建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

1、僅供個(gè)人參考建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在結(jié)構(gòu)可靠度、設(shè)計(jì)計(jì)算、配筋構(gòu)造方面均有重大更新和 補(bǔ)充，特別是對(duì)抗震及結(jié)構(gòu)的整體性，規(guī)則性作出了更高的要求，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不 可能一次完成。如何正確運(yùn)用設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，以滿足新規(guī)范的要求， 是每個(gè)設(shè)計(jì)人員都非常關(guān)心的問(wèn)題。 以SATW軟件為例，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 的討論，對(duì)一個(gè)典型工程而言，使用結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分四步較為科學(xué)。1 完成整體參數(shù)的正確設(shè)定 計(jì)算開(kāi)始以前，設(shè)計(jì)人員首先要根據(jù)新規(guī)范的具體 規(guī)定和軟件手冊(cè)對(duì)參數(shù)意義的描述， 以及工程的實(shí)際情況，對(duì)軟件初始參數(shù)和特 殊構(gòu)件進(jìn)行正確設(shè)置。但有幾個(gè)參數(shù)是關(guān)系到整體計(jì)算結(jié)果的，必須首

2、先確定其 合理取值，才能保證后續(xù)計(jì)算結(jié)果的正確性。 這些參數(shù)包括振型組合數(shù)、最大地 震力作用方向和結(jié)構(gòu)基本周期等，在計(jì)算前很難估計(jì)，需要經(jīng)過(guò)試算才能得到。(1) 振型組合數(shù)是軟件在做抗震計(jì)算時(shí)考慮振型的數(shù)量。該值取值太小不能正確 反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的振型數(shù)量，使計(jì)算結(jié)果失真；取值太大，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還 可能使計(jì)算結(jié)果發(fā)生畸變。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程，抗震計(jì)算時(shí)，宜 考慮平扭藕聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不宜小于15,對(duì)多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的 90%。 一般而言，振型數(shù)的多少于結(jié)構(gòu)層數(shù)及結(jié)構(gòu)自由度有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時(shí)

3、，振型數(shù)應(yīng)當(dāng)取得多些，如有彈性節(jié)點(diǎn)、多塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié) 構(gòu)形式。振型組合數(shù)是否取值合理，可以看軟件計(jì)算書(shū)中的x，y向的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9。具體操作是，首先根據(jù)工程實(shí)際情況及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)一個(gè)振 型數(shù)計(jì)算后考察有效質(zhì)量系數(shù)是否大于 0.9，若小于0.9，可逐步加大振型個(gè)數(shù)， 直到x,y兩個(gè)方向的有效質(zhì)量系數(shù)都大于0.9為止。必須指出的是，結(jié)構(gòu)的振型 組合數(shù)并不是越大越好，其最大值不能超過(guò)結(jié)構(gòu)得總自由度數(shù)。 例如對(duì)采用剛性 板假定得單塔結(jié)構(gòu)，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)作用時(shí)，其振型不得超過(guò)結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍。如 果選取的振型組合數(shù)已經(jīng)增加到結(jié)構(gòu)層數(shù)的 3倍，其有效質(zhì)量系數(shù)仍不能滿足要 求，也不能再增加振型數(shù)，

4、而應(yīng)認(rèn)真分析原因，考慮結(jié)構(gòu)方案是否合理。(2) 最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用，結(jié)構(gòu)地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)值最大的最不利地震作用方 向。設(shè)計(jì)軟件可以自動(dòng)計(jì)算出最大地震力作用方向并在計(jì)算書(shū)中輸出，設(shè)計(jì)人員如發(fā)祥該角度絕對(duì)值大于15度，應(yīng)將該數(shù)值回填到軟件的“水平力與整體坐標(biāo) 夾角”選項(xiàng)里并重新計(jì)算，以體現(xiàn)最不利地震作用方向的影響。(3) 結(jié)構(gòu)基本周期是計(jì)算風(fēng)荷載的重要指標(biāo)。設(shè)計(jì)人員如果不能事先知道其準(zhǔn) 確值，可以保留軟件的缺省值，待計(jì)算后從計(jì)算書(shū)中讀取其值， 填入軟件的“結(jié) 構(gòu)基本周期”選項(xiàng)，重新計(jì)算即可。上述的計(jì)算目的是將這些對(duì)全局有控制作用

