超限結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

復(fù)雜超超限結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)要要點(diǎn)1、設(shè)計(jì)計(jì)依據(jù)據(jù)2、方案案對(duì)比比3、復(fù)雜雜、超超限的的判斷斷4、基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)要點(diǎn)點(diǎn)5、抗震震構(gòu)造造措施施和抗抗震性性能目目標(biāo)6、彈塑塑性分分析要要點(diǎn)7、性能能化設(shè)設(shè)計(jì)要要點(diǎn)8、舒適適度驗(yàn)驗(yàn)算要要點(diǎn)9、結(jié)構(gòu)構(gòu)特殊殊性設(shè)設(shè)計(jì)控控制10、兩套套軟件件分析析對(duì)比比11、應(yīng)用用實(shí)例例一、設(shè)設(shè)計(jì)依依據(jù)已經(jīng)通通過：：報(bào)規(guī)規(guī)、報(bào)報(bào)批。。符合合行政政審批批的法法規(guī)結(jié)構(gòu)分分類（（甲、、乙、、丙、、丁類類）依據(jù)““建筑筑工程程抗震震設(shè)防防分類類標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)”結(jié)構(gòu)的的安全全等級(jí)級(jí)（1、2、3級(jí)）依據(jù)““建筑筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)統(tǒng)一一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)”地震作作用（（50、100年、超超越概概率63%、10%、2%）依據(jù)地地震安安全性性評(píng)估估（安安評(píng)報(bào)報(bào)告））、地地震動(dòng)動(dòng)參數(shù)數(shù)取值值、抗抗震規(guī)規(guī)范風(fēng)荷載載作用用（50、100年、舒舒適度度10年）依據(jù)：：風(fēng)洞洞試驗(yàn)驗(yàn)、荷荷載規(guī)規(guī)范豎向荷荷載、、溫度度荷載載、雪雪荷載載、依據(jù)荷荷載規(guī)規(guī)范以上設(shè)設(shè)計(jì)依依據(jù)，，均會(huì)會(huì)影響響到工工程建建造成成本和和設(shè)計(jì)計(jì)成本本在設(shè)計(jì)合合同（協(xié)協(xié)議）中中，如果果涉及到到工程的的具體用用量（如如用鋼量量等），，應(yīng)該慎慎重。以以免造成成被動(dòng)二、方案案對(duì)比復(fù)雜超限限結(jié)構(gòu)方方案，往往往會(huì)要要求多個(gè)個(gè)方案比比較將增加設(shè)設(shè)計(jì)前期期的工作作量，增增加設(shè)計(jì)計(jì)成本基礎(chǔ)方案案比較，，采用基基礎(chǔ)的形形式上部結(jié)構(gòu)構(gòu)方案比比較，以以確認(rèn)主主體結(jié)構(gòu)構(gòu)可實(shí)施施性，初初步確定定截面尺尺寸、墻墻體厚度度等方案的特特殊性，，轉(zhuǎn)換層層、大跨跨度、大大懸臂、、通長(zhǎng)柱柱、伸縮縮縫、后后澆帶、、連體等等方案對(duì)比比需要有有一定的的深度前期工作作量大設(shè)計(jì)合同同中一般般沒有體體現(xiàn)，造造成設(shè)計(jì)計(jì)成本忽忽略三、復(fù)雜雜、超限限的判斷斷超限結(jié)構(gòu)構(gòu)、復(fù)雜雜結(jié)構(gòu)，，均會(huì)增增加設(shè)計(jì)計(jì)成本滿足3條一般不不規(guī)則的的結(jié)構(gòu)，，屬于超超限結(jié)構(gòu)構(gòu)滿足1條特別不不規(guī)則的的結(jié)構(gòu)，，屬于超超限結(jié)構(gòu)構(gòu)有超長(zhǎng)結(jié)結(jié)構(gòu)、多多塔結(jié)構(gòu)構(gòu)、連體體結(jié)構(gòu)、、超大地地下室結(jié)結(jié)構(gòu)等，，屬于復(fù)復(fù)雜結(jié)構(gòu)構(gòu)針對(duì)不規(guī)規(guī)則特性性、復(fù)雜雜特性，，需要有有專門措措施來加加強(qiáng)，增增加了設(shè)設(shè)計(jì)難度度，