结构设计分析基本步骤-方法及相关概念
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浅谈结构设计分析的基本步骤\方法及相关概念论文摘要:本文从结构设计分析的全过程进行了归纳阐述,包括分析基本数据的准备、基本概念的理解、结构选型、截面估算、satwe计算结果的整体分析和构件分析。希望通过本文,新毕业的设计人员能够快速掌握结构设计分析。
关键词:结构设计分析、规范、satwe
一、常用规范
规范是结构设计最重要的标准文件,设计前必须熟读规范,钢筋混凝土结构设计常用的规范主要有:建筑结构荷载规范,混凝土设计规范,建筑抗震设计规范,建筑地基设计规范,高层建筑混凝土结构技术规程,岩土工程勘察规范等。
二、基本资料及信息
结构设计前需要收集和了解必须的基本资料和信息。
1.建筑需求:建筑外观、平面布局及使用功能要求,建筑重要性。需要相应阶段的建筑图纸、审批文件。
2.使用荷载:一般民用建筑可查看可在规范,普通住宅、办公室为2.0kn/m2,阳台2.5kn/m2;电梯机房等效8kn/m2;消防车等效20kn/m2。
工业厂房需要业主提供文件,指定使用荷载。
3.风信息:(荷载规范、高规)
a.基本风压:一般用50年一遇,深圳为0.75kn/㎡,对应风速约120公里/小时;高度大于60米的结构,承载力计算用100年一
遇的风压,深圳为0.90 kn/㎡)
b.地面粗糙度:一般城市市区可选c
c.体型系数:一般建筑取1.3
d.基本周期:简单估算(0.1×楼层数),用于计算风振
e.其他相关概念:
wk=βzμsμzw0用于主要承重结构
wk=βgzμsμzw0用于围护结构
风压高度变化系数,
风振系数(基本自振周期大于0.25s,高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋,考虑顺风向风振系数;横向风软件没有考虑)阵风系数:计算围护结构风荷载
群体效应:群集的高层建筑,相互间距较近时,风力相互干扰,体型系数应增大。
4.地震信息:(抗震规范、高规)
a.设防烈度:按设计基本地震加速度值划分,分为6度(0.05g)、7度(0.10g)、7度(0.15g)、8度(0.20g)、8度(0.30g)、9度(0.40g),具体取值由政府规定(可查抗规附表),。
深圳为7度(0.1g)
b.设计地震分组:按震中的近、远划分,分为第1组、第2组、第3组。
深圳为第1组
c.场地土类别:按土层等效剪切波速和土层厚度划分,分ⅰ、
ⅱ、ⅲ、ⅳ四类,大部分为ⅱ类。由地质勘探部门提供。可以理解为ⅰ类场地土最结实,ⅳ最差。
d.其他抗震相关概念:
抗震设防三水准:小震不坏、中震可修、大震不倒。
抗震设计二阶段:
第一阶段设计为承载力设计:用小震动参数、结构按弹性计算,用分项系数组合进行构件截面承载力验算,通过概念设计及抗震构造满足大震不倒。
第二阶段为弹塑性变形验算。大部分建筑可只进行第一阶段设计。
抗震设防分类:按建筑重要性划分,分为甲、乙、丙、丁四类,具体规定见《建筑抗震设防分类标准》。甲类最重要,丁类为次要建筑,大部分为丙类。
设计基本地震加速度:50年设计基准期超越概率10%的地震加速度设计取值。
地震作用计算方法:底部剪力法、振型分解反应谱、弹性动力时程分析、弹塑性动力时程分析。
结构阻尼比:混凝土结构0.05,钢结构0.02
重力荷载代表值:永久荷载标准值+可变荷载标准值×组合系数,组合系数软件默认取0.5,对于库房应取0.8、可变荷载按实际情况计算时组合系数应取1.0。
抗震等级:根据烈度、结构类型、房屋高度(室外地面到主要
屋面板)确认,确认烈度时还要考虑抗震设防分类及场地土类别。
构件设计原则:强柱弱梁、强剪弱弯。
5.地质勘察报告:
由结构设计人员根据工程具体情况提出勘察要求,甲方委托勘察单位进行勘察,勘察单位提交勘察报告。
一般包括一下内容:
勘察目的、任务要求和依据的技术标准;拟建工程概况;勘察方法和勘察工作布置;场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性;各项岩土性质指标,岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值;地下水的埋藏情况、类型、水位及其变化;土和水对建筑材料的腐蚀性;场地稳定性、不良地质评价;基础形式推荐;图表:勘察点平面布置图、土层剖面图、探孔柱状图、岩层等高线等。
深圳地区岩土分布情况:填土、花岗岩残积土、强风化岩、中风化岩、微风化岩。
一般花岗岩残积土可作为天然地基的持力层,承载力200kpa多。
三、结构选型
根据建筑高度、建筑需求、经济等确定。
1. 单层厂房以前均采用钢筋混凝土排架结构,现在大都采用轻型门式钢架
2. 多层采用钢筋混凝土框架架构、砖混结构,广东地区基本不用砖混结构,住宅多采用异型柱框架结构
3.大跨度结构考虑预应力、网壳
4. 普通高层采用钢筋混凝土框剪结构、短肢剪力墙结构、剪力墙结构。
5. 超高层(100米以上)采用型钢混凝土、钢-混凝土的框剪结构,或框筒、剪力墙结构、筒中筒结构。
四、结构布置
1.平面布置:确定柱、剪力墙的位置
a.平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性
不规则类型定义
扭转不规则:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍凹凸不规则:结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的30%
楼板局部不连续:楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的30%,或较大的楼层错层
b.平面长度太长或楼层高度相差太大,要进行分缝或设置后浇带。
2. 竖向布置:建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变
不规则类型定义