5、的整體參數(shù)先行計(jì)算出來(lái)，正確設(shè) 置，否則其后的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際差別很大。2.確定整體結(jié)構(gòu)的合理性整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性是新規(guī)范特別強(qiáng)調(diào)內(nèi)容。 新規(guī)范用于控制結(jié)構(gòu)整體性的主要指標(biāo)主要有：周期比、位移比、剛度比、層間 受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。（1）周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的是使抗側(cè)力的構(gòu)件的平 面布置更有效更合理， 使結(jié)構(gòu)不至出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)。 也就是說(shuō)， 周期比不是要求 就構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是要求結(jié)構(gòu)承載布局合理。 高規(guī)第，說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效 應(yīng)明顯，設(shè)計(jì)人員需要增加結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件的剛度， 降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度， 以 增大結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度。設(shè)計(jì)軟件通常不直接給出結(jié)構(gòu)的周期

6、比， 需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)計(jì)算書(shū)中周期值自行 判定第一扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期。以下介紹實(shí)用周期比計(jì)算方法： 1） 扭轉(zhuǎn)周期與平動(dòng) 周期的判斷： 從計(jì)算書(shū)中找出所有扭轉(zhuǎn)系數(shù)大于 0.5 的平動(dòng)周期， 按周期值從大 到小排列。同理，將所有平動(dòng)系數(shù)大于 0.5 的平動(dòng)周期值從大到小排列； 2）第 一周期的判斷：從列隊(duì)中選出數(shù)值最大的扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期，查看軟件的“結(jié)構(gòu) 整體空間振動(dòng)簡(jiǎn)圖”， 看該周期值所對(duì)應(yīng)的振型的空間振動(dòng)是否為整體振動(dòng)， 如 果其僅僅引起局部振動(dòng)，則不能作為第一扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期，要從隊(duì)列中取出下 一個(gè)周期進(jìn)行考察， 以此類(lèi)推， 直到選出不僅周期值較大而且其對(duì)應(yīng)的振型為結(jié) 構(gòu)整體振動(dòng)的值即為第一

7、扭轉(zhuǎn)（平動(dòng)）周期； 3） 周期比計(jì)算：將第一扭轉(zhuǎn)周期值 除以第一平動(dòng)周期即可。（ 2）位移比（層間位移比） 是控制結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性的重要指標(biāo)。 其限值在建 筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范和高規(guī)中均有明確的規(guī)定，不再贅述。需要指出的是，新 規(guī)范中規(guī)定的位移比限值是按剛性板假定作出的， 如果在結(jié)構(gòu)模型中設(shè)定了彈性 板，則必須在軟件參數(shù)設(shè)置時(shí)選擇“對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性樓板假定”， 以便 計(jì)算出正確的位移比。 在位移比滿足要求后， 再去掉“對(duì)所有樓層強(qiáng)制采用剛性 樓板假定的選擇，以彈性樓板設(shè)定進(jìn)行后續(xù)配筋計(jì)算。 此外，位移比的大小是判斷結(jié)構(gòu)是否規(guī)則的重要依據(jù)， 對(duì)選擇偶然偏心， 單向地 震，雙向地震下的位移比，設(shè)計(jì)

8、人員應(yīng)正確選用。 （3）剛度比是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)。根據(jù)抗震規(guī)范和高規(guī) 的要求，軟件提供了三種剛度比的計(jì)算方式， 分別是剪切剛度， 剪彎剛度和地震 力與相應(yīng)的層間位移比。 正確認(rèn)識(shí)這三種剛度比的計(jì)算方法和適用范圍是剛度比 計(jì)算的關(guān)鍵： 1）剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及對(duì)地下室嵌 固條件的判定； 2）剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)； 3）地震力與 層間位移比是執(zhí)行 抗震規(guī)范第，通常絕大多數(shù)工程都可以用此法計(jì)算剛度比， 這也是軟件的缺省方式。（4）層間受剪承載力之比也是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)。其限值可參考 抗震規(guī)范和高規(guī)的有關(guān)規(guī)定。（ 5）剛重比是結(jié)構(gòu)剛

