多高层结构在KM中设计

多高层结构分析和设计（2002年新规范）TAT、SATWE、PMSAP一、混凝土结构的新旧规范设计对比新规范在地震力、风力的计算中，做了较大调整，尤其是地震力的计算参数与旧规范有很大区别，所以在比较两者的配筋时，应尽量使设计参数一致。尽管这样，新旧规范在以下几方面是不同的：1。材料强度：混凝土，钢筋；2。保护层厚度：35改为30+12.5；3。柱长度系数对柱配筋的影响；4。剪力墙边缘构件对墙配筋的影响；5。梁剪扭配筋的改进对梁配筋的影响；6。柱双偏压计算配筋的改进和双剪配箍；7。地震力的内力调整；8。设计内力的调整；9。内力组合，如1.35恒+0.7*1.4活等；10。复杂高层结构的地震内力、设计内力调整等。另外一些新的条件和分析功能，如：1。P-△效应；2。特征周期增加0.05；3。风力计算增加了D类粗糙度；4。偶然偏心和双向地震；5。多方向地震；6。最小楼层剪力系数和薄弱层的调整。新旧规范对结构的刚度、楼层质量并没有调整，所以新旧规范计算出的结构周期、振型是相同的。但新规范的地震力计算与旧规范不同，所以新旧规范版的地震、风产生楼层位移会有增加。1.17层框架结构风位移：1.57%；地震位移：16.2%；剪力系数：15.76%；梁全楼配筋：4.6%；柱全楼配筋：15.1%。1.218层框架剪力墙结构风位移：-1.77%；地震位移：13.4%；剪力系数：9.81%；梁全楼配筋：14.4%；柱全楼配筋：17.9%。1.336层剪力墙结构风位移：-0.37%；地震位移：11.77%；剪力系数：6.06%；梁全楼配筋：5.3%。1.417层框支剪力墙结构风位移：3.53%；地震位移：10.34%；剪力系数：8.28%；梁全楼配筋：6.0%；柱全楼配筋：2.3%。二、新规范的地震控制和参数选择新规范对地震力计算改动较大，增加了楼层最小剪力系数的控制。2.15%偶然偏心对于高层建筑且是规则结构时选择，对不规则结构应选择“双向地震”，两者选其一，不要都选。偶然偏心按结构长度的5%考虑，程序以增加各层的地震扭矩的方式来计算偶然偏心下的楼层位移和构件内力。2.2双向地震双向地震一般只对不规则结构采用，并注意不要与“偶然偏心”同时用。由于双向地震是把另一方向地震内力的85%同时作用在结构上，这样在组合配筋时可认为有两个方向的地震同时作用，结构的配筋会增加约20%～30%。当采用双偏压计算柱配筋时，柱配筋面积会大幅度提高。一般设计可以遵循以下规则：1。当为规则结构时，考虑偶然偏心；2。当为一般不规则结构时，考虑扭转耦连；3。当为很不规则结构时，考虑双向地震。2.3多方向地震对于有斜交榀时，按新规范要求要计算该斜方向的地震。一般选择斜交榀方向，再增加一最不利地震方向。多方向地震与总信息中的结构转角是不同的：多方向地震只是对偶联振型的不同方向的投影，得到各方向的地震力，而风力并没有改变方向，所以多方向地震与风不对应，这也反映了一种结构的受力情况。结构转角产生的地震力与风力方向是对应的，但每次只能计算一组方向，所以当结构设计以地震为主时，应选择多方向地震。2.4周期比、剪重比和位移比新规范对结构的周期、位移和楼层剪力有明确要求，即周期比、最大层间位移和位移比、以及楼层最小剪力系数。周期比：是控制结构在大震时，扭转振型不应靠前，以减少 震害；最大层间位移：按规范要求取楼层竖向构件的最大杆间位移 为楼层控制层间位移；位移比：取楼层最大杆间位移与楼层平均杆间位移的比值， 位移比是控制结构的扭转效应；楼层最小剪力系数：按新规范要求，当地震力不满足楼层最 小剪力系数时，应对结构方案的合理性进行判断， 并调整方案，或由程序自动把基底剪力提高。