全國熱線電話:0417-2911566
網站首頁 公司簡介 組織架構 榮譽資質 公司動態 技術交流 作品展示 業務范圍 人才招聘 信息反饋 聯系我們
技術交流
 
結構設計疑難問題解析及現場答疑
時間:2020-01-06 15:37:54 | 點擊:1891

 

Ans1


地下室周邊或幾邊與地庫連接時,考慮相關范圍內剛度后滿足規范地下室剪切剛度大于地上一層剪切剛度2倍要求時,地下室頂是否可以作為嵌固端?另外帶地下室模型整體計算時,嵌固端填地下室層數加1后,現在的版本計算上部的指標時隨周圍地庫所輸入的范圍不同而變化,是否可以按原來版本地下室的土體約束的m值直接輸入-1?



劉孝國:


按照高規或抗規的要求,如果地下室相關范圍剪切剛度與上一層的剪切剛度之比滿足大于2,可以認為在地下室頂板嵌固。地下室頂板嵌固的剪切剛度比判斷時隱含的條件是地下一層必須為地下室,也就是說下一層應該是四面圍土的地下室,其中相關范圍可以是其中的一部分。如果是單面圍土或者不是四面圍土,即使滿足剪切剛度比的要求,也不應該將地下室頂板作為嵌固端,但是地下室頂板設計中仍需要按照頂板的構造要求加強處理。


對于帶地下室的模型,嵌固端只是個設計概念,在力學分析階段這個嵌固端位置實際上還是有變形的。當然如果將土體約束的m值填寫-1,也只是將地下室的兩個方向的水平變形約束,還是無法約束軸向變形與扭轉變性,因此,這種情況與不帶地下室的模型比較計算結果不同。地下室所帶相關范圍大小不一樣,造成剛度計算有別,也會導致結果不同。另外帶不同的地下室范圍與不帶地下室結果也不相同。


補充


地下室頂板是否嵌固判斷時,需要帶入地下室做剪切剛度比的判斷,但是該剛度比與土體約束沒有任何關系,土體約束會影響結構樓層的層間剪力與層間位移計算的剛度比。



Ans2


帶地下室的剪力墻結構,地上一層剪力墻的軸壓比的控制是否可以砍掉地下室?另外,是否不論正負0嵌固與基礎頂嵌固,是否都可以砍掉地下室?



劉孝國:


帶地下室的模型,不論是框架結構還是剪力墻結構,都由于地下室存在土體的約束,導致相比地上樓層而言,會導致首層結構剛度突變,進而引起內力突變,導致首層剪力墻軸壓比看起來比較異常,并且與不帶地下室的模型相比,軸壓比值也不相同。如果結構布置沿著豎向剛度及質量不發生突變,剪力墻軸壓比一般從低到頂逐漸變??;如果存在剛度突變或者質量突變,由于變形協調,會造成剪力墻內力重分布,進而可能引起軸壓比感覺異常。


嚴格意義上講,由于土體約束大小的不確定性,帶地下室的模型整體計算未必那么靠譜,因此,在設計中建議還是能夠做到地下室頂板嵌固,剪力墻軸壓比直接按照砍掉地下室的結構進行計算分析,并按照規范限值進行控制。


帶地下室整體計算的目的主要是為了進行地下室部分的設計及基礎的設計,規范要求的各種指標建議都在地下室砍掉的模型上去考察。


補充


(1):對于非框架結構,如果要判斷其首層是否是薄弱層,需要砍掉地下室,按照高規3.5.2的150%進行判斷。在軟件中,如果僅僅輸入上部結構,軟件才會計算首層與上層的層剪力與層間位移比的比值,并按照高規3.5.2的150%進行判斷。


(2)對于框架結構,尤其是帶著地下室外墻的框架,很多設計師在設計上部及基礎時都帶著地下室一次性搞定。但實際上如果這種框架,建模中輸入了地下室的外墻,會導致內力重分布,往往框架柱分擔的內力會很小,造成其中框架柱的配筋及框架柱下的獨基計算結果偏小。在設計中如果遇到這類工程,首先需要砍掉地下室僅僅對上部進行內力分析與配筋設計,然后對于地下室的框架柱需要按照取消墻體,定義地下室做分析,并進行框架柱下獨立基礎的設計;在帶著地下室,并輸入了剪力墻的模型下進行剪力墻下基礎的設計。


Ans3


如果獨立基礎埋深比較深的框架結構,在設計中是否需要將基礎短柱按照一層輸入,并且輸入拉梁做整體分析?


