其结果进行如同风荷载作用下的渐变性分析,但不能进行对称性分析,也不能利用结构底层进行内外力平衡的分析(因为振型组合后的内力与地震作用力不再平衡)。
水平地震荷载作用下,对其计算结果的分析重点如下。
1.结构的自振周期对一般的工程,结构的自振周期在考虑折减系数后应控制在一定的范围内。
如结构的基本自振周期(即第一周期)大致为:框架结构T1≈ ( 0.12~0.15) n框-剪和框-筒结构T1≈ ( 0.08~0.12) n剪力墙和筒中筒结构T1≈(0.04~0.06)n式中,n为建筑物的总层数。
结构计算中几个重要参数的合理选取《抗震规范》第3.6.6.4条指出,所有的计算机计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。
通常情况下,计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移(包括最大位移与平均位移比)和弹塑性变形验算时楼层的弹塑性层间位移、楼层的侧向刚度比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋、底层墙和柱底部截面的内力设计值、框架--抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值、超筋超限信息等等。
为了分析判断计算机计算结果是否合理,结构设计计算时,除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外,正确填写抗震设防烈度和场地类别,合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。
1.结构的抗震等级《抗震规范》规定建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。
甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑,地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求,其值应按批准的地震安全性评价结果确定。
抗震措施,当抗震设防烈度为6~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求。
乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑,地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求。
抗震措施,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,应5符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求,当为9度时,应符合比9度抗震设防更高的要求;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。
对较小的乙类建筑,当其结构改用抗震性能较好的结构类型时,应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑,地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。
丁类建筑应属于抗震次要建筑。
一般情况下,地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求;抗震措施应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低,但抗震设防烈度为6度时不应降低。
PKPM设计基础时的参数分析和最小配筋率使用注意独立基础的最小配筋率问题比较复杂,有以下资料供参考:1.当独立基础底板厚度有规定:挑出长度与高度比值小于2.5。
