弹性或弹塑性时程分析和构造措施调整

2023-08-28 理论教育版权反馈

【摘要】：《高规》3.5.9条规定，宜进行弹性或弹塑性时程分析补充计算并采取有效构造措施。构件刚度的调整《高规》5.2.1条规定，高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于0.5。

1.结构分析方法

《高规》5.1.3条规定，高层建筑结构的内力与位移可按弹性方法计算，框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。

《抗规》3.6.1条和3.6.2条（见本书1.6.6节）规定，建筑结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时，可假定结构与构件处于弹性工作状态，内力和变形分析可采用线性静力方法或线性动力方法；不规则且具有明显薄弱部位可能导致地震时严重破坏的建筑结构，应进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。

《高规》3.5.9条规定，宜进行弹性或弹塑性时程分析补充计算并采取有效构造措施。

2.分析模型与计算参数

（1）一般规定第1.6.6节5（《抗规》3.6.5条）规定，质量和侧向刚度分布接近对称且楼、屋盖可视为刚性横隔板的结构，可采用平面结构模型进行抗震分析；其他情况，应采用空间结构模型进行抗震分析。

《高规》规定，对于体型复杂、结构布置复杂以及B级高度高层建筑结构的建筑应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。抗震设计时，B级高度的高层建筑结构和《高规》第10章规定的复杂高层建筑结构，应符合下列要求：

1）抗震计算时，宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。

2）应采用弹性时程分析法进行补充计算。

3）宜采用弹塑性静力或动力分析方法补充计算。

《高规》还规定，对受力复杂的结构构件，宜按应力分析的结果校核配筋设计。对结构分析软件的计算结果，应进行分析判断，确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。

《抗规》3.6.6条（见1.6.6节6）规定，利用计算机进行结构抗震分析，应符合下列要求：

1）计算模型的建立，必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况；计算中应考虑楼梯构件的影响。楼梯处于斜撑的受力状态，对结构的整体刚度有明显的影响，因此在2008年《抗规》局部修订时，增加了在结构计算中考虑这一影响的规定。

2）计算软件的技术条件应符合《抗规》及有关标准的规定，并应阐明其特殊处理的内容和依据。

3）复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时，应采用不少于两个合适的不同力学模型，并对其计算结果进行分析比较。

4）所有计算机计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。

（2）结构变形高层建筑按空间整体工作计算时，应考虑下列变形：

1）梁的弯曲、剪切、扭转变形，必要时考虑轴向变形。

2）柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变形。

3）墙的弯曲、剪切、轴向、扭转变形。

高层建筑进行重力荷载作用效应分析时，柱、墙、斜撑等构件轴向变形宜采用适当的计算模型考虑施工过程的影响。复杂高层建筑及房屋高度大于150m的其他高层结构，应考虑施工过程影响。

（3）荷载高层建筑结构内力计算中，当楼面活荷载大于4kN/m²时，应考虑楼面活荷载不利布置引起的梁弯矩的增大。当整体计算中未考虑楼面活荷载不利布置时，应适当增大楼面梁的计算弯矩。除进行活荷载不利分布的详细计算分析外，也可将未考虑活荷载不利分布计算的框架梁弯矩乘以放大系数予以近似考虑，该放大系数通常可取为1.1～1.3，活载大时可选用较大数值。近似考虑活荷载不利分布影响时，梁正、负弯矩应同时予以放大。

高层建筑结构进行风作用效应分析时，正反两个方向的风荷载可按两个方向的较大值采用；体型复杂的高层建筑，应考虑风向角的不利影响。

（4）楼板的处理在楼板平面内整体刚度得到保证的前提下，进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。当楼板可能产生较明显的面内变形时，计算时应考虑楼板的面内变形影响或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果进行适当调整。《抗规》3.6.4条（1.6.6节4）也做出了类似的规定，即结构抗震分析时，应按照楼、屋盖的平面形状和在平面内变形情况确定为刚性、半刚性和柔性等的横隔板，再按抗侧力系统的布置确定抗侧力构件间的共同工作并进行各构件间的地震作用内力分析。

（5）构件刚度的调整《高规》5.2.1条规定，高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于0.5。

在结构内力与位移计算中，现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大。楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取为1.3～2.0。对于无现浇面层的装配式结构，不宜考虑楼面翼缘的作用。

高层建筑结构楼面梁受扭计算中应考虑现浇楼盖对梁的约束作用。当计算中未考虑现浇楼盖对梁扭转的约束作用时，可对梁的计算扭矩乘以折减系数予以折减。梁扭矩折减系数应根据梁周围楼盖的约束情况确定。

在内力与位移计算中，型钢混凝土和钢管混凝土构件宜按实际情况直接参与计算。有依据时，也可等效为混凝土构件进行计算，并按有关规范进行截面设计。

（6）复杂高层结构和转换层的处理在结构内力与位移整体计算中，转换层结构、加强层结构、连体结构、竖向收进结构（含多塔楼结构），应按情况选用合适的计算单元进行分析。在整体计算中对转换层、加强层、连接体等作简化处理的，宜对其局部进行更细致的补充计算分析。复杂平面和立面的剪力墙结构，应采用适合的计算模型进行分析。当采用有限元模型时，应在截面变化处合理地选择和划分单元；当采用杆件模型时，对错洞墙、叠合错洞墙可采用适当的模型化处理后进行整体计算，并应在此基础上对结构局部进行补充计算分析。

高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度不宜小于2。主体结构嵌固部位下部楼层（地下室一层）与上部楼层（地上一层）的侧向刚度比，可利用下列方法计算：

1）按照主体结构计算时的楼层侧向刚度（即楼层剪力与该层层间位移之比）计算。

2）近似按本章6.7.2节1中的公式（《高规》附录E）计算楼层等效剪切刚度比γ。

（7）结构计算简图在确定结构的计算简图时要注意以下几个问题：

1）构件偏心的影响。楼面梁与竖向构件的偏心以及上、下层竖间构件之间的偏心宜按实际情况计入结构的整体计算。当结构整体计算中未考虑上述偏心时，应采用柱、墙端附加弯矩的方法予以近似考虑。在内力与位移计算中，应考虑相邻层竖向构件的偏心影响。楼面梁与柱子的偏心可按实际情况参与整体计算或采用柱端附加弯矩的方法予以近似考虑。

在框架结构和框架—抗震墙结构中，柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距大于柱宽的1/4时，应计入偏心的影响。

2）对密肋板楼盖和平板无梁楼盖的考虑。在结构整体计算中，密肋板楼盖宜按实际情况进行计算。当不能按实际情况计算时，可按等刚度原则对密肋梁进行适当简化后再行计算。对平板无梁楼盖，在计算中应考虑板的面外刚度影响，其面外刚度可按有限元方法计算或近似将柱上板带等效为框架梁计算。

3）节点刚域的考虑。在结构整体计算中，宜考虑框架或壁式框架梁柱节点区的刚域（图6.2-1）影响。梁端截面弯矩可取刚域端截面的弯矩设计值。刚域的长度可按下式计算：

当刚域长度计算值为负时，应取为零。

【例6.2-1】有一商住楼框架结构，地下2层，地上6层，地下2层为六级人防，地下1层为自行车库。已知地下室柱配筋均比地上柱大10%；地下室±0.000处顶板厚160mm，采用分离式配筋，负筋16@150，正筋14@150；人防顶板厚250mm，顶板（标高-4.000m处）采用20双向双层钢筋网；各楼层的侧向刚度比为：，，。在进行结构分析时，对上部结构的嵌固端应采取在何处，存在以下几种不同意见。试指出其中（）项正确。