結(jié)構(gòu)建模合理.doc

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1、新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范在結(jié)構(gòu)可靠度、設(shè)計計算、配筋構(gòu)造方面均有重大更新和補充，特別是對抗震及結(jié)構(gòu)的整體性，規(guī)則性作出了更高的要求，使結(jié)構(gòu)設(shè)計不可能一次完成。如何正確運用設(shè)計軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，以滿足新規(guī)范的要求，是每個設(shè)計人員都非常關(guān)心的問題。以SATWE軟件為例，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算步驟的討論，對一個典型工程而言，使用結(jié)構(gòu)軟件進行結(jié)構(gòu)計算分四步較為科學。1．完成整體參數(shù)的正確設(shè)定計算開始以前，設(shè)計人員首先要根據(jù)新規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊對參數(shù)意義的描述，以及工程的實際情況，對軟件初始參數(shù)和特殊構(gòu)件進行正確設(shè)置。但有幾個參數(shù)是關(guān)系到整體計算結(jié)果的，必須首先確

2、定其合理取值，才能保證后續(xù)計算結(jié)果的正確性。這些參數(shù)包括振型組合數(shù)、最大地震力作用方向和結(jié)構(gòu)基本周期等，在計算前很難估計，需要經(jīng)過試算才能得到。(1)振型組合數(shù)是軟件在做抗震計算時考慮振型的數(shù)量。該值取值太小不能正確反映模型應(yīng)當考慮的振型數(shù)量，使計算結(jié)果失真；取值太大，不僅浪費時間，還可能使計算結(jié)果發(fā)生畸變。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭藕聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不宜小于15，對多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓的9倍，且計算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90％。一般而言，振型數(shù)的多少于結(jié)構(gòu)層數(shù)及結(jié)構(gòu)自由

3、度有關(guān)，當結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時，振型數(shù)應(yīng)當取得多些，如有彈性節(jié)點、多塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)形式。振型組合數(shù)是否取值合理，可以看軟件計算書中的x，y向的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9。具體操作是，首先根據(jù)工程實際情況及設(shè)計經(jīng)驗預(yù)設(shè)一個振型數(shù)計算后考察有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型個數(shù)，直到x,y兩個方向的有效質(zhì)量系數(shù)都大于0.9為止。必須指出的是，結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)并不是越大越好，其最大值不能超過結(jié)構(gòu)得總自由度數(shù)。例如對采用剛性板假定得單塔結(jié)構(gòu)，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)作用時，其振型不得超過結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍。如果選取的振型組合數(shù)已經(jīng)增加到結(jié)

4、構(gòu)層數(shù)的3倍，其有效質(zhì)量系數(shù)仍不能滿足要求，也不能再增加振型數(shù)，而應(yīng)認真分析原因，考慮結(jié)構(gòu)方案是否合理。（2）最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用，結(jié)構(gòu)地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)值最大的最不利地震作用方向。設(shè)計軟件可以自動計算出最大地震力作用方向并在計算書中輸出，設(shè)計人員如發(fā)祥該角度絕對值大于15度，應(yīng)將該數(shù)值回填到軟件的“水平力與整體坐標夾角”選項里并重新計算，以體現(xiàn)最不利地震作用方向的影響。（3）結(jié)構(gòu)基本周期是計算風荷載的重要指標。設(shè)計人員如果不能事先知道其準確值，可以保留軟件的缺省值，待計算后從計算書中讀取

5、其值，填入軟件的“結(jié)構(gòu)基本周期”選項，重新計算即可。上述的計算目的是將這些對全局有控制作用的整體參數(shù)先行計算出來，正確設(shè)置，否則其后的計算結(jié)果與實際差別很大。2.確定整體結(jié)構(gòu)的合理性整體結(jié)構(gòu)的科學性和合理性是新規(guī)范特別強調(diào)內(nèi)容。新規(guī)范用于控制結(jié)構(gòu)整體性的主要指標主要有：周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。（1）周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標。它的目的是使抗側(cè)力的構(gòu)件的平面布置更有效更合理，使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)。也就是說，周期比不是要求就構(gòu)足夠結(jié)實，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理?！陡咭?guī)》第4.3.5條對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周

6、期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比的要求給出了規(guī)定。如果周期比不滿足規(guī)范的要求，說明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，設(shè)計人員需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，以增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。設(shè)計軟件通常不直接給出結(jié)構(gòu)的周期比，需要設(shè)計人員根據(jù)計算書中周期值自行判定第一扭轉(zhuǎn)（平動）周期。以下介紹實用周期比計算方法：1)扭轉(zhuǎn)周期與平動周期的判斷：從計算書中找出所有扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于0.5的平動周期，按周期值從大到小排列。同理，將所有平動系數(shù)大于0.5的平動周期值從大到小排列；2）第一周期的判斷：從列隊中選出數(shù)值最大的扭轉(zhuǎn)（平動）周期，查看軟件的“結(jié)構(gòu)整體空間

7、振動簡圖”，看該周期值所對應(yīng)的振型的空間振動是否為整體振動，如果其僅僅引起局部振動，則不能作為第一扭轉(zhuǎn)（平動）周期，要從隊列中取出下一個周期進行考察，以此類推，直到選出不僅周期值較大而且其對應(yīng)的振型為結(jié)構(gòu)整體振動的值即為第一扭轉(zhuǎn)（平動）周期；3)周期比計算：將第一扭轉(zhuǎn)周期值除以第一平動周期即可。（2）位移比（層間位移比）是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標。其限值在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《高規(guī)》中均有明確的規(guī)定，不再贅述。需要指出的是，新規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性板假定作出的，如果在結(jié)構(gòu)模型中設(shè)定了彈性板，則必須在軟件參數(shù)設(shè)置時選擇“對所有樓層強制采用剛

8、性樓板假定”，以便計算出正確的位移比。在位移比滿足要求后，再去掉“對所有樓層強制