新规范的计算问题及其处理办法讲义

2010新规范的计算问题及处理办法

广东省建筑设计研究院作为《抗规》和《高规》的参编单位，05年来积极参与了新规范的编制工作。特别是一年来，对新规范的可操作性做了大量的工作，并对新规范应用过程中可能遇到的问题及其处理办法做了详细的总结。1)规范的情况：

今天讲座内容涉及《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》3本新规范。其中《抗规》为正式稿(目前书店已有购买)，《混规》和《高规》为报批稿(正式稿目前正在印刷)。新旧规范计算不同的108项内容2/3来自《抗规》，另外1/3来自《高规》和《混规》。《抗规》将在12月执行，旧的规范将废止。10月27日建设部举行了新抗规的全国贯宣会议，田司长明确了：1)12月1日正式执行新抗规，没有过渡期；2)以设计合同签订日为准，12月1日以后的设计合同按新抗规计。

2)广厦的情况：

作为国内两大结构CAD之一的广厦结构CAD,15.0新规范版已通过内部4轮测试和用户测试，8月15日开始在网上发布了用户正式版和非用户学习版。15.0针对新旧规范的不同，修改了108项内容,做了大量测试，一如继往地同前14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设计。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,而是关注如何执行，详细介绍对执行中所遇到问题的思考。 希望通过今天的讲座，帮助大家完成旧规范计算到新规范计算的转换。

讲座包括7方面的主要内容:

一、第1次以规范的形式确定基于性能的抗震设计方法;

(基于性能的设计是设计的最高原则,设计和规范将围绕性能要求进行,规范具有了更高的理论高度)

二、新规范如何真正实现强柱弱梁？

(梁柱承载力差要达到1.4倍才能实现90%工程的强柱弱梁,但不能把柱内力提高1.4倍,否则钢筋将增加60%,这是开发商受不了的,本次规范如何实现这1.4倍)

三、取消楼面无限刚假定(全弹性是抗震计算基本假定);

(随着建筑方案越来越复杂,有一半的结构方案局部或整体不满足无限刚假定,抗规声明了以前高规的误解,要按实际模型计算各项送审指标)

四、如何进行楼梯构件的抗震承载力验算？

(楼梯不能先于整个结构破坏,楼梯构件不是次要构件,10抗规第一次以规范的形式明确除墙柱梁外,楼梯构件是第4类抗震构件)

五、新规范设计中一些概念的变化;

六、新规范新增的计算内容;

七、新旧规范设计含钢量的变化。

(有些地方钢筋增加了40%,如何向开发商解释)一、第1次以规范的形式确定基于性能的抗震设计方法1.基于性能设计的国内外应用现状；2.《抗规》如何规定抗震性能目标?3.介绍性能设计的计算方法；4.工程实例中进行不同性能目标的计算对比。美国加州结构工程师协会（SEAOC）1995年提出;一直受到美国、日本、欧洲、新西兰、中国等国重视;已经被美国和日本以规范的形式确认;正被我国以规范的形式确认。

1.基于性能设计的国内外应用现状2.抗震性能目标

1）旧规范的“小震不坏，中震可修、大震不倒”也是一种性能目标

，新规范更加完善、系统、定量和可操作性；2）[新抗附录M]提出了A-D4个性能目标等级、3个地震水准、7个性能水准（7种计算方法或7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图示：1-4个性能目标等级、3地震水准、7个性能水准(计算方法)17性能水准性能目标增高罕遇设防多遇性能4性能3性能2性能1结构性能增加地震作用增加11123453567罕遇地震、性能1、方法3目标最高7性能水准(计算方法)结构预期的震后性能状况抗震性能水准宏观损坏程度承载力要求第1水准小震完好按常规设计第2水准中震完好承载力按抗震等级调整地震效应的设计值复核，不计入风荷载效应第3水准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，不计入风荷载效应第4水准轻微损坏承载力按标准值复核，不计入风荷载效应第5水准轻~中等破坏承载力按极限值复核，不计入风荷载效应第6水准中等破坏承载力达到极限值后能维持稳定，降低少于5%，不计入风荷载效应第7水准不严重破坏承载力达到极限值后基本维持稳定，降低少于10%，不计入风荷载效应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;2)如第3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。3.性能设计的计算方法计算目标有两个：基于荷载和基于位移。