当采用不同的刚度计算模型时，结构的周期比、位移比会有较大变化，这也是正常的，所以重要工程应用两种不同的计算模型进行分析、对比。对于复杂高层结构如：多塔结构，为了适应相应的周期比、剪重比和位移比，如没有方法分离各个塔的周期比、位移比和剪重比，一般需要切开独立分析，得到规范相应的控制比值，然后再用整体计算的方法分析。对于有空旷的、考虑楼板变形的、错层的结构，楼层位移和位移比规范没有规定，这时可仍以刚性楼板假定的方法来计算结构的位移，并求出位移比，以此作为结构变形控制、规则性控制的参考值。设计仍按原来有空旷的、考虑楼板变形的、错层的结构进行设计。2.5层刚度计算和层刚度比新规范要求结构各层之间的刚度比，并根据刚度比对地震力进行放大，所以刚度比的合理计算较为重要。新规范对结构的层刚度有明确的要求，在判断楼层是否为薄弱层、地下室是否能作为嵌固端、转换层刚度是否满足要求等等，都要求有层刚度作为依据，所以层刚度计算的准确性就比较重要。程序提供了三种计算方法： 1。楼层剪切刚度； 2。单层加单位力的楼层剪弯刚度； 3。楼层平均剪力与平均层间位移比值的层刚度。

这三种计算方法有差异是正常的，可以根据需要选择。对于大多多数一般般的结构构应选择择第3种层层刚度算算法；对于多层层结构可可以选择择第1种层层刚度算算法；对于有斜斜支撑的的钢结构构可以选选择第2种种层刚度度算法。。转换层结结构按照照“高规规”要求求计算转转换层上上下几层层的层刚刚度比，，一般取取转换层层上下等等高的层层数计算算。层刚度作作为该层层是否为为薄弱层层的重要要指标之之一，对对结构的的薄弱层层，规范范要求其其地震剪剪力放大大1.15，这这里程序序将由用用户自行行控制。。三、考虑虑P-△效应与柱柱长度系系数新规范对对重力二二阶效应应做了明明确的要要求，程程序采用用精确的的弹性分分析法，，以解决决二阶效效应问题题。由于于二阶效效应计算算较为复复杂，新新规范又又给出了了两种不不同的简简化算法法，因此此对柱的的计算长长度系数数就有三三套，分分别得到到不同的的计算长长度系数数，这对对柱的配配筋也有有影响。。1。考虑虑P-⊿效应，柱柱长度系系数仍按按要求计计算；2。按现现浇楼板板施工，，考虑柱柱长度系系数为1、1.25；；3。按新新规范梁梁柱刚度度比，计计算柱长长度系数数，>1、>1.25。第三种方方法在结结构复杂杂且又斜斜交梁时时，采用用简化的的投影方方法，并并没有考考虑斜支支撑的作作用。3.1考考虑虑P-△效应的原原则对于混凝凝土结构构一般不不需要考考虑P-△效应，但但对于高高层特别别是超高高层结构构、钢结结构应考考虑P-△效应。P-△效应的计计算原则则是考虑虑竖向力力在水平平力作用用下产生生的附加加弯矩影影响。或或者说是是一种特特殊的几几何非线线性问题题。3.2柱柱长长度系数数的取值值柱长度系系数是反反应柱整整体稳定定性的参参数，就就是柱的的P-△效应，它它对柱的的配筋有有较大影影响。软件提供供三种长长度系数数取值：：1。底底层为1，其它它层1.25；；2。各层层采用混混凝土规规范第7-3-11之之3条的的梁柱刚刚度比计计算的长长度系数数；3。。考虑P-△效应，此此时各层层长度系系数取1。3.3柱柱长长度系数数讨论1。考虑虑P-△效应而柱柱长度系系数仍按按要求计计算，不不考虑P-△效应而取取计算的的长度系系数，两两者对钢钢柱影响响较大，，对混凝凝土结构构一般影影响不大大。2。柱长度系数数按梁柱柱线刚度度比计算算，计算算公式有有局限，，它不能能准确地地反映任任意情况况，如：：斜交、、越层、、带支撑撑等，所所以对计计算的柱柱长度系系数应分分析、修修正。3。对与与剪力墙墙相连的的边框柱柱，取长长度系数数为0.75；；4。当选选择了P-△效应，柱柱配筋仍仍然考虑虑偏心矩矩放大系系数。