建筑结构设计问答及分析精选(九篇)

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第1篇：建筑结构设计问答及分析范文

关键词：高层建筑;规范标准 ; 结构设计 ; 结构电算

中图分类号：TU97文献标识码： A

引言

随着近年来我国国民经济整体稳步持续的发展，国内各行业都得到了巨大的发展，其中，作为关乎国计民生的建筑行业，得益于国家在基础建设方面投入的大量资金，人民审美需求的提高，以及国际投标引入的新概念，促使了建筑形式，建筑技术，建筑材料等的多元化发展与创新变革。其中钢筋混凝土结构因为工程积累经验多，施工技术成熟，材料供应便捷等诸多优点，暂时还是使用率最高的结构材料形式。

1.当前我国高层建筑结构设计现状介绍

由于当前建筑用地紧缺，以及一、二线城市资源汇聚，办公、住宅的需求量日益增加，增加建筑物高度是解决此两者矛盾的最有效手段。根据一些报导，目前全球在建摩天大楼的87%是在中国，相信在未来，高层建筑设计将在建筑设计业成为主流。

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构设计相比较，结构专业在各专业中占有更重要的地位，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期的长短和投资造价的高低。以笔者近几年的观察来看，对于超高层建筑，因为使用空间对结构构件尺寸的限制，钢—混结构占的比重较大；而普通高层建筑，特别是100m以下的住宅建筑，仍然以普通混凝土结构为主导，其中又以剪力墙结构最为主流。

根据以往地震震害的统计结果，砖混结构，特别是底框—砖混结构的震害较严重。因此新规范对此类结构形式的要求加严，除非震要求外，抗震区已经限定高度，均在高层建筑高度限值外。

2.高层建筑主体结构设计的常遇问题

2.1结构的简单性

结构布置应力求简单明了，在地震作用下具有直接和明确的传力路径，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱部位出现易于把握，可增加抗震性能估计的可靠度。规范采用强制性条文明确规定了建筑不应采用严重不规则的方案，抗震规范与高层规范在相应章节都以图表形式给出了结构规则性的定量要求，例如《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010表 3.4.3-1规定平面凹进的尺寸，不大于相应投影方向总尺寸的30% 。结构设计时应首先考虑遵守此类条文规定，以免图审环节过于繁琐，增加设计出图周期。

2.2结构的超高

这里所讨论的“高”，简单的来说指的是建筑结构的总高度。规范按结构体型不同，对高度有不同要求，并且按高度不同，区别了A级高度与B级高度的条文规定，超过相应高度限值，均应遵守相应条文要求。“超高”还指高度超过一定数值时，计算数据的变更。例如高度起来60m时，风荷载取基本风压的1.1倍计算；高层建筑结构宜采用振型分解反应谱法计算，但是对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。

2.3嵌固端的设置

在地下室的结构中，嵌固端的位置历来是个难题，特别对于由于室外地面有坡度造成的嵌固端下移，而结构又没有设缝造成的多塔结构，需引起注意。

对于地下室顶板作为上部结构的嵌固部分，规范有规定侧向刚度不宜小于地上一层的2倍。嵌固部分带来的混凝土强度、楼板厚度、配筋率，相关范围的抗震等级，PKPM计算模型参数的设定等一系列问题，都需要满足规范的条文规定。特别是当地下室使用无梁楼盖，需注意地下室在相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，抗震规范的条文说明规定，“相关范围”一般可以从地上结构周边外延不大于20m，在此范围内为了满足侧向刚度比的要求而带来的净高问题，也是需要在设计时专门复核。

2.4短肢剪力墙设置

受建筑使用空间的预制，结构布置中经常会出现短肢剪力墙的情况。

规范规定短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。而广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ 15-92-2013，第7.1.8条注1规定，短肢剪力墙指截面高度不大于1600mm且截面厚度小于300mm的剪力墙。

抗震设计时，高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙；B级高度高层建筑以及9度的A级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙结构。

2.5 结构构件的相互关系

结构构件总的来讲，分为竖向构件与水平构件。水平构件负责承担自重等竖向荷载，并传递给竖向构件。竖向构件负责把水平构件传递来的竖向荷载逐层传递至基础，并在水平方向上承担由风荷载、地震引起的水平剪力及倾覆弯矩。

现在结构设计以抗震设计为主导，而结构抗震概念设计的目的是使整个结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位，而地震能量的耗散仅集中在这极少数薄弱部位，导致结构过早破坏。抗震设计需要设计人员对结构体型的破坏顺序有个总体把握，钢筋混凝土结构（以框架-剪力墙结构为例）在地震作用下结构塑性发展过程如下：边梁剪力墙框架梁框架柱；构件的弯曲变形特征明显，并主要通过构件的弯曲变形耗散地震能量。钢筋混凝土结构的抗震设计遵循“五强四弱”的原则：强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强压弱拉、强柱根。结构破坏时，其连接不失效、剪切不失效，节点不破坏。

