新规范的计算问题及其处理办法口语PPT学习教案

1、会计学1 2)2)广厦的情况：广厦的情况： 作为国内两大结构作为国内两大结构CADCAD之一的广厦结构之一的广厦结构CAD,15.0CAD,15.0新新规范版已通过内部规范版已通过内部4 4轮测试轮测试和和用户测试用户测试，8 8月月1515日开始在日开始在网上发布了网上发布了用户正式版用户正式版和和非用户学习版非用户学习版。 15.015.0针对新旧规范的不同，修改了针对新旧规范的不同，修改了108108项内容项内容, ,做了做了大量测试，一如继往地同前大量测试，一如继往地同前1414个版本一样能够保持高度个版本一样能够保持高度的稳定性，用户正式版和非用户学习版可用于实际工程的稳定性，用户正

2、式版和非用户学习版可用于实际工程设计。设计。 今天上午的讲座与其它培训的区别是：不再讲规范今天上午的讲座与其它培训的区别是：不再讲规范为何修改为何修改, ,而是关注如何执行，详细介绍对执行中所遇而是关注如何执行，详细介绍对执行中所遇到问题的思考。到问题的思考。 希望通过今天的讲座，帮助大家完成旧规范计算到希望通过今天的讲座，帮助大家完成旧规范计算到新规范计算的转换新规范计算的转换 。 第1页/共119页第2页/共119页 1. 1.给定水平力下的位移比控制；给定水平力下的位移比控制； 2.2.给定水平力下的框剪调整系数；给定水平力下的框剪调整系数； 3.3.给定水平力下的墙柱倾覆力矩给定水平力

3、下的墙柱倾覆力矩; ; 4. 4.柱墙组合弯矩和剪力调整有较大增大；柱墙组合弯矩和剪力调整有较大增大； 5.5.三级抗震墙轴压比和约束边缘构件的新要求三级抗震墙轴压比和约束边缘构件的新要求; ; 6. 6.增加了三级抗震柱节点核心区的验算增加了三级抗震柱节点核心区的验算; ; 7. 7.框架结构楼梯的抗震计算框架结构楼梯的抗震计算; ; 8. 8.钢构件按抗震等级进行截面计算。钢构件按抗震等级进行截面计算。第3页/共119页 1. 1.基于性能设计的国内外应用现状；基于性能设计的国内外应用现状； 2.2.抗规抗规如何规定抗震性能目标如何规定抗震性能目标? ? 3. 3.介绍性能设计的计算方法；

4、介绍性能设计的计算方法； 4.4.工程实例中进行不同性能目标的计算对比。工程实例中进行不同性能目标的计算对比。第4页/共119页1.1.基于性能设计的国内外应用现状基于性能设计的国内外应用现状第5页/共119页2.2.抗震性能目标抗震性能目标 1 1）旧规范的）旧规范的“小震不坏，中震可修、大震不倒小震不坏，中震可修、大震不倒”也是一种性能目标也是一种性能目标 ，新规范更加完善、系统、定量和可操作性；，新规范更加完善、系统、定量和可操作性；2）新抗附录新抗附录M提出了提出了A-D 4个性能目标等级、个性能目标等级、3个地震水准、个地震水准、7个性能水准（个性能水准（7种计算方法或种计算方法或7

5、个计算过程个计算过程）。）。 性能目标 性能水准地震水准ABCD多遇地震1111设防烈度地震2345预估的罕遇地震3567第6页/共119页1 17性能水准性能水准性能目标增高性能目标增高罕遇罕遇设防设防多遇多遇性能性能4性能性能3性能性能2性能性能1结构性能增加结构性能增加地震作用增加地震作用增加1 11 11 12 23 34 45 53 35 56 67 7罕遇地震、性能1、方法3目标最高第7页/共119页7 7性能水准性能水准( (计算方法计算方法) )结构预期的震后性能状况结构预期的震后性能状况抗震性能抗震性能水准水准宏观损坏程度宏观损坏程度承载力要求承载力要求第第1水准水准小震完好

6、小震完好按常规设计按常规设计第第2水准水准中震完好中震完好承载力承载力按抗震等级调整地震效应的设计值按抗震等级调整地震效应的设计值复核，不复核，不计入风荷载效应计入风荷载效应第第3水准水准基本完好基本完好承载力承载力按不计抗震等级调整地震效应的设计值按不计抗震等级调整地震效应的设计值复核，复核，不计入风荷载效应不计入风荷载效应第第4水准水准轻微轻微损损坏坏承载力承载力按标准值按标准值复核，不计入风荷载效应复核，不计入风荷载效应第第5水准水准轻轻中等破坏中等破坏承载力承载力按极限值按极限值复核，不计入风荷载效应复核，不计入风荷载效应第第6水准水准中等破坏中等破坏承载力承载力达到极限值后能维持稳定

7、达到极限值后能维持稳定，降低少于，降低少于5%，不，不计入风荷载效应计入风荷载效应第第7水准水准不严重不严重破坏破坏承载力承载力达到极限值后基本维持稳定达到极限值后基本维持稳定，降低少于，降低少于10%，不计入风荷载效应不计入风荷载效应1)1)详细定义了每种计算对应的宏观损坏程度、内力组合和材料强度的取值详细定义了每种计算对应的宏观损坏程度、内力组合和材料强度的取值; ;2)2)如第如第3 3水准水准: :不计设计内力调整和风荷载效应，取设计内力和设计材料强度。不计设计内力调整和风荷载效应，取设计内力和设计材料强度。第8页/共119页3.性能设计的计算方法性能设计的计算方法 计算目标有两个：基