因此不能当做一般的卧于地基上的板来看待2.满足1的要求是基础底面反力可以看作是线性的。
也就是说不考虑基础底板的弯曲或剪切变形。
3.基础底版有最小配筋要求即10@200,这比原来的8@200已经提高。
4.基础底版是非等厚度板,计算配筋率只能按全面积计算,不能按单位长度计算。
本人认为独立基础底板配筋不用按最小配筋率控制。
JCCAD程序中作了选项,如果输入最小配筋率则会按全截面演算最小配筋率。
当进行等强代换后程序还会重新演算最小配筋率。
我院总工要求结构设计人员的一些注意事项6、对小塔楼的界定应慎重,当塔楼高度对房屋结构适宜高度有影响时,小塔楼应报院结构专业委员会确定7、施工图涉及到钢网架、电梯及其它设备予留的孔洞、机坑、基础、予埋件等一定要写明:“有关尺寸在浇筑混凝土之前必须得到设备厂家签字认可方可施工。
”8、砌体结构不允许设转角飘窗。
9、钢结构工程设计必须注明:焊缝质量等级,耐火等级,除锈等级,及涂装要求。
10、砌体工程设计必须注明设计采用的施工质量控制等级。
(一般采用B级)。
11、砌体结构不宜设臵少量的钢筋混凝土墙。
12、砌体结构楼面有高差时,其高差不应超过一个梁高(一般不超过500mm)。
超过时,应将错层当两个楼层计入总楼层中。
二.结构计算13、结构整体计算总体信息的取值:(1)混凝土容重(KN/m3)取26~27,全剪结构取27,若取25,对于剪力墙需输入双面粉层荷载。
(2)地下室层数,取实际地下室层数,当含有地下室计算时,不指定地下室层数是不对的,请审核人把关(3)计算振型数,取3的倍数,高层建筑应至少取9个,考虑扭转耦联计算时,振型应不少于15个,对多塔结构不应少于塔数×9。
计算时要检查Cmass-x及Cmass-y两向质量振型参与系数,均要保证不小于90%,达不到时,应增加振型数,重新计算。
钢筋混凝土构件钢筋超筋的种类及解决办法超筋的种类1、弯矩超,即梁的弯矩设计值大于梁的极限承载M;2、剪扭超;3、扭超(普通梁不存在扭矩超,有的话,可能是中间梁端梁M不平衡导致)4、剪超;5、配筋超:梁端钢筋配筋率 2.5%;6、混凝土受压区高度不满足;只要一项不满足,整个计算结果都显示红色,在“混凝土构件配筋及钢构件验算简图”中可以查看、可以根据受力分析,结构布置,和周边梁计算结果比较,判断是哪种超筋。
PKPM计算结果说明图形文件输出混凝土构件配筋及钢构件验算简图As1、As2、As3为梁上部(负弯矩)左支座、跨中、右支座的配筋面积(cm²)。
Asm1、Asm2、Asm3表示梁下部(负弯矩)左支座、跨中、右支座的配筋面积(cm²)。
Asv表示梁在Sb范围内的箍筋面积(cm²),取抗剪箍筋Asv与剪扭箍筋Astv的大值。
Ast表示梁受扭所需要的纵筋面积(cm²)。
Ast1表示梁受扭所需要周边箍筋的单根钢筋的面积(cm ²)。
G,TV分别为箍筋和剪扭配筋标志。
设计时应注意要点1、梁端负弯矩传递给主梁,就成了主梁扭矩,扭矩越大,扭转角度和变形也就越大。
2、假设次梁无限刚,不发生任何变形,相当于铰接,传递过去时,就一个剪力;换种说法:当次梁截面较高、主梁截面较窄、次梁无负弯距配筋下,次梁端完全开裂,此时可以认为是完全铰。
3、假设一开始是按固接设计,后来由于扭矩过大或者抗扭刚度大,会发生很大的变形,就会破坏,相当于卸载。
4、钢筋混凝土结构式允许带缝工作的;当主梁出现裂缝后,其抗扭刚度急速降低,主梁对次梁的嵌固作用降低,在节点出现裂缝,内力出现重分布,次梁端弯矩变小,跨中弯矩变大。
5、不管是点铰还是不点,次梁对主梁来说始终存在不可忽视的扭矩;次梁和主梁间的扭转是协调扭转,而非纯扭转;.pkpm没有考虑楼板对主梁的约束作用,也就是程序算出的扭矩不是真实的,偏大。
3 让人头疼的超筋超筋是因为结构或构件位移、相对位移大或变形不协调等。
位移有水平位移∆,竖向1、转角θ。
新手刚接触结构设计时,一看到软件计算结果显红颜色往往就不知所措,位移∆2下面将从多个方面详细讲解超筋。