和設(shè)設(shè)計(jì)成本本復(fù)雜、超超限工程程，往往往需要增增加分析析深度，，增加分分析量（（比如非非線性分分析、舒舒適度分分析、動(dòng)動(dòng)力時(shí)程程分析、、構(gòu)件性性能判斷斷分析、、溫度影影響分析析等）設(shè)計(jì)成本本往往難難以在設(shè)設(shè)計(jì)合同同中體現(xiàn)現(xiàn)（僅以以費(fèi)用用/m2），忽略略增加深深度分析析所帶來來的工作作量和成成本增加加對(duì)復(fù)雜超超限工程程要有預(yù)預(yù)先深度度設(shè)計(jì)概概念，合合同中要要保證深深度設(shè)計(jì)計(jì)費(fèi)用（（如外包包彈塑性性分析，，往往需需要十幾幾萬），，同時(shí)也也是保證證設(shè)計(jì)質(zhì)質(zhì)量、避避免設(shè)計(jì)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)四、基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)計(jì)要要點(diǎn)復(fù)雜、超超限工程程地基基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)，必須須依據(jù)地地質(zhì)勘探探報(bào)告。。超高層層建筑必必須設(shè)地地下室，，也必然然帶來深深基礎(chǔ)問問題深基坑開開挖、基基坑支護(hù)護(hù)基坑排水水、降水水基礎(chǔ)不均均勻沉降降的處理理，后澆澆帶抗浮設(shè)計(jì)計(jì)、抗浮浮驗(yàn)算地下室外外墻側(cè)向向水土壓壓力樁垡共同同分析基礎(chǔ)與上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)共同工工作地下室的的側(cè)向剛剛度如何何保證地下室的的抗震問問題地下室人人防荷載載及分析析復(fù)雜超限限工程，，地基、、基礎(chǔ)和和地下室室都具有有各自的的設(shè)計(jì)特特點(diǎn)，設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)需需要有預(yù)預(yù)見性，，工作量量和設(shè)計(jì)計(jì)深度應(yīng)應(yīng)體現(xiàn)在在合同中中，保證證復(fù)雜地地基基礎(chǔ)礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)費(fèi)用五、抗震震構(gòu)造措措施和抗抗震性能能目標(biāo)根據(jù)項(xiàng)目目所在地地、安全全性評(píng)估估報(bào)告，，確定抗抗震等級(jí)級(jí)、地震震動(dòng)參數(shù)數(shù)根據(jù)工程程特殊性性，提高高抗震等等級(jí)，或或抗震構(gòu)構(gòu)造措施施根據(jù)抗震震設(shè)防烈烈度，確確定結(jié)構(gòu)構(gòu)大震下下的影響響根據(jù)復(fù)雜雜超限程程度，設(shè)設(shè)定抗震震性能目目標(biāo)（A、B、C、D）地震波時(shí)時(shí)程分析析，地震震波數(shù)量量（3條、7條，1萬/條）需要要購(gòu)買，，并保證證在統(tǒng)計(jì)計(jì)意義上上相符（（前2個(gè)周期））實(shí)現(xiàn)抗震震性能目目標(biāo)的手手段主要要是彈塑塑性分析析，和彈彈性方法法的性能能化分析析，確定定應(yīng)用部部分大震變形形驗(yàn)算、、抗倒塌塌驗(yàn)算，，必須通通過大震構(gòu)件件性能（（比如連連梁性能能）不滿滿足，必必須調(diào)整整根據(jù)大震震彈塑性性分析的的薄弱部部位，提提高抗震震構(gòu)造措措施根據(jù)大震震分析結(jié)結(jié)果（比比如受拉拉構(gòu)件）），調(diào)整整方案，，比如加加型鋼，，或改為為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)彈性方法法的中震震設(shè)計(jì)控控制（中中震不屈屈服設(shè)計(jì)計(jì)控制，，已普遍遍應(yīng)用））抗震設(shè)計(jì)計(jì)的延性性設(shè)計(jì)和和控制（（比如提提高墻體體分布筋筋的配筋筋率），，針對(duì)中中震或大大震的受受拉構(gòu)件件最大軸壓壓比控制制、最大大應(yīng)力比比控制不能完全全依賴于于計(jì)算，，構(gòu)造措措施需要要根據(jù)主主