多塔、有縫及錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1、多塔、有縫及錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),編寫：黃吉鋒中國(guó)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(cuò)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(gè)塔的風(fēng)荷載時(shí)，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(gè)剛體運(yùn)動(dòng)場(chǎng)：剛性樓板假定可以理解為對(duì)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(duì)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(gè)東西，不應(yīng)混淆。將塔與剛性樓板在頭腦中默認(rèn)為一個(gè)東西，是錯(cuò)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(gè)塔 = N1 塊剛性板 + N2 塊彈性板 + N3 個(gè)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(gè)

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(duì)底盤宜對(duì)稱；質(zhì)心距<20%L。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,多塔結(jié)構(gòu)：規(guī)范規(guī)定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,這三個(gè)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(gè)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(duì)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(duì)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(gè)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(dòng)搜索，無需用戶交互操作；建議以最高的塔為一號(hào)塔，以下依次按高度排列。多塔定義的合理性程序可以自動(dòng)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(gè)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(gè)計(jì)算模型 這種方法針對(duì)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(shí)，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(gè)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(gè)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(cuò)層結(jié)構(gòu),錯(cuò)層結(jié)構(gòu)的基本特征 計(jì)算模型模型輸入錯(cuò)層信息生成越層柱的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)層剛度比位移比和周期比規(guī)范條文規(guī)定,錯(cuò)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(cuò)層結(jié)構(gòu)的基本特征,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)：基本特征,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)：計(jì)算模型,忽略不大的高差 當(dāng)錯(cuò)層高度不大于框架梁的截面高度時(shí)，一般可以近似地忽略錯(cuò)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(shí)需要準(zhǔn)確考慮錯(cuò)層 當(dāng)錯(cuò)層高度大于框架梁的截面高度時(shí)，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(shí)每一個(gè)錯(cuò)層

14、部分都應(yīng)視為獨(dú)立樓層。,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)：模型輸入,框架錯(cuò)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(cuò)層梁或者斜梁 剪力墻錯(cuò)層結(jié)構(gòu)：以樓板為界，將一個(gè)樓層劃分為多個(gè)樓層輸入。 多塔錯(cuò)層：當(dāng)不同的塔樓具有不同的層高時(shí)，在PM建模時(shí)先按同一個(gè)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(cuò)層結(jié)構(gòu)：模型輸入,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)：錯(cuò)層信息生成,自動(dòng)考慮越層節(jié)點(diǎn)為彈性節(jié)點(diǎn)：軟件自動(dòng)將錯(cuò)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(dòng)搜索每一段越層柱的長(zhǎng)度折算系數(shù)：對(duì)于錯(cuò)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(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)度折算系數(shù)分別為H/H1,H/H2,H/H3。,錯(cuò)層結(jié)構(gòu)：越層柱長(zhǎng)度系數(shù)計(jì)算,以越層柱 H=H1+H

16、2+H3 為例：1.針對(duì)完整的柱H計(jì)算其計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù) LCOEF2.計(jì)算各個(gè)柱段的長(zhǎng)度折算系數(shù) C1=H/H1 C2=H/H2 C3=H/H33.從而，各個(gè)柱段的計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)為(也就是用 戶見到的柱長(zhǎng)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(zhǎng)度系數(shù)實(shí)際上 是折算長(zhǎng)度系數(shù)乘上計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù),

17、錯(cuò)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(cuò)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(cuò)層結(jié)構(gòu)：規(guī)范規(guī)定,高規(guī)第10.4.4條規(guī)定，錯(cuò)層處框加柱的截面高度不應(yīng)小于600mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30，抗震等級(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用，箍筋應(yīng)全柱段加密。高規(guī)第10.4.5條規(guī)定，錯(cuò)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(shí)不應(yīng)小于200mm，抗震設(shè)計(jì)時(shí)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(jí)應(yīng)提高一級(jí)采用。錯(cuò)層混凝土強(qiáng)度等級(jí)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(shí)不應(yīng)低于0.3%，抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)低于0.5%。,4.頂部小塔樓,采用基底剪力法時(shí)，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(shí)，突出屋面部分每層可作為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，