朱炳寅观点汇总-精华

关于“嵌固层”和“嵌固部位”问题关于结构底部嵌固层及上部结构嵌固端的刚度比问题，不少网友没闹明白1）《高规》第3.5.2条第2款中“对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5”；2）《高规》第5.3.7条规定“地下一层与首层的侧向刚度比不宜小于2”。这两条规定不矛盾，1）指的是，首层与二层的侧向刚度比（当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时），2）指的是地下一层与上部结构首层的比值。《高规》第3.5.2条第2款的规定，较适合于上部结构的嵌固端为绝对嵌固（不带地下室，将地下室顶板标高确定为嵌固端，嵌固端的水平位移、竖向位移和转角均为零）的计算模型。关于2）条中比值2的限值合理性问题，可查阅《筏基规范》及我的新抗规书。我们事务所一般做法：计算时取基础顶面做结构计算嵌固端，构造上满足首层结构嵌固；约束边缘构件从负一层开始设置。而现新抗规及新高规都明确规定：《抗规》6.1.10.3款；《高规》7.1.4.3款1、规范6.1.14条1、3、4款为满足结构首层嵌固的强度要求；第2款为刚度要求，整个条文说明均为满足强度要求的解释而无关于刚度比取2的相关解释；2、高规5.3.7条规定刚度比计算按附录E.0.1条计算，即按等效剪切刚度比进行计算；相关范围的规定（抗规不超过20米、高规不超过三跨，不统一）有待商榷（高层、超高层基地剪力相差很大，对首层传递影响应该不同）；3、条文解释表明：整个结构应该在首层以上部位出现塑性铰，地下一层不应屈服；实际上当地下一层不屈服时地下室各层均不会出现屈服；从以上可以看出规范6.1.14条所说的嵌固端应该为抗震设计中概念设计的嵌固端即为出现塑性铰分布的下端，而并非结构力学计算的嵌固端。因此应将规范中的嵌固端区分为计算嵌固端与构造（概念设计）嵌固端；若将计算嵌固端选取在首层则会造成结构刚度偏大；计算时取基础顶面作为结构力学的计算嵌固端，地下室顶板即首层作为构造嵌固端并满足抗规6.1.14条的所有强度要求；底部加强区应从地下室一层开始设置，无须满足《抗规》6.1.10.3款及《高规》7.1.4.3款规定的底部加强区延伸至基础顶面；无论计算嵌固端选取在任何位置，由于地下室周边有很大的刚度的侧墙并受周边岩土的约束，在地震作用下其侧向位移受到限制，所以地下室对高层建筑上部结构的嵌固效果是客观存在的，上部结构的水平地震作用要通过地下室顶板进行传递也是必然的，高层建筑地下室顶板即首层楼板必须具有较强的整体性和刚度，可将高层建筑的水平地震作用有效的传递到地下室周边岩土中去；通过相关计算分析可知塔楼一定范围内结构（纯地下室框架）水平剪力递减较快，但仍然存在一定的内力，而实际工程中经常会出现塔楼与室外顶板有较大的高差，如下图所示：实际工程情况解决方法一：将高差分成几个较小的高差，并在高差处设置较宽的梁，加强该梁的抗扭能力解决方法二：通过在上下梁板端采取加腋方式关于构件的计算长度系数问题构件的计算长度等于计算长度系数乘以杆件长度，要注意程序计算长度系数的定义，一般情况下，杆件被分割的计算点越多，则计算长度系数越大。应注意：影响构件计算长度的因素很多，程序对复杂情况下构件计算长度的计算准确性较差，因此，应注意对复杂问题进行适当的简化，对于多层通高的柱子或有多个计算点分割的构件，应特别注意核算计算长度系数。关于高大女儿墙的设计计算问题对高度较大的女儿墙，应注意其平面外受力问题、防倒塌问题等，对于特别高大的女儿墙应设置扶壁柱，或扶壁框架。主体结构计算时应考虑高大女儿墙的风荷载及地震作用，满足承载能力极限状态要求，对墙平面外的变形可适当放宽，以不倒塌为原则。对高大女儿墙，有条件时应尽量采用现浇钢筋混凝土墙板，以获取较大的整体性并提高防倒塌能力，对混凝土墙板应采取设置温度缝等防裂措施。关于坡地建筑设计问题对坡地建筑应特别注意其扭转问题，即使建筑平面均匀对称，但坡地对结构的约束高度不同以及挡土墙的刚度不同等，加大了结构的扭转。目前，对坡地建筑主要是通过营造局部平地环境消除坡地对建筑物的影响，就是在建筑物的迎坡面设置永久性挡土墙，将坡地与建筑物脱开，避免结构的扭转。