8、于荷载和基于位移。计算目标有两个：基于荷载和基于位移。 1)41)4种基于性能的抗震设计方法种基于性能的抗震设计方法 a a、振型分解方法、振型分解方法7 7水准弹性分析和设计水准弹性分析和设计(GSSAP):(GSSAP): i i、弹性反应谱分析、弹性反应谱分析 iiii、弹性动力时程分析、弹性动力时程分析 iiiiii、竖向地震计算、竖向地震计算 b b、静力弹塑性分析（、静力弹塑性分析（PUSHOVERPUSHOVER）和能力谱方法）和能力谱方法 (GSNAP);(GSNAP);（方法简单，位移荷载曲线这目标可控，所有设计单位可做到静力弹塑性） c c、动力弹塑性分析、动力弹塑性分析(

9、GSNAP); （计算不成熟，对错难以判定，大型设计单位的电算部门可做到动力弹塑性） d d、结构弹性、弹塑性的静力、动力抗震试验。、结构弹性、弹塑性的静力、动力抗震试验。(节点算不清，做实验为主)第9页/共119页2)通用计算通用计算GSSAP 如何实现如何实现7水准弹性计算？水准弹性计算？ 地震信息中增加两参数：地震水准和性能地震信息中增加两参数：地震水准和性能要求，实现要求，实现抗规抗规附录附录M的性能计算。的性能计算。常规设计选择：多遇和性能1第10页/共119页对应宏观损坏形成承载力阶梯，有对应宏观损坏形成承载力阶梯，有3种内力选择种内力选择(由大到小由大到小) ： a、调整后的设计

10、内力、调整后的设计内力 b、未调整的设计内力、未调整的设计内力 c、标准内力。、标准内力。 材料强度的选择材料强度的选择(由小到大由小到大)有：有： 设计强度、标准强度和极限强度。设计强度、标准强度和极限强度。性能水准性能水准宏观损坏程度宏观损坏程度承载力计算承载力计算第第1水准水准小震完好小震完好按常规设计按常规设计第第2水准水准中震完好中震完好承载力按抗震等级调整地震效应的设计值复核，不承载力按抗震等级调整地震效应的设计值复核，不计入风荷载效应计入风荷载效应第第3水准水准基本完好基本完好承载力按不计抗震等级调整地震效应的设计值复核，承载力按不计抗震等级调整地震效应的设计值复核，不计入风荷载

11、效应不计入风荷载效应第第4水准水准轻微轻微损损坏坏承载力按标准值复核，不计入风荷载效应承载力按标准值复核，不计入风荷载效应第第5水准水准轻轻中等破坏中等破坏承载力按极限值复核，不计入风荷载效应承载力按极限值复核，不计入风荷载效应第第6水准水准中等破坏中等破坏承载力按极限值的承载力按极限值的1.05倍复核倍复核，不计入风荷载效应，不计入风荷载效应第第7水准水准不严重不严重破坏破坏承载力按极限值的承载力按极限值的1.1倍复核倍复核，不计入风荷载效应，不计入风荷载效应第11页/共119页a)8a)8度度、类场地和类场地和9 9度时高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架度时高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横

12、向排架; ;b)7-9b)7-9度时楼层度时楼层屈服强度系数小于屈服强度系数小于0.5 0.5 的钢筋混凝土框架结构的钢筋混凝土框架结构; ;c)c)高度大于高度大于150m 150m 的结构的结构( (此条为新增内容此条为新增内容) ); ;d)d)甲类建筑和甲类建筑和9 9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构; ;e)e)采用隔震和消能减震设计的结构。采用隔震和消能减震设计的结构。3)弹塑性计算弹塑性计算GSNAP的静力弹塑性分析（的静力弹塑性分析（PUSHOVER）和能力谱方法）和能力谱方法 实现第二阶段弹塑性变形验算实现第二阶段弹塑性变形验算平时

13、计算常碰到的情况第12页/共119页弹塑性计算弹塑性计算GSNAP的静力弹塑性分析（的静力弹塑性分析（PUSHOVER）和能力谱方法）和能力谱方法单元模型：高规中可采用塑性铰模型和纤维束弹塑性壳模型 塑性铰模型:使用复杂,没有很好的延性 主流发展是: a)梁、杆、柱、撑采用纤维束模型; b)剪力墙、楼板采用弹塑性壳单元。 使用简单,有很好的延性接力GSSAP自动读取钢筋，考虑全弹塑性模型。第13页/共119页UNFVbVbUN顶点推覆曲线1)对水平力对水平力高规高规要求采用：地震剪力换算的要求采用：地震剪力换算的水平力；水平力；2)得到弹塑性下的顶点位移荷载曲线；得到弹塑性下的顶点位移荷载曲线

14、；3)根据位移荷载曲线转换为加速度根据位移荷载曲线转换为加速度-位移曲线（能位移曲线（能力谱）力谱）第14页/共119页需求谱1)将反应谱的加速度将反应谱的加速度-周期曲线转换为加速度周期曲线转换为加速度-位位移曲线；移曲线；2)实际我们习惯看反应谱的加速度实际我们习惯看反应谱的加速度-周期曲线；周期曲线；3)所以位移荷载曲线进一步转换为加速度所以位移荷载曲线进一步转换为加速度-周期曲周期曲线，进行如下抗倒塌验算。线，进行如下抗倒塌验算。第15页/共119页周期-影响系数曲线需求谱曲线周期-最大位移角曲线周期-加速度曲线能力曲线T影响系数1/105等效单自由度体系验算曲线层间位移角第16页/共

15、119页第17页/共119页第18页/共119页4)不同性能目标的计算对比不同性能目标的计算对比a)性能水平性能水平1-4的计算算例：的计算算例：20层框剪结构，设层框剪结构，设防烈度防烈度8度，抗震等级度，抗震等级3级级第19页/共119页层层2 2柱柱2121各性能目标下最大轴力、配筋和轴压比比较各性能目标下最大轴力、配筋和轴压比比较N(kN)B边(mm)轴压比多遇地震1399.661703.810.27设防地震性能11734.453230.830.34设防地震性能21734.452420.140.34设防地震性能31408.961936.210.19设防地震性能41408.961465.