3.地基与基础设计问题

作为建筑结构的最底层构件，基础承托上部结构传递来的荷载，并将其传递至地基。基础设计为结构设计的根本，处理不当，往往出现牵一动全身的连锁反应。

应选用整体性好，能满足地基承载力和建筑物容许变形要求的基础形式，以调节不均匀沉降，达到安全实用和经济合理的目的。根据上部结构类型、层数、荷载及基底土层的承载力及压缩模量，可逐次考虑采用独立柱基、条形交叉梁、满堂筏板或箱形基础、桩基、桩筏。其中筏板基础可以是梁板式和平板式，当建筑物层数较多、地下室柱距较大、基底反力很大时，宜优先采用平板式筏基。多高层建筑宜设置地下室以减少地基的附加压力和沉降量，以利于满足天然地基的承载力和增加上部结构的整体稳定性。基础有一定的埋置深度，对房屋抗震有利，可以减小上部结构的地震反应。同时，由于基础有一定的埋置深度后，地下室前后墙的被动土压力和侧墙的摩擦力限制了基础的摆动，使基础底板压力的分布趋于平缓。基础设计除满足地基承载力要求外，基础沉降复核也同样重要，因为沉降问题引起的问题很多，所以需要设计人员在前期考虑清楚，采取相应的措施协调沉降。

虽然我国目前也有了专门的高层建筑与地基基础共同作用理论的相关程序，但是大多数的设计人员还是引用以往不考虑上、下共同相互作用的影响，只考虑基础和地基共用的影响。根据一些工程的实测资料显示，只考虑基础与地基间承载力关系设计的筏板基础，钢筋最大应力实测值远小于钢筋抗拉强度，造成很大程度上的浪费。

4.结构计算与分析

4.1计算模型的选取

以板计算为例，按国外的有关规定，楼盖周边两端位移不超过平均位移2倍的情况称为刚性楼盖，超过2倍则属于柔性楼盖。计算扭转位移比时，楼盖刚度可按实际情况确定而不限于刚度无限大假定。

以常用软件PKPM为例，楼板分析的模型分为以下几种：

①刚性楼板：平面内刚度无限大，平面外刚度为0。绝大多数的结构只要楼板没有特别的消弱、不连续，均可采用这个假定。

②弹性板6：平面内、平面外都按实际刚度计算，适用于所有工程。

③弹性板3：平面内刚度无限大，平面外按实际刚度计算。适用于需要保证楼板平面内刚度非常大，如厚板转换层中的厚板，而面外刚度需要按实际考虑的情况。

④弹性膜：平面内按实际刚度计算，平面外刚度为0。适用于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构，需注意的是弹性膜只适用于梁柱结构，不能用于板—柱结构。

4.2抗震等级的确定

对常规高层建筑，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。

4.3周期折减系数

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010第4.3.17条规定，有结构填充墙为砌体墙时的结构计算自振周期的折减系数。主要为考虑填充墙体材料刚度对结构自振周期的影响作用，故对于柔性连接的填充墙或刚度很小的轻质砌体填充墙，本条规定不适用。

4.4 偶然偏心

《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010条文说明3.4.4条有提到，在计算扭转位移比时，需采用“给定水平力”，并需考虑偶然偏心的影响。

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010第3.4.5条及第4.3.3条，都有提到，计算单向地震作用时需考虑偶然偏心的影响。

关于偶然偏心的数值，《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010第4.3.3条有规定为 （ 为垂直于地震作用方向的建筑物总长度）。而广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ 15-92-2013第4.3.3条规定的偏心值为 （ 为第i层楼层平面平行地震作用方向的回转半径）。

5.结束语

现行规范、规程的条款，是针对一般工程的规定及要求，可是随着经济的发展，人们对房屋建筑使用功能需求不能变化，尤其是建筑艺术的不断创新和多样化，给建筑结构设计提出更大挑战和新的技术要求，因此在一些工程设计中要求设计人员应适应新形势发展的需要，根据已有经验和收集必要的有关资料，甚至于通过试验研究去创新，不能完全依据现行规范、规程的条款，应具有结构设计概念、经验、领悟、判断力和创造力，这样才能与时俱进，去适应时代的发展。

参考文献：

第2篇：建筑结构设计问答及分析范文

关键词：8度区；多层框架；少量剪力墙

Abstract: in the seismic fortification intensity is 8 areas, multi-storey frame structure to meet the elastic inter-story displacement angle can not be in the seismic checking, to "code for seismic design of buildings" (GB50011-2010) as the basis, a small amount of shear wall in the structure arrangement, meet the requirements of the 111 displacement angle, make the design more reasonable.