1)4种基于性能的抗震设计方法a、振型分解方法7水准弹性分析和设计(GSSAP):

i、弹性反应谱分析

ii、弹性动力时程分析iii、竖向地震计算

b、静力弹塑性分析（PUSHOVER）和能力谱方法(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、动力弹塑性分析(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、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)2)通用计算GSSAP如何实现7水准弹性计算？地震信息中增加两参数：地震水准和性能要求，实现《抗规》附录M的性能计算。常规设计选择：多遇和性能1对应宏观损坏形成承载力阶梯，有3种内力选择(由大到小)：a、调整后的设计内力b、未调整的设计内力c、标准内力。材料强度的选择(由小到大)有：设计强度、标准强度和极限强度。性能水准宏观损坏程度承载力计算第1水准小震完好按常规设计第2水准中震完好承载力按抗震等级调整地震效应的设计值复核，不计入风荷载效应第3水准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，不计入风荷载效应第4水准轻微损坏承载力按标准值复核，不计入风荷载效应第5水准轻~中等破坏承载力按极限值复核，不计入风荷载效应第6水准中等破坏承载力按极限值的1.05倍复核，不计入风荷载效应第7水准不严重破坏承载力按极限值的1.1倍复核，不计入风荷载效应[新抗5.5.2]应进行弹塑性变形验算的结构：a)8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架;b)7-9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构;c)高度大于150m的结构(此条为新增内容);d)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构;e)采用隔震和消能减震设计的结构。3)弹塑性计算GSNAP的静力弹塑性分析（PUSHOVER）和能力谱方法实现第二阶段弹塑性变形验算平时计算常碰到的情况弹塑性计算GSNAP的静力弹塑性分析（PUSHOVER）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。UNFVbVbUN顶点推覆曲线1)对水平力《高规》要求采用：地震剪力换算的水平力；2)得到弹塑性下的顶点位移荷载曲线；3)根据位移荷载曲线转换为加速度-位移曲线（能力谱）需求谱1)将反应谱的加速度-周期曲线转换为加速度-位移曲线；2)实际我们习惯看反应谱的加速度-周期曲线；3)所以位移荷载曲线进一步转换为加速度-周期曲线，进行如下抗倒塌验算。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

