【正文】 (二 )工程算例 2 ⑴ 工程概況：某超高層商辦樓，主樓 41 層，結(jié)構(gòu)高度 。 為此，對本工程采取如下措施： ① 盡量加大周邊混凝土構(gòu)件的剛度。開口率達(dá) 45%，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的 30%，屬于平面布置不規(guī)則結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)抗震性能不利。而主框架梁的平面外抗扭剛度小，變形大，因此對懸桃梁的約束能力低，則相應(yīng)的梁端負(fù)彎矩就小。梁的內(nèi)力計(jì)算按照空間交叉梁系方式進(jìn)行分配。從中可以看出，在豎向荷載作用下（如恒載），三種計(jì)算模型算出的構(gòu)件內(nèi)力相差很小，幾乎可以認(rèn)為相等；在水平荷載作用下（如地震力 ），簡化模型 1 與真實(shí)模型和簡化模型 2 計(jì)算出的構(gòu)件內(nèi)力有一定差別，但差別也不是很大。 ⑶ 真實(shí)模型：考慮斜屋面剛度對整體結(jié)構(gòu)的影響，用 PMSAP 軟件計(jì)算。 ⑵ 在 PMCAD 建模時(shí)，屋面斜梁不能直接落在下層柱的柱項(xiàng)，斜梁下應(yīng)輸入 100mm 高的短柱（如圖 1 所示，圖略）。 表 1 周期計(jì)算表 T1（ X 向）／ ／ ／ ／ T2（ Y 向）／ ／ ／ ／ T3（扭轉(zhuǎn)）／ ／ ／ ／ －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 表 2 轉(zhuǎn)換層處層間位移角計(jì)算 表 X 向／ 1/2933／ 1/2899／ 1/3187／ Y 向／ 1/3006／ 1/2995／ 1/3274／ －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 表 3 轉(zhuǎn)換梁 1 的內(nèi)力和配筋計(jì)算表 M（ knm)／ 218（ 30）／ 225（ 30）／ 198（ 29）／ Top Ast／ 2020／ 2020／ 2020／ +M（ knm)／ 1060（ 30）／ 1071（ 30）／ 1015（ 30）／ Btm Ast／ 4116／ 4156／ 2814／ Shear／ 587（ 30）／ 597（ 30）／ 538（ 30）／ Asv／ 825／ 825／ 825／ Nmax（ kn）／ 567（ 29）／ 572（ 29）／ 0／ －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 以上三張表中的后面 3 個(gè)數(shù)值依次分別為樓板條件是（／彈性板 6／彈性膜／剛性板／）時(shí)的數(shù)值。 ③ 注意事項(xiàng)： a）要在 PMCAD 軟件的人機(jī)交互式建模中輸入 100mm100mm的虛粱。 ② 適用范圍：樓板形狀比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)。因此，對于框支轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，必須整層定義彈性樓板。 ⑶ 既能保證計(jì)算精度，又具備方便的后處理功能。在設(shè)計(jì)中這兩種剛度模型如何選擇是設(shè)計(jì)人員非常關(guān)心的問題。 第八章 梁上架柱結(jié)構(gòu)的荷載導(dǎo)算 （一）工程概況 某工程為梁抬柱結(jié)構(gòu)，共 30 層，含 4 層地下室，地震設(shè)防烈度為 8 度，地震基本加速度為 ，如圖 1(a)所示，第四層的節(jié)書點(diǎn) 1處為梁 1 和梁 2 的交點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)抬了一根 12001200 的勁性混凝土柱 1，該結(jié)構(gòu)的第四層和第五層干面圖如圖 1 所示（圖略）。 ⑵ 斜柱（支撐）的計(jì)算長度取 。 （本章可能是講課人員的提綱，沒有具體內(nèi)容。（圖略） 注意：節(jié)點(diǎn)處如果有墻，則變節(jié)點(diǎn)高是不起作用的，與此節(jié)點(diǎn)相連的任一構(gòu)件標(biāo)高均與樓層相同。 SATWE 軟件僅僅輸出 1 號(hào)塔的主體與大底盤相比較的結(jié)果，其它塔與大底盤相比的結(jié)果則用 “＊ ”號(hào)表示。 ② 分開計(jì)算的注意事項(xiàng)： a）舊版軟件除風(fēng)荷載計(jì)算有些偏大外，其余結(jié)果都沒問題，新版軟件定義遮擋面后，風(fēng)荷載計(jì)算也沒有問題了。 ⑷ 其他注意 事項(xiàng)： a）設(shè)計(jì)人員在 “特殊構(gòu)件補(bǔ)充定義 ”里的【抗震等級(jí)】中定義了抗震等級(jí)后，程序?qū)丛O(shè)計(jì)人員定義的抗震等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不再自動(dòng)提高。按“使雜高層 ”計(jì)算阿 “普剪墻 3”的 “M1”值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按 “短肢剪力墻 ”計(jì)算的 “普剪墻 3”’的 “M1”值。 ④ 配筋率： a）復(fù)雜高層：底部加強(qiáng)部位墻體水平和豎向分布筋最小配筋率，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)小于 ％； b）短肢剪力墻：其截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底剖加強(qiáng)部位 不宜小于 ％，其他部位不宜小于 ％。 用 SATWE 舊版計(jì)算， Mx 短＝ 、 Mx＝ 、 Mx短 /Mx＝ %； My 短＝ 、 My＝ 、 My 短/My＝ %。但剪切剛度沒有考慮帶支撐的結(jié)構(gòu)體系和剪力墻洞口高度變化時(shí)所產(chǎn)生的影響。這一項(xiàng) SATWE 軟件并沒有直接輸出結(jié)果，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)程序輸出的每層剛度單獨(dú)計(jì)算。具體數(shù)據(jù)依次為：層號(hào)， RJX， Ratx1，薄弱層／ RJX， Ratx1，薄弱層／ RJX， Ratx1，薄弱層。 ② 《高規(guī)》第 條還規(guī)定：當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在 3 層及 3 層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度比不應(yīng)小于相鄰上部樓層的 60％。 ② 《抗震規(guī)范》第 條規(guī)定：當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下室結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度之比不宜小于 2。 ⑸ 豎縫的寬度可與墻厚相等，豎縫處可用預(yù)制鋼筋混凝土塊填入，并做好防水。（ C） PMCAD 對混凝土墻體剛度的計(jì)算 ⑴ 對無洞口墻體的計(jì)算 ① 如果墻體高寬比 M，則只計(jì)算 剪切 剛度，計(jì)算公式為 (略） ② 如果墻體高寬比 M，則需計(jì)算 剪彎 剛度，計(jì)算公式為 (略） ⑵ 對小洞口墻體的計(jì)算 ① 小洞口墻體的判別 標(biāo)準(zhǔn) α＝ (略） ≤ ② 目前的 PMCAD 軟件，對于磚混底框結(jié)構(gòu)，只允許開設(shè)小洞口的剪力墻。 ② 對于構(gòu)件的彎矩值，基本上都是恒 +活載控制；剪力值，有可能某些斷面由地震力控制，但該剪力值的大小與恒 +活載作用下的剪力值相差也不會(huì)很大。如果是同等墻厚，則混凝土墻的剛度就是磚墻的 10 倍以上。 ⑵ 若同時(shí)選擇 “按經(jīng)驗(yàn)考慮墻梁上部作用的荷載折減 ”和 “按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載 ”兩項(xiàng)，則程序?qū)τ趬α簞t執(zhí)行 “按規(guī)范墻梁方法確定托梁上部荷載 ”，對于非墻梁則執(zhí)行 “按經(jīng)驗(yàn)考慮墻梁上部作用的荷載折減 ”。 （三） “底框結(jié)構(gòu)剪力墻側(cè)移剛度是否應(yīng)該考慮邊框柱的作用 ” 若選擇此項(xiàng)，則程序在計(jì)算側(cè)移剛度比時(shí)，與邊框柱相連的剪力墻將作為組合截面考慮。但實(shí)際上，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一方面混凝土墻的厚度小于磚墻，從而使混凝土墻的剛度有所降低；另一方面，在實(shí)際地震力作用下混凝土墻所受的地震力是否就是磚墻的 10 倍以上還是未知數(shù)，因此我們不能將該值填得過高。直接用該值設(shè)計(jì)首先肯定安全，其次誤差很小。對于 α≥ 倍墻高的大洞口剪力墻，則只能分片輸入。 （ F）底部框架－剪力墻部分為兩層的磚混底框結(jié)構(gòu)，可以通過開設(shè)洞口的方式形成高寬比大于 2 的若干墻段。其側(cè)向剛度的計(jì)算方法按照條文說明可以采用剪切剛度。 ⑵ SATWE 軟件所采用的計(jì)算方法：高位側(cè)移剛度的簡化計(jì)算 ⑶ 應(yīng)用范圍：可用于執(zhí)行《高規(guī)》第 條規(guī)定的工程的剛度比的計(jì)算。 