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爱游戏下载:PKPM梁刚度放大系数讨论

2021-02-13 08:05:29 来源:【jake】 作者:-=Jake=- 305
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引述:问题的提出对于抗震区普通楼房的计算模型,分二次计算,即刚度模型、内力配筋模型: 1、在刚度模型里,选择“刚性楼板假定+梁刚度放大系数按 2010 规范取值”计 算结构的位移、周期等整体信息,以满足规范要求。 2、在内力配筋模型里,选择“去掉刚性楼板假定+梁刚度放大系数按1.5 取值” 计算结构的内力、配筋梁筋放大系数,以满足规范要求。 最后的模型是内力配筋模型,而此模型中的位移角稍微不满足规范,需要替换为 刚度模型的内容。 个人认为这样计算“取两个模型各自符合设计概念的结果”是科学的,是符合规 范要求的、也是安全的。 而有同事坚持认为“两个模型中,梁的刚度系数不能取不同,例如要么均取2, 例如要么均取 1。”坚持说这样的计算书替换,不符合规范精神、不严谨、有安 全隐患。 这问题直接牵涉到楼板刚度的贡献、平时工况的弹性及大震工况下的弹塑 性、强柱弱梁的实现、计算的实现。下面就从规范的规定、规范的理解、计算的 实现、公司内外各专家的看法,分别展开介绍。 主要内容: 一、相关规范的规定 二、关于梁刚度放大系数,丏家们的论述 三、对于结构侧移刚度、弹性与弹塑性,傅学怡的论述 四、结构计算框图 五、对于二次计算、梁刚度系数取值不同,公司内的刜步讨论 六、对于二次计算、梁刚度系数取值不同,计算丏家们的论述 七、三个案例:结构整体信息前后比较 主要内容: 一、相关规范的规定 1、《混凝土结构设计规范》: (应考虑楼板对梁刚度系数的贡献) 2、《高层建筑混凝土结构技术规程》: (给出参考范围值) 3、《建筑抗震设计规范》: (对梁刚度增大系数无规定,但提高了框架结构的框架柱端弯矩增大系数;) (抗震设防三个水准;二阶段设计方法) =》分两次计算 二、关于梁刚度放大系数,丏家们的论述 (应考虑楼板的刚度贡献,与砼规、高规对应)2、《建筑抗震设计规范》主编王亚勇的论述(梁刚度系数不宜取大,与抗规对应) 3、对于楼板影响,清华大学博导叶列平的进一步论述(梁刚度系数不宜取大) 三、对于结构侧移刚度、弹性与弹塑性,傅学怡的论述 (弹性:合适的抗侧刚度;弹塑性:延性与安全度)(梁刚度系数取大值;取小值) 四、结构计算框图 五、对于二次计算、梁刚度系数取值不同,公司内的刜步讨论 (有不同的观点,或者有疑虑) 六、对于二次计算、梁刚度系数取值不同,计算丏家们的论述 (基本赞同,或者很肯定) 1、PKPM未名技术人员(约五十岁左右):(应该可以) 2、PKPM软件技术负责人 :(主动打来两个电话,热情洋溢)(基本赞同) 3、MIDAS BUILDING 上海公司技术主管 (基本一致) 4、广厦软件技术总监: (非常肯定) 七、三个案例 抚顺7 度剪力墙结构整体信息前后比较 江苏7 度多层各结构整体信息前后比较 阳光6 度小高层框剪结构整体信息前后比较 一、相关规范的表述: 1、《混凝土结构设计规范》: (应考虑楼板对梁刚度系数的贡献) 5.2.4 对现浇楼盖和装配整体式楼盖,宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。

