建筑结构设计计算程序探析
摘要：建设结构设计计算过程中的程序可以分为四步进行：整体参数计算，整体合理性计算，构件优化计算和抗震性能验算，比较科学。 关键词：规范；结构设计；四步计算 目前我国建筑业中，如何正确运用设计软件进行建筑结构设计计算，以满足新规范的要求，是每个设计人员都非常关注的问题，引用SATWE软件为例，进行结构计算一般步聚的讨论，对一个典型工程而言，使用软件进行结构计算程序为分四步较为科学。 1、完成整体参数的正确确定 1.1振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能正确反映模型应当考虑的地震振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果发生畸变。《高层建筑混凝土结构技术规程》简称《高规》5.1.13-2条规定，抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算的扭转效应，振型数不就小于15，对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。必须指出的是，结构的振型组合数并不是越大越好，其最大值不能超过结构的总自由度数。 1.2确定整体结构的合理性 新规范用于控制结构整体性的指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等。 a.周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至出现过大的扭转。 b.位移比（层间位移比）是控制平面不规则性的重要指标。其限值在《建筑抗振计算规范》（简称《抗震规范》和《高规》中均有明确的规定，不再赘述。需要指出的是，新规范中规定的位移比限值是按刚性板假定作出的，如果在结构模型中设定了弹性板，则必须在软件参数设置时选择“对所有楼层刚制采用刚性楼板假定”，以便计算出正确的位移比。 c.刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。根据《抗震规范》和《高规》的要求，软件提供了三种刚度比的计算方式，分别是剪切刚度、剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比。 d.层间受剪承载力之比也是控制结构竖向不规则的重要指标。其限值可参考《抗震规范》和《高规》的有关规定。 e.刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定的重要因素，也是影响重力二阶（P）效应的主要参数。该值如果不满足要求，则有可能引起结构失稳倒塌，应当引起设计人员的足够重视。 f.剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范之所以规定剪重比，主要是因为在长周期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的效应可能太小。而对于长周期的水平地震作用下的结构系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，但采用振型分解法时无法对此做出较准确的计算。出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震剪力的最小值，该值如果不满足要求，则说明该结构有可能出现比较明显的薄弱部位，须进行调整。 2、具体对单构件作优化设计： 2.1软件对混凝土梁计算显示超筋信息有以下情况 1）当梁的弯矩形设计值M大于梁的极限承载弯矩MU时，提示超筋。 2）规范对混凝土受压区高度限制四级及非抗震ε≤εb 二、三级 ε≤0.35（计算时取A,S=0.3AS） 一级 ε≤0.25（计算时取A,S=0.5AS） 当ε不满足以上要求时，程序提示超筋 3）《抗震规范》要求梁端纵向受拉钢筋最大配筋率2.5%，当大于此值时，提示超筋 4）混凝土梁斜截面计算要满足最小截面要求，如不满足则提示超筋。 2.2剪力墙超筋分三种情况 1）剪力墙暗柱超筋，软件给出的暗柱最大配筋率是按照4%控制的，而各规范均要求剪力墙主筋的配筋面积以边缘构件方式给出，没有最大配筋率。所以程序给出的剪力墙暗柱超筋是警告信息,设计人员可以酌情考虑。 2）剪力墙水平筋超筋则说明该结构抗剪不够,应予以调。 3）剪力墙连梁超筋大多数情况下是在水平地震力的作用下抗剪不够。7 2.3柱轴压比计算，柱轴压比的计算在《高规》和《抗震规范》中的规定并不完全一样《抗震规范》第6.7.7条规定，计算轴压比的柱轴力设计值班既包括地震组合，也包括非地震组合，而《高规》第6.4.2条规定，计算轴压比的柱轴力设计值班驻考虑地震作用组合下的柱轴力。软件在计算柱轴压比时，当工程考虑地震作用，程序仅取地震作用组合下的柱轴力设计值计算，当该工程不考虑地震作用时，程序才取非地震作用组合下的柱轴力设计值计算。 |
