KM设计参数的合理确定

李云贵设计规范要求在软件中的实现及设计参数的合理确定内容恒载计算活载计算风荷载计算地震作用计算地震作用调整设计内力调整作用效应组合荷载取值模拟施工加载计算施工加载1施工加载21.恒载计算

1.1施工加载过程1.2模拟施工加载的机理在竖向恒载作用下，结构变形基本上是在施工过程中逐层形成的。逐层形成结构刚度；逐层找平；逐层加荷载。在逐层施工过程中，基础发生不均匀沉降。恒载作用下结构变形形成示意图

恒载作用下结构变形形成近似示意图模拟施工加载1的计算简图

1.3模拟施工加载1考虑了从下往上依次施工和逐层找平因素的影响；未考虑结构地基的不均匀沉降；若结构地基无不均匀沉降，模拟施工加载1能较准确地反映结构的实际受力状态；若结构地基有不均匀沉降，上述分析结果会存在一定的误差，尤其对于框剪结构，外围框架柱受力偏小。1.4模拟施工加载2考虑在模拟施工加载1的基础上，近似考虑基础的不均匀沉降：

（1）假定基础的刚度是均匀的； （2）竖向构件的轴向刚度放大10倍，间接减小竖 向变形差。“模拟施工加载2”在理论上并不严密，是一种经验上的处理方法，但这种经验上的处理，会使地基有不均匀沉降的结构的分析结果更合理，能更好地反映这类结构的实际受力状态。上海环环球金金融中中心（（101层层）上海国国际金金融中中心高101层层巨型柱柱巨型支支撑带状桁桁架伸臂桁桁架转换桁桁架核心筒筒墙内内的钢钢支撑撑核心筒筒体系系(-3-91层））下部和和中部部核心心筒的的交接接转换换（57-63层））巨型支支撑（（7-18层））巨型支支撑（（19-30层层）巨型支支撑（（78-93层层）顶部连接内内筒和和外柱柱的伸伸臂桁桁架和和带状状桁架架活载作作用随随机性性的模模拟活载作作用的的加载载方式式活载作作用的的折减减2.活载计计算3.风荷载载计算算风压标标准值值计算算2.1振型系系数按新荷荷载规规范7.4.5条，采采用条条文说说明中中的公公式计计算：：该公式式是以以高层层建筑筑为主主，且且结构构以弯弯剪型型变形形为主主的振振型系系数计计算公公式。。2.2结构基基本自自振周周期脉动增增大系系数ξ与结构构的基基本周周期有有关（（woT12）。结构的的基本本周期期可采采用结结构力力学方方法计计算，，对于于比较较规则则的结结构，，也可可以采采用近近似方方法计计算：：框架结结构T=（0.08-1.00）N框剪结结构、、框筒筒结构构T=（0.06-0.08）N剪力墙墙结构构、筒筒中筒筒结构构T=（0.05-0.06）N其中N为结构构层数数。也可采采用结结构分分析得得到的的结构构第1平动周周期。。2.3风风作用用的编编辑修修改文本文文件修修改图形修修改4.地地震震作用用计算算有效质质量系系数扭转耦耦联双向地地震扭扭转效效应偶然偏偏心多方向向水平平地震震作用用抗震规规范第第5.2.2条规定定抗震震计算算时，，不进进行扭扭转耦耦联计计算的的结构构，水水平地地震作作用标标准值值的效效应，，可只只取前前2～3个振型型，当当基本本自振振周期期大于于1.5s或房屋屋高宽宽比大大于5时，振振型个个数应应适当当增加加。其其条文文说明明中还还指出出为使使高柔柔建筑筑的分分析精精度有有所改改进，，其组组合的的振型型个数数适当当增加加。振振型个个数一一般可可以取取振型型参与与质量量达到到总质质量的的90%所需的的振型型数。。高规5.1.13-2条规定定，抗抗震计计算时时，宜宜考虑虑平扭扭耦联联计算算结构构的扭扭转效效应，，振型型数不不应小小于15，对多多塔结结构的的振型型数不不应小小于塔塔楼数数的9倍，且且计算算振型型数应应使振振型参参与质质量不不小于于总质质量的的90%。4.1有有效质质量系系数WILSONE.L.教授提提出了了振型型有效效质量量系数数的概概念，，用于于判断断参与与振型型数足足够与与否。。有效质质量因因子的的含义义解释释。程序自自动计计算该该参数数并输输出。。TAT输出在在“TAT-4.OUT”文件中中，SATWE输出在在“WZQ.OUT”文件中中，PMSAP则输出出在““工程程名.ABS””文件中中。4.2扭扭转耦耦联对于多多层和和高层层建筑筑，建建议都都考虑虑扭转转耦联联。新高规规3.3.4条规定定，质质量、、刚度度不对对称、、不均均匀的的结构构，以以及高高度超超过100m的高层层建筑筑结构构应采采用考考虑扭扭转耦耦联振振动影影响的的振型型分解解反应应谱法法。新抗震震规范范5.2.3条规定定，规规则结结构不不进行行扭转转耦连连计算算时，，平行行于地地震作作用方方向的的两个个边榀榀，其其地震震作用用效应应应乘乘增大大系数数。对于非非耦联情况况，89规范版版采用用简化化刚度度计算算；新规范范版改改为采采用真真实刚刚度计计算。。