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结构计算必须要注意的20个问题

2020年2月21日 8:33:20  分类: 建筑结构  参与: 人  点这评论

 一、结构计算应注意的问题

采用程序进行结构整体计算时,对计算参数及计算假定选用不当,影响了计算结果的准确性、可靠性,甚至影响了结构的安全性。

1)计算中对是否点取“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”选用不当。在计算中应采用符合实际情况的楼板刚度计算假定;当结构存在楼板开大洞、不连续、弱连接等情况,不符合刚性楼板假定时,应采用“弹性楼板假定”计算,同时地震作用应采用总刚分析方法计算;而计算结构的位移比时,则应选用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”进行补充计算。

2)在计算框架结构、框架-剪力墙结构、带转换层的结构时,计算层刚度比选用“剪切刚度”不妥,宜选用“剪弯刚度”计算各层侧向刚度比。

3)在输入风荷载信息中,结构基本周期取值与结构计算第1周期相差过大。结构基本周期可直接取用经计算得到的结构第1周期数值填入,再对结构重新计算,以使结构风荷载的计算更为准确。


4)多层混凝土结构整体计算,当楼层的弹性水平位移比大于1.3时,仍未计入双向水平地震作用下的扭转影响。根据《建筑抗震设计规范》,当楼层的弹性水平位移比大于1.2时,结构属于平面扭转不规则,质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。建议当楼层的弹性水平位移比大于1.2时,宜计入双向水平地震作用下的扭转影响。

5)计算有斜交抗侧力构件的结构,当其斜交角度大于15°时,未增加相应斜向抗侧力构件的水平地震作用计算。抗震规范规定,对有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

6)在结构整体计算时,设计未考虑最不利地震作用方向的影响。地震沿着不同方向作用时,结构的地震反应一般也不同,当计算给出的最不利地震作用方向与计算方向的夹角较大时,设计人员应将最不利地震作用方向作为附加地震作用方向,验算该方向的地震作用对整体结构的影响。

7)计算竖向不规则结构时,要注意是否有薄弱层。当某层结构的抗剪承载力小于其上一层的80%,不符合规范要求,设计需在计算总信息中强制定义此层为薄弱层,以使计算能够按照规范规定增大薄弱层的地震剪力;例如计算某高层建筑,其第3计算层的抗剪承载力与相邻上一楼层的比值在两个方向分别为0.73和0.59,均小于规范限值0.8,设计需要定义此层为薄弱层;一般情况,结构转换层为计算薄弱层。

8)计算柱、墙和基础时,设计忽略了实际活荷载折减系数与程序内定值的不同,未进行人工调整;程序内定的活荷载折减系数为《建筑结构荷载规范》,按规范第4.1.2条,当建筑的使用功能不属于表4.1.1(1)项时,活荷载折减应符合规范第4.1.2条的相应规定;例如当计算住宅建筑含有3层底商用房时,则底商层的活荷载折减系数均应取0.9或不折减。

9)抗震计算的振型数取用过多,造成结构计算周期不准确,地震作用下结构内力异常;例如计算某4层较为规则的混凝土框架结构,采用刚性楼板计算假定,地震作用振型数取用了15个,使计算结果异常;地震作用振型数量的取用多少与结构层数及型式有关,计算振型数要保证振型参与质量不小于总质量的90%,一般当采用刚性楼板计算假定,取用的振型数不大于3倍层数。

二、其他计算应注意的问题

1)计算框架或框架-剪力墙结构时,当框架梁与柱偏心较大(偏心距大于柱宽的1/4)时,设计未采取结构措施考虑梁柱偏心对节点核心区的不利影响。建议计算上按实际梁柱偏心情况建模,并应参照抗震规范附录D的验算方法进行核心区截面抗震验算;构造上可在梁支座处采取增设水平加腋措施,也可适当减小柱的轴压比控制值,提高框架柱延性;设计应特别注意,在9度抗震设计时,高层建筑不应采用梁柱偏心较大的结构,见混凝土高规6.1.3条的条文说明。

2)计算长悬臂结构时忽略了竖向地震作用影响。按抗震规范第5.1.1.4条,长悬臂结构应考虑竖向地震作用;按抗震规范第5.3.3条,竖向地震作用可采用静力法计算,即增加竖向等效荷载;竖向地震作用标准值:在8度和9度地震区可分别取该结构重力荷载代表值的10%和20%。

3)结构整体计算时,楼梯间荷载一概按等效均布荷载输入,使有些情况下计算分配至楼梯周边梁上的荷载与实际受力相差很大,造成某些楼梯边梁不满足设计要求;尤其计算自动扶梯边梁时,必须按照厂家提供的荷载作用计算。

4)在计算有较小高差的楼板配筋时(如高差≤300mm),对板在高差处的支座按简支模型计算和配筋。笔者认为此种情况不同于错层楼板计算模型,建议设计可按无高差连续板简化计算,高差处的两边板支座受拉钢筋可参照此计算结果配置,设计也可根据高差和支座抗扭刚度等因素,对高差支座弯矩适当调幅,同时加大相应的跨中弯矩。对于计算较大跨度悬挑板结构,当悬挑板厚度大于支座内跨板厚度时,设计应注意:悬挑板根部的内跨板支座抗弯承载力应满足悬挑板根部弯矩的要求。

5)在设计纯地下室顶板上支立的挡土墙或游泳池侧壁墙体等结构时,计算应注意不仅墙体本身应满足承载力要求,同时应考虑墙体根部外力对下部支撑结构的影响,满足节点平衡的受力要求。

6)在设计挡土墙时,应注意区分不同计算工况的荷载分项系数。当验算挡土墙的倾覆和滑移时,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,但荷载分项系数均为1.0,见地基规范第3.0.4-3条要求;当进行挡土墙的截面、强度设计时,应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合,并采用相应荷载分项系数,见地基规范3.0.4-4条要求。

7)在计算建筑物的地基变形时,传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不应计入风荷载和地震作用,见地基规范第3.0.4-2条要求。

8)设计高层建筑带大底盘裙房的地基基础时,当高层建筑主楼和大底盘基础质量偏心较大时,可分别计算主楼与裙房的基底压力,并应分别满足地基承载力要求,同时应控制主楼和裙房的基础差异变形。

9)计算独立柱基+防水板基础时,防水板计算简图和方法不当的问题,防水板采用四边简支板计算,使计算模型与实际受力相差很大。

10)在计算文件中,设计人员应对各种特殊活荷载及有特殊使用要求的荷载取用提供依据,对荷载考虑及计算过程要清晰易查,便于校审或归档后进行相关荷载查询;例如计算室外地面的地下室顶板荷载、大型设备荷载、屋顶花园荷载、游泳池的水深等。

11)提供施工图审查的计算书有漏项、缺项,计算结果未给全等问题:如未提供大跨钢筋混凝土梁(包括大跨悬挑梁)的挠度及裂缝验算,未提供大跨钢筋混凝土楼板(包括现浇混凝土空心楼板)的挠度及裂缝验算;未提供钢筋混凝土框架结构的薄弱层验算;未提供结构超筋超限信息;未提供钢筋混凝土框-剪结构中框架承担的倾覆力矩占总倾覆力矩的比例信息;剪力墙厚度不满足抗震规范要求时,未补充验算墙体稳定;未提供梁板式筏基底板受冲切、受剪承载力验算,见地基规范8.4.5条。


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