Keywords: 8 degree; frame; a small amount of shear wall

中图分类号： F407.9 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）已经有两年的时间了，其对地震作用和结构抗震分析有了改进，对建筑结构的可靠度有所提高，加强了建筑结构延性的要求，设计人员在进行结构分析时会发现框架结构中梁、柱的截面比以前增大，柱的比以前增大，最大最大轴压比的控制更加严格。在抗震设防烈度8度地区的多层框架结构如遇到了学校、幼儿园、医院等需要提高设防标准时，为了满足对位移角或扭转位移比的要求，加大了柱、梁的截面，过大的柱、梁界面给建筑使用上带来了很大的不便，建筑材料上使用的更多，给甲方造成设计人员水平保守、浪费的影响。

当今的建筑造型追求奇特，框架结构越来月不规则，在框架结构内布置少量剪力墙的做法日益增多。剪力墙侧向刚度大，能有效抵抗水平力，框架和剪力墙协同工作，受力特征介于框架结构和框架-剪力墙结构的一种状态。在设计中位移是按纯框架结构的1/550控制，还是按框架-剪力墙的1/800控制，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）6.1.3条给出了规定：设置少量抗震墙的框架结构，在规定的水平力作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震的50%时，其框架结构的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同。设计人员结构分析时要明确虽然设置剪力墙，但结构体系仍是框架结构，框架仍是主体，是主要的承受竖向荷载，也是主要的抗侧力构件，而剪力墙的设置是为了满足规范对框架结构的位移角的要求，剪力墙承受的底部弯矩较小，改善框架的抗震性能。

在结构分析时，框架和剪力墙的受力变形特征不同，应考虑框架和剪力墙的协同工作，但是规范并未给出明确的设计方法。根据笔者的经验，在结构建模计算时不能不记剪力墙或计算完出图时增加剪力墙，自认为加大安全储备，这样会造成结构刚心偏移，地震作用的扭转也发生了变化，对结构造成不利影响。个人是在建模时，先建纯框架结构进行分析，查看计算结果，有针对性的在位移角较大处设置剪力墙。剪力墙设置在框架间，形成带边框剪力墙，要在结构的两主轴方向双向设置，其间距满足规范要求，尽量对称布置，避免偏心。剪力墙布置尽量沿建筑的周边、角部设置，加强抗扭作用，已满足规范对位移角的要求。剪力墙的沿建筑物的全高设置，否则会引起建筑竖向的刚度突变。再反复的试算过程中要把握住‘少数’的定义，剪力墙承受的底部弯矩与基本振型地震作用下结构底部地震倾覆力矩的总和之比建议不大于20%左右。若比值太小，说明剪力墙布置太少，难以发挥剪力墙的结构特性，没有达到设置剪力墙的目的；若比值太大，说明剪力墙设置太多，违背了设置的初衷，结构体系不够明确，加大了设计的难度，应在反复试算过程中注意抗倾覆力矩的比值。比值控制合适后，结构分析要计算考虑框架-剪力墙的协同工作。框架结构的梁、柱配筋要首先满足纯框架结构（不计剪力墙）计算的结果，而且还要满足按框架-剪力墙的结构计算结果，应进行包络设计，其中框架结构的抗震等级按纯框架确定。框架结构的梁、柱配筋好要满足框架-剪力墙的构造要求，剪力墙的端柱的配筋要满足计算和构造要求，并应不小于相邻的框架柱的配筋，适当的放大。剪力墙的抗震等级可与其框架的抗震等级相同，具体计算和配筋按构造结果配筋，应符合规范对剪力墙的构造要求和措施，如剪力墙开洞时，两侧加边缘构件；剪力墙只有柱无梁时，要设置墙中的暗梁。

设计人员在8度区设计多层框架加少量剪力墙结构时，还是需要谨慎、稳妥，尽可能的不采用，若采用一定要满足规范的各项要求，在设置时做到受力简单明确合理，在计算时采取一定的必要构造措施，加强结构的承载能力，如考虑双向地震力；柱的双偏压校核；重要部位的柱箍筋全高加密；楼板开大洞附近的板双层配筋等措施。在做设计时，提前与图审单位沟通，避免设计返工，顺利完成设计。

参考文献:

第3篇：建筑结构设计问答及分析范文

【关键词】少量剪力墙；框架；位移；分析计算

引言

工程中，多层建筑常采用钢筋混凝土框架结构，该结构体系具有抗震性好，空间安排灵活，节省材料，工程造价低等优点，所以被广泛利用。但对于某些特殊功能的多层建筑，框架结构计算不能满足地震下规范对于位移限值的要求，其他结果尚满足规范要求，此时设计师需要考虑用少量剪力墙的框架结构控制结构位移。

1.少量剪力墙的框架结构体系

少量剪力墙的框架结构是一种模糊的结构体系，工程中出现的并不多。规范对于该结构中布置剪力墙的量没有明确的定量；也没有与框架――剪力墙结构中剪力墙的数量给出明显的界定。笔者认为少量剪力墙的框架结构目的在于控制结构的位移限值，其结构体系仍属于框架结构。