劉孝國:


有的設計師在設計中,遇到獨立基礎埋深比較深的框架結構,直觀想到的是基礎短柱變形可能比較大,在設計中考慮短柱變形比較合理。常規的做法,就直接將基礎短柱按照地下室一層輸入,同時承擔上部填充墻荷載的拉梁按照框架梁輸入,形成整個模型進行整體分析,并將嵌固端所在的層號設置為1。


大部分設計師覺著這樣的處理比較合理且比較保守。


實際上這種處理方法也存在一定的問題:


(1)地下室的土體約束大小不好確定,這就導致地下室基礎短柱的變形計算不清楚;


(2)計算軟件分析中時,如果是地下室,整個土體約束是作用在剛性樓板的質心上上或者約束作用在彈性樓板的各個節點上,這和實際工程中所有的短柱都受到土體約束的情況不完全一致。


(3)與不帶地下室短柱計算相比,由于短柱有軸向變形和側向變形,這就導致結構變柔,計算的地震作用變小,有可能不安全,并不是保守。


這類帶基礎短柱的結構設計,可以將基礎短柱看做基礎的一部分,設計中對于地上的配筋,可按照帶基礎短柱整體分析(當然此時土體約束還是無法準確確定)和直接按照僅僅考慮上部結構分析做包絡設計;對于地下基礎短柱的配筋,可以保守按帶著基礎短柱計算得到的配筋與僅僅按照上部計算得到柱配筋單側的1.1倍,兩者取大采用。

Ans4


設計中如何考慮溫度荷載對于結構的影響,同時施工圖中能否考慮溫度荷載對板的影響?


劉孝國:


傳統的設計中,梁柱墻的設計是整體進行計算分析得到內力與配筋的,溫度荷載對梁柱墻等的配筋影響是可以考慮的,但是板的設計都是分離式設計,板在設計時不考慮實際的梁柱墻約束情況,而是按照每一塊考慮簡支、固定及自由等方式的邊界條件。傳統的設計對板的計算是不考慮水平荷載對板的影響,同時也不考慮板中的拉力,僅按照純彎構件進行設計,因此,對于溫度荷載效應分離式設計方法無法考慮。

如果要考慮溫度荷載對樓板的影響,需要對梁、柱、墻及樓板共同參與的模型進行有限元整體分析。

正確的設計流程為:(1)建完模型以后,要選擇“樓板按照有限元進行設計”,如下圖1所示。



(2)然后直接定義在“荷載補充”——“特殊荷載”——“溫度荷載”中定義節點溫差,再將溫差指定到節點上,如圖2所示。



(3)由于混凝土的徐變、收縮等綜合因素,采用彈性算法計算非荷載效應產生的約束內力時,對于彈性計算的結果進行適當的折減,折減系數取為0.3,在軟件中設置“混凝土構件溫度荷載效應折減系數”為0.3,如圖3所示。



(4)要進行樓板的應力分析,需要將樓板定義為彈性板6,如下圖4。



(5)計算完畢之后可以查看梁、柱及墻等的配筋,該配筋已經考慮溫度荷載效應與其他荷載效應的組合。圖5所示為某梁構件信息中輸出的溫度荷載產生及其他荷載產生的單工況內力。




(6)考慮溫度荷載效應的樓板的配筋需要在SATWE后處理中查看,該樓板配筋結果已經考慮了水平荷載及軸力對板的影響。如圖6所示為樓板在溫度作用下的等應力線。圖7所示為位樓板在溫度荷載下的平面內正應力等應力線。圖8所示為設計師比較關心的樓板考慮了溫度荷載效應之后的配筋結果,該圖顯示了樓板的簡化配筋結果。





(7)如果樓板要按照SATWE計算的考慮溫度作用效應的結果進行施工圖繪制,需要進入“樓板施工圖”中,選擇樓板施工圖中的參數“接力外部SATWE版配筋”,此時可以查看到SATWE的計算結果已經讀入到施工圖中,如圖10所示,再進行板的施工圖繪制即可。(注意:不能用板施工圖中的計算功能,該計算不考慮水平荷載也不考慮軸力)



以上是考慮溫度荷載對結構設計中各類構件影響的完整設計流程,此時出的梁、柱、墻及樓板的施工圖均已考慮了溫度效應的影響。

Ans5


請問柱軸壓比計算需要考慮活荷載折減嗎?


劉孝國:


按照規范要求,進行柱軸壓比計算時,其軸力的組合號是取考慮地震作用參與組合的最大軸力對應的。地震作用參與的組合,其中重力荷載代表值為1.0D+0.5L,該處的活荷載在規范中并沒有明確是否考慮樓層數折減。
按照抗規5.1.3中的要求,由于目前設計中的活荷載屬于等效活荷載,并且考慮活荷載出現的隨機性,規范中給出了一個活荷載的組合系數,對活荷載進行折減,該系數已經綜合考慮樓層數的等影響,因此,在計算軸壓比時,重力荷載代表值下的活荷載不再考慮與樓層數及房間面積大小相關的折減。該規范中列出的按照實際情況計算的活荷載,在計算重力荷載代表值時活荷載系數為1.0,因為該活荷載始終存在,因此不再折減。一般輸入的活荷載都屬于等效活荷。



需要注意的是:

在PKPM的程序中v4.3版本以前是默認考慮樓層數折減的。在V5.1版本中程序對此做了修改,默認此處的活荷載不再按照樓層數進行折減。因此,如果比較現在使用V5版本進行設計,與之前版本相比,柱、墻軸壓比可能都會變大,或者原來版本計算軸壓比可以通過的結構,現在V5版本計算軸壓比可能會超限。

 
 

 

營口市渤海大街西49-甲36號
電話:0417-2911566

手機:18604974555
網址:www.535066.tw

QQ:1586435868

E-mail:[email protected]


掃一掃關注我們


手機官網

友情鏈接:  
主辦單位:營口同濟建筑設計有限公司 遼ICP備17000579號-1 技術支持: 營口眾維網絡科技有限公司
深圳风采2020010期