1、鋼梁拼接處用內力設計一般就能滿足設計要求,為什么還要采用等強設計?
答:從概念上講,拼接位置是構件的連續(xù)位置,如果按照內力進行拼接位置節(jié)點設計勢必造成該位置承載力比連續(xù)部位要弱,該位置成為薄弱部位,在強風強震,及其他偶然情況下都很可能率先破壞,造成連續(xù)倒塌等安全隱患,所以該位置按等強設計是十分必要的。這里說的概念設計是從抵抗不利情況出發(fā)的,我們在設計時考慮的地震作用一般為多遇地震作用,也就是小震情況,而我們要通過概念設計以及相關構造保證在設防地震(中震)以及罕遇地震作用甚至是極罕遇地震下的結構安全,此時結構中很多構件出現塑性,在此情況,如果拼接節(jié)點是先于構件破壞的,那么整個結構成為機構,后果不堪設想。從規(guī)范角度來說,抗規(guī)8.2.8等條文也提到了等強連接設計以及強節(jié)點弱構件的相關驗算,足見節(jié)點的重要性。
2、根據門式剛架規(guī)范4.1.3條條文說明“當屋面均布荷載標值取0.5KN/m2時,可不考慮最不利布置”計算屋面連續(xù)檁條時活荷載取0.5kN/m2時,就可以不考慮其最不利布置?
答:首先在考慮此條時應根據具體情況而定,規(guī)范中規(guī)定“本條所指的活荷載僅指屋面施工及檢修時的人員荷載” 同時此條表述與舊版規(guī)程類似。首先該條繼承了舊規(guī)程3.2.2的說法是主要針對剛架構件而言的,剛架構件一般包括剛架梁、柱構件,對于檁條、墻梁等圍護構件的計算新版規(guī)范沒有單獨提出,舊版規(guī)程則提出“屋面構件計算時的活荷載取值大于剛架構件計算時的取值是合理的”;钶d不利布置是一般活荷載的一種屬性,即可變荷載存在加載位置的隨機性,例如樓面或樓面各個房間在不同時間呈現不同的人員分布,屋面雪荷載隨著背陰、向陽位置、遮擋及隨著太陽位置的變化,對于雪的融化及再次凍結都會產生影響,所以門式剛架規(guī)范中4.3.5也考慮了類似不利布置的情況。規(guī)范4.1.3條的規(guī)定認為人員及檢修荷載取到相應數值時按照一次性加載也有較大概率能夠包絡活載不利布置的情況,對于雪荷載等其他活荷載類型還要根據具體情況而定。
3、采用STS鋼結構施工圖進行梁柱鉸接節(jié)點設計時,驗算腹板螺栓受剪時,為何程序給出的螺栓所受最大剪力與結果相差較大?
答:如下圖所示,當螺栓列數大于2列時,梁端剪力V和螺栓群中心會存在水平向的偏心距,從而產生附加彎矩,附加彎矩M=V*Xe。然后程序會根據此彎矩和剪力按照剪彎螺栓群進行計算,采用下列公式進行計算:
Nv=(M*x_max)/(Σx_i^2)+V/nbolt,當Nv>N_v^b時,程序則會調整螺栓直徑或增加螺栓個數,再次計算,直到迭代計算滿足要求后,輸出最后的螺栓所受最大剪力Nv,所以此時,螺栓所受的最大剪力比純剪狀態(tài)要大。
圖1
4、鋼結構門式鋼架設計自動生成的柱腳圖中為什么沒有抗剪鍵?
答:程序在抗剪驗算考慮設置抗剪鍵的,當滿足V≤μN,其中μ為摩擦系數,此時說明底板摩擦力就能抵抗剪力,不需要設置抗剪鍵,同時在節(jié)點計算書中會輸出柱腳抗剪驗算是否滿足要求的結果。
5、門式剛架出圖時,柱端板域內的斜加勁肋特別厚是什么原因?如何調整?