梁受压区有效翼缘计算宽度 可按表5.2.4 所列情况中的最小值取用;也可采用梁刚度增 大系数法近似考虑,刚度增大系数应根据梁有效翼缘尺寸与梁截面尺寸的相对比例确定。 条文说明: 5.2.4 现浇楼盖和装配整体式楼盖的楼板作为梁的有效翼缘,与梁一起形成T 形截面,提 高了楼面梁的刚度华体会 ,结构分析时应予以考虑。当采用梁刚度放大系数法时,应考虑各梁截 面尺寸大小的差异,以及各楼层楼板厚度的差异。 5.3.1 结构的弹性分析方法可用于正常使用极限状态和承载能力极限状态作用效应的 分析。 5.3.2 结构构件的刚度可按下列原则确定: 混凝土的弹性模量可按本规范表4.1.5采用; 不同受力状态下构件的截面刚度,宜考虑混凝土开裂、徐变等因素的影响予以折减。2、《高层建筑混凝土结构技术规程》: (给出参考范围值) 5.2.2 在结构内力与位移计算中,现浇楼盖和装配整体式楼盖中,梁的刚度可考虑翼缘的 作用予以增大。近似考虑时,楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3~2.0。 对于无现浇面层的装配式楼盖,不宜考虑楼面梁刚度的增大。 条文说明: 5.2.2 现浇楼面和装配整体式楼面的楼板作为梁的有效翼缘形成T 形截面,提高了楼面梁 的刚度,结构计算时应予考虑。

当近似其影响时,应根据梁翼缘尺寸与梁截面尺寸的比例 关系确定增大系数的取值。通常现浇楼面的边框架梁可取1.5,中框架梁可取2.0;有现浇面 层的装配式楼面梁的刚度增大系数可适当减小。当框架梁截面较小而楼板较厚或者梁截面较 大而楼板较薄时,梁刚度增大系数可能会超出1.5~2.0 的范围,因此规定增大系数可取1.3~ 2.0。 3、《建筑抗震设计规范》: (对梁刚度增大系数无规定,但提高了框架结构的框架柱端弯矩增大系数;) (抗震设防三个水准;二阶段设计方法) =》分两次计算 第6.2.2条调整框架结构的框架柱端弯矩增大系数ηc:一级由1.4修改为1.7、二级由1.2修改为1.5、三级由1.1修改为1.3、增加四级为1.2;其余结构类型中的框架柱端弯矩增 大系数ηc维持不变,增加四级为1.1。 第6.2.3条框架结构的底层柱下端截面组合的弯矩设计值应按照抗震等级一、二、三、四级分别乘以增大系数,由1.5、1.25、1.15修改为1.7、1.5、1.3、1.2。 (规范原文:第6.2.2条,第6.2.3条) 6.2.2 一、二、三、四级框架的梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15 梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:一级的框架结构和9 度的一级框架可不符合上式要求,但应符合下式要求: 当反弯点不在柱的层高范围内时,柱端截面组合的弯矩设计值可乘以上述柱端弯矩增大系 6.2.3一、二、三、四级框架结构的底层,柱下端截面组合的弯矩设计值,应分别乘以增 大系数1.7、1.5、1.3和1.2。

底层柱纵向钢筋应按上下端的不利情况配置。 5.5.1 条文说明 根据本规范所提出的抗震设防三个水准的要求,采用二阶段设计方法来 实现,即:在多遇地震作用下,建筑主体结构不受损坏,非结构构件(包括围护墙、隔墙、 幕墙、内外装修等)没有过重破坏并导致人员伤亡,保证建筑的正常使用功能;在罕遇地震 作用下爱游戏官网app ,建筑主体结构遭受破坏或严重破坏但不倒塌。根据各国规范的规定、震害经验和实 验研究结果及工程实例分析,采用层间位移角作为衡量结构变形能力从而判别是否满足建筑 功能要求的指标是合理的。 对各类钢筋混凝土结构和钢结构要求进行多遇地震作用下的弹性变形验算,实现第一水准下 的设防要求。弹性变形验算属于正常使用极限状态的验算,各作用分项系数均取1.0。钢筋 混凝土结构构件的刚度,国外规范规定需考虑一定的非线性而取有效刚度,本规范规定与位 移限值相配套,一般可取弹性刚度;当计算的变形较大时,宜适当考虑构件开裂时的刚度退 化,如取0.85EcIo。 第一阶段设计,变形验算以弹性层间位移角表示。不同结构类型给出弹性层间位移角限值范 围,主要依据国内外大量的试验研究和有限元分析的结果,以钢筋混凝土构件(框架柱、抗 震墙等)开裂时的层间位移角作为多遇地震下结构弹性层问位移角限值。