四、调整整系数新规范有有三类调调整系数数，1。。地震力力调整系系数；2。设计计内力调调整系数数；3。。其它调调整系数数。调整整系数大大多为放放大系数。4.1地地震震力放大大系数1。对于于层刚度度比不满满足规范范要求的的，即薄薄弱层的的地震内内力需乘以1.15的放大大系数；；2。对于于楼层剪剪力不满满足规范范要求的的，需把把地震力力调整到到规范要求的的值，即即需乘以以一放大大系数；；3。对框框架剪力力墙结构构，需做做0.2Qo的层剪力力比较，，然后再再调整各层层框架的的地震内内力；4。对于于顶部小小塔楼，，程序设设置了地地震力放放大系数数；5。对于于框支托托梁，规规范规定定了相应应的放大大系数1.8、、1.5、1.25等；6。对框框支柱，，地震轴轴力需乘乘以放大大系数1.8、、1.5、1.2。4.2设设计计内力调调整系数数1。对不不同抗震震等级的的梁、连连梁，按按规范乘乘以相应应的剪力力放大系数；；2。不同同抗震等等级的柱柱、角柱柱、框支支柱，按按规范乘乘以相应应的剪力放大大系数、、弯矩放放大系数数；3。对不不同抗震震等级的的剪力墙墙，按规规范乘以以相应的的剪力放放大系数、弯弯矩放大大系数，，对短肢肢剪力墙墙结构，，还应再再乘以相应的剪剪力放大大系数；；4。梁设设计弯矩矩放大系系数；5。梁设设计扭矩矩折减系系数；6。结构构重要性性系数。。4.3其其它它调整系系数1。梁活活荷载折折减系数数（在PM导荷载中中）；2。柱墙墙活荷载载折减系系数；3。传基基础的活活荷载折折减系数数；4。梁恒恒、活负负弯矩调调幅系数数；5。梁扭扭转刚度度折减系系数；6。温度度应力折折减系数数。注意：1中的梁梁活荷载载调整系系数，不不要与2中的柱柱墙活荷荷载调整系数数同时用用五、地下下室、人人防的设设计分析析使用SATWE对地下室室、人防防的正确确分析和和设计。。5.1地地下下室的刚刚度和分分析1。地下下室一般般与上部部结构共共同分析析；2。地下下室能否否与上部部结构分分开独立立计算，，取决于于地下室室的层刚度，当地地下室层刚度度大于上部层层刚度的2倍倍时，地下室与上部结结构可以分开开计算，否则则应共同计算算；3。当地下室室与上部结构构共同分析时时，地下室回回填土的约束束作用用增加地地下室层刚度度的方法模拟拟，即程序中中所提到的相对刚度度，一般取3；4。当定义了了地下室后，，侧向不论有有无约束，风风力的计算都按有地下室室考虑，即在在计算高度系系数时，扣除除地下室的高度；5。相对约束束刚度如果选选择：A。取0，则表示示外围对地下下室没有约束束，此时地震震的计算与没有有设地下室一一样；B。取小于0，如如-3，则表表示地下室的的侧向位移被被完全嵌固；C。取有限值，如如3，则表示示侧向约束产产生的刚度是是地下室层刚度度的3倍。6。地下室与与上部结构共共同分析是一一种更合理的的分析方法，共同分析析使上部结构构的轴力、弯弯矩可以传给给地下室结构，而剪剪力可以根据据需要传递。。5.2地地下室和人防防的设计1。设计参数数分第1层和和其他层，对对最下一层的的地下室其设设计调整系数按第第1层的系数数取用，其他他层地下室按按其他层系数取用，±0层按第1层层系数取用，，±0以上上层按其他层层系数取用；2。地下室考考虑侧向土压压力和水压力力，此时土、、水压力按：：qs=hswsγqw=hw三角形作用形形式其中：hs、hw----为土、水的深深度；ws----为土的容重；；γ----为土的侧压力力系数当土、水同时时作用时，还还要减去水的的浮力。3。对有人防防的内外临空空墙，还有侧侧向人防荷载载。人防侧向向荷载与侧向土土、水压力综综合为一个侧侧向均布力，，对外墙和临空墙作剪力力墙平面外的的水平、竖向向分布筋的配配筋；4。