a)需求谱曲线（周期-影响系数曲线）——结构在静力推覆分析过程中，随着结构的破坏、结构阻尼的增加、结构自振周期的变化，反映出结构在设计烈度大震下的弹塑性最大水平地震影响系数曲线。该曲线综合反映了结构弹塑性变形过程中地震作用变化的情况。（弹塑性有效阻尼对应的需求谱）b)能力曲线（周期-加速度曲线）——基于等效单质点体系综合统计出的结构周期加速度曲线。随着结构进入弹塑性状态，结构的自振周期、顶点加速度反应也发生变化，当该曲线穿过需求普曲线时，说明结构能够抵抗设计烈度的大震，否则就认为不能抵抗设计烈度的大震情况。越早穿过需求普曲线，说明结构抵抗大震的能力越强，当曲线趋于水平时，说明结构接近破坏、倒塌；结构抗倒塌验算c)周期-最大层间位移角曲线——基于等效单质点体系综合统计出的结构周期顶点位移曲线。随着结构进入弹塑性状态，结构的自振周期、顶点位移反应也发生变化，竖向连接需求谱与能力谱曲线的交点，则该点的层间位移值可以理解为抵抗设计烈度大震时的结构弹塑性层间位移，也可以把该点的层间位移角与规范限值比较，比规范小则满足设计要求，反之则认为不满足设计要求。4)余不同松性能银目标退的计四算对杜比a)窗性能剃水平旨1-签4的邮计算琴算例灭：2搅0层亡框剪匆结构话，设秒防烈继度8夫度，豆抗震源等级畏3级层2执柱2裤1各制性能迹目标捎下最绣大轴偶力、映配筋让和轴享压比尿比较N(kN)B边(mm²)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41408.961465.550.15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表中舰可见茧，该聪柱按唤照规权范多黑遇地矛震设涉计的令配筋郑（1清70哀3）璃满足召中震例性能例4（工14枣65撑）要苍求，赚但不遥满足南大震分性能烤4（猫26沃90忘）要融求。b)箱静力项推覆惊算例龟：框蛛架结岔构实毛际工猎程材料呀参数陪：梁狗、柱容主筋违采用贩30走0M薪pa德，梁旱、柱炼箍筋奴和板瞎钢筋途采用情21馋0M舱pa哪，钢勾筋蜕量化系碧数0役.0零15妇；梁定板混豪凝土元强度桶等级灿为C鲁25洽，柱保混凝机土强右度等架级为轿C3料0。模型责参数闷：柱翅有两铃种截改面4椅00换*6雁00标(m惩m)院和6赞00尝*5枝00样(m框m)颈，梁拥的截群面为耳20持0*确60擦0(快mm伟)，刃层高育3米赴，总声层数森为1成1层存，柱饺底嵌怖固。侄梁、搬柱单矛元剖届分尺堆寸小主于2竿米。计算筋模型xyPu仪sh肚ov岛er分析荷载庭定义笛：沿伐X向畜作用遵倒三骂角形匀水平锦荷载演；1、案5个撒计算枯软件挎比较摘:荷姻载—筋顶层适位移咽和最斩大层柿间位终移角揭；2、员纤维俊束模镇型的侄结构作极限秋承载揭力明庭显比自塑性窝铰模番型要登大，膜原因蹄在于拥塑性辈铰模川型在登C点秋会马裤上失犬去承投载力亿，而掉纤维滤束模足型由悉于钢俯筋的也延性童不会龄突然卷失去筛承载辅力；荷载反—柱救顶位肌移曲灭线层间雪位移通角得到颜弹塑牺性位粘移角性能锻设计拿并不回复杂寺,每蔑个工兴程师抱都可码完成二、胜新规稠范如满何真涌正实隶现强醉柱弱锅梁？提高纯框架股结构洽柱的叨设计虾内力栽调整卵；考虑简压筋幻玉对梁街抗弯跌承载纯力的租贡献慎；考虑校板对坟梁承档载力获计算亮的贡任献；新的花梁挠焰度和怪裂缝哈计算股。1、锈提高峡框架受结构膊柱的血设计连内力谦调整[旧杨抗6碧.2房诚.2棍]柱端遍弯矩滚增大吧系数呆，一宪级取否1.爸4，甚二级绑取1漠.2睡，三杀级取夺1.暗1。[新塌抗6速.2丸.2筹]框架棍柱端券弯矩图增大凝系数源；对框霸架结臂构，葛一级呼取1蛇.7病，二叶级取谅1.匪5，浴三级浙取1星.3个，四级级取湾1.沫2；其池他结泛构类凶型中眼的框馅架，遇一级拦取1听.4投，二鄙级取尿1.醋2，莫三、应四级披取1剂.1邀。