二、关于梁刚度放大系数,丏家们的论述: 1、张维斌:(010-66503200): (应考虑楼板的刚度贡献,与砼规、高规对 (1)《结构规范》规定现浇楼盖和装配整体式楼盖,宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。至于取值多少,依设计师定。 (2)《高规》规定在结构内力与位移计算中,现浇楼盖和装配整体式楼盖中,梁的刚度可 考虑翼缘的作用予以增大。近似考虑时,楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.3~2.0。 (3)若模型中楼板设定为弹性板,则整体计算中已经考虑了楼板的刚度贡献,所以梁的刚 度只能取为1.0。 2、《建筑抗震设计规范》主编王亚勇的论述: (梁刚度系数不宜取大,与抗规对应) 《汶川地震建筑震害启示——抗震概念设计》建筑结构学报2008 年04 在计算梁端弯矩和配筋时,考虑部分楼板作用形成T形梁,将框架梁抗弯刚度乘 于1.5~2.0 的放大系数后,计算梁的配筋超强,再加上板的钢筋,使T 形梁不但 刚度加大,实际承载力大于梁端弯矩,而且与之相交的另一向T 形梁对柱子形成 约束乐鱼体育网 ,在双向水平地震作用下,柱截面处于复杂的双向受力状态;一般情况下, 框架柱即便增大了柱端弯矩设计值,计算结果一般只按构造要求配筋;只有当构 件抗震等级为9 度一级时,规范才要求按照梁的实配钢筋反算柱端弯矩。

因此, 对于抗震等级为二、三级的构件,实际的结构设计形成的是“强梁弱柱”。本次 地震中,钢筋混凝土框架结构大量出现的是柱铰机制而不是梁铰机制,如图5 所示的漩口中学主教学楼未完全倒塌的侧楼底层破坏情况,图6 楼底层,塑性铰均出现在框架柱柱顶和柱底,而梁与楼板共同工作,没有任何损坏,可是结构已接近倒塌。因此,设计时有必要加大柱子断面和配筋,参与工作 的楼板钢筋不能加入梁的配筋,从而减少梁的截面和配筋。 3、对于楼板影响,清华博导叶列平的进一步论述(梁刚度系数不宜取大) 《从汶川地震框架结构震害谈“强柱弱梁”屈服机制的实现》建筑结构 2008 年11 4.2楼板影响 楼板一般与框架梁一起现浇,两者结合良好,共同工作能力强,可显著提高框 架梁的抗弯刚度和抗弯承载力,图1(j)中的后两个柱铰震害主要是由于这一因 素造成的,主要体现在两方面:1 梁端承受正弯矩时,楼板和框架梁共同组成T 截面,增加了框架梁的受压区宽度;2梁端承受负弯矩时,楼板内配筋相当于增加 了框架梁的负弯矩筋。 目前,我国在结构设计中的一些实际做法是,在考虑楼板对框架梁抗弯刚度 提高方面,一般将中梁和边梁的刚度按原框架梁矩形截面刚度乘2.0 或1.5。

