结构设计的一些常用的知识Word下载.docx
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度；
对I形截面，取腹板净高。
尤其是T型截面，在验算配筋率时能迷惑很多考生！
（20）受拉钢筋的锚固长度，当混凝土强度等级高于C40时，按C40取值，勿忘修正系数。
2钢结构
（1）直接承受动力荷载的结构，比如吊车梁，在验算强度和稳定时考虑动力系数。
（2）在计算构件长细比时要注意腹板的朝向是在平面内还是垂直于平面。
（3）强度的折减系数属于强条，时时牢记。
（4）斜平面的腹杆计算长度系数为0.9，而不是0.8.（5）焊缝长度计算时，切记加上两倍的焊脚尺寸。
别算完就了事，还要注意是否满足构造要求！
（6）超长的折减：
螺栓连接长度超过15d0或60d0时记得乘以折减系数。
（7）钢结构轴心受压构件的稳定系数，在查表时注意根号内的fy，不要直接就带235进去。
3砌体结构
（1）s（墙间距）和计算高度的选取要特别小心，很容易出错。
（2）挑梁的抗倾覆力矩中荷载只考虑恒载，要用标准值，不要把活载也算进去了。
（3）注意强度的调整系数。
对常用砌体面积<
0.3修正，对配筋砌体<
0.2修正。
（4）砌体局部抗压强度提高系数γ，对多孔砖砌体和灌孔的砌块砌体，应符合γ≤1.5，未灌孔混凝土砌块砌体，γ≤1.0.（5）沿齿缝和通缝的受弯破坏要分清。
（6）挑梁埋入砌体长度与挑出长度之比宜大于1.2；
当挑梁上无砌体时，宜大于2.
（7）网状配筋砖砌体中的体积配筋率，不应小于0.1%，并不应大于1%
4高层与高耸结构
（1）轴压比限值的选取一定要看小字（注释）部分，很容易出错。
（2）分层法计算时，柱刚度前乘以0.9，底层柱不要乘以0.9.
（3）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.如果是中间框架，刚度前应乘以2；
边框架乘以1.5.
（4）地震参与组合时，注意风荷载是否参与组合。
（5）底部剪力法计算地震作用时，混凝土结构和钢结构所乘以的系数不同。
混凝土为0.85，高层钢结构为0.8（高钢规），而多层钢结构为0.85.
（6）计算水平地震影响系数时要考虑T1和5倍Tg的关系
（7）高规中的抗震等级，要分清房屋是A还是B级高度，然后再看场地类别…总之要一步一步地判别，一跳步骤就中招。
（8）抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应提高一级采用。
（9）对部分框支剪力墙结构，当转换层的位置设置在3层及3层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级尚宜按规定提高一级采用，已经为特一级时可不再提高。
（10）对于框架-剪力墙结构或者剪力墙结构，注意当翼墙长度小于3倍墙厚或者端柱截面边长小于2倍墙厚时，视为无翼墙、无端柱。
（11）一、二级框支柱由地震产生的轴力应分别乘以增大系数1.5，1.2.注意是地震产生的轴力调整，其它的不用。
5地基基础
经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对本规范确定的地基承载力特征值进行修正时，基础宽度的地基承载力修正系数应取零；
基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0.经处理后的地基，当在受力层范围内仍存在软弱下卧层时，尚应验算下卧层的地基承载力。
6木结构
（1）一定要看清是否为原木。
原木的标注是小头直径，而计算挠度，和强度，包括稳定有不同要求。
（2）调整系数不仅是调整强度，还有弹性模量。
嵌岩桩
1、岩石的风化程度可分为五级，分别是未风化，微风化，弱风化，强风化与全风化；
2、只有桩端嵌入完整或较为完整的中等、微风化及未风化硬质岩石一定深度以上（>
0.5d），才称为嵌岩桩。
因此嵌入强风化层不能算是嵌岩桩；
3、工程实践中，嵌岩桩一般按端承桩设计，即只计端阻、不计侧阻，但这并不意味着嵌岩桩不存在侧阻力，而是考虑到硬质岩石强度超过桩身混凝土强度，嵌岩桩的设计是以桩身强度控制，不必要再计入侧阻力、嵌岩阻力等不定因素。
实践及研究表明，只要岩石以上覆盖土层内桩的长径比足够大，覆盖层便能良好的发挥侧阻力作用。
总结：
根据特点3，认为只要是嵌岩桩就是端承桩的概念是不准确的。
并认为，如果实践中岩层较浅，则可采不计侧阻的设计方法；
而岩层较深，又不得不采用嵌岩做法时，宜计入侧阻力，不然导致桩端嵌入岩层深度不必要地加大，施工周期延长，造价增加等。
高层结构设计
现代高层设计中比较有争议的问题有最小地震剪力系数、长周期结构的抗震设计问题、框架核心筒结构中框架部分承受的剪力比例系数等，现列举如下：