16、550.15罕遇地震性能12383.634950.180.46罕遇地震性能21908.333005.540.20罕遇地震性能31908.332839.310.19罕遇地震性能41908.332690.190.18表中可见，该柱按照规范多遇地震设计的配筋（1703）满足中震性能4（1465）要求，但不满足大震性能4（2690）要求。第20页/共119页计算模型xy第21页/共119页1、5个计算软件比较:荷载顶层位移和最大层间位移角； 2、纤维束模型的结构极限承载力明显比塑性铰模型要大，原因在于塑性铰模型在C点会马上失去承载力，而纤维束模型由于钢筋的延性不会突然失去承载力；荷载柱顶位移曲线层间位

17、移角第22页/共119页得到弹塑性位移角得到弹塑性位移角性能设计并不复杂性能设计并不复杂, ,每个工程师都可完成每个工程师都可完成第23页/共119页二、新规范如何真正实现强柱弱梁？二、新规范如何真正实现强柱弱梁？1. 提高框架结构柱的设计内力调整；提高框架结构柱的设计内力调整；2. 考虑压筋对梁抗弯承载力的贡献；考虑压筋对梁抗弯承载力的贡献；3. 考虑板对梁承载力计算的贡献；考虑板对梁承载力计算的贡献；4. 新的梁挠度和裂缝计算。新的梁挠度和裂缝计算。第24页/共119页1 1、提高框架结构柱的设计内力调整、提高框架结构柱的设计内力调整 旧抗旧抗6.2.26.2.2柱端弯矩增大系数，一级取1

18、.4，二级取1.2，三级取1.1。 新抗新抗6.2.26.2.2 框架柱端弯矩增大系数；对框架结构，一级取1.7，二级取1.5，三级取1.3，四级取1.2；其他结构类型中的框架，一级取1.4，二级取1.2，三、四级取1.1。1)分为框架和非框架调整; 2)框架增大了20-25%;3)其它增加了四级调整。第25页/共119页新旧规范框架结构柱的设计内力调整对比新旧规范框架结构柱的设计内力调整对比：（增大系数的推导过程）：（增大系数的推导过程）抗震等级抗震等级旧规范旧规范弯矩弯矩新规范新规范弯矩弯矩旧规范旧规范剪力剪力新规范新规范剪力剪力特一特一1.41.2=1.681.71.2=2.041.68

19、1.41.2=2.8222.041.51.2=3.6729度一度一1.21.11.1=1.4521.71.1=1. 871.4521.452=2.1082.551.1=2.805一一1.41.71.41.4=1.961.71.5=2.55二二1.21.51.21.2=1.441.51.3=1.95三三1.11.31.11.1=1.211.31.2=1.56四四1.21.21.1=1.32第26页/共119页 实际工程看内力和钢筋增大多少：实际工程看内力和钢筋增大多少：7 7层框层框架结构，设防烈度架结构，设防烈度7 7度，抗震等级度，抗震等级2 2级级第27页/共119页1)1)算例中弯矩增大

20、了算例中弯矩增大了2525%（1.5/1.2=1.251.5/1.2=1.25）, ,配筋增大了配筋增大了38%38%；2)2)结论：一般工程中弯矩增大结论：一般工程中弯矩增大20%20%左右，配筋增大左右，配筋增大30%30%。N（kN）Mx（kN.m）B边配筋面积（mm2）旧规范-485-189929新规范-485-2371285增大比例25%38%第28页/共119页2 2、考虑梁压筋对梁抗弯承载力的贡献、考虑梁压筋对梁抗弯承载力的贡献 新混新混6.2.10 6.2.10 梁受弯承载力计算包含压筋项，梁受弯承载力计算包含压筋项，可以考虑压筋的贡献。可以考虑压筋的贡献。 如何考虑？如何考虑

21、？1)1)实配压筋一般情况下并未达到承载力极限，采用实配压筋一般情况下并未达到承载力极限，采用f fyAsyAs不成立；不成立；2)2)不考虑受压筋计算的受拉筋配筋率不考虑受压筋计算的受拉筋配筋率2%2%，压筋达到承载力极限；，压筋达到承载力极限；3)3)在在0%-2%0%-2%之间按线性插值考虑受压筋比例；之间按线性插值考虑受压筋比例；4)4)按构造要求设定受压和受拉钢筋比例。按构造要求设定受压和受拉钢筋比例。第29页/共119页 实际工程算例：梁截面实际工程算例：梁截面200X500mm200X500mm，C20C20混混凝土凝土, ,三级抗震等级三级抗震等级负负弯矩弯矩正正弯矩弯矩-13

22、6.25-136.25175.82175.82未考虑压筋的梁配筋面积未考虑压筋的梁配筋面积(cm2)(cm2)12.2712.2717.1417.14考虑压筋的梁配筋面积考虑压筋的梁配筋面积(cm2)(cm2)11.3311.3314.9614.96减少比例减少比例7.7%7.7%12.7%12.7%结论：结论：1)1)配筋一般减少比例配筋一般减少比例10%-20%10%-20%左右；左右；2)2)随配筋率增加，减少比例增加；随配筋率增加，减少比例增加；3)3)计算时考虑的压筋承载力仍偏小，梁计算拉筋还计算时考虑的压筋承载力仍偏小，梁计算拉筋还是偏于保守。是偏于保守。第30页/共119页3 3