2.少量剪力墙的框架结构抗震等级

建筑抗震设计规范（GB50011-2010）第6.1.3条要求：设置少量剪力墙的框架结构，在规定的水平力作用下，底层框架部分所承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级应按框架结构确定，抗震墙的抗震等级可与框架的抗震等级相同[1]。

3.少量剪力墙的框架结构设计分析

笔者认为，结构分析计算中，对于该结构框架部分，应按纯框架结构计算，此外还应考虑剪力墙与框架的协同工作。计算结构受力时，需要考虑剪力墙的协同作用。虽然少量剪力墙的框架结构，布置剪力墙的目的是控制位移，但是水平力作用下，剪力墙刚度较大，还是吸收一定的荷载。所以，计算受力时应该考虑剪力墙的影响。对于受力计算，我们分别按纯框架结构和框架――剪力墙结构计算，取二者的包络计算值作为计算结果。也就是说，对这一特殊的框架结构，需满足现行规范对钢筋混凝土框架结构的所有要求，同时还需明确这类框架结构应按纯框架结构和按框架与剪力墙协同工作（即按框架-剪力墙结构）分别计算，取包络取值作为设计结果。

4.结构设计中的相关问题

1）对布置少量剪力墙的框架结构的定量把握

该结构中，对于剪力墙的数量，规范未予以明确。所以，对于设计师来说，加大了结构设计的把握难度，笔者认为少量剪力墙的框架结构按纯框架计算后位移满足规范关于框架结构的结构位移限值即可，计算出基本振型地震力作用下剪力墙承担的底部地震倾覆力矩与结构底部地震倾覆力矩的比值，通过调整剪力墙数量，使其承担的地震倾覆力矩的比例控制在20%以内[2]，视为少量剪力墙的框架结构。

2）框架部分设计原则

该结构中，框架部分的抗震等级由《建筑抗震设计规范》确定，抗震措施按抗震等级确定，位移角按纯框架结构计算位移限值要求，结构受力及配筋计算按框架结构和框架――剪力墙结构分别计算取包络取值。

3）剪力墙部分设计原则

该结构中，剪力墙部分的抗震等级由《建筑抗震设计规范》确定，抗震措施按抗震等级确定，结构受力及配筋计算按框架结构和框架――剪力墙结构分别计算取包络取值。

5.工程实例分析

盘山教育园区教学楼，位于盘锦市盘山县，六个结构单体，与长廊由抗震缝隔开，教学楼地上五层，各楼建筑形式相似，结构均采用钢筋混凝土框架结构。本地区抗震设防烈度为 7度，设计基本地震加速度度值为0.10g，设计地震分组为第一组，设计特征周期0.35s，结构阻尼比 0.05，建筑场地的类别II类。按照中国地震局文件《关于学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求确定原则的通知》（中震防发[2009]49号）的有关规定，本工程教学楼的地震加速度提高至0.15g，多遇地震水平地震影响系数最大值 0.12，抗震措施按高一度加强，建筑抗震设防类别为重点设防类。下面以其中的一栋楼作为工程实例进行分析。

图一 某层结构平面布置

该教学楼南侧是教室，北侧是走廊，所以模型中坐标系y方向结构只有两跨，教室x方向轴网9300mm，地上五层，教学楼铺设地热，恒荷载较大，活荷载取2.5KN/m2，，按纯框架结构考虑，经计算，多遇地震作用下，y方向最大层间位移角大于《建筑抗震设计规范》1/550要求，不满足规范要求，其他计算结果尚符合要求。从图一的结构布置可以看出，结构y方向刚度较差，当荷载较大，地震力较大时，楼体y方向变形较大，如果该工程做纯框架结构，位移角超限。因此，设计时为加强y方向刚度，在不影响教室功能的前提下，在刚度较弱的方向布几道剪力墙并开洞，剪力墙抗震等级同框架抗震等级。图一中虚线小框内为后加设剪力墙的墙垛位置，重新计算。得到各工况下x、y方向最大层间位移角数值如表一。满足规范框架结构最大层间位移角限值要求。受力及配筋计算，按照框架和框架――剪力墙结构分别计算，结果取包络值。满足规范各项要求。