答:門式剛架規(guī)范10.2.7第5條規(guī)定了柱端轉動剛度與梁線剛度的關系,即R≥25EIb/Lb,R為剛架梁柱節(jié)點轉動剛度,以保證梁柱節(jié)點能夠有足夠的轉動剛度。模型中梁線剛度比柱要大得多,造成驗算結果不滿足,并且節(jié)點轉動剛度與梁線剛度的差值非常大,差值就是需要斜加勁肋所要提供的剛度,所以程序計算的柱節(jié)點域內斜加勁肋厚度就非常厚了,此時需要調整梁、柱截面盡量滿足此條要求,可以減小該加勁肋厚度。
如果由于條件限制,不能對梁柱做較大的調整時,也要采取措施,增加由于梁柱之間未實現剛接時,對于梁跨中部位的影響,應適當增大強度、穩(wěn)定以及梁撓度的富裕度,保證結構安全。
6、根據抗震規(guī)范表8.1.3下的注2:當某個部位各構件的承載力滿足2倍地震作用組合下的內力要求是,7~9度的構件抗震等級應允許按降低一度確定在SATWE中應該如何考慮?
答:該條要求在SATWE中需要人工修改參數來執(zhí)行,首先在參數中將地震影響系數最大值αmax修改為原來的2倍,然后計算得到相應的結果,人工判斷強度和穩(wěn)定是否滿足要求,對于滿足要求的構件,返回特殊構件定義中將其抗震等級修改為降低一度之后的抗震等級,再按照原來的地震動參數進行計算即可。
7、有圍護結構和無圍護的門式剛架除了按照門規(guī)確定的風荷載體型系數不同外,能考慮圍護結構擋風面積嗎?
答:首先有無圍護結構并不是封閉式和敞開式的具體的判斷條件,還要根據開窗比例判斷是否為部分封閉式結構,封閉式、部分封閉式和敞開式三種形式決定了風荷載體型系數(門規(guī)稱為風荷載系數)的不同取值。二維pk中通過用戶定義的迎風寬度和構件高度確定風荷載標準值大小,不會自動考慮有無圍護的情況。通過Satwe等三維分析程序并不會的自動判斷有無圍護結構計算風荷載受荷面積,需要人工調整風荷載或通過定義鏤空層實現無圍護結構的風荷載正確統(tǒng)計。
計算部分
1、一個八層住宅模型,為何靠近頂部若干樓層的剪力墻也會出現偏拉?
答:該模型中出現偏拉的組合為地震參與組合,墻體的軸拉力來源也是來自地震作用,進一步分析,該模型設防裂度7度,場地土類別四類,特征周期達到了0.65s,結構剛度較大,結構周期在0.8s以下,周期折減系數此時為0.75,此時周期影響系數落在0.1s-Tg之間,地震作用較大,頂部以上各層地震作用產生的軸力與恒活荷載作用產生的軸壓力相差不大,再加上考慮的雙向地震,地震作用產生的軸力進一步加大,此時在一些短墻肢就出現了偏心受拉的情況,由于靠近頂層的墻體組合軸拉力較小,多數偏拉墻肢為大偏拉。
2、如下圖:兩個模型上部結構相同,模型2比模型1地下部分多出兩跨地庫,計算后發(fā)現右側模型的位移角大于左側模型的位移角,一般情況下輸入地庫是增大了地下結構的剛度,位移反而變大了?