23、、考虑板对梁承载力计算的贡献、考虑板对梁承载力计算的贡献 新混新混5.2.4 5.2.4 对现浇楼板和装配整体式结构，对现浇楼板和装配整体式结构，宜宜考虑楼板作为翼缘对考虑楼板作为翼缘对梁刚度和梁刚度和承载力的影响承载力的影响。如何考虑？如何考虑？1)1)梁配筋计算可考虑每侧梁配筋计算可考虑每侧3 3倍板厚的影响；倍板厚的影响；2)2)当板为梁的上翼缘时，对于负弯矩当板为梁的上翼缘时，对于负弯矩( (支座支座) )，按板，按板构造钢筋面积考虑对梁的影响，对于正弯矩构造钢筋面积考虑对梁的影响，对于正弯矩( (跨跨中中) ) ，按板混凝土受压考虑对梁的影响；，按板混凝土受压考虑对梁的影响；第31页

24、/共119页3)3)当板为梁的下翼缘时，对于负弯矩，按板混凝土当板为梁的下翼缘时，对于负弯矩，按板混凝土受压考虑对梁的影响，对于正弯矩，按板构造钢受压考虑对梁的影响，对于正弯矩，按板构造钢筋面积考虑对梁的影响。筋面积考虑对梁的影响。1)考虑上下翼缘的不同影响；2)考虑两侧相邻板不同标高的影响。第32页/共119页在总信息中可选择：梁配筋计算考虑板的影响，在总信息中可选择：梁配筋计算考虑板的影响，建议考虑。建议考虑。第33页/共119页 实际工程：梁截面实际工程：梁截面200X500mm200X500mm，C20C20混凝土，混凝土，板厚板厚100mm100mm，梁板顶面平齐。，梁板顶面平齐。板

25、计算单元板计算单元刚性板刚性板壳单元壳单元弯矩弯矩负负正正负负正正-136.25-136.25175.82175.82-130.08-130.08158.51158.51未考虑板贡献的梁配筋（未考虑板贡献的梁配筋（cm2)cm2)11.3311.3314.9614.9610.7710.7713.5413.54考虑板贡献的梁配筋考虑板贡献的梁配筋(cm2)(cm2)10.3410.3413.7513.75结论：结论：1)1)配筋一般减少比例配筋一般减少比例10%10%左右；左右；2)2)当板的面外刚度参与空间分析时，计算时板已承当板的面外刚度参与空间分析时，计算时板已承担了部分内力，自动不考虑；

26、当梁侧两边的板采担了部分内力，自动不考虑；当梁侧两边的板采用刚性板或膜元时，才能考虑板对梁承载力的贡用刚性板或膜元时，才能考虑板对梁承载力的贡献。献。第34页/共119页4 4、新的梁挠度和裂缝计算、新的梁挠度和裂缝计算 旧规范梁计算挠度和裂缝偏大，人为增加了梁旧规范梁计算挠度和裂缝偏大，人为增加了梁钢筋。钢筋。ESSShAEB62 .015.10225 . 3162 . 015. 10fESSShAEB1) 梁裂缝计算梁裂缝计算旧混旧混7.1.27.1.2钢筋混凝土构件受力特征系数为2.1。新混新混7.1.27.1.2钢筋混凝土构件受力特征系数为1.9。2) 梁挠度计算梁挠度计算:短期刚度计

27、算公式中增加了板受压翼缘项。短期刚度计算公式中增加了板受压翼缘项。旧混旧混7.2.2新混新混7.2.2 f 受压翼缘截面面积与腹板有效截面面积的比值；第35页/共119页 梁截面梁截面200X500mm200X500mm，C20C20混凝土，板厚混凝土，板厚100mm100mm，梁板顶平齐。，梁板顶平齐。旧规范旧规范新规范新规范减少比例减少比例支座裂缝支座裂缝0.140.1310%跨中裂缝跨中裂缝0.240.2210%跨中挠度跨中挠度16.6012.2626%结论：结论： 1)1)计算裂缝减少计算裂缝减少10%10%，挠度减少，挠度减少20%20%左右；左右； 2)2)梁板标高将影响梁挠度计算

28、。梁板标高将影响梁挠度计算。第36页/共119页三、取消楼面无限刚假定，规范明确：全弹性是三、取消楼面无限刚假定，规范明确：全弹性是抗震计算基本假定抗震计算基本假定 1 1、无限刚假定在如下、无限刚假定在如下9 9类结构中存在的问题类结构中存在的问题 1)无板结构无板结构2)弱连接结构弱连接结构3)开大洞结构开大洞结构4)狭长结构狭长结构5)连体结构连体结构6)错层结构错层结构7)有缝结构有缝结构8)多塔结构多塔结构9)斜柱斜梁结构斜柱斜梁结构第37页/共119页走廊弱连接宿舍狭长高层住宅核心筒部分弱连接第38页/共119页开大洞双塔裙房连接部位影响两塔振动周期第39页/共119页连体狭长弱连

29、接有缝第40页/共119页2 2、位移控制采用实际模型、位移控制采用实际模型 新抗新抗3.4.3 3.4.3 条文说明：条文说明：20012001版说明中提到的刚性版说明中提到的刚性楼盖，并不是刚度无限大。计算扭转位移时，楼盖刚楼盖，并不是刚度无限大。计算扭转位移时，楼盖刚度可按实际情况确定而不限于刚度无限大假定。度可按实际情况确定而不限于刚度无限大假定。 如两端墙、中间框架的结构如两端墙、中间框架的结构: : 1) 1)无限刚位移比无限刚位移比1.0;1.0; 2) 2)弹性位移比弹性位移比1.48;1.48; 3) 3)两端位移小中间大两端位移小中间大, , Z4 Z4处为最大位移处为最大