表一

X方向地震作用下 X方向最大值层间位移角： 1/ 820

X 双向地震作用下 X方向最大值层间位移角： 1/ 818

Y 方向地震作用下 Y方向最大值层间位移角： 1/ 840

Y 双向地震作用下 Y方向最大值层间位移角： 1/ 825

X 方向风荷载作用 X方向最大值层间位移角： 1/9999

Y 方向风荷载作用 Y方向最大值层间位移角： 1/2488

6.结论

少量剪力墙的框架结构目的在于控制结构的位移，本文结合具体工程实例对该结构形式进行介绍、分析计算，使其满足规范最大层间位移角限值要求，完成该工程结构设计。

参考文献：

第4篇：建筑结构设计问答及分析范文

【关键词】地下室顶板；框架节点；板面错层；节点标高

前言：

现代城市建筑无论是公共建筑或者是居住建筑，绝大部分都离不开地下室设计。随着科学技术的进步，现代地下室建筑结构向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展，使带有地下室楼板标高不一致的建筑经常得到应用。有时，因建筑条件所限需要楼板标高不一致，让楼层空间得到较多的释放，更加利于提高建筑空间使用率，具有十分明显的经济效益。由于地下室顶板上的覆土要求及其他建筑功能需求等，在主楼室内外交接处，地下室顶板常常需要错层，在结构计算软件PKPM中，对于此类问题的处理没有统一的做法，通过本文三种处理方式的对比，再根据地下室现场施工的实际情况，做到最优选择，以便提高地下室顶板的设计和施工的质量和效率等。

1.框架基本信息及模拟

本文拟通过一个此类问题简单示例，采用常用的三种PKPM模型处理方法即考虑板面错层、不考虑板面错层、修改梁端顶标高的方式进行计算比较，分析其优劣及适用情况。

例如：

一层地下室结构，X向为4m×8，Y向为4m×6，恒荷载为5.0kN/m2（不含梁板自重、覆土荷载），活荷载为10.0kN/m2（不考虑消防车荷载），⑤轴左侧层高为2.7m，⑤轴右侧层高为3.3m，抗震设防烈度为6度（第二组），四类场地，抗震等级四级，基本风压0.45kN/m2。框架柱尺寸500mm×500mm，框架梁尺寸300mm×700mm，次梁尺寸200mm×600mm。平面图如图1所示。

图1平面布置图

图中⑤轴为变标高处框架梁尺寸为300mm×1200mm。

计算：

在PKPM中采用三种模型分别进行计算。模型1为不考虑板面错层，统一标高为3.3m；模型2为考虑板面错层，①轴～④轴将节点标高降低600mm，④轴～⑤轴之间的梁采用修改梁端顶标高的方式降低梁右侧标高；模型3为考虑板面错层①轴～④轴将节点标高降低600mm，④轴～⑤轴之间的梁不采用修改梁端顶标高的方式降低梁右侧标高。三种方式计算得到的构件内力和配筋存在一定的差异，见表1～表3。

2结果分析

2.1结果分析

在PKPM模型中对三种处理方法分别进行计算分析，采用PKPM配筋简图中的配筋面积计算结果进行比较，KL1，L1和KZ1的比较结果见表1～表3。

表1 KL1 （面积单位mm*mm）

表2 L1（面积单位mm*mm）

表 3 KZ1（面积单位mm*mm）

由表1，表2可以看出：

1）对于KL1来说，模型1中As4最大。模型2中As4，As5左，As5右均较小，模型3中As4最小，As5左，As5右与模型1相当，均大于模型2。模型2变截面处支座配筋之所以最小，是因为支座两边在模型中错开，未按连续梁计算。对于As4配筋来看，之所以模型2与模型3配筋均远小于模型1，通过查看内力简图，可知之所以出现这种情况，是因为PKPM模型计算对于梁顶标高变化时的板活荷载不能有效地传递到梁上，从而导致此部位配筋明显偏小。模型1与模型3因为支座两边在模型中未错开，是按连续梁计算的，在高差变化处此部位配筋明显比模型2大。

2）对于L1来说，模型1中As3和As4最大，模型2，3中的As3和As4明显偏小，原因同上；模型2中As5左最大。其余部位配筋基本一致。数字轴方向梁配筋情况同字母轴，梁变标高相关范围的梁配筋在模型1，模型2， 模型3中的变化情况不再单独列表比较。

3） 对于KZ1来说，由表3可看出，模型2配筋明显增大，因为模型中左右梁不在同一个标高上产生了错层节点和短柱，左右梁端弯矩只能传到柱上，而不能互相平衡， 导致此处框架柱配筋明显偏大。模型3因左右梁虽不在同一个标高， 但因支座两边在模型中未错开，左右梁是按连续梁来计算，故此处框架柱配筋结果同模型1一样均比模型2中的配筋小。但本实例左右高差600，刚好一个梁高，同时另一方向梁高1200，如完全按错层梁计算，计算结果偏大。如果地下室板面高差超过一般梁截面高度时设计应按错层结构来考虑，当地下室板面高差不超过一般梁截面高度时设计可不作为错层结构来考虑。

2.2结论与建议

1）对于梁配筋，若节点标高变化则梁顶标高有变化时PKPM模型中板活荷载不能有效地传递到梁上，将导致梁配筋偏小，这是对结构很不利的。因此对于地下室顶板梁配筋，笔者建议采用第一种模型进行计算。

