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1、高层建筑结构设计的若干问题,一、地震动参数的选取 1、几种选择 以武汉绿地中心项目为例（1）大区划 抗规及高规中的6度区、类场地,反应谱曲线,其中：,TgT5Tg,5TgT6s,（2）小区划“武汉市主城规划区地震动参数小区划”武震办【2007】4号中的A区,TgT 6s,反应谱曲线,与大区划比较：（a）峰值加速度Amax和地震影响系数max增大。其中有客观的场地因素，也有主观的人为因素。（主城区与远城区的划分是人为的）（b）放大系数由2.25增大到2.5。（其中）（c）反应谱衰减加快。除衰减指数由0.9增大到1.0外，反应谱曲线在5Tg6s段继续按指数曲线下降。,（3）安评 工程项目场地地震安
2、全性评价报告,反应谱曲线,TgT15s,安评与大区划的不同点与小区划一样。但程度不同。例放大系数值更大取2.62.7。衰减系数虽取0.9，但反应谱曲线大于6秒后仍按指数曲线下降。现以Tg=0.4、T=8.55为例比较三者由反应谱曲线所得的值。大区划 小区划 安 评 小区划、安评与大区划作比较：地震动参数值提高，反应谱曲线衰减加快。,2、选用（1）地震动参数值 应采用对场地针对性较强的安评或小区划值。（2）反应谱曲线 应采用对房屋建筑，尤其是高层建筑适用性较高的规范谱。,3、其它（1）建质【2010】109号文第十二条第二款中提出“中、大震可仍按规范的设计参数采用”。想去除人为因素影响，实际没此
3、必要。（2）部门间对建筑结构抗震的不同认识和处理，建设部在给北京市规划委的有关复函中明确指出“应当执行工程建设标准”。（3）地震动参数确定后，相关参数例楼层最小地震剪力系数应相应作出调整。基本周期小于3.5秒的结构 按0.2max取值 基本周期大于5.0秒的结构 按0.15max取值,1、高规,二、抗震性能的评价标准,其中：,(3.11.3-1),(3.11.3-2),(),2、抗规,弹性变形限值,塑性变形限值,3、杆系模型,计算得到的是杆件内力，通过杆件截面变形来评价，相应标准例美国标准“房屋抗震修复设计标准及注释”FEMA356，采用此标准的计算程序有：SAP2000、MADIS、ANSY
4、S等。,（1）力变形关系曲线,内力变形关系曲线,A（原点）B（屈服点）C（极限承载力点）D（残余强度点）E（完全失效点）,（2）评价标准 IO点 立即使用 LS点 生命安全 CP点 防止倒塌以钢梁为例其中：,屈服弯矩；,屈服转角,塑性截面模量；,梁净跨,梁惯性距,钢材的屈服强度,其性能水准IO,其性能水准LS,其性能水准CP,4、纤维模型,计算得到的是纤维应力，用纤维应变来评价。这些纤维就是砼规范附录E“任意截面构件正截面承载力计算”中的砼单元、纵向钢筋单元和预应力筋单元。采用此模型的计算程序有：PERFORM3D、ABAQUS等。,（1）砼受压应力应变曲线,其中：,砼的峰值压应变,砼的极限压
5、应变,（2）评价标准,（a）用砼峰值压应变 来评价,其中：,砼初始（无损）弹性模量,砼塑性损伤后弹性模量,（b）用砼极限压应变 来评价,5、比较,可操作性：3、4强于1、2计算精度：4高于3与规范的可比性：3好于4,三、钢管砼柱承载力的确定,1、现状（1）受压承载力a、“矩形钢管砼结构技术规程”（CECS159:2004）b、“钢管砼结构设计与施工规程”（CECS28:90）其中：套箍系数（2）式-（1）式=这就是园钢管砼柱因套箍效应受压承载力的增加值。c、“高层建筑砼结构技术规程”附录F（JGJ3-2010）,（1）,（2）,（3）,若再控制轴压比则（1）式只能到。与（2）式计算结果相比是2