30、位移; ; 4) 4)无限刚和弹性差别较大。无限刚和弹性差别较大。 Z4第41页/共119页 新的疑问：局部非主体结构位移大如何处理？新的疑问：局部非主体结构位移大如何处理？ 新抗新抗5.5.15.5.1条文说明：在多遇地震作用下，建筑条文说明：在多遇地震作用下，建筑主体结构主体结构不受损坏，在罕遇地震作用下，建筑不受损坏，在罕遇地震作用下，建筑主体主体结构结构遭受破坏或严重破坏但不倒塌。遭受破坏或严重破坏但不倒塌。 采用主体结构的层间位移控制，可排除非主体结采用主体结构的层间位移控制，可排除非主体结构的层间位移。构的层间位移。 平面内塔块定义平面内塔块定义排除非主体结构。排除非主体结构。第4

31、2页/共119页3 3、给定水平力下的位移比计算、给定水平力下的位移比计算 CQCCQC方法存在的问题：方法存在的问题：是将结构各个振型的响应在概率的基础上采用完全二次方开方的组合方式得到总的结构响应，是将结构各个振型的响应在概率的基础上采用完全二次方开方的组合方式得到总的结构响应，每一点都是最大值，可能出现两端位移大，中间位移小每一点都是最大值，可能出现两端位移大，中间位移小，所以，所以CQCCQC方法计算的结构方法计算的结构位移比可能偏小位移比可能偏小，不能真实地反映结构的扭转不规则。，不能真实地反映结构的扭转不规则。 理论上不严密，不同组合位移理论上不严密，不同组合位移之间的运算是无物理

32、意义的。之间的运算是无物理意义的。 如如1010层框剪结构：层框剪结构：CQCCQC位移比位移比1.46 1.46 给定水平力下的位移比给定水平力下的位移比1.64 1.64 第43页/共119页采用给定水平力下的位移比计算采用给定水平力下的位移比计算 新抗新抗3.4.3 3.4.3 扭转位移比计算时，楼层的位移不采扭转位移比计算时，楼层的位移不采用各振型位移的用各振型位移的CQCCQC组合计算组合计算，按国外的规定明确改，按国外的规定明确改为取为取“给定水平力给定水平力”计算，可避免有时计算，可避免有时CQCCQC计算的最计算的最大位移出现在楼盖边缘的中部而不在角部，而且对大位移出现在楼盖边

33、缘的中部而不在角部，而且对无限刚楼板，分块无限刚楼盖和弹性楼盖均可采用无限刚楼板，分块无限刚楼盖和弹性楼盖均可采用相同的计算方法处理；该水平力一般采用振型组合相同的计算方法处理；该水平力一般采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力，并考虑偶然后的楼层地震剪力换算的水平作用力，并考虑偶然偏心；结构楼层位移和层间位移控制值验算时，仍偏心；结构楼层位移和层间位移控制值验算时，仍采用采用CQCCQC的效应组合。的效应组合。如何换算给定水平力如何换算给定水平力? ? 新高新高3.4.5 3.4.5 条文说明：水平作用力的换算原则：条文说明：水平作用力的换算原则：每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两

34、个楼层每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值的地震剪力差的绝对值。 第44页/共119页周期和地震作用文本计算书中输出：周期和地震作用文本计算书中输出：4.4.地震反应谱分析结果地震反应谱分析结果 0.00.0度方向度方向. 层号层号 塔号塔号 地震力地震力(kN) (kN) 地震剪力地震剪力(kN) (kN) 倾覆弯矩倾覆弯矩(kN.m) (kN.m) 地震剪力换算的水平力地震剪力换算的水平力(kN)(kN) 1 1 4.60 188.81 3830.15 2.68 1 1 4.60 188.81 3830.15 2.68 2 1 12.83 186.13 3299

35、.88 7.65 2 1 12.83 186.13 3299.88 7.65 3 1 21.09 178.48 2786.63 12.26 3 1 21.09 178.48 2786.63 12.26 4 1 27.04 166.21 2300.07 14.83 4 1 27.04 166.21 2300.07 14.83 5 1 29.54 151.38 1846.18 15.26 5 1 29.54 151.38 1846.18 15.26 6 1 28.68 136.12 1425.84 15.29 6 1 28.68 136.12 1425.84 15.29 7 1 26.45 120

36、.83 1037.89 17.51 7 1 26.45 120.83 1037.89 17.51 8 1 27.17 103.31 684.83 23.59 8 1 27.17 103.31 684.83 23.59 9 1 33.98 79.73 377.98 33.26 9 1 33.98 79.73 377.98 33.26 10 1 46.46 46.46 139.38 46.46 10 1 46.46 46.46 139.38 46.46 第45页/共119页结构位移文本计算书中增加如下输出：结构位移文本计算书中增加如下输出： 3.3.给定给定CQCCQC地震剪力换算的水平力并考虑偶

37、然偏心下的位移比地震剪力换算的水平力并考虑偶然偏心下的位移比工况工况 3 - -ex3 - -ex地震方向地震方向0 0度度层号层号 塔号塔号 构件编号构件编号 水平最大位移水平最大位移 层平均位移层平均位移 层位移比层位移比 层高层高(mm) (mm) 有害位移有害位移 构件编号构件编号 最大层间位移最大层间位移 平均层间位移平均层间位移 层间位移比层间位移比 层间位移角层间位移角 比例比例(%)(%) 1 1 1 1 柱柱 1 0.78 0.78 1.00 30001 0.78 0.78 1.00 3000 柱柱 1 0.78 0.78 1.00 1/3832 100.001 0.78 0