这 样,由结构分析得到梁端弯矩比按矩形截面梁的分析结果有所增大,但相应梁端 抗弯纵筋仍全部配置在梁矩形截面内,同时楼板仍按自身受力考虑另外在楼板中 配筋,且在按式(1)计算“强柱弱梁”时,通常不考虑楼板内与梁平行的钢筋。 国内外许多研究者的研究表明 ,楼板内的钢筋会使框架梁的实际抗弯承载 力增大20%~30%,甚至有些情况下会增大近1 倍。即使在不考虑后面其它因素使 框架梁超配筋的情况下,楼板配筋对框架梁端实际受弯承载力的这种增大幅度, 对大多数情况下的二级和三级框架,都会超出式(1a)的柱端弯矩增大系数;如果 考虑文后其它因素导致框架梁的超配筋情况,则对一级框架可能也会不满足式 (1b)的强柱弱梁要求。 二级和三级框架结构应符合: 一级框架结构及9 度时尚应符合: 三、对于结构侧移刚度、弹性与弹塑性,傅学怡的论述 (弹性:合适的抗侧刚度;弹塑性:延性与安全度)(梁刚度系数取大值;取小值) 2.3.2 主体抗侧力结构的合理刚度 《实用高层建筑结构设计》第二 首先主体抗侧力结构的刚度要满足规范规定的水平位移、整体稳定、结构延性的要求,保证高层建筑结构能正常工作,同时高层建筑主体抗侧力结构的刚度不宜过大,应该合理。

合理的高层建筑主体抗侧力结构刚度应以满足和略大于规范限值即可,结构的延性和安 全储务主要来源于合理的结构构造和精心的设计;单纯靠加大结构截面尺寸来加大刚度,有 时会适得其反,如果必须注意的配筋构造措施等没有相应跟上,反而会造成结构的隐患,多 花了材料、成本,反而损坏了结构的延性和安全度。 4.1.3 结构侧移刚度的计算假定 《实用高层建筑结构设计》第二版 (1)高层建筑结构所受到的水平风荷载和地震作用沿建筑物的竖向分布一般都比较接近于倒 三角形,“顶点位移等效刚度”计算原理所取的侧向荷载以取相同的倒三角形分布为宜,较 为准备。同时应该指出,若侧向的水平荷载取均布或顶点集中力,最终得到的侧移刚度略有 出入,但出入不大。 (2)到目前为止,世界各国建筑工程界在实际高层超高层结构的设计计算中,都 还采用弹性理论和方法进行。也即假定和认为澳洲幸运5平台 ,高层结构在重力荷载、水平荷 载作用下基本仍处于弹性工作状态。尽管在强地震发生时结构中相当一部分杆 件、节点将进入塑性状态,尽管混凝土本身是一种弹塑性材料,但由于至今弹 塑性设计的理论和方法进入实际工程结构设计的条件还未成熟,各国建筑工程 界都还普遍采用弹性的理论和方法进行结构设计计算,结合考虑弹塑性影响覆 盖和控制结构的安全度、可靠度。

所以,高层侧移刚度的计算也执行弹性理论和方法,采用所有结构材料都处于 弹性工作状态的假定,得到的是结构弹性侧移刚度。 (3)普通的高层建筑结构的基本要素是均匀对称,扭转影响较小。为简化计算,在高层侧移 刚度的分析计算中,忽略不计扭转影响及结构的抗扭刚度。也即按一般结构的两个主轴方向 计算它们的侧移刚度。 五、对于二次计算、梁刚度系数取值不同,公司内的刜步讨论 (有不同的观点,或者有疑虑) 1、结构专家梁筋放大系数,同事: 2、结构专家,同事: (1)施工图审查能不能通过? (2)计算书的存档 (3)含钢量降低引起的风险,比如是否会引起裂缝的开展。 六、对于二次计算、梁刚度系数取值不同,计算丏家们的论述 (基本赞同,或者很肯定) 1、PKPM未名技术人员(约五十岁左右): (应该可以) 二次建模,这样前后取值不同,审查时计算书取各自符合规范的相应部分。 (1)个人看法:应该可以;只要审图认可就行。 (2)PKPM只是一个辅助工具,我在这里不讲观点,设计师自己负责。 (3)不考虑楼板的影响而只取1.0 的,有一个工程已经有问题,相关部门已经着手调查。 (4)设计师自己定的,我没权威。 2、PKPM软件技术负责人 :(收到邮件后,主动打来两个电话,热情洋溢)(基本赞同) (1)我与你观点基本一致,基本赞同。