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。新旧脸规范矛框架奶结构扎柱的深设计买内力贡调整抵对比：（杀增大效系数淹的推昼导过蛋程）抗震等级旧规范弯矩新规范弯矩旧规范剪力新规范剪力特一1.4×1.2=1.681.7×1.2=2.041.68×1.4×1.2=2.8222.04×1.5×1.2=3.6729度一1.2×1.1×1.1=1.4521.7×1.1=1.871.452×1.452=2.1082.55×1.1=2.805一1.41.71.4×1.4=1.961.7×1.5=2.55二1.21.51.2×1.2=1.441.5×1.3=1.95三1.11.31.1×1.1=1.211.3×1.2=1.56四1.21.2×1.1=1.32实际脾工程摸看内拖力和贿钢筋货增大衡多少输：7耕层框筛架结工构，享设防南烈度屑7度籍，抗骄震等给级2贵级1)间算例厘中弯坡矩增听大了纠25%（1.冬5/址1.博2=燥1.庙25秧）,季配筋铲增大括了3籍8%溪；2)浊结论麻：一每般工谦程中本弯矩萄增大松20摸%左待右，寸配筋讨增大兴30浓%。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%2、乖考虑卖梁压被筋对掏梁抗货弯承牺载力智的贡拣献[新雕混6万.2终.1辟0个]梁带受弯垫承载指力计诊算包枝含压岭筋项宅，可侨以考轰虑压联筋的糟贡献溜。如何糟考虑洋？1)西实配尸压筋柏一般坚情况躲下并复未达国到承践载力增极限危，采敌用f秒’y夹As响不成悟立；2)波不考债虑受尘压筋片计算贩的受须拉筋歌配筋拣率>叼2%刊，压廉筋达孟到承罩载力切极限乞；3)制在0%乎-2扒%之间抛按线侧性插文值考港虑受全压筋翼比例钓；4)系按构像造要它求设按定受臭压和欲受拉菌钢筋满比例鼻。实际避工程象算例巾：梁夜截面钱20围0X产50欺0m熊m，双C2语0混添凝土栋,三麦级抗骡震等短级负弯矩正弯矩-136.25175.82未考虑压筋的梁配筋面积(cm2)12.2717.14考虑压筋的梁配筋面积(cm2)11.3314.96减少比例7.7%12.7%结论趋：1)良配筋田一般僻减少僚比例鬼10份%-腹20雹%左夏右；2)矮随配辅筋率觉增加脱，减敲少比冶例增其加；3)笔计算骨时考彼虑的朽压筋挑承载付力仍探偏小闲，梁肢计算热拉筋曲还是千偏于众保守乌。3、竹考虑矮板对异梁承史载力巧计算享的贡瓜献[新袜混5庙.2暂.4车]趋对覆现浇缘瑞楼板典和装芒配整抖体式白结构像，宜考虑历楼板蒸作为改翼缘泻对梁刚圆度和承载岸力的捉影响。如何夸考虑镇？1)低梁配沃筋计凝算可昂考虑柄每侧重3倍绒板厚却的影涉响；2)鼓当板殊为梁逃的上躲翼缘胞时，呼对于蓝负弯嘱矩(猫支座抱)，闲按板剖构造概钢筋杠面积秃考虑响对梁法的影泄响，互对于性正弯格矩(序跨中蜡)至，按挨板混冲凝土御受压米考虑讯对梁勇的影婶响；3)盖当板遵为梁德的下鸽翼缘城时，浅对于获负弯错矩，圈按板燃混凝肺土受读压考挂虑对李梁的趟影响株，对旅于正假弯矩臣，按稼板构落造钢旺筋面它积考炮虑对么梁的补影响虚。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。在总瓶信息游中可昨选择揭：梁兰配筋烦计算半考虑绢板的伞影响世，建议绩考虑胖。实际鞠工程伸：梁封截面雁20但0X逢50永0m办m，唯C2近0混慢凝土席，板皂厚1麻00乡丰mm稼，梁恒板顶拆面平荒齐。板计算单元刚性板壳单元弯矩负正负正-136.25175.82-130.08158.51未考虑板贡献的梁配筋（cm2)11.3314.9610.7713.54考虑板贡献的梁配筋(cm2)10.3413.75结论抗：1)麦配筋壤一般曾减少碗比例岩10撤%左梦右；2)获当板淡的面激外刚以度参恭与空胸间分每析时身，计肯算时鹊板已过承担辰了部类分内凑力，大自动风不考闪虑；屋当梁订侧两被边的机板采性用刚互性板童或膜钻元时许，才醋能考虫虑板绝对梁抛承载贪力的燃贡献言。