高层设计专题4

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1、建 筑 结 构 设 计 计 算 软 件 应 用 专 题 讨 论内容 1、上部结构与地下室共同工作分析及地下室设计2、楼板刚度的各种假定及在特殊结构中的应用3、多塔、错层及设缩缝结构的设计计算4、温度应力与支座位移分析温度应力与支座位移分析 1、上部结构与地下室共同工作1.1 1.1 规范有关规定1 1.2 .2 分析模型1 1.3 .3 风、地震、恒活荷载作用计算 1 1.4 .4 地下室抗震设计1 1.5 .5 地下室外墙平面外设计1 1.6 .6 地下室人防设计1.1 有地下室结构的特点v上部结构与地下室组成一个承力体系，具有 共同的位移场，相互协调变形；v地下室外的回填土对结构有一定的约

2、束作用 。规范有关规定抗震规范第6.1.14条、高规第5.3.7 条都规定，当地下室顶板作为上部结构嵌固部 位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相 邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。 高规的“宣贯培训材料”（P5-12）建议 ：当刚度比不满足嵌固部位的楼层侧向刚度比 规定时，有条件可增加地下室楼层的侧向刚度 ，或者将主体结构的嵌固部位下移至符合要求 的部位。地下室侧向刚度比计算高规的“宣贯培训材料”（P5-12）建议：方法1：按抗震规范的楼层剪力与层间位移比计算方法1：按高规附录E的剪切刚度比计算抗震规范第6.1.14条文说明中建议：当进行方案设计时，侧向刚度比可采用剪切 刚度比估算。1.2 分

3、析模型v简化的分离模型：将上部结构与地下室分裂开，分别设计计算v共同工作分析将上部结构与地下室作为一个整体，考虑共 同作用，采用如下两种方式之一来考虑地下 室外回填土对结构的约束作用。方法1：嵌固地下室的水平位移方法2：对地下室部分施加弹簧约束分析模型v共同工作分析通过对地下室部 分施加弹簧约束 ，考虑地下室外 的回填土对结构 有一定的约束作 用。1.3 风、地震、恒活荷载作用计算v风荷载计算地下室部分的基本风压为零；在地上部分的风荷载计算中，自动扣除地 下室部分的高度，地下室顶板作为风压高 度变化系数的起算点；结构在风荷载作用下的反应（位移、内力 ）受地下室外的回填土约束。地震作用计算v结构

4、在地震作用下的反应（周期、振型 、位移、内力）受地下室外的回填土约 束；v由地下室质量产生的地震力，主要被室 外的回填土吸收；v在计算结构的“最小剪重比”时，不考 虑地下室部分。恒活荷载作用计算v地下室部分竖向构件的轴向变形和转动会导 致上部结构恒活作用内力的重分布。v对于一般规则结构，地下室外的回填土约束 对竖向荷载作用影响很小。v对于不规则结构，地下室外的回填土约束对 竖向荷载作用有一定影响，在计算中由程序 自动反映这一特点。1.4 地下室抗震设计v地下室的抗震等级（抗震规范第6.1.3条 ）当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时， 地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地 下一层一下的抗震等

5、级可根据具体情况采用 三级或更低等级。地下室无上部结构的部分 ，可可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室抗震设计v构造要求（抗震规范第6.1.14条）v地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积，除应满足计算要 求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的 1.1倍。v地上一层框架结构柱和抗震墙墙底截面的设计弯矩值应符合6.2.3、 6.2.6、 6.2.7条规定。v位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承 载力之和不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。地下室抗震设计v有关调整底层柱墙内力的调整（在.标高处）框支柱的地震力调整剪力墙底部加强区1.5 地下室外墙平面外设计v恒活荷载作用结构整体分析得

6、到的恒活荷载的轴力、弯矩v面外土、水侧作用按简化方法计算面外土水侧压力作用的弯矩v配筋设计按压弯构件进行配筋计算1.6 地下室人防设计v人防荷载计算的输入参数v地下室层数与人防地下室层数v考虑了哪些构件的人防设计v人防作用效应分析模型v人防作用效应组合v地下室外墙的平面外设计v地下室构件的人防设计 部分地下室人防设计； 门框墙； 地下室顶板的配筋计算在SLABCAD中； 地下室底板配筋计算； 传给基础的设计荷载中不包括人防设计荷载。暂未考虑的因素 2、楼板在结构整体分析中的考虑2.1 2.1 楼板刚度的特点2.2 2.2 刚性楼板假定2.3 2.3 弹性楼板62.4 2.4 弹性楼板32.5

