高層剪力墻建筑結(jié)構(gòu)論文

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1軟件計(jì)算參數(shù)選取分析

1.1地震信息輸入

①考慮偶然偏心和雙向地震作用。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，考慮偶然偏心計(jì)算出位移比大于1.2，說明結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度分布不均勻，抗扭能力較差，此時(shí)應(yīng)該計(jì)入偶然偏心的影響。②高層建筑振型計(jì)算個(gè)數(shù)。振型組合數(shù)如果取值小不能全面反映整體結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果失真，如果計(jì)算個(gè)數(shù)過多會(huì)增加計(jì)算時(shí)間，消耗計(jì)算機(jī)資源,具體取值根據(jù)工程規(guī)模、結(jié)構(gòu)規(guī)則性等因素確定。振型數(shù)太少不能正確考慮模型最大地震作用情況，本工程計(jì)算振型個(gè)數(shù)取15個(gè)。③周期折減系數(shù)。框架結(jié)構(gòu)中填充墻數(shù)量較多，故折減系數(shù)較小，剪力墻結(jié)構(gòu)中填充墻較少，通常折減系數(shù)取0.9-1.0之間，具體取值多少需要根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)中填充墻多少及對(duì)結(jié)構(gòu)剛度影響程度來確定。綜合考慮上述因素本工程為落地剪力墻結(jié)構(gòu)，填充墻較少取0.98。④結(jié)構(gòu)阻尼比。阻尼存在延緩結(jié)構(gòu)破壞，延性得到提高。在設(shè)計(jì)地震反應(yīng)譜時(shí)假定普通結(jié)構(gòu)阻尼比為0.05，軟件默認(rèn)值也為0.05。本工程結(jié)構(gòu)阻尼比取0.05。

1.2設(shè)計(jì)信息

①梁剛度放大系數(shù)。采用剛性樓板假定計(jì)算樓板自身剛度沒有考慮到主體結(jié)構(gòu)中，規(guī)范規(guī)定通過采用放大梁剛度方法來近似考慮樓板剛度對(duì)結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)。在計(jì)算時(shí)梁按未考慮剛度放大前數(shù)值計(jì)算，如果不乘剛度放大系數(shù)梁承載力仍能滿足荷載組合作用下設(shè)計(jì)要求，說明梁不存在安全隱患。本工程梁剛度放大系數(shù)取1.5。②連梁剛度折減系數(shù)。為保證連梁在正常使用狀態(tài)下不發(fā)生開裂或開裂變形在一定范圍內(nèi)，該參數(shù)取值不宜小于0.5，實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)取0.7。此項(xiàng)系數(shù)大小對(duì)于以墻體開洞方式形成連梁和以普通梁方式輸入連梁都起作用。本工程取0.7。③梁扭矩折減系數(shù)。若現(xiàn)澆樓板按樓板剛性假定計(jì)算，考慮到受力過程中樓板和梁共同抵抗扭矩而對(duì)梁扭矩值進(jìn)行折減，參數(shù)取值范圍一般為0.4-1.0。定義彈性樓板，在計(jì)算時(shí)考慮樓板和梁抗扭作用，所以梁扭矩值無需再折減。本工程取0.4。

2計(jì)算結(jié)果分析

2.1周期和周期比計(jì)算結(jié)果分析

結(jié)構(gòu)自振周期主要與自身質(zhì)量、剛度有關(guān)，質(zhì)量越大周期越大，剛度越大周期越小。本工程周期比為1.9794/1.4460=0.81滿足要求。如果計(jì)算結(jié)果超出規(guī)范規(guī)定范圍，說明結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯，通過增加結(jié)構(gòu)外圍主要構(gòu)件剛度，減小內(nèi)部主要構(gòu)件剛度來提高整體抗扭能力。

2.2位移計(jì)算結(jié)果分析

本工程樓層位移和層間位移比計(jì)算結(jié)果豎向均勻布置，沒有非常明顯剛度和質(zhì)量突變，經(jīng)軟件計(jì)算后輸出位移圖形光滑，沒有嚴(yán)重畸變點(diǎn)。由于建筑平面呈一字型布置，在確定設(shè)計(jì)方案時(shí)有一定處理，X方向抗側(cè)剛度還是大于Y方向，結(jié)構(gòu)X方向最大位移值和層問位移比計(jì)算值均比Y方向小。經(jīng)軟件計(jì)算發(fā)現(xiàn)最大位移或?qū)娱g位移比超過限值，考慮適當(dāng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗側(cè)能力，采取結(jié)構(gòu)方案適當(dāng)調(diào)整，加大主要抗側(cè)構(gòu)件尺寸等措施。

2.3側(cè)移剛度計(jì)算結(jié)果分析

規(guī)范規(guī)定高層建筑結(jié)構(gòu)層間側(cè)向剛度不宜小于相鄰樓層70％或其上部三層相鄰樓層80％；對(duì)于計(jì)算分析存在薄弱層則按規(guī)定將樓層剪力計(jì)算值再乘以1.15增大系數(shù)，計(jì)算結(jié)果仍然要滿足剪重比規(guī)定以保證薄弱樓層抗震能力。為保證結(jié)構(gòu)豎向均勻布置，避免剛度有突變存在，突變處由于在地震作用下變形一致容易破壞。由于本工程結(jié)構(gòu)豎向布置均勻，未形成薄弱層。

2.4剪重比計(jì)算結(jié)果分析

采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算自振周期長(zhǎng)結(jié)構(gòu)時(shí)，由于地震影響系數(shù)取值偏小，相應(yīng)地震作用計(jì)算值偏低，按照規(guī)范規(guī)定本工程剪重比最小值為0.024。若軟件計(jì)算剪重比結(jié)果小于規(guī)范要求時(shí)說明結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)于水平地震剪力過小，結(jié)構(gòu)不安全；但剪重比過分大，雖然結(jié)構(gòu)剛度好但經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高宜適當(dāng)減少墻、柱等豎向構(gòu)件截面面積達(dá)到節(jié)省工程造價(jià)目的。本工程地上主體結(jié)構(gòu)一層為第4層，剪重比計(jì)算結(jié)果滿足相應(yīng)要求。X方向有效質(zhì)量系數(shù)99.49％，Y方向有效質(zhì)量系數(shù)99.47％。

2.5剛重比計(jì)算結(jié)果分析

高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自身重量很大，如果沒有側(cè)向荷載作用，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破壞，但在風(fēng)或地震等水平荷載作用下結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生側(cè)移，由于自身強(qiáng)大慣性產(chǎn)生明顯二階效應(yīng)。為保證結(jié)構(gòu)良好抗震抗風(fēng)性能，需要控制二階效應(yīng)影響，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生整體側(cè)向位移變形時(shí)失穩(wěn)倒塌。本工程X向剛重比EJd/GH**2=6.47，Y向剛重比EJd/GH**2=6.42，二者都大于1.4，能夠通過結(jié)構(gòu)整體地穩(wěn)定性驗(yàn)算，都大于1.7，可以不考慮重力二階效應(yīng)。

3結(jié)論

本章結(jié)合實(shí)際工程，通過PKPM系列軟件中的PM－CAD對(duì)結(jié)構(gòu)建立模型，并在軟件中進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)合實(shí)際工程詳細(xì)說明軟件計(jì)算參數(shù)的選取，得到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果分析數(shù)據(jù)，通過分析軟件計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性來推測(cè)結(jié)構(gòu)方案中存在問題，更好地為設(shè)計(jì)者提供參數(shù)。

作者：張慧琦梅長(zhǎng)騫單位：撫順市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司