超限结构设计要点.ppt
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1、复杂超限结构设计要点1、设计依据2、方案对比3、复杂、超限的判断4、基础设计要点5、抗震构造措施和抗震性能目标6、弹塑性分析要点7、性能化设计要点8、舒适度验算要点9、结构特殊性设计控制10、两套软件分析对比11、应用实例1一、设计依据已经通过:报规、报批。符合行政审批的法规结构分类(甲、乙、丙、丁类)依据“建筑工程抗震设防分类标准”结构的安全等级(1、2、3级)依据“建筑结构设计统一标准”地震作用(50、100年、超越概率63%、10%、2%)依据地震安全性评估(安评报告)、地震动参数取值、抗震规范2风荷载作用(50、100年、舒适度10年)依据:风洞试验、荷载规范竖向荷载、温度荷载、雪荷载
2、、依据荷载规范以上设计依据,均会影响到工程建造成本和设计成本在设计合同(协议)中,如果涉及到工程的具体用量(如用钢量等),应该慎重。以免造成被动3二、方案对比复杂超限结构方案,往往会要求多个方案比较将增加设计前期的工作量,增加设计成本基础方案比较,采用基础的形式上部结构方案比较,以确认主体结构可实施性,初步确定截面尺寸、墙体厚度等方案的特殊性,转换层、大跨度、大悬臂、通长柱、伸缩缝、后浇带、连体等4方案对比需要有一定的深度前期工作量大设计合同中一般没有体现,造成设计成本忽略5三、复杂、超限的判断超限结构、复杂结构,均会增加设计成本满足3条一般不规则的结构,属于超限结构满足1条特别不规则的结构,
3、属于超限结构有超长结构、多塔结构、连体结构、超大地下室结构等,属于复杂结构针对不规则特性、复杂特性,需要有专门措施来加强,增加了设计难度,和设计成本6复杂、超限工程,往往需要增加分析深度,增加分析量(比如非线性分析、舒适度分析、动力时程分析、构件性能判断分析、温度影响分析等)设计成本往往难以在设计合同中体现(仅以 费用/m2),忽略增加深度分析所带来的工作量和成本增加对复杂超限工程要有预先深度设计概念,合同中要保证深度设计费用(如外包弹塑性分析,往往需要十几万),同时也是保证设计质量、避免设计风险7四、基础设计要点复杂、超限工程地基基础设计,必须依据地质勘探报告。超高层建筑必须设地下室,也必然
4、带来深基础问题深基坑开挖、基坑支护基坑排水、降水基础不均匀沉降的处理,后浇带抗浮设计、抗浮验算地下室外墙侧向水土压力8桩垡共同分析基础与上部结构共同工作地下室的侧向刚度如何保证地下室的抗震问题地下室人防荷载及分析复杂超限工程,地基、基础和地下室都具有各自的设计特点,设计时需要有预见性,工作量和设计深度应体现在合同中,保证复杂地基基础的设计费用9五、抗震构造措施和抗震性能目标根据项目所在地、安全性评估报告,确定抗震等级、地震动参数根据工程特殊性,提高抗震等级,或抗震构造措施根据抗震设防烈度,确定结构大震下的影响根据复杂超限程度,设定抗震性能目标(A、B、C、D)地震波时程分析,地震波数量(3条、
5、7条,1万/条)需要购买,并保证在统计意义上相符(前2个周期)10实现抗震性能目标的手段主要是弹塑性分析,和弹性方法的性能化分析,确定应用部分大震变形验算、抗倒塌验算,必须通过大震构件性能(比如连梁性能)不满足,必须调整根据大震弹塑性分析的薄弱部位,提高抗震构造措施根据大震分析结果(比如受拉构件),调整方案,比如加型钢,或改为钢结构弹性方法的中震设计控制(中震不屈服设计控制,已普遍应用)11抗震设计的延性设计和控制(比如提高墙体分布筋的配筋率),针对中震或大震的受拉构件最大轴压比控制、最大应力比控制不能完全依赖于计算,构造措施需要根据主观判断结构抗震设防应具有二次防线的概念复杂、超限工程,抗震
6、性能、构造措施,是设计重点、难点,也是耗时相对较多,人工成本较大的阶段设计合同可以从提高安全度角度,来体现设计的工作量和设计周期12六、弹塑性分析要点弹塑性分析手段已普遍应用静力弹塑性应用范围,抗倒塌验算(性能点位移角、基底剪力、附加阻尼比)静力弹塑性构件性能(裂缝、塑性铰)静力弹塑性的非对称性动力弹塑性地震波(3条)也要在统计意义上相符13动力弹塑性构件裂缝、塑性铰分析竖向构件在弹塑性分析后的抗剪承载力验算 V0.15fckbh0保证大震下,竖向构件不被剪坏,而是具有延性的弯坏动力弹塑性时程分析耗时长,成本偏大特别复杂、超限很多的工程,需要用两个以上的软件进行弹塑性分析,公认ABAQUS软件
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