38、.78 1.00 1/3832 100.00 2 1 2 1 柱柱 1 2.18 1.22 1.79 30001 2.18 1.22 1.79 3000 柱柱 1 1.40 1.40 1.00 1/2146 44.491 1.40 1.40 1.00 1/2146 44.49 3 1 3 1 柱柱 1 3.84 2.33 1.64 30001 3.84 2.33 1.64 3000 柱柱 1 1.66 1.11 1.49 1/1810 33.901 1.66 1.11 1.49 1/1810 33.90 4 1 4 1 柱柱 1 5.62 3.63 1.55 30001 5.62 3.63 1

39、.55 3000 柱柱 1 1.78 1.30 1.37 1/1681 28.301 1.78 1.30 1.37 1/1681 28.30 5 1 5 1 柱柱 1 7.46 5.05 1.48 30001 7.46 5.05 1.48 3000 柱柱 1 1.84 1.42 1.30 1/1631 24.511 1.84 1.42 1.30 1/1631 24.51 8 1 8 1 柱柱 1 12.88 9.53 1.35 30001 12.88 9.53 1.35 3000 柱柱 1 1.75 1.50 1.17 1/1712 16.811 1.75 1.50 1.17 1/1712 1

40、6.81 9 1 9 1 柱柱 1 14.52 10.99 1.32 30001 14.52 10.99 1.32 3000 柱柱 1 1.63 1.46 1.12 1/1835 14.761 1.63 1.46 1.12 1/1835 14.76 10 1 10 1 柱柱 1 15.99 12.39 1.29 30001 15.99 12.39 1.29 3000 柱柱 1 1.47 1.40 1.05 1/2035 11.921 1.47 1.40 1.05 1/2035 11.92 - - 最大层间位移角最大层间位移角= 1/1622(= 1/1622(及其层号及其层号=6)=6)第46

41、页/共119页4 4、分块分塔、分块分塔分部位分部位结构的计算结构的计算( (薄弱层扩展到薄弱部薄弱层扩展到薄弱部位的概念位的概念) ) 新抗新抗3.4.4 3.4.4 平面不对称且凹凸不规则或局部平面不对称且凹凸不规则或局部不连续，可根据实际情况分块计算扭转位移比，对不连续，可根据实际情况分块计算扭转位移比，对扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数。扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数。 有连接结构：弱连接、连体、凹凸结构,如下分两塔,分别输出位移比。第47页/共119页1)1)首先应整体计算，分块输出位移比首先应整体计算，分块输出位移比; ;2)2)其次切成其次切成3 3块单独计算，位移

42、比偏大块单独计算，位移比偏大10% 10% 。第48页/共119页 新高新高5.1.15 5.1.15 对多塔楼结构，宜按整体模型对多塔楼结构，宜按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算，并采用较不利的和各塔楼分开的模型分别计算，并采用较不利的结果进行结构设计。当塔楼周边的裙楼超过两跨结果进行结构设计。当塔楼周边的裙楼超过两跨时，分塔楼模型宜至少附带两跨的裙楼结构。时，分塔楼模型宜至少附带两跨的裙楼结构。 无连接的结构：多塔、分缝结构。整体计算，分块输出即可。1)1)先整体计算，后分开计算先整体计算，后分开计算; ;2)2)一般工程按整体计算即可。一般工程按整体计算即可。第49页/共119页多塔结

43、构建议的计算方法：多塔结构建议的计算方法： 按整体模型计算，分塔输出计算结果总信息。按整体模型计算，分塔输出计算结果总信息。 1)1)可人工指定多塔可人工指定多塔; ;2)2)未未指定平面自动为塔指定平面自动为塔1。第50页/共119页 GSSAP GSSAP计算结果总信息中所有结果自动按塔输出，计算结果总信息中所有结果自动按塔输出，包括以下包括以下5 5类审图信息：类审图信息： 1)1)结构信息：结构信息： a、各层的重量、质心和刚度中心； b、各层的柱面积、短肢墙面积、一般墙面积、墙总长、建筑面积、单位面积重量； c、风荷载； d、层刚度比。2)2)结构位移：结构位移： a、静力荷载作用下

44、位移； b、地震作用下位移； c、给定CQC地震剪力换算的水平力并考虑偶然偏心下的位移比。3)3)周期和地震作用：周期和地震作用： a、平动系数和扭转系数； b、各地震作用工况的标准值； c、地震反应谱分析结果。4)4)水平力效应验算：水平力效应验算： a、重力二阶效应及结构稳定； b、框架剪力调整； c、地震作用的剪重比； d、倾覆力矩； e、罕遇地震作用下薄弱层验算； f、楼层层间抗侧力结构的承载力比值。5)5)内外力平衡验算：内外力平衡验算： a、重力恒载和重力活载轴力平衡验算； b、风荷载作用下剪力平衡验算； c、地震作用下剪力平衡验算。第51页/共119页如多塔结构平动系数和扭转系数

45、如多塔结构平动系数和扭转系数: (: (不同部位第不同部位第1 1平动和扭转周期可能不同平动和扭转周期可能不同) ) 结构层 2- 11(塔1)平动系数和扭转系数. 振型号 周期(秒) 转角(度) 平动系数(X+Y) 扭转系数 1 1.034121 0.92 1.00(1.00+0.00) 0.00 2 0.941682 90.43 1.00(0.00+1.00) 0.00 3 0.855286 92.96 0.83(0.01+0.82) 0.17 4 0.680889 111.05 0.22(0.08+0.14) 0.78 5 0.498266 2.15 0.96(0.96+0.00) 0.