觀判斷斷結(jié)構(gòu)抗震震設(shè)防應(yīng)應(yīng)具有二二次防線線的概念念復(fù)雜、超超限工程程，抗震震性能、、構(gòu)造措措施，是是設(shè)計(jì)重重點(diǎn)、難難點(diǎn)，也也是耗時(shí)時(shí)相對(duì)較較多，人人工成本本較大的的階段設(shè)計(jì)合同同可以從從提高安安全度角角度，來來體現(xiàn)設(shè)設(shè)計(jì)的工工作量和和設(shè)計(jì)周周期六、彈塑塑性分析析要點(diǎn)彈塑性分分析手段段已普遍遍應(yīng)用靜力彈塑塑性應(yīng)用用范圍，，抗倒塌塌驗(yàn)算（（性能點(diǎn)點(diǎn)位移角角、基底底剪力、、附加阻阻尼比））靜力彈塑塑性構(gòu)件件性能（（裂縫、、塑性鉸鉸）靜力彈塑塑性的非非對(duì)稱性性動(dòng)力彈塑塑性地震震波（3條）也要要在統(tǒng)計(jì)計(jì)意義上上相符動(dòng)力彈塑塑性構(gòu)件件裂縫、、塑性鉸鉸分析豎向構(gòu)件件在彈塑塑性分析析后的抗抗剪承載載力驗(yàn)算算V≤0.15fckbh0保證大震震下，豎豎向構(gòu)件件不被剪剪壞，而而是具有有延性的的彎壞動(dòng)力彈塑塑性時(shí)程程分析耗耗時(shí)長(zhǎng)，，成本偏偏大特別復(fù)雜雜、超限限很多的的工程，，需要用用兩個(gè)以以上的軟軟件進(jìn)行行彈塑性性分析，，公認(rèn)ABAQUS軟件，但但也需要要參數(shù)正正確合理理彈塑性分分析，耗耗時(shí)耗力力，增加加了設(shè)計(jì)計(jì)成本。。合同中中要合理理體現(xiàn)七、性能能化設(shè)計(jì)計(jì)要點(diǎn)性能目標(biāo)標(biāo)（A、B、C、D）的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，是彈彈塑性分分析，和和彈性分分析的中中震、大大震分析析，相結(jié)結(jié)合的體體現(xiàn)由于彈塑塑性分析析離散性性，以彈彈性分析析的不屈屈服設(shè)計(jì)計(jì)、彈性性設(shè)計(jì)已已經(jīng)普遍遍采用復(fù)雜、超超限結(jié)構(gòu)構(gòu)，至少少有一種種構(gòu)件滿滿足中震震不屈服服設(shè)計(jì)的的設(shè)計(jì)控控制要求求對(duì)于不允允破壞的的如轉(zhuǎn)換換構(gòu)件，，采用大大震不屈屈服針對(duì)不同同目標(biāo)，，合理地地設(shè)定構(gòu)構(gòu)件的性性能目標(biāo)標(biāo)，即：：中震不屈屈服、中中震彈性性、大震震不屈服服、大震震彈性按照性能能目標(biāo)進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)控制，，其配筋筋、應(yīng)力力比，均均要實(shí)際際滿足。。不能計(jì)計(jì)算一套套，施工工圖另一一套對(duì)特殊構(gòu)構(gòu)件，比比如：大大懸臂、、大跨度度、連廊廊、通長(zhǎng)長(zhǎng)柱等，，也需要要專門設(shè)設(shè)定性能能目標(biāo)不滿足性性能目標(biāo)標(biāo)承載力力的構(gòu)件件，應(yīng)作作相應(yīng)調(diào)調(diào)整（截截面、材材料、型型鋼、鋼鋼結(jié)構(gòu)、、連接方方式、不不能受拉拉等）性能化設(shè)設(shè)計(jì)分析析屬于彈彈性分析析，耗時(shí)時(shí)不多，，容易掌掌握，應(yīng)應(yīng)用越來來越多。。指定構(gòu)構(gòu)件性能能及安全全度，可可以在設(shè)設(shè)計(jì)合同同中提出出，體現(xiàn)現(xiàn)設(shè)計(jì)水水平八、舒適適度驗(yàn)算算要點(diǎn)結(jié)構(gòu)舒適適度對(duì)于于超高層層建筑、、超大跨跨、超懸懸挑結(jié)構(gòu)構(gòu)，都需需要進(jìn)行行驗(yàn)算特殊荷載載，比如如運(yùn)動(dòng)荷荷載，對(duì)對(duì)大跨度度舒適度度的影響響舒適度控控制也是是結(jié)構(gòu)剛剛度的控控制，顯顯然剛度度大舒適適度好大跨度端端部約束束剛度不不能僅以以計(jì)算，，需要專專門設(shè)計(jì)計(jì)，按有有把握的的方式連連接，異異常連接接需要試試驗(yàn)確定定超高層建建筑的風(fēng)風(fēng)振舒適適度（順順風(fēng)向、、橫風(fēng)向向、扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