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了解结构设计需要控制的7个比值

2018-12-14 11:24 
文章附图

  下面跟随结构设计一起来了解结构设计需要控制的7个比值,希望对您有所帮助。

  结构设计过程中控制的目标参数主要有以下七个:轴压比、周期比、剪重比、刚度比、位移比/位移角、刚重比、层间受剪承载力之比。

结构设计

  PKPM的熟练掌握在结构设计中也占据重要位置,那么如何控制比值和怎样熟练使用 PKPM 操作软件,下面让我们一起看一下吧

  1、轴压比

  轴压比主要是控制结构的延性,具体要求见抗规6.3.6和6.4.5,高规6.4.2和7.2.14。

  轴压比过大则结构的延性要求无法保证,此时应加大截面面积或提高混凝土强度;

  轴压比过小则结构的经济性不好,此时应减小截面面积。

  轴压比不满足时的调整方法:

  增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度。

  2、周期比

  周期比控制的是结构侧向刚度与扭转刚度之间的相对关系,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更合理,使结构不致于出现过大的扭转效应。

  一句话,周期比不是要求结构足够结实,而是要求结构承载布置合理,具体要求见高规4.3.5。刚度越大,周期越小。

  抗侧力构件对结构扭转刚度的贡献与其距结构刚心的距离成正比,意思是结构外围的抗侧力构件对结构的扭转刚度贡献最大。

  结构的第一、第二振型宜为平动,扭转周期宜出现在第三振型及以后。

  当第一振型为扭转时,说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴的侧移刚度过小,此时应沿两个主轴适当加强结构外围的刚度,或沿两个主轴适当削弱结构内部的刚度。

  当第二振型为扭转时,说明结构沿两个主轴的侧移刚度相差较大,结构的扭转刚度相对于其中一主轴(第一振型转角方向)的侧移刚度是合理的,但对于另一主轴(第三振型转角方向)的侧移刚度过小,此时应适当削弱结构内部沿第三振型转角方向的刚度或适当加强结构外围(主要是沿第一振型转角方向)的刚度。

  周期比不满足时的调整方法:

  通过人工调整改变结构布置,提高结构的抗扭刚度;总的调整原则是加强结构外围墙、柱或梁的刚度,适当削弱结构中间墙、柱的刚度;利用结构刚度与周期的反比关系,合理布置抗侧力构件,加强需要减小周期方向(包括平动方向和扭转方向)的刚度,或削弱需要增大周期方向的刚度。

  3、位移比/位移角

  位移比是指采用刚性楼板假定下,端部最大位移(层间位移)与两端位移(层间位移)平均值的比, 位移比的大小反映了结构的扭转效应,同周期比的概念一样都是为了控制建筑的扭转效应提出的控制参数。见抗规3.4.3,高规4.3.5。

  位移比不满足时只能经过人工调整结构平面布置,减小结构刚心与形心的偏心距。调整方法如下:

  (1)改变结构平面布置,减小刚心与形心的偏心距

  (2)在编号简图中找到位移最大的节点加强其刚度,位移小的削弱刚度

  位移角:主要为限制结构在正常使用状态,水平荷载作用下水平位移过大,是人产生不舒适感。见高规3.7 相关要求。

  位移角不满足要求时调整方法

  1、增加整楼的刚度,加大柱子的截面

  2、提高柱子混凝土强度等级

  4、剪重比

  剪重比要求结构承担足够的地震作用,设计时不能小于规范的要求。具体见抗规5.2.5,高规3.3.13。

  前提是当“有效质量系数”大于90%时,再考察结构的剪重比是否合适,有效质量系数与振型数有关,如果有效质量系数不满足90%,则可以通过增加振型数来满足。

  剪重比不满足时的调整方法:

  1、程序调整。在SATWE的“调整信息2”中勾选“按抗震规范5.2.5调整各楼层地震内力”

  2、人工调整。假设还需人工干预,可按下列三种状况停止调整:

  (1)外地震剪力偏小而层间侧移角又偏大时,说明结构过柔,宜适当加大墙、柱截面,提高刚度。

  (2)外地震剪力偏大而层间侧移角偏小时,说明结构过刚,宜适当减小墙、柱截面,降低刚度,以取得适宜的经济技术目的。

  (3)外地震剪力偏小而层间侧移角又恰事先,可在SATWE的“调整信息2”中的“全楼地震作用缩小系数”中输入大于1的系数增大地震作用,以满足剪重比要求。

  5、刚重比

  刚重比主要是控制结构的稳定性,避免结构在风载或地震作用下整体失稳。具体见高规5.4.1,高规5.4.4。

  刚重比不满足要求,说明结构的刚度相对于重力荷载过小;但刚重比过分大,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减小墙、柱等竖向构件的截面面积。

  6、刚度比

  刚度比主要是控制结构的竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层。具体见抗规3.4.3,高规4.4.2,对于形成的薄弱层则按高规3.5.8予以加强。

  刚度比不满足时的调整方法:

  1.程序调整。假设某楼层刚度比的计算结果不满足要求,则SATWE自动将该楼层定义为薄弱层,并按高规3.5.8 将该楼层地震剪力放大1.25 倍。

  2.人工调整。假设还需要人工干预,可按以下方法调整:

  (1)适当降低本层层高,或适当提高上部相关楼层的层高。

  (2)适当增强本层墙、柱和梁的刚度,或适当削弱上部相关楼层墙、柱和梁的刚度。

  7、层间受剪承载力之比

  主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免楼层抗侧力结构的受剪承载能力沿竖向突变,形成薄弱层,见抗规3.4.3,高规3.5.3 及相应的条文说明;对于形成的薄弱层应按高规3.5.8 将该楼层地震剪力放大1.25 倍。

  层间受剪承载力比不满足时的调整方法:

  1、程序调整:在SATWE 的“调整信息2”中的“指定薄弱层个数”中填入该楼层层号,将该楼层强制定义为薄弱层,SATWE 按高规3.5.8 将该楼层地震剪力放大1.25 倍。

  2、人工调整。假设还需人工干预,可适当提高本层构件强度(如增大柱箍筋和墙水平散布筋、提高混凝土强度或加大截面)以提高本层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力,或适当降低上部相关楼层墙、柱等抗侧力构件的抗剪承载力。

  通过以上结构设计的了解,希望能对您有所帮助。