期框架04建筑结构计算原理、概念设计及结构体型详解.docx

计算原理、概念设计及不规则判断
从今天开始，逐个步骤地带大家做一套整体项目，按照设计院的流程进行。首先是上部结构，然后是基础。
对于上部结构，作为结构工程师的任务：确定板厚、梁、柱的布置方案、梁截面尺寸、柱子截面尺寸等。
而在以上工作之前，首先要做以下工作，以下概念要非常清晰，直接决定了后期计算的大方向（详解所有的结构设计工作步骤：统计外力作用、建立计算模型、计算构件各个工况的内力(D/L/W/地震,重点是抗规5.1 5.2)、内力调整、由内力算配筋、措施）：
1、建筑物在哪儿、功能——确定设防烈度、设计地震分组、抗震设防类别、抗震设防标准、场地类别（见地勘报告II），确定风荷载、地震作用、抗震等级等各项重要参数。（理解类别与标准、理解抗震措施及抗震构造措施的抗震等级、理解二阶段三水准设计）
重要知识点：抗规附录A、《设防标准》1、2、3章及相关的条文说明，荷载规范附录E,抗规6.1.2,3.3.3、5.1、5.2及相关的条文说明。
案例：小学是乙类建筑，III类场地，位于7度半地区。应该提高一度查抗震措施的抗震等级，其次，因为是７度半的烈度且场地类别为III类场地类别，所以还应该提高抗震构造措施的抗震等级,这种情况很少见，但是要注意,这是一种经典的案例。抗震措施按照 ? 度查表，此处抗震构造措施是按照 ? 度有争议，建议与当地审图单位确定.
以下做了解：主要要认识到抗震构造措施的重要性。
第一水准：当遭受低于本地区设防烈度（即基本烈度）的多遇地震（或称小震）影响时，建筑物不需修理，仍可正常使用。一方面要使结构处于弹性工作阶段；另一方面还须限制层间位移（对普通房屋）和避免设备破坏，即须保持必要的刚度。第二水准：当遭受本地区规定设防烈度的地震影响时，建筑可能产生一定的损坏，但经修复后仍可继续使用。第三水准：当遭受高于本地区规定设防烈度的预估的罕遇地震（或称大震）影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。以上即三水准。
抗规条文：本次修订继续采用二阶段设计实现上述三个水准的设防目标：第一阶段设计是承载力验算，取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，继续采用《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068规定的分项系数设计表达式进行结构构件的截面承载力抗震验算，这样，其可靠度水平同78规范相当，并由于非抗震构件设计可靠性水准的提高而有所提高，既满足了在第一水准下具有必要的承载力可靠度，又满足第二水准的损坏可修的目标。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求。第二阶段设计是弹塑性变形验算，对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构以及有专门要求的建筑，除进行第一阶段设计外，还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求。以上即二阶段。

2、高度：首先判定结构是否是高层的范畴，见抗规6.1.1。

3.考察结构的平面布置及竖向布置是否合理，有无不规则。要会划分结构的不规则类型。抗规3.4.3，高规3.4.3及条文说明，3.5.5及条文说明。
平面内：平面内就是指和载荷作用方向一致，平面外就是与载荷作用方向不一致的方向。

pkpm四种类型的楼板刚度模型：刚性楼板、弹性楼板6、弹性楼板3和弹性膜的计算模型。
刚性楼板模型
其含义是指平面内刚度无限大，内力计算时不考虑平面内变形，与板厚无关，平面外刚度为零，PKPM程序默认楼板为刚性楼板。该模型使结构在每层板内只有3个公共自由度，即两个平移自由度dx、dy和一个绕竖轴扭转自由度θz，在板内的每个节点的独立自由度也只有3个；使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。
弹性楼板6模型
采用壳单元真实地计算楼板的面内刚度和面外刚度，是理论上最符合楼板实际情况的计算模型。但由于部分竖向楼面荷载将通过楼板的面外刚度直接传递给竖向构件，从而使梁的弯矩减小，相应配筋也会减小，导致比刚性楼板模型的梁，其配筋具有较小的安全储备，因此，建议不要轻易采用弹性楼板6模型。在SATWE或PMSAP软件中，弹性楼板6模型主要是针对板柱结构和板柱一剪力墙结构的，可以较真实地模拟楼板的刚度和变形，又不存在梁配筋安全储备减小的问题。
弹性楼板3模型
楼板平面内刚度无限大，楼板平面外刚度采用中厚板弯曲单元计算。该假定与厚板转换层结构的转换厚板特性一致，转换厚板一般面内刚度很大，其面外刚度是结构传力的关键。通过厚板的面外刚度，改变传力途径，将厚板以上部分结构承受的荷载安全地传递下去。适用于厚板装换层结构的厚板分析；当板柱结构板的面内刚度足够大时，也可采用弹性楼板3模型。
弹性膜模型
采用平面应力膜单元来真实地计算楼板的平面内刚度，而不是刚度无限大；为简化计算，同时忽略楼板平面外的刚度，即面外刚度为零。有点近似刚性楼板假定但又不同于刚性假定，要理解它的真实概念。空旷的工业厂房和体育场馆结构、楼板局部开大洞结构、坡屋面、楼板平面较长或有较大凹入以及平面弱连接结构等，考虑楼板面内刚度有较大削弱，而采用弹性楼板6模型又会影响梁配筋的安全储备，可以采用弹性膜模型。