但我院内部对梁刚度取值大小有争议 (2)总体信息模型,梁刚度系数按规范取值,或取1.8,2.0,得出位移、周期等等 (3)内力分析时,梁为T 形,而配筋按矩形,翼缘的贡献全进了腹板。加上板筋又照配, 所以构造上要提高柱承载力。 (4)应不应该取二次计算,有两个模型?可以。 (5)应不应该取值不同?梁刚度可以取值不同。可以分刚度模型、配筋模型取不同值(内 力T,要把配筋减下来) (6)审图时合并计算书,怎么去解释?解释,说服他,让他认同。拿着王亚勇的论文去 (7)安全上有没问题?会不会出现裂缝?不可能。规范为简支梁,单筋受弯假定,实际是 形梁。汶川映秀镇,现还保存着地震遗址,梁板裂缝,根本没有。(9)汶川地震,上千张照片,只有一张是梁破坏,而且还是剪切破坏;没有一张是梁出现铰 的。抗震设计问题,汶川基本是柱端出问题。 (10)SATWE 月底新光盘,设计参数中,梁刚度放大系数后,对梁内力有个折减的选项,现正测试。有些专家有不同看法。但是PMSAP 已经有了这个新功能。 (12)新混凝土规范把柱筋是最小配筋率上调了。 (13)新抗规把强柱弱梁系数上调了。 3、MIDAS BUILDING 上海公司技术主管: (二次计算,取不同值,基本 一致) (1)MIDAS 在总体刚度信息时:刚性楼板假定,指标很漂亮,梁刚度放大系数取 1.8 2.0(2)MIDAS 在构件设计时:MIDAS 按弹性板,壳单元,梁刚度放大系数取1.0 (3)PKPM 在构件设计时,若同样取 1.8 2.0,肯定不对,因为地震时要允许梁开裂,刚度退化。

4、广厦软件技术总监 (非常肯定) 第一次问答: 问:我认为普通住宅的计算模型可以分两次计算:“采用楼板刚性假定+梁刚度放大系数按 2010 规范取值”以计算结构的位移、周期等整体信息;“去掉刚性楼板假定+中梁刚度取 1.5”以计算内力和配筋。我认为这措施是符合规范的,也是安全的。而我的一个同事认为 “两次计算中梁的刚度系数不能取值不同,例如要么均取 2,要么均取 1”。就此问题请教 吴总,请予指导意见,谢谢! 答:“你说的是对的,内力要保证梁可出铰,强柱弱梁,保证大震不倒”, 详细说明了两点: (1)小震时按弹性控制,总体刚度组装得出宏观指标(位移、周期等),以弹性状态去估 算大震下的情况。刚度模型只与混凝土构件尺寸有关华体会官网 ,与钢筋无关。 (2)大震时弹塑性状态,梁要屈服,大震不倒。实配钢筋要对应着出铰,所以内力配筋模 型取2.0 不对。 第二次问答: 问:最后的模型是内力配筋模型,而此模型中的位移可能稍微不满足规范,需要替换为刚度 模型的内容,我的同事坚持说这样的替换不符合规范精神、不严谨、有安全隐患。怎么办? 答:“两个模都可的话,取各自符合设计概念的结果,更好,本身他的观念证明你的做法更 又详细说明了两点:(1)若严谨,那就应取两个模型计算。审图师会明白的。若审图师不明白,你自己替换后 再送去审查,你明白才是最重要的。 (2)这才是科学、规范。安全性要看实际,不要看形式上的安全。 在热烈探讨中发展,在积极改正中受益 大家不要盲从,尤其是技术人员,要有创新,才有发展 上善若水,止于至善 本人电子邮箱:49716642@qq.com,余工。欢迎讨论

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