若干系數(shù)王加偉(00001)課件

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干系數(shù)淺析主要參考資料：王亞勇；程懋坤；傅學(xué)怡；趙西安等著作

Chapter1：荷載組合中的若干系數(shù)

§1.幾個(gè)基本概念：1，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期：為確定可變作用及與時(shí)間有關(guān)的材料性能取值而選用的時(shí)間參數(shù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所考慮的荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)，都是按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年確定的，包括最大荷載和材料性能的概率分布及相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期是一個(gè)基準(zhǔn)參數(shù)，一般情況下不能隨意更改。例如抗震規(guī)范所采用的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)（包括反應(yīng)譜和地震最大加速度）的基準(zhǔn)期為50年，如果要求采用基準(zhǔn)期為100年的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)，則不但要對(duì)地震動(dòng)的概率分布進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究，還要對(duì)建筑材料乃至設(shè)備的性能參數(shù)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的統(tǒng)計(jì)研究。2，設(shè)計(jì)使用年限：設(shè)計(jì)時(shí)給定的一個(gè)時(shí)期，在這一時(shí)期內(nèi)，房屋建筑只需進(jìn)行正常的維護(hù)而不需進(jìn)行大修就能按預(yù)期目的使用，完成預(yù)定的功能。又稱(chēng)為服役期、服務(wù)期等。

設(shè)計(jì)使用年限是《建筑工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》對(duì)房屋建筑規(guī)定的最低保修期限“合理使用年限”的具體化。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)具有足夠的可靠度，滿足安全性、適用性和耐久性的要求。結(jié)構(gòu)可靠度是對(duì)結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。

3，荷載的“基本組合”、“標(biāo)準(zhǔn)組合”、“頻遇組合”和“準(zhǔn)永久組合”

1）,基本組合：屬于承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的荷載效應(yīng)組合，它包括以永久荷載效應(yīng)控制組合和可變荷載效應(yīng)控制組合，荷載效應(yīng)設(shè)計(jì)值取兩者的大者。兩者中的分項(xiàng)系數(shù)取值不同，這是新規(guī)范不同老規(guī)范的地方，它更加全面地考慮了不同荷載水平下構(gòu)件地可靠度問(wèn)題。

在承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)中，除了基本組合外，還針對(duì)于排架、框架等結(jié)構(gòu)，又給出了簡(jiǎn)化組合?！?,荷載分項(xiàng)系數(shù)的取值問(wèn)題

現(xiàn)行的荷載規(guī)范中恒載的分項(xiàng)系數(shù)在實(shí)際工作中怎么取？什么時(shí)候取1.35什么時(shí)候取1.2？

1.2恒＋1.4活（多項(xiàng)活荷尚有活荷組合系數(shù)）;1.35恒＋0.7*1.4活（多項(xiàng)活荷尚有活荷組合系數(shù)）抗浮驗(yàn)算時(shí)取0.9恒載;砌體抗浮取0.8恒載(離散性）

當(dāng)恒載與活載的比值大于2.8(G/Q>2.8)時(shí),取1.35G+0.7*1.4Q

否則,取1.2G+1.4Q

（1.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4Q）對(duì)一般結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō):(1),樓板可取1.2G+1.4Q