非耦联耦联4.3双双向向地震震作用用新抗震震规范范5.1.1条规定定，质质量和和刚度度分布布明显显不对对称的的结构构，应应计入入双向向地震震作用用下的的扭转转影响响。一般情情况，，可根根据不不考虑虑偶然然偏心心的楼楼层最最大位位移与与平均均位移移比判判断:A级>1.2，B级>1.25.2.3条给出出的双双向地地震作作用计计算公公式如如下双向地地震作作用计计算原原则双向地地震作作用计计算示示例单方向X方向Mxx=100Mxy=50Nx=100Y方向Myx=50Myy=100Ny=100双方向X`方向Mxx`=109Mxy`=50Nx`=131Y`方向Myx`=50Myy`=109Ny`=1314.4偶偶然偏偏心新高规3.3.3条规定，计算地震震作用时，应考虑虑偶然偏心的影响响，附加偏心距可可取与地震作用方方向垂直的建筑物物边长的5%。从理论上讲，各个个楼层的质心都可可以在各自不同的的方向出现偶然偏偏心，程序中只考考虑四种最不利偏偏心方式：X正向偏心5%、X负向偏心5%Y正向偏心5%、Y负向偏心5%偶然偏心计算方法法考虑偶然偏心的计计算。结构分析涉涉及的因素有：刚度、质量、周期期、振型、地震作作用、位移、内力力方法1（TBSA）：刚度、质量、周期、振型型、地震作用、位位移、内力方法2（SATWE、TAT、PMSAP）：刚度、质量、周期期、振型、地震作用、位移、、内力实例：偶然偏心心对构件内力的影影响构件标准内力对比比(FRAM1第8层)梁支座弯矩比∶1.16(2)1.01(24)AVER=1.06梁剪力比∶∶1.16(2)1.01(24)AVER=1.06柱剪力Vx比∶1.17(23)1.01(6)AVER=1.06柱剪力Vy比∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱轴力N比∶1.09(20)1.02(2)AVER=1.05柱底弯矩Mx比∶∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱底弯矩My比∶∶1.16(23)1.01(6)AVER=1.06柱顶弯矩Mx比∶∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07柱顶弯矩My比∶∶1.17(24)1.01(2)AVER=1.07偶然偏心对配筋（（平均）的影响柱柱梁梁15层框剪11.9%2.3%13层框剪(PJ2) 0.4%1.7%33层框支0.8%8层框架7.7% 3.9%21层框剪0.9%1.2%19层框剪1.3%1.2%18层框剪0.7%3.0%偶然偏心对最大位位移比的影响（最最大/平均）不考虑考考虑虑增增加15层框剪1.201.318.11%13层框剪(PJ2)1.821.956.99%33层框支1.051.530.32%8层框架1.762.3926.22%19层框剪1.571.7510.04%18层框剪1.432.0329.16%偶然偏向与双向地地震作用的关系高规3.3.1条的条文说明：当计算双向地震作作用时，可不考虑虑质量偶然偏心的的影响抗震规范5.2.5条的条文说明：如果考虑(双向地震)扭转耦联影响的地地震作用效应小于于考虑偶然偏心引引起的地震作用效效应时，应取后者者以策安全，但二二者不叠加计算。。4.5多方向水平地震作作用规范条文抗震规范5.1.1条规定,有斜交抗侧力构件件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧侧力构件方向的水水平地震作用。程序实现针对这一条，程序序增加了自动计算算多方向水平地震震作用的功能。用用户可以根据需要要指定多个（最多多允许12个）地震作用方向向，程序对每一地地震方向进行地震震反应谱分析，计计算相应的构件内内力。在构件设计计阶段，也将考虑虑每一方向地震作作用下构件内力的的组合，这样不至至于漏掉最不利情情形，保证了结构构设计的安全。无斜交抗侧力结构构无斜交抗侧力结构构有斜交抗侧力结构构有斜交抗侧力结构构5.地震作用调整最小地震剪力调整整0.2Qo调整边榀地震作用效应应调整竖向不规则结构地地震作用效应调整整转换梁地震作用下下的内力调整框支柱地震作用下下的内力调整板柱—抗震墙结构地震作作用调整5.1最小地震剪力调整整新规范5.2.5条规定，抗震验算算时，结构任一楼楼层的水平地震的的剪重比不应小于于表5.2.5给出的最小地震剪剪力系数λ。对于竖向不规则结结构的薄弱层，尚尚应乘以1.15的增大系数。类别7度7.5度8度8.5度9度扭转效应明显或基本周期小于3.5s1.62.43.24.86.4基本周期大于5.0s1.2