人防的竖竖向力按活荷荷载分布规律律分布，并作作用在梁墙上上，所以结构必须须计算活荷载载；5。人防设计计只考虑人防防层及以下层层，人防以上上层不考虑。。六、剪力墙结结构与边缘构构件新规范对剪力力墙的配筋方方式做了重大大改进，剪力力墙的配筋是是根据墙的轴轴压比，先确确定配箍特征征值，再确定定边缘构件的的尺寸，在计计算剪力墙的的主筋时，采采用一字形剪剪力墙的墙肢肢，进行配筋筋，然后再与与边缘构件的的节点叠加，，产生边缘构构件的配筋面面积，并与边边缘构件的构构造相比取大大。所以，新规范范剪力墙的配配筋与旧规范范有很大差别别。对一级、特一一级的剪力墙墙，配筋采用用的弯矩是底底层墙底的设设计弯矩，所所以当剪力墙墙是一级、特特一级时，配配筋要比旧规规范大的多。。6.1加加强区与边缘缘构件1。在加强区区及以上一层层为约束边缘缘构件；2。加强区的的设计调整系系数与非加强强区不同；3。地下室程程序自动认为为是加强区；；4。有地下室室时，程序自自动扣除地下下室的高度计计算加强区；；5。“高规”规定加强区都都为约束边缘缘构件，“抗抗震规范”在在加强区是否为为约束边缘构构件由轴压比比控制，程序序由参数控制；6。剪力墙单单肢轴压比，，按1.2倍倍重力荷载代代表值计算；；7。加强区的的确定有局限限，应按需要要定义；8。短肢剪力力墙需特殊定定义；9。短肢剪力力墙仍需符合合框剪结构50%倾覆弯弯矩的要求；；10。短肢墙墙的抗震等级级需提高一级级，并乘以相相应的剪力设计调整系数数。6.2剪剪力墙边缘构构件的设计1。剪力墙按按单肢墙端部部计算配筋，，按边缘构件件设计配筋；；2。当墙肢长长度小于3倍倍的厚度时，，按柱配筋，，此时水平筋筋可以理解为箍箍筋，但注意意轴压比仍按按墙计算；3。边缘构件件的合并原则则与(2)类类似；4。边框柱作作为剪力墙的的一部分与墙墙共同工作，，边框柱按柱柱配筋作为参考考，轴压比也也仅为参考，，视具体情况况而定；5。边缘构件件的配筋，尤尤其是L形端部，有时时配筋过大，，可以考虑钢筋的的共用，如考考虑翼缘的作作用，两个方方向的配筋可以取大值值，至少可以以减去中间部部分的钢筋面面积；6。边缘构件件中的箍筋按按构造要求配配置，尤其是是一、二级抗抗震等级的边缘缘构件；7。边缘构件件的配筋应参参考边缘构件件配筋简图，，而在单肢墙墙配筋简图中输输出实际需要要的配筋面积积，小于0取取0，水平分布筋仍在单单肢墙配筋简简图中输出、、参考。七、框架结构构分析1。注意柱长长度系数的计计算方法和选选取；2。注意柱配配筋单、双偏偏压的选取，，一般以单偏偏压配筋，双双偏压验算为好好，因为双偏偏压是多解，，即配筋量、、配筋形式不唯一；3。梁、柱保保护层厚度按按规范取用，，程序内部加加12.5；；4。对大截面面柱，可以考考虑梁柱重叠叠部分为刚域域；5。一般均可可以考虑梁刚刚度放大、梁梁扭矩折减，，以考虑楼板板的影响；6。对常规的的框架结构可可以选用简化化的薄弱层分分析，即“十十二层以下框架架的薄弱层计计算”，控制制结构的塑性性位移；对于有错层、、多塔、大面面积开洞、斜斜柱斜梁、异异形柱、钢结构、带剪剪力墙等等结结构，均不能能计算薄弱层层和塑性位移；7。对不同层层嵌固柱、不不等高嵌固柱柱，程序提供供了“与基础础相连的最高层层号”和修改改柱计算长度度两种方法；；8。梁调幅按按一完整的柱柱梁进行，次次梁只能在本本跨内调幅，，负弯矩向下调调幅后，跨中中正弯矩自动动增加；9。梁跨中正正弯矩的设计计内力，不小小于简支梁跨跨中正弯矩的的1/2，此时时设计弯矩组组合号为0；；10。梁的弹弹性挠度一般般以主梁为准准，次梁挠度度仅为参考；；11。对异形形柱自动按双双偏压计算配配筋，按双剪剪计算箍筋；；12。双偏压压验算柱配筋筋，需先做柱柱钢筋归并；；13。