全国热线电话:0417-2911566
网站首页 公司简介 组织架构 荣誉资质 公司动态 技术交流 作品展示 业务范围 人才招聘 信息反馈 联系我们
技术交流
 
结构设计疑难问题解析及现场答疑
时间:2020-01-06 15:37:54 | 点击:1980

 

Ans1


地下室周边或几边与地库连接时,考虑相关范围内刚度后满足规范地下室剪切刚度大于地上一层剪切刚度2倍要求时,地下室顶是否可以作为嵌固端?另外带地下室模型整体计算时,嵌固端填地下室层数加1后,现在的版本计算上部的指标时随周围地库所输入的范围不同而变化,是否可以按原来版本地下室的土体约束的m值直接输入-1?



刘孝国:


按照高规或抗规的要求,如果地下室相关范围剪切刚度与上一层的剪切刚度之比满足大于2,可以认为在地下室顶板嵌固。地下室顶板嵌固的剪切刚度比判断时隐含的条件是地下一层必须为地下室,也就是说下一层应该是四面围土的地下室,其中相关范围可以是其中的一部分。如果是单面围土或者不是四面围土,即使满足剪切刚度比的要求,也不应该将地下室顶板作为嵌固端,但是地下室顶板设计中仍需要按照顶板的构造要求加强处理。


对于带地下室的模型,嵌固端只是个设计概念,在力学分析阶段这个嵌固端位置实际上还是有变形的。当然如果将土体约束的m值填写-1,也只是将地下室的两个方向的水平变形约束,还是无法约束轴向变形与扭转变性,因此,这种情况与不带地下室的模型比较计算结果不同。地下室所带相关范围大小不一样,造成刚度计算有别,也会导致结果不同。另外带不同的地下室范围与不带地下室结果也不相同。


补充


地下室顶板是否嵌固判断时,需要带入地下室做剪切刚度比的判断,但是该刚度比与土体约束没有任何关系,土体约束会影响结构楼层的层间剪力与层间位移计算的刚度比。



Ans2


带地下室的剪力墙结构,地上一层剪力墙的轴压比的控制是否可以砍掉地下室?另外,是否不论正负0嵌固与基础顶嵌固,是否都可以砍掉地下室?



刘孝国:


带地下室的模型,不论是框架结构还是剪力墙结构,都由于地下室存在土体的约束,导致相比地上楼层而言,会导致首层结构刚度突变,进而引起内力突变,导致首层剪力墙轴压比看起来比较异常,并且与不带地下室的模型相比,轴压比值也不相同。如果结构布置沿着竖向刚度及质量不发生突变,剪力墙轴压比一般从低到顶逐渐变小;如果存在刚度突变或者质量突变,由于变形协调,会造成剪力墙内力重分布,进而可能引起轴压比感觉异常。


严格意义上讲,由于土体约束大小的不确定性,带地下室的模型整体计算未必那么靠谱,因此,在设计中建议还是能够做到地下室顶板嵌固,剪力墙轴压比直接按照砍掉地下室的结构进行计算分析,并按照规范限值进行控制。


带地下室整体计算的目的主要是为了进行地下室部分的设计及基础的设计,规范要求的各种指标建议都在地下室砍掉的模型上去考察。


补充


(1):对于非框架结构,如果要判断其首层是否是薄弱层,需要砍掉地下室,按照高规3.5.2的150%进行判断。在软件中,如果仅仅输入上部结构,软件才会计算首层与上层的层剪力与层间位移比的比值,并按照高规3.5.2的150%进行判断。


(2)对于框架结构,尤其是带着地下室外墙的框架,很多设计师在设计上部及基础时都带着地下室一次性搞定。但实际上如果这种框架,建模中输入了地下室的外墙,会导致内力重分布,往往框架柱分担的内力会很小,造成其中框架柱的配筋及框架柱下的独基计算结果偏小。在设计中如果遇到这类工程,首先需要砍掉地下室仅仅对上部进行内力分析与配筋设计,然后对于地下室的框架柱需要按照取消墙体,定义地下室做分析,并进行框架柱下独立基础的设计;在带着地下室,并输入了剪力墙的模型下进行剪力墙下基础的设计。


Ans3


如果独立基础埋深比较深的框架结构,在设计中是否需要将基础短柱按照一层输入,并且输入拉梁做整体分析?