6、.141.67倍。,（2）轴压比限值,矩形钢管砼柱 0.70.9园钢管砼柱 不限制,（3）差异,以80020、Q345、砼C50钢管砼柱为例,按（1）式计算,按（2）式计算,（2）式-（1）式=比（1）式提高50%,按（3）式计算,2、影响受压承载力的其它因素（1）管径影响（2）式、（3）式由小管径钢管砼柱试验所得，未考虑管径对套箍作用的影响。武汉中心管径已达3.4m。（2）砼收缩影响 砼收缩使钢管壁与砼脱开，只有加载至砼侧向变形大于钢管变形后，才可能出现套箍现象。砼泊松比0.160.2小于碳素钢泊松比0.250.30，因此，弹性阶段应该不会出现套箍现象。武汉中心钢管砼柱节点试验也证实了这一点
7、。,（2）建议 高层建筑结构中的园钢管砼柱，为安全计，小震、弹性工作阶段，不考虑套箍效应，即控制轴压比不超过1.0也就是 和。,3、意见和建议,（1）JGJ3-2010第条第8款提出“直径大于2m的圆形钢管砼构件应采取有效措施减小钢管内砼收缩对构件受力性能的影响”。,四、温度作用 1、新规范的相关内容（1）一般规定 常用材料的线膨胀系数，温度作用的组合值、频遇值、准永久值系数0.6、0.5、0.4。（2）基本气温 取50年重现期，月平均最高、最低气温。（3）均匀温度作用 温度升、降幅度标准值=结构最高、最低平均温度与最低、最高初始平均温度之差。例，武汉地区，基本气温最高37、最低-5，若结构初
8、始温度取1520。则升幅37-15=22、降幅（-5）-20=-25,2、后续问题 随计算方法的逐步明确，相关内容会进一步细化 例（1）环境温度的确定 建筑结构的环境温度有室内、室外、地上、地下的区分，无法用单一均匀温度作用37或-5来描述。（2）杆件界面温度的确定 以屋面板为例，由于有保温、隔热措施，因此环境温度是37或-5不等于这就是钢筋砼板的表面温度。,以武汉中央文化区武汉电影乐园，夏季工况为例,屋面板室外环境温度60、室内26，经保温、隔热后，钢筋砼板上表面35.4、下表面31.7。由此可见，环境温度和结构构件表面温度差别十分明显。考虑结构的温度作用时，保温、隔热层的热工效应无法回避。
9、应予正视。（3）把温度约束转化为几何约束 嵌固端作为几何约束，它没有水平位移，作为温度约束，它可以有水平位移。为便于内力组合，应把温度约束转化为几何约束。,（4）明确极限状态 是承载能力极限状态，还是正常使用极限状态。风、雪、地震作用，房屋会倒塌，温度作用不会。,（5）计量单元的确定 规范的计量单元：月 日照温度、结构初始温度（合拢温度）无法用“月”作为计量单位。建议用“日”作为计量单位，统一温度的计量。,五、其它 1、楼板的影响 例,抗侧刚度 B楼A楼,（1）连廊刚度为另 两楼各自独立工作、分开算（2）连廊刚度为 整体算、B楼负荷增加、A楼负荷减少（3）连廊刚度介于0之间 两楼负荷变化介于（
10、1）、（2）之间 楼板开洞、开槽等出现不规则情况、不是不允许，而是计算简图怎么与实际情况相一致。当难于一致时，可以按该部分楼板刚度为0或来控制它的影响范围。,2、楼板截面的抗剪设计 JGJ3-2010第条要求转换层楼板截面剪力设计值应满足下列条件：,1),(10.2.24-2),其中：,通过楼板传递的剪力设计值。8度时乘以增大系数2,7度时乘以增大系数1.5,砼强度影响系数。C50取1.0，C80取0.8,公式含意：决定板厚时，不考虑钢材作用；决定配筋时，不计砼作用，偏于安全的。上述公式同样可用于楼板薄弱部位截面的抗剪设计。,3、地下室顶板作为嵌固端的注意事项,（2）柱底应形成双向框架，不能用无梁楼盖。,（1）顶板面出现高差时，应采取加强措施，确保基底剪力的传递。,