9、度與重力荷載之比。 它是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的重要因素， 也是影響重力二階效的主要參數(shù)。 該值如果不滿足要求， 則可能引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)倒 塌，應(yīng)當(dāng)引起設(shè)計(jì)人員的足夠重視。（6）剪重比是抗震設(shè)計(jì)中非常重要的參數(shù)。規(guī)范之所以規(guī)定剪重比，主要是因 為長(zhǎng)期作用下， 地震影響系數(shù)下降較快， 由此計(jì)算出來(lái)的水平地震作用下的結(jié)構(gòu) 效應(yīng)可能太小。 而對(duì)于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)， 地震動(dòng)態(tài)作用下的地面加速度和位移可能對(duì) 結(jié)構(gòu)具有更大的破壞作用， 但采用振型分解法時(shí)無(wú)法對(duì)此作出準(zhǔn)確的計(jì)算。 因此， 出于安全考慮，規(guī)范規(guī)定了各樓層水平地震力的最小值，該值如果不滿足要求， 則說(shuō)明結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)比較明顯的薄弱部位，必須進(jìn)行調(diào)整。除以上計(jì)

10、算分析以外， 設(shè)計(jì)軟件還會(huì)按照規(guī)范的要求對(duì)整體結(jié)構(gòu)地震作用進(jìn)行調(diào) 整，如最小地震剪力調(diào)整、特殊結(jié)構(gòu)地震作用下內(nèi)力調(diào)整、 0.2Q0 調(diào)整、強(qiáng)柱弱 梁與強(qiáng)剪弱彎調(diào)整等等，因程序可以完成這些調(diào)整，就不再詳述了3 對(duì)單構(gòu)件作優(yōu)化設(shè)計(jì) 前幾步主要是對(duì)結(jié)構(gòu)整體合理性的計(jì)算和調(diào)整，這一步 則主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)單個(gè)構(gòu)件內(nèi)力和配筋計(jì)算，包括梁，柱，剪力墻軸壓比計(jì)算，構(gòu) 件截面優(yōu)化設(shè)計(jì)等。（ 1）軟件對(duì)混凝土梁計(jì)算顯示超筋信息有以下情況： 1）當(dāng)梁的彎矩設(shè)計(jì)值 M 大于梁的極限承載彎矩 Mu時(shí)，提示超筋；2）規(guī)范對(duì)混凝土受壓區(qū)高度限制： 四級(jí)及非抗震：E = E b二、三級(jí)：EW 0.35 （計(jì)算時(shí)取 AS = 0.

11、3 AS ）一級(jí)：EW 0.25 （計(jì)算時(shí)取 AS = 0.5 AS ）當(dāng)E不滿足以上要求時(shí)，程序提示超筋；3）抗震規(guī)范要求梁端縱向受拉鋼 筋的最大配筋率 2.5%，當(dāng)大于此值時(shí)，提示超筋； 4）混凝土梁斜截面計(jì)算要滿 足最小截面的要求，如不滿足則提示超筋。（ 2）剪力墻超筋分三種情況： 1）剪力墻暗柱超筋：軟件給出的暗柱最大配筋率 是按照 4%控制的， 而各規(guī)范均要求剪力墻主筋的配筋面積以邊緣構(gòu)件方式給出， 沒(méi)有最大配筋率。 所以程序給出的剪力墻超筋是警告信息， 設(shè)計(jì)人員可以酌情考 慮； 2）剪力墻水平筋超筋則說(shuō)明該結(jié)構(gòu)抗剪不夠，應(yīng)予以調(diào)整；3）剪力墻連梁超筋大多數(shù)情況下是在水平地震力作用下

12、抗剪不夠。 規(guī)范中規(guī)定允許對(duì)剪力墻連 梁剛度進(jìn)行折減，折減后的剪力墻連梁在地震作用下基本上都會(huì)出現(xiàn)塑性變形， 即連梁開(kāi)裂。 設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行剪力墻連梁設(shè)計(jì)時(shí)， 還應(yīng)考慮其配筋是否滿足正常 狀態(tài)下極限承載力的要求。（ 3）柱軸壓比計(jì)算： 柱軸壓比的計(jì)算在高規(guī)和抗震規(guī)范中的規(guī)定并不 完全一樣， 抗震規(guī)范第，計(jì)算軸壓比的柱軸力設(shè)計(jì)值既包括地震組合，也包 括非地震組合，而高規(guī)第，計(jì)算軸壓比的柱軸力設(shè)計(jì)值僅考慮地震作用組合 下的柱軸力。 軟件在計(jì)算柱軸壓比時(shí)， 當(dāng)工程考慮地震作用， 程序僅取地震作用 組合下的的柱軸力設(shè)計(jì)值計(jì)算； 當(dāng)該工程不考慮地震作用時(shí)， 程序才取非地震作 用組合下的柱軸力設(shè)計(jì)值計(jì)算。