1.最小地震剪力系数
这个参数有较多的说法啊。
对结构而言就是常说的剪重比。
结构周期长，反应谱处于下降段，地震作用小，此时剪重比不容易满足。
问题之一，对同一个结构，当Tg由小逐渐变大时，剪重比参数可能出现从不满足变成满足的现象。
问题之二，对同一个结构，简化成单自由度的话，场地类别对剪重比影响最大，阻尼比和质量影响程度不大。
问题就是现在结构能简化成单自由度？
这种简化对上述结果影响程度是否可行？
问题之三，减震结构的原理就是通过增大阻尼比的方式以达到减小地震作用的目的。
但对长周期结构，当不满足剪重比时还要增大地震作用？
问题之四，当不满足最小地震剪力系数时，是否调整结构体系来实现满足，或者直接全楼放大地震剪力呢？
2.长周期反应谱
最小地震剪力系数不满足，往往伴随着结构长周期的特性。
问题一，长周期结构往往受位移控制，宜采用位移谱计算。
现有的长周期地震波样板较少，故长周期处的谱曲线没有标准，尤其是在6~10s的取值。
问题二，会议上有专家提出，对长周期的谱曲线，根据不同阻尼比分别简化取直线段。
计算结果显示取直线段后对基底剪力影响不大，对层间位移角有一定影响，程度大于剪力结果。
3.框架核心筒结构中框架部分承受的剪力比例系数
首先控制框架部分承受的楼层地震剪力的比例，是为保证框架部分作为框架核心筒的第二道抗震防线。
对超高层结构，在结构底部主要是依靠核心筒受力，框架部分较难满足10%的剪力分配比例，此时对结构是否需要调整框架的结构方案，使其满足最小比例要求。
从地震影响系数与结构周期的关系及底部剪力法来看，结构周期越长，在结构产生的地震作用就越小；
但从振型分解法可只取前面数个振型来计算地震作用及振型是按结构周期从大到小排列来看，似乎给人的感觉又是结构周期越长，在结构产生的地震作用就越大。
你如何看待？
重申一下反应谱意义，反应谱是具有不同动力特性的结构对一个地震动过程的动力最大反应的结果，反应谱曲线不反映具体的结构特性，只反映地震动特性（地震动过程不同成分频率含量的相对关系），是地震动特性与结构动力反应的“桥梁”。
由地震加速度反应谱可计算单自由度体系水平地震作用：
F=mSa（T），然而实际地震动无法预知，可谓千奇百怪，为了便于设计规范给出了加速度设计反应谱，该谱为地震系数（地震烈度与地面地震动加速度关系）与动力放大系数（结构最大加速度与地面最大加速度之比，正规化的反应谱）的乘积值，在特定的结构阻尼比下，依据场地、震中距将地震动分类，计算动力放大系数取平均后平滑处理即得设计反应谱。
底部剪力法是简化算法，针对地震反应可用第一振型（呈线性倒三角形）表征的结构，即地震影响系数与振型参与系数（其中的水平相对位移可用质点高度代替）假定只有一个，可对应于振型分解反应谱法中的第一振型。
当两结构的基本周期不一致时，在“总质量一致”的条件下，周期大者地震影响系数有减小的趋势（不一定减小，取决于基本周期大小），总水平地震剪力有减少的趋势，而各层处的水平地震作用不一定减小，除非结构满足“层高一致、质量分布一致”的条件。
综上，底部剪力法是一种近似计算方法，两结构在总质量一致的条件下，周期大者总地震作用近似有减小的趋势（不一定减小，取决于基本周期范围），严格来讲未必，实际上规范的0.85与层质量、层高有关系。
相对于底部剪力法，振型分解反应谱法计算地震反应精度较高，将多自由度体系解耦为广义单自由度体系，实质上是按结构的振型将地震作用进行分解，求解分解地震作用下单位质量的反应，然后再依据振型规则将反应叠加为结构总反应。
每一振型对应于一个振型周期，由于低振型>
高振型，前振型周期所对应的地震影响系数（反应谱值）有减小的趋势，但每一振型下的各层的地震作用还与振型参与系数（反映了本振型在单位质量地震作用中所占的分量）、各层对应的振型向量值（取决于结构质量与刚度的分布）并不是所有层均是第一振型下值大）及本层质量有关。
结构的总地震反应（注意是所有质点地震反应的代数和）以低阶振型反应为主，高阶振型反应对结构总地震反应的贡献较小，这一点毋庸置疑，振型各层地震作用具有方向性，总地震反应代数相加，低阶振型与0线交点要少于高阶振型，即同一结构下低阶总地震反应要大于高阶，即使反应谱值小，而各层地震作用则不一定，取决于质量与刚度的分布。
需要明确的几点：
规范加速度设计反应谱曲线对应的是单自由度体系，不存在多质点质量和刚度分布的问题，比较地震作用要区分各质点地震作用和总地震作用、不同结构的地震作用与同一结构不同振型对应的地震作用，振型贡献针对的是总地震作用，反应谱反映的是地震动特性，不反映具体的结构特性（不同的阻尼比结构反应谱会不同），地震影响系数是确定阻尼比下的设计反应谱曲线。
对规范条文理解要透彻，需理解其制定目的
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ
3—2010）[1]（简称高规）第3.6.2条:
“房屋高度不超过50m时，8、9度抗震设计时宜采用现浇楼盖结构；
6、7度抗震设计时可采用装配整体式楼盖，且应符合下列规定：
…”其中第5款要求:
“楼盖每层宜设置钢筋混凝土现浇层。
现浇层厚度不应小于50mm，并应双向配置直径不小于6mm、间距不大于200mm的钢筋网，钢筋应锚固在梁或剪力墙内。
”
高规制定本条的目的是：
当地震发生时，地震产生的水平作用力要通过楼板传递并分配至各竖向构件。
而预制板楼盖的整体性不如现浇楼盖，所以要在预制板上面设置厚度不小于50mm的钢筋混凝土现浇层。
因此，对此条款的正确理解是：
水平作用力需要楼盖来传递，如果不需要传递水平力，则现浇层不一定需要。
那让我们看看此条规定的目的：
在强震时，框架结构的底层柱脚肯定会出现塑性铰。
柱子出现塑性铰后，其承载力会有较大削弱，但又没有办法避免。
因此专家们一商议，就规定，框架结构底层柱底的弯矩设计值乘以放大系数，这样就可以推
迟底层柱出现塑性铰的时间，增加框架结构的安全性。
大家从课本上可以看到框架结构的变形为剪切型，剪力墙结构的变形为弯曲型，框架结构的变形为弯剪型。
有的时候只是死记硬背，而不知其中真正的原因。
首先什么叫剪切型、弯曲型？
一般国内高层结构设计教材上都是这样定义的：
①弯曲型：
变形特点与悬臂梁的弯曲变形规律一致，称为弯曲变形。
②剪切型：
变形特点与悬臂梁的剪切变形规律一致，称为剪切变形。
可以看出，弯曲型、剪切型的变形特点都是以悬臂梁的变形来描述的。
因此，有必要首先研究下悬臂梁在竖向荷载作用下的变形特点。
一、悬臂梁在竖向荷载作用下的变形特点
根据结构力学求解静定结构的位移方法，计算某悬臂梁在弯矩、剪力作用下的位移。
、
轴压比：
主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见抗规6.3.7和6.4.6，在剪力墙的轴压比计算中，轴力取重力荷载代表设计值，与柱子的不一样。
2、剪重比：
主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见抗规5.2.5。
3、侧向刚度比：
主要为控制结构竖向规则性。
位移比：
主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。
控制比例为1.5。
见抗规3.4.2、3.4.3。
4、周期比：
主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规4.3.5。
5、刚重比：
主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规。
6、剪跨比：
梁的剪跨比，剪力的位置a与h0的比值。
剪跨比影响了剪应力和正应力之间的相对关系，因此也决定了主应力的大小和方向，也影响着梁的斜截面受剪承载力和破坏的方式；
同时
也反映在受剪承载力的公式上。
柱的剪跨比：
，若反弯点在柱子层高范围内，可取
柱子的剪跨比小于2时，需要全长加密，见混凝土规范11.4.12、11.4.17。
7、剪压比（梁柱截面上的名义剪应力V/bh0与混凝土轴心抗压强度设计值的比值）：
梁塑性铰区的截面剪压比对梁的延性、耗能能力及保持梁的强度、刚度有明显的影响，当剪压比大于0.15的时候，梁的强度和刚度有明显的退化现象，此时再增加箍筋用量，也不能发挥作用，因此对梁柱的截面尺寸有所要求。
8、轴压比：
轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心受压抗压强度设计值乘积的比值，是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。
轴压比限值的依据是理论分析和试验研究并参照国外的类似条件确定的，其基准值是对称配筋柱大小偏心受压状态的轴压比分界值。
9、跨高比：
梁的跨高比（梁的净跨与梁截面高度的比值）对梁的抗震性能有明显的影响。
梁（非剪力墙的连梁）的跨高比小于5和深梁都按照深受弯构件进行计算的。
10、延性比：
延性比即为弹塑性位移增大系数。
延性是指材料、构件、结构在初始强度没有明显退化的情况下的非弹性变形能力。
延性比主要分为三个层面，即截面的延性比、构件的延性比和结构的延性比。
结构的延性比多指框架或者剪力墙等结构的水平荷载-顶层水平位移（P-delta）、水平荷载-层间位移等曲线。
结构的屈服位移有等能量方法、几何做图法等。
《高规》4.3.5条对的高层结构抗扭设计的要求：
结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；