对未经“营造局部平地环境”处理的坡地建筑，目前尚没有很好的计算办法，一般采用包络设计的方法来估算坡地建筑的扭转。建议，对坡地建筑应通过营造局部平地环境消除坡地对建筑物的影响，不应在坡地上直接建造高层建筑，对坡地上的多层建筑，可采用包络设计的方法估算坡地对结构的扭转影响。关于“楼层位移比”和“层间位移角”问题常有人问起“楼层位移比”和“层间位移角”的相关问题，此处一并答复：1、“楼层位移比”1）定义——“楼层位移比”指：楼层的最大弹性水平位移（或层间位移）与楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值；2）目的——限制结构的扭转；3）计算要求——规定水平地震力作用下，考虑偶然偏心（注意：不考虑双向地震）。2、“层间位移角”1）定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比；2）目的——控制结构的侧向刚度；3）计算要求——不考虑偶然偏心，不考虑双向地震。3、综合说明：1）现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制，即通过对“扭转位移比”的控制，达到限制结构扭转的目的；通过对“层间位移角”的控制，达到限制结构最小侧向刚度的目的。2）对“层间位移角”的限制是宏观的。“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联，无需考虑偶然偏心及双向地震。3）双向地震作用计算，本质是对抗侧力构件承载力的一种放大，属于承载能力计算范畴，不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。4）常有单位要求按双向地震作用计算控制“扭转位移比”和“层间位移角”，这是没有依据的。但对特别重要或特别复杂的结构，作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。4、相关索引1）江苏省房屋建筑工程抗震设防审查细则第5.1.3条规定：先计算在刚性楼板、偶然偏心情况下的扭转位移比，当扭转位移比大于等于1.2时，分别按偶然偏心和双向地震计算，再取最不利的扭转位移比进行扭转不规则判别。（博主提示：请注意，这是很严格的要求）。2）复杂高层建筑结构设计（徐培福主编）第195页，图7.1.7，先按不考虑偶然偏心计算扭转位移比，根据计算结果分两种情况分别计算，一是，当扭转位移比小于1.2时，按偶然偏心计算；二是，当扭转位移比大于等于1.2时，按双向地震计算。再根据两次计算结果取不利情况对结构的扭转不规则进行判别。（博主提示：请注意，这里对采用双向地震的判别是比1）放松许多，注意，这里的规定都是对复杂高层建筑而言的，对一般工程，原则上不需要进行这样严格的判别）。全国统一措施：关于双向地震的相关问题最近有网友提出关于双向地震的相关问题，此处一并回答：1、一般情况下，先考虑偶然偏心计算；1）当为“质量和刚度明显不对称的结构”（可按：一般结构位移比不小于1.4、复杂结构不小于1.3把握）时，再拨开考虑双向地震开关；2）当不为上述1）情况时，直接采用偶然偏心的计算结果。2、对“质量和刚度明显不对称的结构”可按取偶然偏心和双向地震两次计算结构的较大值。3、弹性层间位移角，规范要求进行宏观控制，实际工程中应根据工程的具体情况，灵活掌握。省高规：广东省院高层住宅统一措施：关于连梁刚度折减的相关问题抗规6.2.13条文说明：2计算地震内力时，抗震墙连梁刚度可折减；计算位移时，连梁刚度可不折减。抗震墙的连梁刚度折减后，如部分连梁尚不能满足剪压比限值，可采用双连梁、多连梁的布置，还可按剪压比要求降低连梁剪力设计值及弯矩，并相应调整抗震墙的墙肢内力。抗规6.2.13条：2抗震墙地震内力计算时，连梁的刚度可折减，折减系数不宜小于0.50。广东省院高层住宅统一措施：1,重力荷载、风荷载作用效应计算不宜考虑连梁刚度折减。2,地震作用效应组合工况，均可按考虑连梁刚度折减后计算的地震作用效应参与组合。(效应含位移和内力，二者宜取相同的折减系数）3,设防烈度低时可少折减一些(6、7度时可取0.7)，设防烈度高时可多折减一些(8、9度时可取0.5)。