3.1 超筋的种类、查看方式及解决方法3.1.1 超筋的种类超筋大致可以分为以下七种情况:1.弯矩超(如梁的弯矩设计值大于梁的极限承载弯矩);2.剪扭超;3.扭超4.剪超;5.配筋超(梁端钢筋配筋率ρ≥ 2.5%);6.混凝土受压区高度ζ 不满足;7.在水平风荷载或地震作用时由扭转变形或竖向相对位移引起超筋。
3.1.2 超筋的查看方式超筋可以点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】→【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢构件验算简图】查看,会看到椭圆框内的数字显红色,如图3-1 所示:图3-1 梁超筋示意图3.1.3 超筋的解决方法:1.抗加大构件的截面,于是截面刚度增大。
一般在建筑对梁高要求严格的地方只加大梁宽,其他地方可以加大梁高,也可以提高混凝土强度等级。
2.放点铰,以梁端开裂为代价,不宜多用。
点铰把梁端弯矩调幅到跨中,并释放扭矩,强行点铰不符合实际情况,不安全。
3.调通过调整结构布置来改变输入力流的方向,使力流避开超筋处的构件,把部分力流引到其他构件。
3.2 对“剪扭超筋”的认识及处理3.2.1 “剪扭超筋”常出现的位置当次梁距主梁支座很近或主梁两边次梁错开(距离很小)与主梁相连时容易引起剪扭超筋。
3.2.2 引起“剪扭超筋”的原因“剪扭超筋”一般是扭矩、剪力比较大。
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 第6.4.1 条(以下简称“混规”)做了如下规定:在弯矩、剪力和扭矩共同作用下,h w/b 不大于6的矩形、T 形、I 形截面和h w/t w 不大于6 的箱形截面构件(图6.4.1),其截面应符合下列条件:当h w/b(或h w/t w)不大于4 时(3-1)当h w/b(或h w/t w)等于4 时(3-2)当h w/b(或h w/t w)大于4 但小于6 时,按线性内插法确定。
设计常用图形结果在MIDAS中的输出MIDAS/Gen可以较全面地提供分析和设计的图形及文本结果,对于设计中常用的一些图形结果,用户可以通过本文介绍的方式进行查看和输出。
MIDAS/Gen中图名的标注方法:点击“显示”按钮,“视图”下勾选“说明”,点击按钮,可以选择字体及大小,在文本栏中输入图名,点击按钮“适用”即可。
1各层构件编号简图点击单元编号按钮,显示构件的编号。
(注:点击节点编号按钮显示节点编号。
)2各层构件截面尺寸显示简图菜单“视图/显示”,选择“特性”;或者点击“显示”按钮,“特性”下勾选“特征值名称”。
(注:建议用户在给截面命名的时候表示出截面的高宽特性。
)3各层配筋简图、柱轴压比程序可以提供各层梁、柱、剪力墙的配筋简图,用户可以查看所需的配筋面积,也可以让程序进行配筋设计,输出实际配筋的结果。
菜单“设计/钢筋混凝土构件配筋设计”下,进行钢筋混凝土梁、柱、剪力墙构件配筋设计后,在“设计/钢筋混凝土结构设计结果简图”中查看。
显示的单位可以在调整。
对于柱和剪力墙构件,程序在输出所需配筋面积的同时,输出柱的轴压比(图中括号内的数值)。
4梁弹性挠度菜单“结果/位移”,MIDAS提供的是梁端节点的变形图(绝对位移)。
(注:可使用菜单“结果/梁单元细部分析”查看任意梁单元任意位置的变形、内力、应力;或者需要对梁单元进行划分,显示梁中部的位移。
)5各荷载工况下构件标准内力简图菜单“结果/内力”下,选择需要查看的构件类型,“荷载工况/荷载组合”里可选择各种荷载工况或荷载组合,查看各种构件在不同工况下的内力值和内力图。
下图显示的是恒载作用下的框架弯矩图。
6梁截面设计内力包络图除了选取某一榀框架,查看其内力图之外,MIDAS还提供平面显示的功能,特别是对于梁单元,该功能适用范围较广。
使用菜单“结果/内力/构件内力图”,在“荷载工况/荷载组合”里选择包络组合,可以查看各层梁截面设计内力包络图。
(注:也可以查看其它工况下梁的内力图。