圖2 模型1
圖2 模型2
答:樸素的說剛度是單位力作用在結構上產生的位移大小,當單位水平力作用在結構上產生的位移就表征得是結構的側向剛度,側向位移可以用u=F/K來描述,當作用在結構上的側向力相同時,其位移大小當然取決其剛度大小,但對于這兩個模型其作用條件并不是相同的,而且差異很大,出現這種現象大致可以歸納為兩個原因:
1)建入了地下室相關范圍的模型宏觀上其剛度增大,周期減小,但隨著結構周期的減小,結構各個周期對應的地震影響系數總體呈現增大趨勢,地震作用水平隨之上升,外力增大,其側向位移等指標就不一定是減小的趨勢。
2)同時兩個模型主要在于地震作用下的質量差異上,如下圖:兩個模型由于一個存在外擴的地下車庫部分,其地下室部分的自重和荷載導致其質量Geq是另一個的2倍以上,同樣地震作用經典的描述為Fek=AlphaGeq,這就直接導致其地震作用水平有了明顯的上升,其側向剛度增大的幅度并沒有地震作用增大的多,所以側向位移u呈增大的趨勢。
圖3
3、如下圖所示:SLAB計算中為什么在彎矩不大的情況板帶端部會有較大的受壓鋼筋?
圖4
答:在slab計算參數中“板帶最小配筋率”設置為0.2%,程序按照該配筋率設置受壓鋼筋,所以會出現問題中描述的情況,將該值改為0后,重新生成數據計算,板帶端部受壓鋼筋為0。
4、模型在計算位移比時,考慮強制剛性樓板假定,最大位移和最小位移也出現在角點位置,為什么位移比指標會出現大于2的情況?
答:根據扭轉位移比計算公式,得到樓層最大位移δ_max,最小位移δ_min,一般情況下,扭轉效應不大的結構最大位移和最小位移為同號,此時扭轉位移比δ_max/(δ_max+δ_min)/2,因此該值此時不會超過2,但隨著扭轉效應的進一步加劇,剛性樓板上外邊緣,尤其是角點位置隨著剛性樓板轉角的增大,最小位移δ_min會從與最大位移同向變?yōu)榉聪,如下圖所示,最小位移出現在左下角點位置,其位移在y向是向下的,而出現最大位移的右側角點其位移在y向是向下的,此時位移出現反號,最大位移勢必超出平均位移的2倍,從而造成位移比大于2的現象。
圖5
進一步發(fā)現,此位移比大于2情況在扭轉效應很大的情況下是一個普遍的現象,如下圖,建立一個剛心與質心存在較大偏心的偏置框架核心筒模型。剛性樓板假定下進行計算。得到的位移比結果絕大部分情況均出現了大于2情況。
圖6
圖7
5、如下圖:一個單層鋼筋混凝土框架廠房,高低跨,在第四標準層布置吊車荷載,引起樓層受剪承載力超限,增加支撐后,其樓層受剪承載力之比依然不能滿足65%的要求,如何處理?
圖8
答:該模型是單層帶高低跨的鋼筋混凝土框架廠房,與問題中提到的模型中的四層似乎是矛盾的,這恰恰是問題所在,實際上四、五層只是在建模當中由于需要布置荷載等原因進行的分層,實際上其并不是嚴格意義上的樓層,這樣的話,基于這樣的樓層劃分去判斷層指標顯然是不合理的,如果認為該模型為單層廠房,則樓層間受剪承載力之比問題顯然就不存在了,如果認為可在高低跨處分層,可單獨建立模型,輸入相應荷載,比較與原模型的配筋,通過調整實配鋼筋超配系數,將兩層模型的配筋量調整到與原模型或施工圖配筋一致或非常接近,這時查看其樓層受剪承載力才有一定的意義。
6、在slabcad中的板帶結果輸出中,為什么按板厚加柱帽厚度輸出構造配筋,能不能只按板厚輸出配筋?
答:SlabCAD樓板設計參數中板帶計算配筋位置選為柱邊緣時,程序取邊緣截面相應板的厚度,有柱帽時,還要疊加柱帽厚度,同時計算配筋彎矩從柱邊緣位置算起,板帶計算配筋位置選為柱帽邊緣時,程序取柱帽邊緣樓板厚度,不會疊加柱帽厚度,但同時計算配筋彎矩從柱帽邊緣位置算起,彎矩變化后(通常是變小)對于計算配筋也會產生影響。如果該參數符合設計人員的預期可以通過修改該參數實現設計的意圖,如果不符合的話,目前程序則不能改變該位置的板帶厚度。