多塔、有縫及錯層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、多塔、有縫及錯層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),編寫：黃吉鋒中國建筑科學(xué)研究院軟件所,目錄,1 多塔結(jié)構(gòu)2 有“縫”結(jié)構(gòu)3 錯層結(jié)構(gòu)4 頂部小塔樓,1.多塔結(jié)構(gòu),塔的概念，剛性板的概念規(guī)范條文規(guī)定計(jì)算模型多塔交互定義,多塔結(jié)構(gòu)：塔的概念，剛性樓板的概念,塔是工程概念各塔獨(dú)立計(jì)算風(fēng)荷載，計(jì)算一個塔的風(fēng)荷載時，就好像其余塔不存在塔之間遮擋的考慮可以通過交互定義實(shí)現(xiàn)位移、位移比分塔統(tǒng)計(jì)剪重比分塔統(tǒng)計(jì)偶然偏心地震的偏心距分塔考慮,多塔結(jié)

2、構(gòu)：塔的概念，剛性樓板的概念,多塔工程例：大底盤七塔之大底盤,多塔結(jié)構(gòu)：塔的概念，剛性樓板的概念,多塔工程例：大底盤七塔之七塔,多塔結(jié)構(gòu)：塔的概念，剛性樓板的概念,剛性樓板是力學(xué)概念同一剛性樓板上的節(jié)點(diǎn)的面內(nèi)位移滿足同一個剛體運(yùn)動場：剛性樓板假定可以理解為對計(jì)算模型的降階手段，從而提高計(jì)算效率剛性樓板假定又可以理解為對工程中一類特定樓板的一種模擬，哪類特定樓板？----面內(nèi)剛度足夠大，面外剛度可忽略的樓板,多塔結(jié)構(gòu)：塔的概念，

3、剛性樓板的概念,綜合以上：塔和剛性樓板在概念上是完全不同的兩個東西，不應(yīng)混淆。將塔與剛性樓板在頭腦中默認(rèn)為一個東西，是錯誤觀念，殊不可??！詳言之，在實(shí)際工程中,塔的構(gòu)成可以這樣表達(dá)： 1個塔 = N1 塊剛性板 + N2 塊彈性板 + N3 個孤立節(jié)點(diǎn) 這里，N1,N2,N3 取 0,1,2,3,…,多塔結(jié)構(gòu)：塔的概念，剛性樓板的概念,,,剛性板1,剛性板2,彈性板區(qū)域,,,一個

4、塔可以這樣來構(gòu)成,多塔結(jié)構(gòu)：規(guī)范規(guī)定,,,,,,,L,,,,,,,,D<0.2L,D<0.2L,,D不宜大于0.2L，以控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng),多塔樓結(jié)構(gòu)的平立面布置層數(shù)、平面、剛度 宜接近；塔樓對底盤宜對稱；質(zhì)心距<20%L。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,多塔結(jié)構(gòu)：規(guī)范規(guī)定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,這三個樓層樓板宜加強(qiáng),該層樓板厚度宜大于150mm,該層及以上樓層均不宜設(shè)置轉(zhuǎn)換

5、層,底盤屋面樓板板厚不低于150MM,相鄰上下層樓板 構(gòu)造加強(qiáng)。 轉(zhuǎn)換層不宜做在底盤屋面上一層塔樓內(nèi),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,多塔結(jié)構(gòu)：規(guī)范規(guī)定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,粗紅線標(biāo)出了宜加強(qiáng)的部位,多塔樓之間裙房連接體的屋面梁、塔樓中與裙房 連接體相連的外圍柱和剪力墻均宜加強(qiáng) （提高構(gòu)造配筋，做約束邊緣構(gòu)件）,多塔結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,周期比控制的計(jì)算模型建立多個單塔模型，分塔驗(yàn)算、控制。上

6、部有強(qiáng)連接的多塔，尚應(yīng)補(bǔ)充驗(yàn)算整體周期比可以采用強(qiáng)制剛性樓板假定位移比控制的計(jì)算模型 按整體模型建模計(jì)算并驗(yàn)算可以采用強(qiáng)制剛性樓板假定,結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)的計(jì)算模型 1 （推薦）（適用于所有多塔類型）整體建模分析、設(shè)計(jì)樓板按照真實(shí)情況計(jì)算，不做強(qiáng)制剛性樓板假定選取足夠多的振型，使得有效質(zhì)量系數(shù)超過90%該模型理論上正確，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方便,多塔結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