7、2.5 弹性膜2.6 2.6 板柱结构2.7 2.7 空旷结构2.8 2.8 楼板开大洞2.1 有关规定v抗震规范第3.4.3条第1款的第2项规定， 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。 v高规第4.3.6条规定，当楼板平面比较长 、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱 时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影 响。 有关规定v高规第5.1.5条也规定：进行高层建筑内 力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面 内为无限刚性，相应地应采取必要措施保证 楼板平面内的整体刚地。当楼板会产生明显 的面内变形时，计算时应考虑楼板的面

8、内变 形或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法 的计算结果进行适当调整。 楼板刚度的特点v楼板刚度由面内刚度和面外刚度两部分组成面内刚度膜剪切单元面外刚度板弯曲单元v对楼板的假定刚性楼板假定弹性楼板6弹性楼板3弹性膜2.2 刚性楼板假定v刚性楼板假定面内刚度无限大，面外刚度为零v适用范围楼板不特殊的绝大多数工程v梁刚度放大变相地考虑楼板的面外刚度2.3 弹性楼板6v弹性楼板6考虑楼板的面内刚度和面外刚度采用壳单元v适用范围所有工程v缺点计算量大，影响梁配筋结果2.4 弹性楼板3v弹性楼板3面内刚度无限大，考虑楼板的面外刚度采用板弯曲单元v适用范围面内刚度很大，不可忽略面外刚度的结 构2.5 弹性

9、膜v弹性膜考虑楼板的面内刚度，面外刚度为零采用膜剪切单元v适用情况要考虑面内刚度，可以忽略面外刚度的结 构2.6 板柱结构v等代梁法等代梁截面定义：等代框架方 向板跨3/4，及垂直方向板跨 1/2v弹性楼板虚梁布置楼板假定2.7 工业厂房、体育馆所等空旷结构v不与楼板相连的构件特性的考虑 v楼板刚度的合理考虑2.8 楼板开大洞G35v弹性楼板或板带定义3、多塔、有缝结构及错层3.13.1 多塔结构3.2 3.2 有“缝”结构3.3 3.3 错层结构3.4 3.4 顶部顶部小塔楼 3.1 多塔结构v多塔建筑的特点v多塔结构抗震设计v多塔结构的计算模型v多塔结构定义v应注意的问题3.1.1 多塔结

10、构的特点v“塔”和“刚性楼板”的区别对于多塔建筑，其每个塔都有独立的迎风 面和独立的变形；每块“刚性楼板”有独立的变形，但不一 定有独立的迎风面。“塔”和“刚性板”之间不存在一一对应 关系，一个塔中可以有多块刚性板，也可 以没有刚性板（没有楼板或定义成弹性楼 板）。3.1.2 多塔结构抗震设计v多塔楼结构的平立面布置 v底盘屋面楼板抗震设计构造 v多塔楼之间裙房连接体的屋面梁、塔楼中 与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙的抗 震设计构造 v裙房的抗震等级 3.1.3 多塔结构的计算模型v周期比控制计算模型 v位移比控制计算模型 v构件内力计算模型 抗震规范第3.4.3条第1款的第2项规定，凸凹不

11、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。高规第4.3.6条规定，当楼板平面比较长、有较 大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计 中考虑楼板削弱产生的不利影响。 3.1.4 多塔结构定义v多塔结构需用户以围区方式定义；v刚性楼板信息由程序自动搜索，无需用户 交互操作；v建议以最高的塔为一号塔，以下依次按高 度排列。3.1.5 采用整体模型应注意的问题v如果没给出多塔定义会怎样？v定义了多塔又会怎样？3.2 有“缝”结构v结构缝的定义v有缝结构的特点v有缝结构的计算模型3.2.1 考虑的缝的范围v伸缩缝：混凝土结构设计规范9.