2）对于柱配筋，特别是变标高处柱配筋，按模型2计算偏于安全，考虑了左右梁端弯矩都传递到柱上的情况。

笔者建议，当错层处高差尺寸不大于梁高时，可按模型1（不考虑板面错层）计算，并对标高较高的梁竖向加腋，这样可以加大竖向刚度。对于错层处高差尺寸大于梁高时，按模型2（考虑板面错层）计算，同时对标高较高的梁竖向加腋，有利于水平力的传递，以充分保证变标高处柱的安全。因地下室顶板存在高差，侧向土加上地下室顶板的水平力传到交接处的框架柱上，易产生错层节点和短柱，甚至比一般框架楼层的错层更严重，易产生短柱剪切脆性破坏，形成抗震薄弱部位，为防止此错层部位的破坏，结构抗震设计时还应采取相应的措施尽量避免或减小此处的地震作用，以免此处的破坏。

本文仅对有错层的地下室结构作了简单的初步探讨。具体工程各有不同，需要我们设计人员具体情况具体分析。

参考文献：

第5篇：建筑结构设计问答及分析范文

关键字：上部结构的嵌固部位；刚度比；地下室顶板

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：

1 上部结构嵌固部位的确定

地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，《抗震规范》第6.1.14条提出下列基本要求：

1.1 地下室顶板应避免开设大洞口，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构，其楼板厚度不宜小于180mm（有绿化要求的板厚不宜小于250mm），混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每个方向的配筋率不宜小于0.25%。

1.2 结构地上一层的侧向刚度，不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍，地下室周边已有与其顶板相连的抗震墙。

对于大底盘多塔楼结构，其中的每一栋塔楼“相关范围”内的侧向刚度比要满足要求。，对于大底盘单塔楼，“相关范围”内的侧向刚度比也要满足要求。其中“相关范围”指从地上结构（主楼、有裙房是含裙房）周边外延不大于20m。同时还应注意地下室结构的侧向刚度指其结构自身刚度，在确定上部结构嵌固部位时，楼层的侧向刚度比的计算中不考虑土对地下室外墙的约束作用。事实上，回填土对地下室结构的约束作用很大，一般情况下可按地下室结构自身刚度的3~5倍近似考虑，因此，地下室结构与周围回填土的总刚度要比地下室结构的自身刚度大许多，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，包括地下室结构自身及回填土影响的地下室总侧向刚度为上部结构的4.5倍以上；而当地下室顶板不能作为上部结构的嵌固部位时，包括地下室结构自身及回填土约束的地下室总侧向刚度，一般情况下也不会小于上部结构的3倍。因此地下室顶板处对上部结构的嵌固作用是客观存在的，是否作为上部结构的嵌固部位，考察的只不过是这种嵌固作用的强弱问题，无论地下室顶板是否作为上部结构的嵌固部位，结构设计中均应考虑地下室顶板处实际存在的嵌固作用，采取相应的加强措施。

2 当地下室顶板可以作为上部结构的嵌固部位时

当地下室顶板可以作为上部结构的嵌固部位时，应满足《抗震规范》第6.1.14条的要求：

2.1 地下室顶板应避免开设大洞口，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，相关范围以外的地下室顶板宜采用现浇梁板结构，其楼板厚度不宜小于180mm（有绿化要求的板厚不宜小于250mm），混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每个方向的配筋率不宜小于0.25%。

2.2 地下室顶板那对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外，尚应满足下列规定之一，(1)地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍，且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。（2）地下一层梁刚度较大时，柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍，同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。

2.3 地下一层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积，不应少于地上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积。

3 当地下室顶板不可以作为上部结构嵌固部位时：

建议地下室顶板、梁、柱、墙等仍应满足《抗震规范》第6.1.14条的要求,因为无论地下室顶板是否作为上部结构的嵌固部位，地下室顶板都有实际存在的嵌固作用。

3.1 对于大底盘单塔楼结构，当地下室顶板不可以作为上部结构嵌固部位时：a当为一层地下室时，嵌固部位取在基础顶部，b当为多层地下室时，可按刚度比来确定嵌固部位，如地下二层刚度与首层（即地上一层）刚度比大于2时，可认为地下二层板顶为嵌固部位，地下二层的结构构件要满足嵌固部位的要求，但对于地下一层的结构构件（板、梁、柱、墙等）有条件时也满足嵌固部位的要求。必要时对首层及地下一层的抗侧力构件采取包络设计方法。

3.2 对于大底盘多塔楼结构，当地下室顶板不可以作为上部结构嵌固部位时，则工程就属于《高规》规定的大底盘多塔楼复杂高层的结构，应按《高规》第10.6节的规定设计。