其中 RJX 是結(jié)構(gòu)總體坐標(biāo)系中塔的側(cè)移剛度（應(yīng)乘以 10 的 7 次方）；Ratx1 為本層塔側(cè)移剛度與上一層相應(yīng)塔側(cè)移 剛度 70％的比值或上三層平均剛度 80％的比值中的較小者。例如本工程計(jì)算 結(jié)果如下： 107／（ 107）＝ ％ 60％ 滿足規(guī)范要求。 ⑶ 剪彎剛度：實(shí)際上就是單位力作用下的層間位移角，其剛度比也就是層間位移角之比。 用 SATWE 新版計(jì)算， Mx 短＝ 、 Mx＝ 、 Mx短 /Mx＝ %； My 短＝ 、 My＝ 、 My 短/My＝ %。 注意：對于配筋率，規(guī)范對 “復(fù)雜高層 ”和 “短肢剪力墻 ”這兩種結(jié)構(gòu)體系的要求是不一樣的。這主要是因?yàn)?SATWE 軟件在進(jìn)行工況組合時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)所有工況組合計(jì)算的配筋面積均小于構(gòu)造配筋面積時(shí)，程序僅按第一種工況組合輸出內(nèi)力和工況號(hào)（即恒十活）；只有當(dāng)發(fā)現(xiàn)控制工況組合計(jì)算的配筋面積大于構(gòu)造配筋面積時(shí)，才按最大控制工況組合輸出內(nèi)力和工況號(hào)。 b）對于非框支框架的框架結(jié)構(gòu)，可以按規(guī)范規(guī)定，將地下一層以下的豎向構(gòu)件的抗震等級(jí)定義為三級(jí)或四級(jí)的結(jié)構(gòu)，其抗震等級(jí)均需設(shè)計(jì)人員人為定義，程序不能自動(dòng)判斷。 b）一般而言，對于基礎(chǔ)連在一起的帶變形縫結(jié)構(gòu)，由于基礎(chǔ)對上部結(jié)構(gòu)整體的協(xié)調(diào)能力有限，所以建議采用分開計(jì)算。 ① 大底盤多塔結(jié)構(gòu)剛度比的整體計(jì)算：根據(jù)龔思禮先生主編的《建筑抗震設(shè)計(jì)手冊》提供的方法：要求在計(jì)算大底盤多塔結(jié)構(gòu)的地下室樓層剪切剛度比時(shí)，大底盤地下室的整體剛度與所有塔樓的總體剛度比不應(yīng)小于 2，每棟塔樓范圍內(nèi)的地下室剪切剛度與相鄰上部塔樓的剪切剛度比不宜小于 。 ⑵ 節(jié)點(diǎn)處有柱時(shí)，與同一柱相連的梁，如果標(biāo)高差小于 500 時(shí)，標(biāo)高較低的節(jié)點(diǎn)會(huì)被合并到較高的節(jié)點(diǎn)處，大于 500 則不合并，但最多只允許 3 種不同 的標(biāo)高。后面還有相類似的情況，只有標(biāo)題） 第 七章 PKPM 軟件關(guān)于混凝土柱 計(jì)算長度系數(shù)的計(jì)算 （一）規(guī)范要求 ⑴ 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB 500102020）（以下簡稱《混凝土規(guī)范》）第 條第 2 款規(guī)定：一般多層房屋梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu)，各層柱的計(jì)算長度系數(shù)可按表 取用。 ⑶ 地下室的越層柱，程序不能自動(dòng)搜索，而按層逐段計(jì)算柱的計(jì)算長度系數(shù)。 （二）內(nèi)力分析 經(jīng)計(jì)算，得到如下結(jié)果： ⑴ 柱 1 在恒載作用下的柱底軸力標(biāo)準(zhǔn)值為 。 （一）剪力墻連 梁變形的相對位移 ⑴ 以雙肢墻為例，采用連續(xù)化算法推導(dǎo)剪切變形與相對位移比的計(jì)算公式。 ⑷ 目前的板帶截面法，樓板荷載計(jì)算比較大。 ⑷ 厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu) 對于厚板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，由于其厚板的面內(nèi)剛度很大，可以認(rèn)為是平面內(nèi)無限剛，其平面外的剛度是這類結(jié)構(gòu)傳力的關(guān)鍵。 ⑵ 彈性板 6 假定 ① 樓板的平面內(nèi)剛度和平面外剛度均為有限剛。虛梁在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是一種無剛度、無自重的梁，不參與結(jié)構(gòu)計(jì)算。 表 4 相應(yīng)工況下的荷載組合分項(xiàng)系數(shù) Ncm／ VD／ VL／ XW／ YW／ XE／ YE／ ZE 29／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ 30／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ －－－－－－－ －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ⑶ 結(jié)果分析 ① 本工程剛性板假定下結(jié)構(gòu)剛度大于彈性板 6 假定下結(jié)構(gòu)的剛度。