折减系数不宜小于0.5连梁刚度折减的问题经验算，剪力墙结构30层，折减0.5、0.7和不折减，周期位移相差很小。折减0.5：周期：2.7940位移角：1/860；折减0.7：周期：2.7932位移角：1/858；不折减：周期：2.7924位移角：1/857。定义为连梁，刚度折减，定义为框架梁刚度放大，两者相对值更大。问题1：计算位移时，连梁刚度不折减；问题2：计算内力及配筋时，连梁刚度折减；问题3：PKPM连梁梁端弯矩不调幅；问题4：程序自动识别为连梁后，计算刚度时不折减；问题5：程序自动识别为连梁后，计算内力及配筋时，连梁刚度折减；问题6：程序识别为连梁后，pkpm梁端弯矩不调幅；当程序没有识别为连梁时，框架梁梁端弯矩调幅；注：计算时至少需要两个模型，一个模型连梁刚度折减系数设置为1.0，用于计算位移；另一个模型连梁刚度折减系数设置为0.5-1.0，用于计算内力及配筋。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.2.13-2：抗震墙地震内力计算时，连梁的刚度可折减，折减系数不宜小于0.50。其条文说明：计算地震内力时，抗震墙连梁刚度可折减；计算位移时，连梁刚度可不折减。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第5.2.1：高层建筑结构地震作用组合效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，折减系数不宜小于0.5。其条文说明：本次修订进一步明确了仅在计算地震作用效应时可以对连梁刚度进行折减，对如重力荷载、风荷载作用效应计算不宜考虑连梁刚度折减。从以上规范规定得出以下两点：1.连梁刚度折减仅用于计算地震作用效应，重力荷载、风荷载不考虑连梁刚度折减；2.计算位移时，连梁刚度不折减。目前PKPM2010版本《SATWE用户手册》P31：指定该折减系数（连梁刚度折减系数）后，程序在计算时只在集成地震作用计算刚度阵时进行折减，竖向荷载和风荷载计算时连梁刚度不予折减。我拿PKPM2010做了试验，得出以下结论：1.PKPM2010对于用开洞方式建模的连梁，仅对地震作用效应折减，重力荷载、风荷载没有考虑连梁刚度折减；对于用框架梁建模方式建立的连梁（跨高比小于5），对所有组合（地震、重力荷载、风），均考虑了连梁刚度折减。2.对于以上两种建模方式，程序在计算层间位移角时，是考虑连梁刚度折减。全国技术措施：乱的很，有空时重写这个话题，很多计算没必要且错误……（2011.4.8）最近在做几个短肢剪力墙结构的设计，应用SATWE时发现：按照框架梁输入的梁（跨高比大于5）在软件里有部分被认为“连梁”，其实连梁也罢了，但是其刚度和框架梁的截然不同。如果按照连梁计算，则因刚度折减，整体刚度偏柔，周期及位移较大；若按框架梁计算，刚度较大。一般情况下按照“高规”的条文说明及某些手册的指导，连梁刚度要考虑开裂后的折减（塑性阶段），系数一般为0.5~0.8.；但是按照框架梁的翼缘刚度放大作用，梁刚度要予以放大1.5~2.0（甚至应更大）。于是在这里产生了一个矛盾：梁的刚度是放大还是折减？跨高比小于5的连梁，竖向荷载下的弯矩很小，水平荷载作用下剪切变形敏感。个人认为：是不是所谓“连梁”，不能简单的从跨高比一项考虑，应该看其在整个体系中起到什么作用，“主要承受水平荷载的为连粱，主要承受竖向荷载的话就是框架粱”。但是，一套结构体系的建立是需要假设前提的，或者说建模的过程需要预定义，我觉得可以用“跨高比6”来划界。解决这个疑问后，自然不用管软件怎么划分，自己认为是“连梁”则刚度折减，是框架梁则刚度放大，可能需要手工修改软件的参数。再一个更重要的问题：连梁刚度折减系数该为多少？参考一些规范解释的书籍说法：主要是指那些与剪力墙一端或两端平行连接的梁，由于梁两端往往变位差很大，剪力就会很大，所以很可能出现超筋。这就要求连梁在进入塑性状态后，允许其卸载给剪力墙，而剪力墙的承载力往往较大，因此这样的内力重分布是可以的（补充：是指在塑性阶段，即弹性阶段不该折减）。再细看一些介绍规范定义的书籍，所谓连梁刚度折减，是为了保证塑性铰出现，由一些实验得来