46、04 6 0.389101 0.23 0.15(0.15+0.00) 0.85 7 0.313519 1.54 0.90(0.89+0.00) 0.10 8 0.308538 91.06 1.00(0.00+1.00) 0.00 9 0.284546 91.71 0.98(0.00+0.98) 0.02 - 扭转第1周期/平动第1周期=0.680889/1.034121=65.84% 本塔最不利地震方向=1.91度 结构层 2- 11(塔2)平动系数和扭转系数. 振型号 周期(秒) 转角(度) 平动系数(X+Y) 扭转系数 1 1.034121 0.60 1.00(1.00+0.00) 0.0

47、0 2 0.941682 90.93 0.99(0.00+0.99) 0.01 3 0.855286 93.11 0.91(0.01+0.90) 0.09 4 0.680889 111.62 0.21(0.09+0.12) 0.79 5 0.498266 1.61 0.92(0.92+0.00) 0.08 6 0.389101 0.27 0.20(0.20+0.00) 0.80 7 0.313519 0.10 0.90(0.90+0.00) 0.10 8 0.308538 91.31 0.99(0.00+0.99) 0.01 9 0.284546 90.93 0.99(0.00+0.99) 0

48、.01 - 扭转第1周期/平动第1周期=0.680889/1.034121=65.84% 本塔最不利地震方向=1.81度第52页/共119页四、如何进行楼梯构件的抗震承载力验算四、如何进行楼梯构件的抗震承载力验算 以规范的形式明确了以规范的形式明确了: :墙、柱、梁墙、柱、梁3 3大抗大抗震构件外，楼梯是第震构件外，楼梯是第4 4类抗震构件。类抗震构件。介绍如下介绍如下3 3方面内容：方面内容： 1 1、规范有关的条文；、规范有关的条文； 2 2、楼梯参与空间分析的计算方法；、楼梯参与空间分析的计算方法； 3 3、楼梯构件如何进行抗震截面计算；、楼梯构件如何进行抗震截面计算； 梯板的计算梯板的

49、计算 梯柱的计算梯柱的计算 梯梁的计算梯梁的计算第53页/共119页楼梯构件有关抗规的条文：楼梯构件有关抗规的条文：1.1.抗规抗规 3.6.63.6.6要求计算中应考虑楼梯构件的影响；要求计算中应考虑楼梯构件的影响；2.2.抗规抗规6.1.156.1.15、高规高规6.1.46.1.4对于框架结构对于框架结构，楼梯楼梯构件与主体结构整浇时，应计入楼梯构件对地震作用构件与主体结构整浇时，应计入楼梯构件对地震作用及其效应的影响，应进行楼梯构件的抗震承载力验算及其效应的影响，应进行楼梯构件的抗震承载力验算。3.3.抗规抗规6.1.156.1.15条文说明对于框架结构，条文说明对于框架结构，楼梯构件

50、与主体楼梯构件与主体结构整浇时，梯板起到斜支撑的作用，对结构刚度、结构整浇时，梯板起到斜支撑的作用，对结构刚度、承载力、规则性的影响比较大，应参与抗震计算。承载力、规则性的影响比较大，应参与抗震计算。4.4.高规高规6.1.46.1.4条文说明框架结构中条文说明框架结构中楼梯构件的组合内楼梯构件的组合内力设计值应包括与地震作用效应力设计值应包括与地震作用效应的组合，楼梯梁、柱的组合，楼梯梁、柱的抗震等级可与所在的框架结构相同。的抗震等级可与所在的框架结构相同。 从规范的角度明确：框架结构中整浇楼梯应参与从规范的角度明确：框架结构中整浇楼梯应参与空间分析，并进行楼梯构件的抗震验算空间分析，并进行

51、楼梯构件的抗震验算, ,审图时应严审图时应严格把关。格把关。第54页/共119页 抗规编制组委托抗规编制组委托4 4家设计单位计算的家设计单位计算的1818算例，算例，明确了楼梯不参与空间计算所得到的错误结果明确了楼梯不参与空间计算所得到的错误结果: : 楼梯破坏之后的抗震计算结果。楼梯破坏之后的抗震计算结果。 4X5 4X5跨各楼梯布置情况跨各楼梯布置情况1)1)楼梯布置在不同位置对结构的影响楼梯布置在不同位置对结构的影响第55页/共119页 4X7 4X7跨各楼梯布置情况跨各楼梯布置情况2)52)5个开间增加到个开间增加到7 7个对结构的影响个对结构的影响第56页/共119页 2X7 2X

52、7跨各楼梯布置情况跨各楼梯布置情况3)43)4排柱减少到排柱减少到2 2排柱对结构的影响排柱对结构的影响第57页/共119页1)计算方法与体育馆的计算方法并没有任何不同计算方法与体育馆的计算方法并没有任何不同;2)面对复杂的问题面对复杂的问题,如何理论简单化如何理论简单化;3)3)一个通用子结构单元得到土木弹性准确解一个通用子结构单元得到土木弹性准确解: : a) 好处：出口协调节点可变；好处：出口协调节点可变； b)子结构子结构:墙单元、梁柱单元、楼板单元；墙单元、梁柱单元、楼板单元； c) 理论上决定了：通用计算淘汰墙元杆系计算理论上决定了：通用计算淘汰墙元杆系计算；1 1、楼梯参与空间分

53、析的计算方法、楼梯参与空间分析的计算方法 所有计算程序应采用的计算方法所有计算程序应采用的计算方法第58页/共119页准确的计算模型：准确的计算模型：楼梯构件包括：楼梯板、平台板、梯梁、梯柱。楼梯构件包括：楼梯板、平台板、梯梁、梯柱。楼梯空间计算包括：计算单元、节点关系、互相楼梯空间计算包括：计算单元、节点关系、互相影响、结果输出。影响、结果输出。1)楼梯板和平台板采用楼梯板和平台板采用自动剖分节点对齐自动剖分节点对齐的的空间空间壳单元壳单元;2)梯梁和梯柱采用梯梁和梯柱采用多节点多节点的的空间杆单元空间杆单元;3)楼梯板、平台板、梯梁、梯柱、楼梯间角柱、楼梯板、平台板、梯梁、梯柱、楼梯间角柱

