混凝土结构设计体会2011-09-21

钢筋混凝土结构设计体会结构老卢2011-09-20一、规范对结构概念设计的要求《抗规》3.4.2：建筑设计应重视平面、立面和竖向的规则性避免侧向刚度和承载力突变。3.4.3：平面不规则指标、竖向不规则指标3.4.4、3.4.5：不规则结构设计的要求及解决措施3.5.2，3.5.3：对结构体系的要求《高规》3.3：建筑高度和高宽比要求3.4.1~3.4.5：结构平面布置的要求3.5.1~3.5.8：结构竖向布置的要求3.7：水平位移限制和舒适度（抗侧刚度）的要求《砼规》3.2.1~3.2.3：结构方案设计及构件连接的要求上述规范条文透露的信息1、概念设计很重要2、结构概念设计的一个思路：刚度设计3、刚度很重要二、刚度的概念说在刚度概念之前的：1、什么是结构建筑结构是指在建筑物中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。2、结构设计的重点是什么？1）、要清楚结构上的作用2）、结构自身的特点3）、结构在作用下的反映4）、地震很可怕，抗震需谨慎3、结构上的作用1）、作用的方向：水平、竖向2）、随着高度的增加，水平作用的效果越来越“明显”一）、什么是刚度结构刚度就是结构能够限制作用力所产生变形的性质。二）、与刚度有关的概念？刚心：刚心即刚度中心，刚度中心是在不考虑扭转情况下各抗侧力单元层剪力的合力中心。（外部作用的合力作用线通过合力中心时对结构不产生附加“弯矩”）质心：即质量中心。在建筑结构设计中，质心就是结构平面质量的“中心”。抗震设计时，地震力简化为作用在质心的集中力。通过上面的概念我们可以看出：1、刚心和质心不重合的造成的后果2、在扭转的情况下，越远离刚心的抗侧力构件对结构抗扭的“贡献度”越大。3、在扭转的情况下，越远离刚心的构件受到的剪应力越大，剪切变形也越大。刚度包括结构整体刚度、构件刚度。通过结构或构件的刚度分析，可以宏观的控制结构或构件设计。三、抗震的那些事一）、地震是怎么回事地壳内部的压力差引起地壳的局部变形，变形积累到一定程度，就形成突变------地震发生。二）、地震对结构的作用地震会引起地面的振动，而我们的结构是“站立”在地面上的，地面的振动会传递到结构上，造成结构的受迫振动。振动会在结构内部引起附加的“力”，振动过大也会造成结构整体倾覆。（地震力是惯性力，地震力的大小和结构的质量、结构的自振周期有关，在同一场地内，质量越大、周期越短的结构，遭受的地震作用越大，质量越小、周期越长的结构，遭受的地震作用越小）三）、抗震设计的时候结构周期越长越好吗？1、根据现有的地震力计算理论，相同环境下，周期越长的结构地震反应越小。但是，对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大的影响，目前的地震力计算方法不能对此作出估计。所以《抗规》规定的最小剪重比。（参见抗规5.2.5条，及条文说明）2、自振周期越长的结构风荷载效应越大（高层更明显），参见《荷载规范》7.1条。四）、高层钢筋混凝土结构设计什么最重要？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》6.3.6和《高规》6.4.2。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和《高规》4.3.12。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》3.4.3和。4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。见《抗规》3.4.4和《高规》3.4.5。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，要求见《抗规》3.4.1条文解释和《高规》3.4.5。6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见《高规》5.4.4。7、层间位移角：限制正常使用条件下的水平位移，确保结构应具备的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。总结：高层钢筋混凝土主要设计内容是考虑怎样抵抗水平力。五）、刚心和质心重合了结构就不扭了吗？结构的地震扭转效应与两个因素有关，偏心率和周期比。（周期比：第一扭转周期与第一平动周期的比）（偏心率：质心与刚心的距离比回转半径）控制好这两个因素就行了吗？四、结构布置及调整一）布置原则1、概念设计2、规范要求二）软件实现1、理解计算软件采用的计算模型2、理解计算软件参数的含义3、学会判断计算结果的合理性三）学会看结构整体空间振动简图1、不要出现局部震动。2、“平平扭”是不错的选择。3、学会通过振动简图调整结构布置。4、通过振动简图找到复杂结构的薄弱点。楼面上尽量“均衡”地布置抗侧力构件，保证振型的纯粹性。四）计算结果不满足规范怎么调整1、轴压比：增加构件截面；提高材料强度；改变荷载传递路径。2、剪重比：增加抗侧力构件截面。3、刚重比：增加抗侧力构件截面。4、位移比：找到最大位移比构件，增加该构件位移比较大方向的抗侧刚度，或系统的增加该构件一侧位移比较大方向的抗侧刚度。5、周期比：整体刚度较小的情况下，增加抗扭刚度（增加周边刚度）；整体刚度较大的情况下，增加第一平动周期（减弱第一平动周期方向的抗侧刚度）。*注意抗扭的最有效部位。6、刚度比：增加刚度薄弱楼层的抗侧刚度；按《抗规》3.4.4.2条调整。7、层间位移角：增加该方向的抗侧力构件。五）pkpm中刚度的计算1、剪切刚度r=G2*A2*H1/G1*A1*H22、剪弯刚度r=Δ1*H1/Δ2*H23、地震剪力与地震层间位移的比值K=V1/Δu1五、总结1、概念设计和规范对结构的限制、结构模型调整的主要涉及内容：刚度2、作为结构师应重视结构的：荷载——刚度——反映之间的关系。3、结构设计的过程就是刚度调整的过程4、刚柔相济是结构设计的目标六、案例分析一）框架结构二）剪力墙结构谢谢大家