)風(fēng)振））大跨度舒舒適度驗(yàn)驗(yàn)算需要要作時(shí)程程分析需要定義義行人運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)稱稱曲線，，或特殊殊作用時(shí)時(shí)稱曲線線不滿足舒舒適度時(shí)時(shí)，需要要調(diào)整結(jié)結(jié)構(gòu)、或或增加剛剛度，所所以對(duì)有有舒適度度要求的的結(jié)構(gòu)，，設(shè)計(jì)工工作量增增加設(shè)計(jì)合同同中應(yīng)包包含有此此產(chǎn)生的的附加工工作量目前可用用軟件不不多，MIDAS可以九、結(jié)構(gòu)構(gòu)特殊性性設(shè)計(jì)控控制復(fù)雜工程程常常會(huì)會(huì)有大跨跨度、大大懸臂、、轉(zhuǎn)換層層、剛性性層、斜斜支撐、、通長(zhǎng)柱柱、連廊廊、懸挑挑墻等隔震、減減震的應(yīng)應(yīng)用，阻阻尼器、、隔震墊墊、質(zhì)量量阻尼、、粘滯阻阻尼、軟軟鋼阻尼尼、屈曲曲支撐等等，設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)用，，可以聯(lián)聯(lián)合建研研院其它它所共同同完成，，以體現(xiàn)現(xiàn)設(shè)計(jì)水水平結(jié)構(gòu)的特特殊性，，有時(shí)需需要試驗(yàn)驗(yàn)（應(yīng)甲甲方出錢錢），耗耗時(shí)較長(zhǎng)長(zhǎng)，所以以設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)間應(yīng)合合理確定定特殊性構(gòu)構(gòu)件應(yīng)滿滿足相應(yīng)應(yīng)的性能能目標(biāo)設(shè)計(jì)合同同中的費(fèi)費(fèi)用、時(shí)時(shí)間對(duì)此此需要有有所體現(xiàn)現(xiàn)十、兩套套軟件分分析對(duì)比比復(fù)雜、超超限工程程規(guī)范規(guī)規(guī)定需要要2個(gè)軟件分分別計(jì)算算，以保保證分析析的合理理性結(jié)構(gòu)分析析是計(jì)算算模型假假定的結(jié)結(jié)果，不不同軟件件計(jì)算假假定、條條件不同同，需要要保證其其一致性性，才能能比較彈塑性分分析（由由于離散散性）有有時(shí)也需需要2個(gè)軟件分分別分析析、驗(yàn)證證結(jié)果小震分析析應(yīng)采用用2個(gè)不同公公司的軟軟件。目目前已普普遍采用用有此產(chǎn)生生的工作作量增加加，應(yīng)該該考慮到到十一、工工程實(shí)例例安徽本埠埠C1#樓（中技技安徽分分院，結(jié)結(jié)構(gòu)）54層超高層層剪力墻墻住宅結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)蘭州軍區(qū)區(qū)綜合樓樓（中技技九所，，結(jié)構(gòu)））大跨度轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換層、、通長(zhǎng)柱柱、錯(cuò)層層柱結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)《建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)》（GBJ68-84）1.0.5建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)根根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)破壞可可能產(chǎn)生生的后果果（危及及人的生生命、造造成經(jīng)濟(jì)濟(jì)損失、、產(chǎn)生社社會(huì)影響響等）的的嚴(yán)重性性，采用用不同的的安全等等級(jí)。建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)安全等等級(jí)的劃劃分應(yīng)符符合表1.0.5的要求。。