54、、 楼梯间混凝土墙、楼梯间砖墙和框架梁之间楼梯间混凝土墙、楼梯间砖墙和框架梁之间 所有所有节点自动对应和剖分节点自动对应和剖分;4)所有构件一起参与空间分析所有构件一起参与空间分析,楼梯刚度将影响楼梯刚度将影响结结 构刚度、周期、位移和内力等构刚度、周期、位移和内力等所有计算结果所有计算结果; (彻底处理无限刚和弹性计算的矛盾，楼梯永远彻底处理无限刚和弹性计算的矛盾，楼梯永远是弹性的是弹性的)5)输出梯梁、梯柱、楼梯板和平台板的输出梯梁、梯柱、楼梯板和平台板的 计算结果。计算结果。(得到楼梯构件本身的受力状况得到楼梯构件本身的受力状况) 在水平力效应验算计算书中输出楼梯构件本身在水平力效应验算

55、计算书中输出楼梯构件本身的抗震验算结果。的抗震验算结果。6) 审图时注意在结构信息审图时注意在结构信息-总体信息中输出总体信息中输出: 计算中考虑楼梯构件的影响计算中考虑楼梯构件的影响 :考虑考虑 楼梯参与空间分析的计算方法楼梯参与空间分析的计算方法 所有计算程序应采用的计算方法所有计算程序应采用的计算方法第59页/共119页 如下如下Y Y向地震作用下位移。从向地震作用下位移。从20082008年底起此方法已算了上万栋带楼梯的结年底起此方法已算了上万栋带楼梯的结构，证明是可以得到弹性准确解的。构，证明是可以得到弹性准确解的。第60页/共119页2 2、梯板的抗震计算梯板的抗震计算 1)1)梯

56、板严格意义上应是拉弯压弯构件。一般梯板严格意义上应是拉弯压弯构件。一般情况下恒活载产生的拉应力比地震作用产生的情况下恒活载产生的拉应力比地震作用产生的拉应力小一个数量级，所以暂且不互相组合，拉应力小一个数量级，所以暂且不互相组合，分别计算抗弯和抗拉。分别计算抗弯和抗拉。 第61页/共119页6.楼梯构件的抗震验算结果 梯板沿走向上下双排总配筋(cm2/m)=1.3*0.85*最大平均拉力/板钢筋强度设计值 抗弯底配筋(cm2/m)=根据单向简支梯板弯矩(q*l*l/8)求得配筋 层号 最大拉力 板钢筋强度设计值 双排抗拉总配筋 底配筋 总的底配筋 总的面配筋 1 589 210000 30.9

57、78 18.357 18.357 12.621 2 644 210000 33.883 18.357 18.357 15.526 3 614 210000 32.300 18.357 18.357 13.943 4 550 210000 28.957 18.357 18.357 10.600 5 470 210000 24.735 18.357 18.357 6.377 6 374 210000 19.677 18.357 18.357 2.357 7 261 210000 13.739 18.357 18.357 2.357 8 125 210000 6.592 18.357 18.357

58、2.3572)2)每层最大梯板总的底配筋和面配筋：每层最大梯板总的底配筋和面配筋： 梯板正常使用是两端简支的抗弯构件，在地震作用下又是支撑构件，所以按如下求得抗弯底配筋和抗拉总配筋。 1)抗弯底配筋(cm2/m)=根据单向简支梯板弯矩(q*l*l/8)求得配筋 2)梯板沿走向上下双排总配筋(cm2/m)=1.3*0.85*最大平均拉力/板钢筋强度设计值 总的底配筋大于等于抗弯底配筋，总的面配筋大于等于1/4抗弯底配筋，总的底配筋加总的面配筋大于等于抗拉总配筋。面筋贯通第62页/共119页 3) 每块梯板分别进行抗震计算，根据梯板平均拉应力，并求每块梯板分别进行抗震计算，根据梯板平均拉应力，并求

59、相应的抗拉钢筋。相应的抗拉钢筋。根据如下根据如下Y向地震作用下向地震作用下X向正应力求平均拉应力向正应力求平均拉应力第63页/共119页地震烈度地震烈度77.588.5场地土类场地土类IVIVIVIV地震分组地震分组三三三三三三三三平均拉应力平均拉应力(kN/m2)2174326143486521抗拉钢筋面积抗拉钢筋面积(cm2/m)(钢筋强度钢筋强度270N/mm2)8.0512.0816.1024.15计算公式计算公式: :抗拉钢筋面积抗拉钢筋面积= =平均拉应力平均拉应力x x板厚板厚/ /钢筋强度钢筋强度第64页/共119页3 3、梯柱的计算、梯柱的计算 支撑梯板的梯柱支撑梯板的梯柱(

60、板凳柱板凳柱)承受较大拉力，梯柱上端承受较大拉力，梯柱上端节点破坏，有些甚至拉断。节点破坏，有些甚至拉断。第65页/共119页如下算例，求不同地震烈度下首层梯柱的最大拉力和钢筋直径。如下算例，求不同地震烈度下首层梯柱的最大拉力和钢筋直径。 梯柱总抗拉配筋=0.85*最大拉力/柱钢筋强度设计值 层号 最大拉力(kN) 柱钢筋强度设计值(kN/m2) 总抗拉配筋(cm2) 1 187 300000 5.300 2 219 300000 6.216 3 208 300000 5.889 4 183 300000 5.183 5 151 300000 4.286 6 113 300000 3.210