1.82.43.24.0基本周期介于3.5s和5.0s之间的结构，可插入取值。最小地震剪力调整整软件实现：设置控制开关，设设计人员可以干干预；仅调整内力，而且且调整后的内力不不平衡。5.20.2Qo调整抗震规范6.2.13条规定，侧侧向刚度沿沿竖向分布布基本均匀匀的框—剪结构，任任一层框架架部分的地地震剪力，，不应小于于结构底部部总地震剪剪力Vo的20%和按框—剪结构分析析的框架部部分各楼层层地震剪力力中最大值值Vfmax的1.5倍二者的较较小值。高规8.1.4条（分段0.2Qo调整）：对框架柱数数量从下到到上有规律律变化的结结构，Vo应取每段最最下一层结构对对应地震作作用标准值值的结构底底部总剪力力。SATWE程序0.2Q0调调整系数的的修改用户在工作作目录建立立文本文件件SATINPUT.02Q该文件格式式如下：ISTCxCyISTCxCy………..ISTCxCy比如：21.51.8指指定第第2层x、、y方向的的调整系数数62.01.271.21.2SATWE在文件WV02Q.OUT中输出0.2Q0系数5.3边边榀地震作作用效应调调整新规范5.2.3条规定，规规则结构不不进行扭转转耦连计算算时，平行行于地震作作用方向的的两个边榀榀，其地震震作用效应应应乘增大大系数。一般情况下下，短边可可按1.15采用，长边边可按1.05采用；当扭扭转刚度较较小时，宜宜按不小于于1.3采用。软件未执行行这一条规规定。可通过考虑虑扭转耦连连来避开这这一条规定定。5.4竖竖向不规则则结构地震震作用效应应调整新规范3.4.3条规定，竖竖向不规则则的建筑结结构，其薄薄弱层的地地震剪力应应乘以1.15的增大系数数。新高规5.1.14条规定，楼楼层侧向刚刚度小于上上层的70%或其上三层层平均值的的80%时，该楼层层地震剪力力应乘1.15增大系数。。软件要求在在参数定义义菜单指定定薄弱层。5.5转转换梁地震震作用下的的内力调整整新规范3.4.3条规定，竖竖向不规则则的建筑结结构，竖向向抗侧力构构件不连续续时，该构构件传递给给水平转换换构件的地地震内力应应乘以1.25-1.5的增大系数数。新高规10.2.23条规定，转转换梁在特特一级和一一、二级抗抗震设计时时，其地震震作用下的的内力分别别放大1.8、1.5、1.25倍。软件要求在“特殊构构件定义””中定义转转换梁。5.6框支柱地震震作用下的的内力调整整新高规10.2.7条规定，框框支柱数目目不多于10根时:当框支层为为1—2层时各层每每根柱所受受的剪力应应至少取基基底剪力的的2%； 当框支支层为3层及3层以上时，，各层每根根柱所受的的剪力应至至少取基底底剪力的3%。；框支柱数目目多于10根时，当框框支层为1—2层时每层框框支柱所承承受剪力之之和应取基基底剪力20%，当框支层层为3层及3层以上时，，每层框支支柱所承受受剪力之和和应取基底底剪力30%。框支柱剪力力调整后，，应相应调调整框支柱柱的弯矩及及柱端梁的的剪力、弯弯矩，框支支柱的轴力力可不调整整。框支柱地震震作用下的的内力调整整软件要求在“特殊构构件定义””中定义框支柱。