刘孝国:


有的设计师在设计中,遇到独立基础埋深比较深的框架结构,直观想到的是基础短柱变形可能比较大,在设计中考虑短柱变形比较合理。常规的做法,就直接将基础短柱按照地下室一层输入,同时承担上部填充墙荷载的拉梁按照框架梁输入,形成整个模型进行整体分析,并将嵌固端所在的层号设置为1。


大部分设计师觉着这样的处理比较合理且比较保守。


实际上这种处理方法也存在一定的问题:


(1)地下室的土体约束大小不好确定,这就导致地下室基础短柱的变形计算不清楚;


(2)计算软件分析中时,如果是地下室,整个土体约束是作用在刚性楼板的质心上上或者约束作用在弹性楼板的各个节点上,这和实际工程中所有的短柱都受到土体约束的情况不完全一致。


(3)与不带地下室短柱计算相比,由于短柱有轴向变形和侧向变形,这就导致结构变柔,计算的地震作用变小,有可能不安全,并不是保守。


这类带基础短柱的结构设计,可以将基础短柱看做基础的一部分,设计中对于地上的配筋,可按照带基础短柱整体分析(当然此时土体约束还是无法准确确定)和直接按照仅仅考虑上部结构分析做包络设计;对于地下基础短柱的配筋,可以保守按带着基础短柱计算得到的配筋与仅仅按照上部计算得到柱配筋单侧的1.1倍,两者取大采用。

Ans4


设计中如何考虑温度荷载对于结构的影响,同时施工图中能否考虑温度荷载对板的影响?


刘孝国:


传统的设计中,梁柱墙的设计是整体进行计算分析得到内力与配筋的,温度荷载对梁柱墙等的配筋影响是可以考虑的,但是板的设计都是分离式设计,板在设计时不考虑实际的梁柱墙约束情况,而是按照每一块考虑简支、固定及自由等方式的边界条件。传统的设计对板的计算是不考虑水平荷载对板的影响,同时也不考虑板中的拉力,仅按照纯弯构件进行设计,因此,对于温度荷载效应分离式设计方法无法考虑。

如果要考虑温度荷载对楼板的影响,需要对梁、柱、墙及楼板共同参与的模型进行有限元整体分析。

正确的设计流程为:(1)建完模型以后,要选择“楼板按照有限元进行设计”,如下图1所示。



(2)然后直接定义在“荷载补充”——“特殊荷载”——“温度荷载”中定义节点温差,再将温差指定到节点上,如图2所示。



(3)由于混凝土的徐变、收缩等综合因素,采用弹性算法计算非荷载效应产生的约束内力时,对于弹性计算的结果进行适当的折减,折减系数取为0.3,在软件中设置“混凝土构件温度荷载效应折减系数”为0.3,如图3所示。



(4)要进行楼板的应力分析,需要将楼板定义为弹性板6,如下图4。



(5)计算完毕之后可以查看梁、柱及墙等的配筋,该配筋已经考虑温度荷载效应与其他荷载效应的组合。图5所示为某梁构件信息中输出的温度荷载产生及其他荷载产生的单工况内力。




(6)考虑温度荷载效应的楼板的配筋需要在SATWE后处理中查看,该楼板配筋结果已经考虑了水平荷载及轴力对板的影响。如图6所示为楼板在温度作用下的等应力线。图7所示为位楼板在温度荷载下的平面内正应力等应力线。图8所示为设计师比较关心的楼板考虑了温度荷载效应之后的配筋结果,该图显示了楼板的简化配筋结果。





(7)如果楼板要按照SATWE计算的考虑温度作用效应的结果进行施工图绘制,需要进入“楼板施工图”中,选择楼板施工图中的参数“接力外部SATWE版配筋”,此时可以查看到SATWE的计算结果已经读入到施工图中,如图10所示,再进行板的施工图绘制即可。(注意:不能用板施工图中的计算功能,该计算不考虑水平荷载也不考虑轴力)



以上是考虑温度荷载对结构设计中各类构件影响的完整设计流程,此时出的梁、柱、墙及楼板的施工图均已考虑了温度效应的影响。

Ans5


请问柱轴压比计算需要考虑活荷载折减吗?


刘孝国:


按照规范要求,进行柱轴压比计算时,其轴力的组合号是取考虑地震作用参与组合的最大轴力对应的。地震作用参与的组合,其中重力荷载代表值为1.0D+0.5L,该处的活荷载在规范中并没有明确是否考虑楼层数折减。
按照抗规5.1.3中的要求,由于目前设计中的活荷载属于等效活荷载,并且考虑活荷载出现的随机性,规范中给出了一个活荷载的组合系数,对活荷载进行折减,该系数已经综合考虑楼层数的等影响,因此,在计算轴压比时,重力荷载代表值下的活荷载不再考虑与楼层数及房间面积大小相关的折减。该规范中列出的按照实际情况计算的活荷载,在计算重力荷载代表值时活荷载系数为1.0,因为该活荷载始终存在,因此不再折减。一般输入的活荷载都属于等效活荷。



需要注意的是:

在PKPM的程序中v4.3版本以前是默认考虑楼层数折减的。在V5.1版本中程序对此做了修改,默认此处的活荷载不再按照楼层数进行折减。因此,如果比较现在使用V5版本进行设计,与之前版本相比,柱、墙轴压比可能都会变大,或者原来版本计算轴压比可以通过的结构,现在V5版本计算轴压比可能会超限。

 
 

 

营口市渤海大街西49-甲36号
电话:0417-2911566

手机:18604974555
网址:www.yktongji.com

QQ:1586435868

E-mail:yktongji@163.com


扫一扫关注我们


手机官网

友情链接:  
主办单位:营口同济建筑设计有限公司 辽ICP备17000579号-1 技术支持: 营口众维网络科技有限公司