B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
4.3.5
的条文说明：
本条主要是限制结构的扭转效应。
国内、外历次大地震震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构，在地震中受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明，扭转效应会导致结构的严重破坏。
对结构的扭转效应需从两个方面加以限制。
1）
限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
本条对
A
级高度高层建筑、
B
级高度高层建筑、混合结构及本规程第
10
章所指的复杂高层建筑，分别规定了扭转变形的下限和上限，并规定扭转变形的计算应考虑偶然偏心的影响（详见本规程第
3.3.3
条）。
章所指的复杂高层建筑的上限值
1.4
比现行国家标准《建筑抗震设计规范》
GB
50011
的规定更加严格，但与国外有关标准
（
如美国规范
IBC、UBC
，欧洲规范
Eurocode-8）
的规定相同。
2）
限制结构的抗扭刚度不能太弱。
关键是限制结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比。
当两者接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应明显增大。
若周期比
Tt/T1小于
0.5
，则相对扭转振动效应如θr/u一般较小（θ、r分别为扭转角和结构的回转半径，θr表示由于扭转产生的离质心距离为回转半径处的位移，u为质心位移），即使结构的刚度偏心很大，偏心距e达到
0.7r
，其相对扭转变形θr/u值亦仅为
0.2
。
而当周期比Tt/T1大于
0.85
以后，相对扭振效应θ/u值急剧增加。
即使刚度偏心很小，偏心距e仅为
0.1r
，当周期比
Tt/T1等于
时，相对扭转变形θr/u值可达0.25
；
当周期比Tt/T1接近
1
时，相对扭转变形θr/u值可达
由此可见，抗震设计中应采取措施减小周期比Tt/T1值，使结构具有必要的抗扭刚度。
如周期比Tt/T1不满足本条规定的上限值时，应调整抗侧力结构的布置，增大结构的抗扭刚度。
扭转耦联振动的主方向，可通过计算振型方向因子来判断。
在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中，当转动方向因子大于
时，则该振型可认为是扭转为主的振型。
HiStruct从以下几个方面，对高层建筑结构的抗扭设计中的一些概念进行分析：
1.
为什么扭转比平动对于高层结构而言危害更大
从构件受力的角度看，假如一个规则的结构，所有的柱子尺寸相同，那么在相同的水平力作用下，经过刚心的外力产生平动，所有的竖向构件可以通过楼板的有效联系共同作用，因此柱子分担的剪力相同；
而不经过刚心的外力在平动的基础上附加了一个扭矩，造成一部分的柱子的剪力与平动产生的剪力相叠加，尤其是角部柱子总受力更大，因此无法有效的发挥柱子的均衡作用，进而造成部分柱子的薄弱。
从构件的承载力来看，扭转所产生的扭矩，以剪应力的形式存在，一般构件的破坏准则通常是由剪切决定的。
另一方面，剪切也意味着脆性破坏。
2.
为什么采用位移比和周期比来控制高层结构的扭转效应
从《高规》条文说明的解释来看，位移比即是用来限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应；
而周期比是用来限制结构的抗扭刚度不能太弱，从而用来限制振动耦联，因为振动耦联会使结构的扭转效应明显增大。
位移比和周期比缺一不可，对于平面规则的结构，可能位移比很小，但是周期比很大，同样对于平面不规则，但是抗扭刚度很大的结构，可能位移比很大，但是周期比却很小。
HiStruct在此提醒各位使用etabs等程序做高层结构分析的时候，注意这些程序的位移计算结果均是采用振形分解组合之后的绝对值，因此，对于楼层最小位移的计算可能不准确，因为尤其是结构的底部，可能出现最小位移为负数的情况。
3.
什么是第一平动周期和第一扭转周期
举个例子，这是某高层计算的前几个振型数据：
振型号
周期
转角平动系数
（X
Y）扭转系数
1.566489.700.97
0.00
0.97
）0.03
2
1.3479179.381.00
1.00
）0.00
3
1.302578.810.03
0.03
）0.97
4
0.521590.270.95
0.95
）0.05
5
0.46790.451.00
）0.00
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