7、多塔結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,整體建模整體分析設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)的計(jì)算模型 2 （針對僅地下室相連，地上完全分開的多塔結(jié)構(gòu)）各塔地上部分單獨(dú)建模，單獨(dú)設(shè)計(jì)，嵌固點(diǎn)取在正 負(fù)零位置（2.0總是滿足）整體建模，設(shè)計(jì)地下室，傳基礎(chǔ)力。各塔底層(地上一層)的設(shè)計(jì)結(jié)果，兩種模型取保守。該模型易于把握，設(shè)計(jì)上可行,多塔結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,多塔結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,地上部分各

8、自建模分析設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)的計(jì)算模型 3 （針對地上有裙樓、裙樓以上完全分開的多塔結(jié)構(gòu)）每塔建立一個計(jì)算模型，該模型包括塔本身、完整的 裙樓和完整的地下室，嵌固點(diǎn)取在基礎(chǔ)頂面，該塔裙 樓以上部分及位于裙樓中的塔范圍以內(nèi)的部分可以采 用該分離模型設(shè)計(jì)。整體建模分析，設(shè)計(jì)裙樓、地下室，傳基礎(chǔ)力。差異較大的部分的設(shè)計(jì)結(jié)果，兩種模型取保守。該模型易于把握，設(shè)計(jì)上可行，但部分區(qū)域的 設(shè)計(jì)結(jié)果要比較取保守，較繁瑣。,多塔結(jié)

9、構(gòu)：計(jì)算模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,多塔結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,采用這樣的分離模型設(shè)計(jì)各塔,多塔結(jié)構(gòu)：圖形交互定義,多塔結(jié)構(gòu)需用戶以圍區(qū)方式定義；如存在遮擋，可以定義遮擋面，以準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)荷載剛性樓板信息由程序自動搜索，無需用戶交互操作；建議以最高的塔為一號塔，以下依次按高度排列。多塔定義的合理性程序可以自動檢查,多塔結(jié)構(gòu)：圖形交互定

10、義,什么是合理的多塔定義？完整性：結(jié)構(gòu)的每一部分都有定義，不能遺漏無矛盾：同一構(gòu)件，不能既屬于A塔又屬于B塔非空性：定義的塔范圍的多邊形內(nèi)至少應(yīng)包含 一個構(gòu)件，不能為空,2.有“縫”結(jié)構(gòu),規(guī)范規(guī)定有縫結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有縫結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型,有縫結(jié)構(gòu)：規(guī)范規(guī)定,伸縮縫：《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》9.1.1條，規(guī)定了排架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等的伸縮縫的最大間距。沉降縫：《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了沉降縫的設(shè)置要求。防震縫：

11、《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 6.1.4條，規(guī)定了防震縫設(shè)置要求。,有縫結(jié)構(gòu)：特點(diǎn),設(shè)縫結(jié)構(gòu)可以看作一類特別的多塔結(jié)構(gòu)，只不過塔之間的距離非常之小而已。由于縫的寬度很小，導(dǎo)致縫隙面不是迎風(fēng)面。需要定義遮擋面以準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)荷載。,有縫結(jié)構(gòu)：特點(diǎn),有縫結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,各部分獨(dú)立計(jì)算，建立多個計(jì)算模型 這種方法針對縫自頂?shù)降讓⒔Y(jié)構(gòu)完全分開、只有基礎(chǔ)相連的情況。計(jì)算風(fēng)荷載時，程序把縫所在的面也作為迎風(fēng)面，該方向的風(fēng)荷載計(jì)算值偏大，為此可定義遮擋面。

12、 各部分一起計(jì)算，建立一個整體計(jì)算模型 原則上各種設(shè)縫結(jié)構(gòu)均可做整體計(jì)算應(yīng)把每個結(jié)構(gòu)單元定義為獨(dú)立的塔參與振型取得足夠多，使有效質(zhì)量系數(shù)超過90%定義遮擋面，準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)荷載,3.錯層結(jié)構(gòu),錯層結(jié)構(gòu)的基本特征 計(jì)算模型模型輸入錯層信息生成越層柱的計(jì)算長度系數(shù)層剛度比位移比和周期比規(guī)范條文規(guī)定,錯層結(jié)構(gòu)：基本特征,同一樓層平面內(nèi)，部分區(qū)域有樓板，部分區(qū)域沒樓板在沒有樓板的區(qū)域內(nèi)，往往形成大量越層構(gòu)件越層構(gòu)件上的越