4 与嵌固部位有关的问题

4.1 房屋高度的起算点为室外地面，与嵌固部位无关，实际工程可考虑嵌固部位下移导致地震作用加大等不利因素，适当提高结构的抗震性能。

4.2 基础的埋置深度与建筑高度有关，与嵌固部位无关，实际工程可考虑地基土对房屋约束作用的降低导致嵌固部位下移等不利因素，采取适当的验算和加强措施，已确保建筑物的抗倾覆稳定型。

5 结束语

据上述讨论，地下室顶面通常具有嵌固部位要求的基本条件，一般情况下，应尽量将上部结构的嵌固部位选择在地下室顶面，这样结构的加强部位明确，结构设计的经济性好。当地下室顶板不可以作为上部结构嵌固部位时，这时计算要求取不同的嵌固部位（如地下室为一层时就应按地下一层地面即基础顶面和地下室顶板）分别计算，取不不利值设计。

参考文献：

[1] 中华人民共和国国家标准 建筑抗震设计规范（GB50011-2010）

第6篇：建筑结构设计问答及分析范文

关键词：弹性楼板假定；刚性楼板假定；弹性板6；弹性板3；弹性膜；平面内刚度；平面外刚度

一、 前言

本文所述弹性楼板是指PKPM软件中设定的弹性板6、弹性板3、和弹性膜。不同假定的弹性楼板被建议用于不同情况下的实际工程中，常常是板柱结构、厚板转换结构、空旷结构和楼板开大洞形成狭长板带、连体多塔结构的连接楼板，框支剪力墙结构的转换层楼板等。本文主要论述比较弹性楼板假定在一般常规工程中的适用性及应用。

二、 刚性与弹性楼板假定的原理简介

刚性楼板假定：其含义是假定楼板平面内刚度无限大，平面外刚度为零。

弹性板6：弹性板6假定是采用壳单元真实地计算楼板的平面内刚度和平面外刚度。

弹性板3：弹性板3假定是指假定楼板平面内无限刚而平面外刚度真实考虑。

弹性膜：弹性膜假定是采用平面应力膜单元真实地计算楼板平面内刚度，忽略楼板平面外刚度（面外刚度为0）。

三、 理论比较分析

1、理论比较

《高层规程》5.1.5条规定，“进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。”刚性楼板假定这一特有的结构概念使结构计算概念明了，计算简便；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μ、υ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（θx、θy、ω）；使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。在采用刚性楼板假定时，忽略了楼板的平面外刚度，使结构总刚度偏小。实际上楼板的面外刚度可以近似理解为楼面梁的有效翼缘刚度，为此规范给出了用梁刚度放大系数变相考虑楼板面外刚度的方法。即对现浇楼面的梁刚度采用1.3－2.0增大系数来考虑翼缘的增大作用。刚性楼板假定适用于绝大多数楼面形式较规则的工程。

《高层规程》5.1.5条规定，“当楼板会产生较明显的面内变形时，计算时应考虑楼板的面内变形。”弹性楼板6假定采用壳单元模型，可真实的计算面内刚度，考虑面内变形，同时还真实的计算面外刚度大小，并且通过面外刚度传递部分竖向荷载，是最符合工程真实受力情况的假定。

《高层规程》10.2.22条规定，“转换厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切计算确定”。弹性楼板3假定是针对厚板转换结构的厚板提出来的。由于厚板较大，其面内刚度也很大，但其面外刚度是传力的关键，通过厚板的面外刚度改变传力路径，将厚板以上部分结构的力传递到厚板下面的结构。PKPM程序采用中厚板变曲单元计算楼板平面外刚度。因此弹性板3假定主要适用于厚板转换结构的分析。

《抗震规范》3.4.4条规定，“凸凹不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；高烈度或不规则程度较大时，宜计入楼板局部变形的影响。”《高层规程》4.3.6条规定，“当楼板平面比较狭长、有较大的凹入和开洞而使楼板有较大削弱时，应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。”弹性膜假定真实计算楼板平面内刚度，而忽略楼板平面外刚度是符合上述规范要求的一种假定。弹性膜假定常被建议用于空旷的工业厂房和体育场馆的楼板、楼板局部开大洞形成的狭长板带、有效宽度狭窄的环形楼板。

2、分析

通过上述比较，我们可以知道刚性楼板、弹性板6、弹性板3、弹性膜四种假定下的楼板，主要存在的区别只在于平面内刚度是取无限刚或是真实刚度以及平面外刚度的考虑与否的区别。

从理论上说，弹性楼板6假定是最符合楼板真实受力情况的，可以应用于任何工程。

而另外三种楼板假定皆是根据不同的工程情况对楼板刚度计算进行了不同程度的简化。

而上述四种假定中，与实际情况最不相符的，就是刚性楼板假定。刚性楼板假定中，其面内无限刚假定与实际情况不符，弹性板3假定中的厚板才更适用于面内无限刚假定；其面外刚度为零亦于工程实际情况不符，常规工程板厚一般取为100mm，面外刚度是不为0的。