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的安全全等級(jí)表表1.0.5安全等級(jí)級(jí)，破壞壞后果，，建筑物物類型一級(jí)：很很嚴(yán)重，，重要的的工業(yè)與與民用建建筑物二級(jí)：嚴(yán)嚴(yán)重重，一般般的工業(yè)業(yè)與民用用建筑物物三級(jí)：不不嚴(yán)重，，次要的的建筑物物注：①對(duì)對(duì)于特特殊的建建筑物，，其安全全等級(jí)根根據(jù)具體體情況另另行確定定；②當(dāng)按按抗震要要求設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)，建建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)的安全全等級(jí)應(yīng)應(yīng)符合《建筑抗震震設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》的規(guī)定。。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)規(guī)范按按照部位位分成：：1、地基2、基礎(chǔ)3、地下室室4、上部結(jié)結(jié)構(gòu)地基設(shè)計(jì)計(jì)及相應(yīng)應(yīng)的規(guī)范范：土方挖掘掘類規(guī)范范、安全全規(guī)范基坑支護(hù)護(hù)類規(guī)范范、安全全規(guī)范護(hù)坡類規(guī)規(guī)范、安安全規(guī)范范基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)及相應(yīng)應(yīng)的規(guī)范范：各類基礎(chǔ)礎(chǔ)規(guī)范，，有：茅茅石基礎(chǔ)礎(chǔ)、條形形基礎(chǔ)、、彈性地地基梁、、筏板基基礎(chǔ)、樁樁（單樁樁、群樁樁、灌注注樁、挖挖孔樁，，等等））基礎(chǔ)、、樁筏基基礎(chǔ)、箱箱型基礎(chǔ)礎(chǔ)。根據(jù)上部部結(jié)構(gòu)形形式和地地基條件件，采用用不同的的、合理理的基礎(chǔ)礎(chǔ)形式。。有些規(guī)范范把地基基和基礎(chǔ)礎(chǔ)合并寫寫出，甚甚至連上上部結(jié)構(gòu)構(gòu)也合在在一起寫寫，對(duì)各各項(xiàng)用途途要有條條理的概概念。地下室設(shè)設(shè)計(jì)及相相應(yīng)規(guī)范范：人防規(guī)范范地下空間間環(huán)境類類規(guī)范地下室與與上部結(jié)結(jié)構(gòu)、基基礎(chǔ)連接接、防水水，等標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。地下室設(shè)設(shè)計(jì)往往往與上部部結(jié)構(gòu)共共同分析析，但是是如果體體量太大大，則要要分開設(shè)設(shè)計(jì)。地地下室要要考慮抗抗震設(shè)計(jì)計(jì)。上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)與分析析的規(guī)范范：根據(jù)材料料分類：：木結(jié)構(gòu)、、磚石結(jié)結(jié)構(gòu)、砌砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)、混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)、鋼結(jié)結(jié)構(gòu)、輕輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)、輕鋼鋼輕混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)根據(jù)用途途分類：：住宅結(jié)構(gòu)構(gòu)、辦公公結(jié)構(gòu)、、工業(yè)廠廠房結(jié)構(gòu)構(gòu)、醫(yī)院院結(jié)構(gòu)、、軍事結(jié)結(jié)構(gòu)，等上部結(jié)構(gòu)構(gòu)根據(jù)受受力特征征分類：：砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)、配筋筋砌體結(jié)結(jié)構(gòu)、磚磚混底框框結(jié)構(gòu)、、排架結(jié)結(jié)構(gòu)、框框架結(jié)構(gòu)構(gòu)、異形形柱框架架結(jié)構(gòu)、、框架剪剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)、異異