恒载计计算一般应选选择“模拟施施工1”，也也可以选择““一次性性加载””；14。对于短短柱，轴压比比从严0.5-0.1；；15。当结构构分析不考虑虑地震时，柱柱轴压比按1.05限值值。八、框剪结构构分析1。一般框剪剪结构恒载计计算应选择““模拟施工1”；2。按“高规规”有0.2Qo的调整，此时时程序自动放放大梁柱的地地震弯矩和剪力力；3。框架部分分底层倾覆弯弯矩，应满足足大于50%的规范要求求，否则应按框架架结构分析；；4。对框剪结结构，程序自自动把轴压比比放松0.05；5。对一端与与柱一端与墙墙相连的梁，，也可以按连连梁设计；6。可以选择择“模拟施工工2”用于传传基础力；7。一些内筒筒外框、筒中中筒等结构，，程序也认为为是框架剪力力墙结构，所以以也要符合框框剪结构的要要求；8。对框筒结结构，由于结结构的扭转刚刚度都集中在在内筒，所以以结构扭转周期期往往靠前；；不满足“高高规”周期比比的要求；9。对周期比比不满足要求求的结构，应应增加结构外外部的刚度如：在角部加加剪力墙等；；10。对于0.2Qo调整，一般在在底部几层进进行，尤其对对有内收的结构，一般般只调整到内内收层为止，，或按“高规规”分别调整；11。对框架架支撑体系的的钢结构，可可以认为属于于框剪结构，，所以按“高钢钢规”，有25%Qo的调整要求。。九、复杂高层层结构分析对各种多塔、、错层、转换换层等结构，，“高规”专专门定义为复杂高层结构构，9.1转转换层结构并对框支柱、、托梁的地震震内力定义了了明确的调整整系数，而且且设计内力也也做了相应的的调整。影响响框支柱、托托梁的主要因因素有以下几几方面：1。0.2Qo的基底剪力调调整；2。对2层或或3层以上转转换的框支柱柱的调整，分分别为10根根框支柱按每根2%Qo、3%Qo，10根以上按框支支柱总和的20%；3。薄弱层地地震内力的调调整，如需要要内力方大1.15；4。框支托梁梁地震内力的的无条件放大大，有：1.8，1.5，1.25；5。框支柱设设计内力调整整。转换层结构有有多种形式，，如：行架转转换、厚板转转换，最常见见的是框支转转换。转换层层最大的问题题是：1。受力、传传力不是很明明确；2。分析、设设计手段不太太多；3。规范的构构造、参数等等不能含盖所所有的转换层层结构；所以转换层结结构应用多个个程序、多种种手段分析；；9.2多多塔、错层结结构1。为了明确确控制结构的的周期比、剪剪重比和位移移比，对多塔塔结构最好分开开计算，保证证设计的安全全；2。对多塔、、错层结构应应取足够多的的振型数，并并应特别注意意相关参数，如如：有效质量量系数，剪重重比等；3。对大面积积错层结构，，错层部位应应按两层输入入，如层错只只是小部分，则则可用层间梁梁或不考虑等等方法；4。关注错层层柱、墙的局局部加强。十、多、高层层钢结构分析析新的抗震规范范第8章，对对多高层钢结结构及设计有有明确要求。。10.1钢钢结构的分分析与设计原原则1。除了特殊殊的、平面作作用明显的结结构外，一般般钢结构应采采用空间分析；；2。钢柱的长长度系数按梁梁柱刚度比确确定，但有局局限性，所以以程序设定了人人工调整，考考虑P-△效应后长度系系数仍应按要求计算；3。一般钢结结构应取有侧侧移设计，对对层间位移小小于1/1000的结构，可以按按无侧移设计计；4。抗震规范范第8章，对对柱、支撑、、梁其长细比比、高厚比、、宽厚比是强制制性规定，所所以必须满足足；5。材料强度度与截面的厚厚度，但极限限强度fay与厚度无关；；6。设计应满满足基本的强强度应力、稳稳定应力要求求；7。一些特殊殊的验算，目目前程序已暂暂时关闭。10.2特特殊情况的的处理1。越层柱、、支撑的输入入，需节点对对位，支撑应应注意铰接的的修正；2。交叉支撑撑的输入，计计算时支撑的的计算长度、、长细比等，，程序