4、渗新的瞎梁挠参度和左裂缝惜计算旧规舟范梁倚计算验挠度拌和裂朴缝偏牺大，数人为吼增加陶了梁罗钢筋北。1)挣梁期裂缝野计算[旧沙混7.毫1.兵2]钢筋牧混凝亩土构签件受脏力特征帽系数惯为2陷.1。[新滩混7.盘1.域2]钢筋馆混凝递土构溪件受副力特征仔系数肠为1它.9。2)壳梁闯挠度般计算都:短期普刚度辱计算晚公式池中增产加了蛮板受端压翼撞缘项狸。[旧猜混7坏.2短.2滤][新个混7况.2诱.2吴]γ’f厌——受压倘翼缘恢截面束面积另与腹夫板有猾效截扬面面穗积的纲比值秘；梁截呀面2姓00券X5炭00雹mm索，C妇20哥混凝盘土，矿板厚怀10李0m笛m，销梁板苦顶平田齐。旧规范新规范减少比例支座裂缝0.140.1310%跨中裂缝0.240.2210%跨中挠度16.6012.2626%结论充：1)黄计算贤裂缝趋减少哑10挂%，纵挠度晓减少丹20箱%左鱼右；2)型梁板波标高召将影绪响梁饿挠度俯计算晒。三、鼻取消警楼面凑无限词刚假部定，脊规范剖明确惜：全丛弹性弱是抗丹震计送算基雕本假卖定1、抱无限瞎刚假侵定在撤如下干9类索结构脸中存惯在的蜜问题1)隶无板幻玉结构2)烟弱连点接结懒构3)槽开大局洞结肚构4)争狭长仔结构5)房诚连体湾结构6)葬错层损结构7)轰有缝绝结构8)株多塔屈结构9)沸斜柱敏斜梁肌结构走廊弱连接宿舍狭长高层住宅核心筒部分弱连接开大洞双塔裙房连接部位影响两塔振动周期连体狭长弱连接有缝2、好位移很控制亏采用蜜实际允模型[新厕抗3请.4贡.3装]溪条文滨说明附：2型00今1版齿说明段中提屈到的绩刚性策楼盖光，并昌不是隐刚度尿无限酬大。刃计算惭扭转满位移捆时，李楼盖绩刚度晃可按裁实际馆情况阳确定虏而不足限于四刚度花无限壮大假悟定。如两缝端墙杏、中哄间框嫂架的免结构致:1)散无限思刚位掉移比拍1.棍0;2)赛弹性预位移粉比1翅.4羊8;3)骨两端亿位移肢小中睬间大拘,Z4皇处为壳最大微位移孕;4)贺无限帽刚和抱弹性戴差别识较大栽。Z4新的讯疑问难：局覆部非占主体防结构裙位移姻大如船何处谢理？[新兄抗5涂.5馋.1扑]条谁文说赴明：顾在多脱遇地廊震作现用下点，建殖筑主体竞结构不受女损坏王，在驱罕遇袋地震像作用询下，回建筑主体绸结构遭受常破坏斥或严冻重破芦坏但棍不倒菜塌。采用达主体捷结构啦的层锁间位爸移控贱制，旧可排剧除非外主体笨结构丑的层剥间位置移。平面射内塔召块定搁义排除赢非主痛体结醒构。3、施给定着水平昨力下句的位呈移比骂计算CQ精C方鹊法存蹦在的翼问题严：是将骡结构蚂各个续振型内的响季应在波概率菠的基币础上臭采用蒸完全共二次丈方开册方的蹈组合景方式拆得到技总的桂结构缸响应附，每一成点都象是最输大值旗，可情能出敬现两低端位丝式移大卵，中夕间位触移小，所允以C灾QC劝方法赌计算掩的结苏构位移岭比可谨能偏宽小，不淘能真例实地至反映自结构碍的扭未转不戏规则腔。理论伍上不送严密拌，不爪同组盲合位机移之间诉的运畜算是习无物颠理意葱义的蝴。如1肆0层咸框剪扫结构划：CQ倚C位伞移比观1.眼46给定挑水平灯力下新的位渣移比途1.府64采用狂给定切水平健力下批的位兆移比童计算[新颈抗3座.4幸.3捷]致扭转乏位移元比计猛算时乏，楼负层的年位移岛不采健用各柱振型顽位移雁的C竟QC毒组合驴计算，按围国外袄的规轨定明透确改洗为取进“给盐定水经平力食”计配算，朝可避面免有涌时C踩QC需计算宵的最渴大位种移出父现在池楼盖晚边缘裙的中夫部而购不在小角部乌，而侨且对示无限健刚楼羡板，吐分块处无限袍刚楼不盖和贯弹性鹊楼盖键均可同采用井相同插的计蹄算方谨法处循理；宪该水机平力朱一般惭采用束振型赔组合南后的喜楼层娘地震雁剪力冷换算秆的水郑平作差用力援，并缺考虑咬偶然曾偏心胜；结稍构楼能层位挣移和掉层间晶位移脑控制差值验刊算时惹，仍著采用哄CQ卵C的找效应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