13、因此設(shè)計(jì)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)， 對(duì)于同一個(gè)工程， 計(jì)算地 震力和不計(jì)算地震力其柱軸壓比結(jié)果會(huì)不一樣。（ 4）剪力墻軸壓比計(jì)算：為了控制在地震力作用下結(jié)構(gòu)的延性，新的高規(guī) 和抗震規(guī)范對(duì)剪力墻均提出了軸壓比的計(jì)算要求。需要指出的是，軟件在計(jì) 算斷指剪力墻軸壓比時(shí)，是按單向計(jì)算的，這與高規(guī)中規(guī)定的短肢剪力墻軸 壓比按雙向計(jì)算有所不同，設(shè)計(jì)人員可以酌情考慮。（ 5）構(gòu)件截面優(yōu)化設(shè)計(jì)：計(jì)算結(jié)構(gòu)不超筋，并不表示構(gòu)件初始設(shè)置的截面和形 狀合理，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)進(jìn)行構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計(jì)， 使構(gòu)件在保證受力要求的德條件下截 面的大小和形狀合理，并節(jié)省材料。但需要注意的是，在進(jìn)行截面優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)， 應(yīng)以保證整體結(jié)構(gòu)合理性為前提，因?yàn)闃?gòu)件

14、截面的大小直接影響到結(jié)構(gòu)的剛度， 從而對(duì)整體結(jié)構(gòu)的周期、 位移、地震力等一系列參數(shù)產(chǎn)生影響， 不可盲目減小構(gòu) 件截面尺寸，使結(jié)構(gòu)整體安全性降低。4. 滿足規(guī)范抗震措施的要求 在施工圖設(shè)計(jì)階段， 還必須滿足規(guī)范規(guī)定的抗震措 施要求?；炷烈?guī)范、高規(guī)和抗震規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造提出了非常詳 盡的規(guī)定， 這些措施是很多震害調(diào)查和抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)， 也是保證結(jié)構(gòu)安全 的最后一道防線，設(shè)計(jì)人員不可麻痹大意。（ 1）設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行施工圖配筋計(jì)算時(shí)，要求輸入合理的歸并系數(shù)、支座方式、 鋼筋選筋庫(kù)等，如一次計(jì)算結(jié)果不滿意，要進(jìn)行多次試算和調(diào)整。（ 2）生成施工圖以前，要認(rèn)真輸入出圖參數(shù)，如梁柱鋼筋最小直徑、框架頂角

15、 處配筋方式、梁挑耳形式、柱縱筋搭接方式，箍筋形式，鋼筋放大系數(shù)等，以便 生成符合需要的施工圖。 軟件可以根據(jù)允許裂縫寬度自動(dòng)選筋， 還可以考慮支座 寬度對(duì)裂縫寬度的影響。（3）施工圖生成以后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)仔細(xì)驗(yàn)證各特殊或薄弱部位構(gòu)件的最小縱 筋直徑、最小配筋率、最小配箍率、箍筋加密區(qū)長(zhǎng)度、鋼筋搭接錨固長(zhǎng)度、配筋 方式等是否滿足規(guī)范規(guī)定的抗震措施要求。 規(guī)范這一部分的要求往往是以黑體字 寫(xiě)出，屬于強(qiáng)制執(zhí)行條文，萬(wàn)萬(wàn)不可以掉以輕心。（4）最后設(shè)計(jì)人員還應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，對(duì)計(jì)算機(jī)生成的配筋結(jié)果作合理 性審核，如鋼筋排數(shù)、直徑、架構(gòu)等，如不符合工程需要或不便于施工，還要做 最后的調(diào)整計(jì)算。不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forsch