特殊构件补充定义该菜单时补充输入菜单,通过这项菜单,可补充定义角柱、铰接柱、不调幅梁、连梁、铰接梁和弹性楼板单元和抗震等级等信息。
换标准层特殊梁不调幅梁:略。
连梁:程序中“连梁”是指与剪力墙相连,允许开裂,可做刚度折减的梁。
程序对全楼所有的梁自动进行了判断,把两端都与剪力墙相连,且至少在一段与剪力墙轴线的夹角不大于25度的梁隐含定义为连梁。
最好每次自己都能自己检查一遍,在结构布置中特意作为框架梁的梁,程序中可能会自动判断为连梁,需要手动修改。
转换梁:程序中“转换梁”值框支转换大梁或托柱梁,程序中没有隐含定义转换梁,需要用户自己定义,定义后,程序自动按抗震等级放大转换梁的地震作用内力。
铰接梁:在结构中非框架梁和非连梁在结构计算中可能由于地震力较大而超筋,可将该梁改为铰接梁。
上铰接柱、下铰接柱和两端铰接柱、门式钢柱:略。
角柱:程序没有隐含定义,用户定义后程序按双向偏压构件计算,并按角柱构造。
框支柱:由用户自己定义。
规范条文:新高规10.2.7条规定,框支柱数目不多于10根时:当框支层为1—2层时各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的2%;当框支层为3层及3层以上时,各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的3%。
;框支柱数目多于10根时,当框支层为1—2层时每层框支柱所承受剪力之和应取基底剪力20%,当框支层为3层及3层以上时,每层框支柱所承受剪力之和应取基底剪力30%;框支柱剪力调整后,应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩,框支柱的轴力可不调整。
程序实现: TAT、SATWE在执行本条时,只对框支柱的弯矩剪力作调整,由于调整系数往往很大,为了避免异常情况,对与框支柱相连的框架梁的弯矩剪力暂不作调整。
程序应用:一定要定义转换层所在层号 MCHANGE;在特殊构件补充定义中手工定义框支柱(程序不自动搜索);本调整仅针对 1 – MCHANGE 层的框支柱进行。
特殊支撑弹性板弹性板6:程序真实的计算楼板平面内和平面外的刚度;从理论上讲弹性楼板6假定最符合楼板的实际情况。
1、一般情况下模拟施工加载取模拟施工加载3比较符合逐层施工的实际情况。
模拟施工加载2则可以更合理的给基础传递荷载。
复杂结构设计人员可以指定施工次序。
2、修正后的基本风压一般就是荷载规范规定的基本风压,对于沿海和强风地带对风荷载敏感的建筑可以在此基础上放大10%~20%,门刚中则规定按放大5%采用。
3、对于高度大于150M的高层混凝土建筑才要验算风振舒适度。
结构阻尼比取0.01~0.02,程序缺省0.02。
4、侧刚计算方法:一种简化计算法,计算速度快,但应用范围有限,当定义有弹性楼板或有不与楼板相连的构件时(如错层结构、空旷的工业厂房、体育馆等)用此法会有一定误差;总刚计算方法:精度高,适用范围广,计算量大。
对于没有定义弹性楼板且没有不与楼板相连构件的工程,两种方法结果一样。
(以下转贴)“刚性楼板”的适用范围:绝大多数结构只要楼板没有特别的削弱、不连续,均可采用这个假定。
相关注意:由于“刚性楼板假定”没有考虑板面外的刚度,所以可以通过“梁刚度放大系数”来提高梁面外弯曲刚度,以弥补面外刚度的不足。
同样原因,也可通过“梁扭矩折减系数”来适当折减梁的设计扭矩。
“弹性板6 ”的适用范围:所有的工程均可采用。
相关注意:由于已经考虑楼板的面内、面外刚度,则梁刚度不宜放大、梁扭矩不宜折减。
板的面外刚度将承担一部分梁柱的面外弯矩,而使梁柱配筋减少。
此时结构分析时间大大增加。
“弹性板3 ”的适用范围:需要保证楼板平面内刚度非常大,外刚度承担荷载,不使梁柱配筋减少,以保证梁柱设计的安全度。
“如厚板转换层中的厚板,板厚达到1m以上。
而面外刚度则需要按实际考虑。
相关注意:一般在厚板转换层不设梁,或用等代梁,并注意上下部轴线差异产生的传力问题。
“弹性膜”的适用范围:仅适用于梁柱结构,设计时不使楼板面相关注意:不能用于“板柱结构”。