(2).屋面樓板可取1.35G+0.7*1.4Q

(3).梁柱(有墻)可取1.35G+0.7*1.4Q

(4).梁柱(無(wú)墻)可取1.2G+1.4Q

(5).基礎(chǔ)可取1.35G+0.7*1.4Q

Chapter2：程序總信息中若干調(diào)整系數(shù)§1.結(jié)構(gòu)自振周期折減系數(shù)CT系數(shù)名稱(chēng)系數(shù)的目的系數(shù)的影響系數(shù)的范圍備注周期折減系數(shù)CT根本目的是為了在結(jié)構(gòu)計(jì)算中充分考慮填充墻剛度對(duì)計(jì)算周期的影響折減越大，結(jié)構(gòu)自振周期越小。同環(huán)境下結(jié)構(gòu)受地震力越大。框架0.6-0.7框-剪0.7-0.8剪力墻0.9-1.0填充墻多時(shí)加0.1個(gè)人認(rèn)為：不易過(guò)小—填充墻開(kāi)裂,剛度退化§3.梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)BT系數(shù)名稱(chēng)系數(shù)的目的系數(shù)的影響系數(shù)的范圍備注梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)BT考慮塑性?xún)?nèi)力重分布，調(diào)整減小梁端負(fù)彎矩，相應(yīng)增加跨中彎矩使梁上下配筋比較均勻，框架梁調(diào)幅后跨中按平衡條件相應(yīng)增大。裝配式：0.7～0.8現(xiàn)澆框架梁：0.8～0.9實(shí)際工程中懸挑梁負(fù)彎矩不調(diào)幅《砼》5.3.1，P26：對(duì)于直接承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件，以及要求不出現(xiàn)裂縫或處于侵蝕環(huán)境等情況下的結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用考慮塑性?xún)?nèi)力重分布的分析方法。實(shí)際工程中:1，有振動(dòng)的車(chē)間；（如：有吊車(chē)的多層廠房；選煤廠的跳汰車(chē)間）2，要求不出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)（裂縫控制等級(jí)二級(jí)及二級(jí)以上）；（如：預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，鋼絞線細(xì)…）3，防水等級(jí)為一級(jí)的工程的梁、板等，（如：重要的地下戰(zhàn)備工程；地下商場(chǎng)的儲(chǔ)物場(chǎng)所等）不應(yīng)按與地上結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算（博意平時(shí)少遇）！§1.地基抗震承載力調(diào)整系數(shù)“ζa”：規(guī)范（《抗規(guī)》4.2)規(guī)定：天然地基基礎(chǔ)：1,可不進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算；2,需進(jìn)行抗震承載力驗(yàn)算。1，可不進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算的：（基礎(chǔ)能力高于上部結(jié)構(gòu)；上部結(jié)構(gòu)允許地震時(shí)破壞）（1),砌體房屋（上部慣性力大，先基礎(chǔ)破壞）。(2),地基主要受力層范圍內(nèi)不存在軟弱粘性土層的下列建筑：①，一般的單層廠房和單層空曠房屋（上部弱，先基礎(chǔ)破壞）；②，不超過(guò)八層且高度在25米以下的一般民用框架房屋（高度小，地震引起的基礎(chǔ)附加應(yīng)力小，一般是上部結(jié)構(gòu)先基礎(chǔ)破壞）；③，基礎(chǔ)荷載與②相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房。（3）本規(guī)范規(guī)定可不進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算的建筑（上部結(jié)構(gòu)地震破壞影響不大,如：臨時(shí)建筑－地面以上的都不要了，地下的更不必……）。注：軟弱粘性土層指7度，8度和9度時(shí)，地基承載力特征值分別小于80，100，120kPa的土層。2，需進(jìn)行天然地基及基礎(chǔ)抗震承載力驗(yàn)算的：規(guī)范規(guī)定：faE=“ζa”fa驗(yàn)算天然地基地震作用下的豎向承載力：p≤faEPmax≤1.2faEChapter3：地基基礎(chǔ)中的若干系數(shù)ζa:

巖土名稱(chēng)和性狀ζa巖石，密實(shí)的碎石土，密實(shí)的礫、粗、中砂，fa≥300的粘性土和粉土1.5中密；稍密的碎石土，中密、稍密的礫、粗、中砂，密實(shí)和中密的細(xì)、粉砂150≤fa<300的粘性土和粉土,堅(jiān)硬黃土1.3稍密的細(xì)、粉砂，100≤fa<150的粘性土和粉土,可塑黃土1.1淤泥，淤泥質(zhì)土，松散的砂，雜填土，新近堆積黃土及流塑黃土1.0ζa平均值～1.2理解：對(duì)于風(fēng)，地震作用與重力荷載組合效應(yīng)，由于風(fēng)/地震作用標(biāo)準(zhǔn)值來(lái)自于50年（或100年）一遇的峰值加速度平均值，其發(fā)生幾率低，且為短時(shí)間動(dòng)力荷載，對(duì)地基變形影響很小，因此可適當(dāng)提高地基承載力特征值（ζa）。特征值fa較極限值fu有2倍以上的安全系數(shù)，fa提高1.2后尚有2/1.2＝1.7倍的安全系數(shù)，邊緣點(diǎn)尚有2/1.2x1.2=1.4倍的安全系數(shù)，地基是不會(huì)失效的。另外，針對(duì)不同的荷載效應(yīng)采用不同的地基承載力特征值有以下好處：①，建筑物中央部位豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸力主要由重力荷載效應(yīng)控制，風(fēng)、地震作用產(chǎn)生的效應(yīng)較小，重力荷載效應(yīng)下地基承載力特征值取低值，有助于強(qiáng)化中央?yún)^(qū)基礎(chǔ)面積or樁數(shù)，減少地基基礎(chǔ)的最大沉降。②，建筑物邊柱、角柱的軸力在風(fēng)、地震作用下產(chǎn)生的效應(yīng)較大，水平荷載效應(yīng)控制下地基承載力特征值取高值，可相對(duì)減小邊、角柱基礎(chǔ)面積，減緩地基基礎(chǔ)盆式沉降斜率。③，整體效果好，經(jīng)濟(jì)合理（2/1.2x1.5=1.11)。3，復(fù)合地基基礎(chǔ)。