13、層節(jié)點(diǎn)的位移不受樓板或梁的約束，可以自由變位,一部分有樓板，一部分無樓板，這是錯層結(jié)構(gòu)的基本特征,錯層結(jié)構(gòu)：基本特征,錯層結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,忽略不大的高差 當(dāng)錯層高度不大于框架梁的截面高度時，一般可以近似地忽略錯層因素影響，可以歸并為同一樓層參加結(jié)構(gòu)計(jì)算，這一樓層的標(biāo)高可近似取兩部分樓面標(biāo)高的平均值；高差較大時需要準(zhǔn)確考慮錯層 當(dāng)錯層高度大于框架梁的截面高度時，各部分樓板應(yīng)作為獨(dú)立樓層參加整體計(jì)算，不宜歸并為一層，此時每一個錯層

14、部分都應(yīng)視為獨(dú)立樓層。,錯層結(jié)構(gòu)：模型輸入,框架錯層結(jié)構(gòu)：可以利用修改梁節(jié)點(diǎn)標(biāo)高的方式，來輸入錯層梁或者斜梁 剪力墻錯層結(jié)構(gòu)：以樓板為界，將一個樓層劃分為多個樓層輸入。 多塔錯層：當(dāng)不同的塔樓具有不同的層高時，在PM建模時先按同一個層高輸入，然后到計(jì)算程序（SATWE,PMSAP）的多塔修改模塊里修改各塔的層高。,,錯層結(jié)構(gòu)：模型輸入,錯層結(jié)構(gòu)：錯層信息生成,自動考慮越層節(jié)點(diǎn)為彈性節(jié)點(diǎn)：軟件自動將錯層構(gòu)件在樓層平面內(nèi)的節(jié)點(diǎn)設(shè)為獨(dú)立的

15、彈性節(jié)點(diǎn)，不受樓板計(jì)算假定限制，因而能更真實(shí)地反應(yīng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)。自動搜索每一段越層柱的長度折算系數(shù)：對于錯層結(jié)構(gòu)，程序判斷柱和墻是否越層的原則是：既不和梁相連，又不和樓板相連。程序自動按上述原則搜索出越層信息，從而確定越層柱的折算系數(shù)。 何謂柱的長度折算系數(shù)？比如某越層柱高H,分為三段輸入，各段高H1,H2,H3，則每一柱段的長度折算系數(shù)分別為H/H1,H/H2,H/H3。,錯層結(jié)構(gòu)：越層柱長度系數(shù)計(jì)算,以越層柱 H=H1+H

16、2+H3 為例：1.針對完整的柱H計(jì)算其計(jì)算長度系數(shù) LCOEF2.計(jì)算各個柱段的長度折算系數(shù) C1=H/H1 C2=H/H2 C3=H/H33.從而，各個柱段的計(jì)算長度系數(shù)為(也就是用 戶見到的柱長度系數(shù))： LCOEF1 = C1*LCOEF LCOEF2 = C2*LCOEF LCOEF3 = C3*LCOEF4.可見，越層柱各柱段的計(jì)算長度系數(shù)實(shí)際上 是折算長度系數(shù)乘上計(jì)算長度系數(shù),

17、錯層結(jié)構(gòu)：層剛度比,層剛度比僅作參考 因?yàn)樵赑M中輸入的計(jì)算層與真實(shí)結(jié)構(gòu)的樓層不一定一致,所以軟件輸出的層剛度比也不一定是真實(shí)樓層間的剛度比,這一點(diǎn)需設(shè)計(jì)人員注意.,錯層結(jié)構(gòu)：位移比和周期比,采用強(qiáng)制剛性樓板假定位移比、周期比均有效,錯層結(jié)構(gòu)：規(guī)范規(guī)定,高規(guī)第10.4.4條規(guī)定，錯層處框加柱的截面高度不應(yīng)小于600mm，混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30，抗震等級應(yīng)提高一級采用，箍筋應(yīng)全柱段加密。高規(guī)第10.4.5條規(guī)定，錯層處平面外

18、受力的剪力墻，其截面厚度，非抗震設(shè)計(jì)時不應(yīng)小于200mm，抗震設(shè)計(jì)時不應(yīng)小于205mm，并均應(yīng)設(shè)置與之垂直的墻肢或扶壁柱；抗震等級應(yīng)提高一級采用。錯層混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30，水平和豎向分布鋼筋的配筋率，非抗震設(shè)計(jì)時不應(yīng)低于0.3%，抗震設(shè)計(jì)時不應(yīng)低于0.5%。,4.頂部小塔樓,采用基底剪力法時，根據(jù)《抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》 (5.2.4)條，突出屋面部分的地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù)3；采用振型分解法時，突出屋面部分每層可作為一個質(zhì)點(diǎn)，