设计时可以进行梁的刚度放大和扭矩折减。
(弹性楼板6:考虑楼板的面内刚度和面外刚度,采用壳单元.原则上适用于所有结构,但采用弹性楼板6计算时,楼板和梁共同承担面外弯矩,计算结果中梁的配筋小了,而楼板承担面外弯矩,计算的配筋又未考虑.此外计算工作量大.因此该模型仅适用于板柱结构;弹性楼板3:考虑楼板的面内刚度无限大,并考虑楼板的面外刚度.适用于厚板转换层;弹性膜:考虑面内刚度,面外刚度为零.采用膜剪切单元.弹性板由用户人工指定,但对于斜屋面,如果没有指定,程序会缺省为弹性膜,用户可以指定为弹性板6或者弹性膜,不允许定义为刚性板或者弹性板3)5、根据高规(JGJ 3-2010)第3.7.3条注,抗震设计时SATWE计算结果中楼层层间最大位移与层高之比的限值可不考虑偶然偏心的影响。
程序计算中的几类超筋的分析
【摘要】在软件计算中,钢筋混凝土梁的超筋是结构设计中经常出现的,不可避免的现象。
本文总结了实际工程中经常出现的几类超筋现象,给出了结构设计软件对于混凝土梁超筋的判断,并探讨了各类超筋现象的主要原因和软件计算超筋的影响因素。
【关键词】超筋; SATWE;配筋率;
钢筋混凝土梁设计超筋时出现的问题有: ①在受压区边缘纤维应变到达混凝土极限压应变值时,受压区混凝土先被压碎,此时受拉区纵向受力钢筋应力未达到屈服强度,此时梁在没有明显预兆的情况下而突然破坏,属于脆性破坏类型。
②超筋梁配置了过多的受拉钢筋,造成钢材浪费。
综上原因,超筋梁在混凝土结构设计的各类规范中被严格限制采用。
1 超筋在实际工程设计中,大概有以下几种类型:①弯矩引起的超筋;②剪扭超筋;③扭矩引起的超筋;④剪力引起的超筋;⑤配筋超规范规定值⑥混凝土受压高度不满足;⑦在水平风荷载或地震作用时,由扭转变形或竖向相对位移引起的超筋。
在实际工程中,经常出现次梁距主梁支座比较近,或者主梁两边次梁错开两种工况,这时很容易引起剪扭超筋。
2 梁超筋在结构软件中的显示
SATWE 软件对于梁超筋现象,有图形文件和文本文件两种输出方式。
①图形文件显示:SATWE---分析结构图形和文本显示----图形文件输出----混凝土构件配筋及钢构件验算简图中数字显红色时,即为超筋。
配筋简图的有关数字说明见图1。
②超筋信息的文本输出在“超配筋信息WGCPJ. OUT”文件内。
图1SATWE配筋简图示意图
As1、As2、As3为梁上部(负弯矩)左支座、跨中、右支座的配筋面积(cm2);
Asm1、Asm2、Asm3表示梁下部(负弯矩)左支座、跨中、右支座的配筋面积(cm2);
Asv表示梁在Sb范围内的箍筋面积(cm2),取抗剪箍筋Asv与剪扭箍筋
Astv的大值;
Ast表示梁受扭所需要的纵筋面积(cm2);
Ast1表示梁受扭所需要周边箍筋的单根钢筋的面积(cm2)。
G,VT分别为箍筋和剪扭配筋标志。
3几类超筋的的详细分析
3.1 弯矩超筋、配筋超筋
点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】----【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢结构验算简图】查看,看到梁上的数字显红色,且跨中或者梁端的M 显示红色数字1000,如图2所示。
弯矩超筋和配筋超筋常出现在两柱之间的框架梁上。
影响这两类超筋的主要因素是荷载大、梁截面小或梁跨度过大。
处理方式:①加大截面。
先考虑加大梁高,当梁高受限时,也可考虑加大梁宽。
②减小梁的荷载,如改变次梁布置等。
③减小梁的跨度,加柱(慎用)。
3.2 抗剪超筋
点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】----【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢结构验算简图】查看,梁上数字显红色,且G旁边的数字很大。
如图3所示。
抗剪超筋的主要处理方式:①加大梁宽,增加箍筋肢数利用箍筋抗剪。