復(fù)合地基因增強(qiáng)體對(duì)原狀地基土擾動(dòng)程度不一，地基土受力較復(fù)雜，故一般對(duì)地基土承載力特征值不再進(jìn)行修正（安全之策）。理解：對(duì)于剛度較弱、周期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu),地震地面運(yùn)動(dòng)速度和位移輸入可能對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞具有更大影響,但現(xiàn)行規(guī)范所采用的振型分解反應(yīng)譜法對(duì)此尚不能做出估計(jì)?！陡咭?guī)》第3.3.13條;《抗震》第5.2.5條規(guī)定了結(jié)構(gòu)各層地震剪力系數(shù)(剪重比)最小值λ,使周期較長(zhǎng)、剛度較弱結(jié)構(gòu)的地震作用不至于過(guò)小。如果結(jié)構(gòu)部分樓層實(shí)際計(jì)算的地震剪力系數(shù)與規(guī)定的λ值相差不多,則可直接按最小剪力系數(shù)要求調(diào)整相關(guān)層的地震剪力;如果結(jié)構(gòu)總地震剪力與規(guī)定的值相差較多,表明結(jié)構(gòu)整體剛度偏小,宜考慮調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度,使計(jì)算的地震作用增加。地震剪力的調(diào)整可直接反映在相應(yīng)樓層構(gòu)件的地震內(nèi)力中,不必向下層傳遞。對(duì)于6度抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu),《抗震規(guī)范》沒(méi)有規(guī)定其地震剪力系數(shù)最小值,《高規(guī)》中也無(wú)規(guī)定。作為參考,設(shè)計(jì)中一般可考慮控制為0.008～0.01?！?.結(jié)構(gòu)柱、墻軸壓比Uc1，定義：（1）柱的軸壓比是指柱組合的軸壓力設(shè)計(jì)值與柱全截面面積和砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積的比值；可不進(jìn)行地震作用計(jì)算的結(jié)構(gòu)，取無(wú)地震作用組合的軸力設(shè)計(jì)值。（2）剪力墻的軸壓比是指重力荷載代表值作用下剪力墻的軸壓力設(shè)計(jì)值與剪力墻墻肢截面面積和砼軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積的比值（方便計(jì)算）。2，公式：Uc=N/A.Fc3,意義：N=σ.A=Ec.ε.A;A.Fc=A.εc.Ec;則：Uc=Ec.ε.A/A.εc.Ec=ε/εc（εc=0.0033）

Uc實(shí)為柱、剪力墻實(shí)際應(yīng)變與可能應(yīng)變的比值----結(jié)構(gòu)變形儲(chǔ)備的大?。ㄑ有裕?。4，影響Uc的因素：（1），砼標(biāo)號(hào)；（2），結(jié)構(gòu)截面面積；（3），軸壓力；（4），截面形狀（延性：圓＞方＞矩＞異);（5），柱、墻縱筋配筋率；（6），構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中所處位置。5，結(jié)構(gòu)柱軸壓比Uc（角、邊、中分別對(duì)待）:

分析：地震作用下中柱所受軸力較小

邊柱、角柱所受軸力較大

尤其角柱迭加斜向扭轉(zhuǎn)作用所受軸力最大

水平地震作用下框架內(nèi)力建議：

框架中、邊、角柱軸壓比控制區(qū)別對(duì)待適當(dāng)調(diào)整

中柱適當(dāng)放松，邊柱不變，角柱適當(dāng)從嚴(yán)

§3.最大位移與平均位移的比值∪max/U平均規(guī)范原文：《高規(guī)》(JGJ3-2002)4.3.5條：結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)范第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍?，F(xiàn)實(shí)：如果建筑方案較規(guī)則，那么該條很容易滿足，但現(xiàn)今隨著建筑理念的不斷發(fā)展，平面較不規(guī)則的高層建筑層出不窮。那么對(duì)于高規(guī)4.3.5條則較難滿足，常常是超過(guò)1.2倍的不宜限值。理解：1,圖示：2，公式推導(dǎo)：U平均=(Umax+Umin)/2Umax/U平均=Umax/(Umax+Umin)/2=&Umax/Umin=&/2-&

由此得下表&=Umax/U平均11.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0Umax/Um