短柱通常只傳遞荷載和內(nèi)力，而沒有設(shè)計(jì)意義。 （四）工程實(shí)例 ⑴ 工程概況：某工程為框架結(jié)構(gòu)的仿古建筑，共 4 層，第二層的兩端和第四層的中間部分布置了較多的斜屋面，該結(jié)構(gòu)斜屋面組成 比較復(fù)雜（如圖 1 所示，圖略），板厚為 180mm，地震設(shè)防烈度為 8 度，地震基本加速度為 ，周期折減系數(shù) ，考慮偶然偏心的影響，并用總剛模型計(jì)算。真實(shí)模型和簡化模型 2計(jì)算出的構(gòu)件內(nèi)力則相差很??； ③ 表 3 主要反映的是屋面斜板對屋面斜梁內(nèi)力的影響。即根據(jù)節(jié)點(diǎn)的變形協(xié)調(diào)條件和各梁線剛度的大小進(jìn)行計(jì)算。 第十四章 不規(guī)則結(jié)構(gòu)方案調(diào)整的幾種主要方法 （一）工程算例１ ⑴ 工程概況：某工程為一幢高層住宅建筑，純剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外形呈對稱 Y 形。 ⑶ 本工程在初步設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)外墻取 250 厚，內(nèi)墻取 200 厚。具體做法是將結(jié)構(gòu)外圍剪力墻厚增加到 300 以提高抗扭轉(zhuǎn)的能力。地下室共 5 層，深 ，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土筒體和框架組成的鋼－混結(jié)構(gòu)體系，框架由鋼骨混凝土柱和鋼柱組成。 ⑻ 對于角窗結(jié)構(gòu)，宜在角窗處的樓板內(nèi)設(shè)置暗梁等措施以提高結(jié)構(gòu)端部的整體性。 經(jīng)過分析得知，一方面，必須進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的抗扭轉(zhuǎn)能力以控制周期比；另一方面，結(jié)構(gòu)的最大位移值出現(xiàn)在角窗部位，因此，控制最大位移值就成為改善位移比的關(guān)鍵。 ③ 結(jié)構(gòu)平面沿 Y 向凹進(jìn)的尺寸 ， Y 向投影方向總尺寸為。由于柱的線剛度大，變形小，因此對懸挑梁的約束能力強(qiáng)，則相應(yīng)的梁端負(fù)彎矩大。 ⑵ 次梁按主梁輸時(shí)，程序不分主次梁，所有梁均為主梁。采用簡化模型 1 計(jì)算，由于忽略了斜屋面的面內(nèi)剛度和面外剛度，計(jì)算結(jié)果偏柔；采用簡化模型 2 計(jì)算，由于斜撐起到了一定的樓板剛度的作用，因此其計(jì)算結(jié)果介于簡化模型 1 和真實(shí)模型之間； ② 表 2 和表 4 主要反映的是屋面斜板對其他樓層的水平和豎向構(gòu)件內(nèi)力的影響。斜撐的主要目的是為了模擬斜屋面的傳力，其本身的內(nèi)力計(jì)算沒有意義，但在計(jì)算屋面荷載時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮斜撐自重。 斜屋面結(jié)構(gòu)的計(jì)算 （一）斜屋面的建模 ⑴ 通過設(shè) 置 “梁兩端標(biāo)高 ”或者 “改上節(jié)點(diǎn)高 ”等方式形成屋面斜板。（圖略） ⑵ 計(jì)算結(jié)果 將轉(zhuǎn)換層樓板分別采用彈性板 彈性膜和剛性板假定進(jìn)行計(jì)算，該結(jié)構(gòu)的周期、轉(zhuǎn)換層處層間位移角和轉(zhuǎn)換梁 1 的內(nèi)力和配筋計(jì)算結(jié)果分別如表 表 2 和表 3 所示。 ② 適用范圍：厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和板厚比較大的板柱體系或板柱－抗震墻體系。對于無現(xiàn)澆面層的裝配式結(jié)構(gòu)，可不考慮樓面翼緣的作用。在 SATWE 軟件中，只有定義彈性樓板才能產(chǎn)生轉(zhuǎn)換梁的軸力。 ⑵ 根據(jù)設(shè)計(jì)人員已定義的骨架線（即相鄰支座的連線，骨架線上有梁（包括虛梁）或剪力 墻）劃分板帶。 第九章 如何選擇剪力墻連梁的兩種剛度模型 在 SATWE 軟件中，剪刀墻連梁剛度的計(jì)算有兩種模型，第一種為桿元模型，即連梁按照普通梁的方式輸入，另一種為殼元模型，即連梁以洞口的方式形成。 （五）如何判斷 “水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上 ”