②提高混凝土强度等级。
3.3 剪扭超筋
点击【SATWE/分析结构图形和文本显示】----【图形文件输出/混凝土构件配筋及钢结构验算简图】查看,梁上数字显红色,且VT旁边的数字比较大,如图3所示。
3.3.1 剪扭超筋的主要原因
次梁距离主梁支座很近或主梁两边次梁错开且距离很小与主梁相连时,容易出现剪扭超筋。
剪扭超筋的主要原因是扭矩、剪力较大。
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第6.4.1条规定:在弯矩、剪力和扭矩共同作用下hw/b不大于6的矩形、T形、I形截面和hw/tw不大于6的箱型截面构件,其截面应符合下列条件:
当hw/b(或hw/tw)不大于4时
当hw/b(或hw/tw)等于6时
当hw/b(或hw/tw)大于4但小于6时,按线性内插法确定。
3.3.2剪扭超筋的主要处理方式:
①加大主梁的截面b、h则
根据(a)(b)(c)三式可以得知成立。
②调整结构的刚度与传力。
如加大次梁截面,提高次梁的抗弯刚度。
次梁刚度越大,主次梁节点上,次梁端弯矩越小,主梁承受的扭矩越小。
实际设计中,往往会增加主梁的高度50~100mm以提高主梁的抗扭刚度,但增加次梁抗弯刚度最有效的措施。
③点铰。
把刚接的次梁与主梁化成铰接。
这种方式往往会造成着次梁梁端开裂,因此尽量少用。
当点铰无法避免时,点铰后次梁容易开裂,次梁开裂后斜裂缝间混凝土的斜向压力对次梁纵筋作用较大,因此应注意加密次梁端部的箍筋。
实际设计时,还要加大主梁的腰筋和箍筋配置。
由于点铰是以混凝土开裂为代价,所以在选择这种方式时要慎重。
而在PKPM程序中,当出现剪扭超筋的情况时,首先要在SATWE调整页的调整信息查看梁扭矩折减系数。
钢筋混凝土结构楼面梁在实际情况下,受到楼板和次梁的约束作用,其受力性能与无楼板的独立梁差距很大。
PKPM计算中并未考虑到楼盖对梁的扭转约束作用,计算结果往往比实际情况大很多。
且PKPM中也没有自动搜索判断梁周围楼盖情况的功能。
梁扭矩折减一般取值在0.4~1.0之间,对于刚性楼板,取0.4,对于弹性楼板,可以取1.0。
因此PKPM的调整页面需要设计人员根据实际情况,输入折减系数。
3.4 剪力墙中连梁超筋
连梁是连系两片剪力墙墙肢的关键构件。
连梁一般不承受竖向荷载或承受很小的竖向荷载。
而在风荷载或者水平地震作用下,由于墙肢相互作用产生的弯矩和剪力较大,连梁会承受极大的弯矩和剪力,从而引起超筋。
连梁超筋的处理方
法:①考虑连梁刚度折减系数。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.2.13-2条规定:抗震墙连梁刚度可以折减,折减系数不宜小于0.5 。
②提高混凝土等级,来提高连梁的受剪承载力。
③增加连梁的截面宽度。
④减小连梁的截面高度。
⑤采用双连梁。
与普通连梁相比,双连梁一方面可以有效的降低连梁内力,另一方面能够设置不同连梁间距,便于建筑物中设备、管线的布设。
4 结语
(1)结构设计中难免会出现超筋的情况。
超筋时,应根据工程实际情况,综合考虑各方面参数等调整。
(2)超筋的三种解决方法:
①抗——即加大截面。
加大截面就是增加抗力,增大了砼惯性矩,增加了放置钢筋的空间。
一般在建筑要求严格处,如过廊等加大梁宽;建筑要求不严格处,如卫生间等加大梁高。
②放——点铰。
点铰是对输入的弯矩进行调幅到跨中并释放扭矩。
③调——力流与刚度。
力流与刚度就是通过构件刚度调整来改变输入力流的方向,使力流避开超筋处的构件或减小力流对该构件的输入,将大部分的力流引导到其他构件上,从而达到构件不超筋的目的。
(3)设计时,出现超筋时首先要考虑调整PKPM中的调整系数。
当系数调整后依旧超筋,则可以考虑上面的抗(加大截面,提高混凝土等级)、调(加大次梁梁高)或改变结构布置。
最后才选择点铰。
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