由于调整系系数往往很很大，为了了避免异常常情况，程程序给出一一个控制开开关，由设设计人员决决定是否对对与框支柱柱相连的框框架梁的弯弯矩、剪力力进行相应应调整。5.7板板柱—抗震墙墙结构地震震作用调整整新抗震规范范第6.6.5条规定，板柱—抗震墙结构的抗震墙，应承担结结构的全部部地震作用用，各层板板柱部分应应满足计算算要求，并并应能承担担不少于各各层地震作作用的20%。软件按要求求进行调整整。6.设计内力调调整梁设计剪力力调整柱设计内力力调整剪力墙设计计内力调整整9度或一级框框架结构构件的抗震震等级6.1梁设计剪力力调整抗震规范第第6.2.4条和高高规第6.2.5、、7.2.21条规规定，抗震震设计时，，特一、一一、二、三三级的框架架梁和抗震震墙中高跨跨比大于2.5的连连梁，其梁梁端截面的的组合设计计剪力值应应调整。抗震等级框架梁连梁特一1.561.3一1.3/1.2711.3/1.271二1.2/1.051.2/1.05三1.1/1.01.1/1.06.2柱设计内力力调整为了体现抗抗震设计中中强柱弱梁梁概念设计计的要求，，抗震规范范第6.2.2、6.2.3、6.2.6、6.2.10条和高高规第4.9.2条条规定，抗抗震设计时时，特一、、一、二、、三级的框框架柱、框框架结构的的底层柱下下端截面、、角柱、框框支柱的组组合设计内内力值应调调整。抗震等级特一一二三框架柱M1.681.4/1.331.2/1.11.1Q2.82241.96/1.461.44/1.211.21框架结构底层柱底M1.8-1.251.15Q3.024-1.51.265角柱M1.8481.541.321.21Q3.1052.1561.5841.331框架结构底层角柱底M1.98-1.3751.265Q3.326-1.651.392框支柱M1.81.51.25-Q3.0242.11.5-6.3剪力墙设计计内力调整整高规第7.2.10、10.2.14、4.9.2条条规定，抗抗震设计时时，特一、、一、二、、三级的剪剪力墙底部部加强区和和非加强区区截面组合合的设计内内力值应调调整。

抗震等级底部加强区非加强区一般墙M框支落地墙MQMQ特一1.11.81.91.31.2一1.01.51.6/1.331.21.2二1.01.251.4/1.1

1.01.0三1.01.01.2/1.01.01.06.49度或或一级框架架结构（1）对于9度设防烈度度的各类框框架和一级级抗震等级级的框架结结构，框架架梁和连梁梁端部剪力力调整、柱柱端部弯矩矩和剪力调调整应按实实配钢筋和和材料强度度标准值来来计算。程序根据用用户输入的的超配系数数ηAs，并取钢筋超超强系数为为1.1。按新抗震规规范第6.2.4条、新高规规第7.2.22条计算框架架梁和连梁梁端部剪力力调整系数数ηV=1.1*1.1*ηAs9度或一级级框架结构构（2）按新抗震规规范第6.2.3条，柱端部部弯矩调整整系数：ηmc=1.2*1.1ηηAs柱端部剪力调整系数数ηvc按抗震规范范第255页公式近似似计算，其其中近似取取轴压比λN=0.4：ηvc=1.2*[0.15+0.7*(0.4762+ηAs)]ηmc=1.584*[0.15+0.7*(0.4762+ηAs)]ηAsηAs=1.10 1.15