12、1.1条， 规定了排架结构，框架结构、剪力墙结构等 的伸缩缝的最大间距。v沉降缝：地基基础设计规范规定了沉降 缝的设置要求。v防震缝：抗震设计规范 6.1.4条，规定 了防震缝设置要求。3.2.2 有缝结构的特点v仅就上部结构而言，“缝”将结构划分成几个 较为规则的抗侧力结构单元，各结构单元之 间完全分开。所以，各结构单元有独立的变 形，若忽略基础变形的影响，各单元之间相 对独立。这一点与多塔楼结构不同，多塔楼 结构的各塔通过底盘相互发生影响。v由于缝的宽度不是很大，在风荷载作用下， 各结构单元的迎风面与多塔楼的迎风面不同 ，缝隙面不是迎风面。 3.2.3 有缝结构的计算模型v离散模型 除与风

13、荷载有关的计算结果外，其它所有结果都是对 的。需要注意的是在计算风荷载作用时，程序把缝所 在的面也作为迎风面，该方向的风荷载计算值偏大。 v整体模型 在采用整体模型时，要把每个结构单元定义成多塔楼， 程序采用多塔楼结构计算模型进行设计计算。此时， 要注意的有两点：一是计算振型数要取得足够多，使 整个结构系统的有效质量系数在90%以上，二是风荷载 略偏大， 3.3 错层结构v错层结构的特点 v计算模型v模型输入v错层信息生成v越层柱的计算长度系数v错层结构的层刚度比计算v抗震设计的有关规定3.3.1 错层结构的特点v错层结构的突出特点是在同一楼层平面内， 部分区域有楼板，部分区域没楼板，在没有

14、楼板的区域内，有些竖向构件（柱、墙）可 能与梁连接，也可能是越层构件。在该区域 内构件的内力和位移与楼板无关。 3.3.2 计算模型v当错层高度不大于框架梁的截面高度时，一 般可以近似地忽略错层因素影响，可以归并 为同一楼层参加结构计算，这一楼层的标高 可近似取两部分楼面标高的平均值；v当错层高度大于框架梁的截面高度时，各部 分楼板应作为独立楼层参加整体计算，不宜 归并为一层，此时每一个错层部分都应视为 独立楼层。 3.3.3 模型输入v框架错层结构 v剪力墙错层结构 v多塔错层3.3.4 错层信息生成v软件自动将错层构件在楼层平面内的节点设 为独立的弹性节点，不受楼板计算假定限制 ，因而能更

15、真实地反应结构的实际受力状态 。v对于错层结构，程序判断柱和墙是否越层的 原则是：既不和梁相连，又不和楼板相连。 程序自动按上述原则搜索出越层信息，无需 用户交互操作。 3.3.5 越层柱的计算长度系数v在错层结构设计计算中，越层柱的计算长度 系数计算应受到足够重视。v有些柱两个方向的计算长度不同，而且程序 应有越层柱搜索功能，计算结果应确保在越 层范围内越层柱每个截面的计算长度相同。 3.3.6 错层结构的层刚度比计算v因为在PM中输入的计算层与真实结构的层不 一定一致,软件输出的层刚度不参考价值不大 ,需设计人员注意. 3.3.7 错层结构抗震设计的有关规定v第10.4.4条规定，错层处框

16、加柱的截面高度不 应小于600mm，混凝土强度等级不应低于C30 ，抗震等级应提高一级采用，箍筋应全柱段 加密。v第10.4.5条规定，错层处平面外受力的剪力墙 ，其截面厚度，非抗震设计时不应小于 200mm，抗震设计时不应小于205mm，并均 应设置与之垂直的墙肢或扶壁柱；抗震等级 应提高一级采用。错层混凝土强度等级不应 低于C30，水平和竖向分布钢筋的配筋率，非 抗震设计时不应低于0.3%，抗震设计时不应 低于0.5%。 3.4 顶部小塔楼 v抗震设计规范 5.2.4条，采用基底剪力法时，突出屋面部分的地震 作用效应宜乘以增大系数3；采用振型分解法时，突出屋面部分每层可 作为一个质点，并取足够的计算振型。4、温度、支座位移和弹簧刚度4.1 4.1 温度温度作用的特点作用的特点 4.2 4.2 有关规定有关规定4.3 4.3 程序实现程序实现4.4 4.4 最不利温差的确定最不利温差的确定4.5