采用刚性楼板假定时，认为所有的竖向荷载都由梁承担，板作为安全储备；而采用弹性楼板6和刚性楼板3假定时，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，将使梁弯矩减小，导致梁配筋减小。明显后者更符合实际受力情况，虽然梁的安全储备减小了，但传力方式是符合强柱弱梁的设计理念的，并且在满足抗震要求的前提下，没必要做无谓的增加和浪费。

下面我们可以通过一个实际常规工程来比较在不同假定下所取得的不同计算结果，以对上述比较分析进行论证。

四、 工程实例及计算比较

工程简介：本工程位于广西钦州市浦北县。层数为18层，采用剪力墙结构；抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度为7度。抗震等级：剪力墙为三级；基本风压W0=0.41 KN/m2（按50年一遇），地面粗糙度：B。下面分别采用SATWE与PMSAP软件对模型进行计算，并比较分析在刚性楼板假定、弹性板6假定、弹性板3假定和弹性膜假定下的计算结果。

1、 不同板假定对结构的影响：

在一般的多、高层结构分析中，采用刚性楼板假定，楼板不参加整体结构的计算，它对于结构整体性能的影响往往作为梁的翼缘或通过一些经验调整系数来体现。如果采用弹性楼板假定，在SATWE与PMSAP软件中，可以通过“多边形楼板单元”进行模拟，进入整体结构分析，这样做一方面比较准确地考虑了楼板对结构整体性能的影响，同时还可以计算出楼板的应力及配筋。由于楼板的计算结果同梁、柱、墙一样是从整体分析中得出，严格考虑了楼层之间、构件之间的耦合作用及地震作用的CQC组合，因而精度较高，更能保障设计的安全性、合理性。对于楼板所采用的这种整体分析与设计方法，是采用刚性楼板假定情况下所不具备的。

计算结果表明，刚性的计算周期比弹性板的大，可知刚性假定使结构总刚减小，周期加长，对地震力吸引减小，偏向不安全。

2、 对梁的影响比较：

通过经验系数的调整所体现的梁刚度会因系数的取值不同造成梁的计算与配筋结果有较大的出入。在PMSAP软件中，梁刚度放大作了全面改写，可以选择砼矩形截面自动转为T型截面计算内力并配筋；这种梁刚度的放大更加符合真实情况，并可由程序自己确定真实增大系数。

计算结果表明：刚性楼板假定中梁的计算结果比之弹性楼板假定的计算结果偏大。

3、 对柱墙的影响比较：

SATWE采用的是在壳元基础上凝聚而成的墙元模型；PMSAP采用的是精度高、适应性强的壳元模式。两者所用的单元模型同属一类。在刚性楼板假定条件下，其将楼面荷载全部传递于楼面梁上，然后由梁传递给竖向构件柱或者墙，传力途径明确但有时不完全符合实际情况；而使用弹性楼板6和弹性板3的假定后，楼板在面外刚度非0的情况下，对全楼结构做完全的有限元分析，将楼面荷载以刚度大小按有限元传力递径传递给梁或墙。所得出的结果表明：刚性楼板假定中墙柱的计算结果较小于弹性楼板假定。

抗震规范要求的强柱弱梁的原理，在现实设计中普遍存在不能实现的诸多情况。如弹性计算模型加大了梁端负弯矩，梁底筋全部锚入柱内的不合理配置，不合理的构件裂缝验算加大了端部实际配筋，忽略了现浇楼板配筋对梁端实际承载力的影响等；这些都造成了“强梁弱柱”的可能。所以通过弹性楼板6假定的更符合实际的真实传力途径对梁进行设计，而不是一味的加大，才能更符合规范要求。

通过上述比较我们可知，在常规工程下，亦可以真实的考虑楼板的面内及面外刚度，以期达到更接近真实情况的计算结果和配筋结果。

五、 结论

除开规范对计算结构位移周期要求使用刚性楼板假定的情况，虽然刚性楼板假定依然适用于绝大多数的常规工程，但是由于假定自身对计算的简化原因，造成一定的与实际情况的偏差，以及因为对偏差的考虑加入的调整系数有不同取值等因素，使得计算结果加入了过多的人为干预因素，难以达到真实的实际情况；并且刚性假定下的竖向荷载传力途径与真实情况也有不符，从而造成的计算结果与实际偏差，而以上诸因素造成的偏差都最终影响了构件的配筋和工程的含钢量。在如今提倡安全、经济的发展环境下是不合适的。

弹性板6这种最符合楼板真实受力情况的假定可以很好的避免上述刚性假定产生的偏差，部分竖向力通过面外刚度传递的传力途径原理也符合强柱弱梁的抗震设计原则。因此，在计算速度越来越快的今天，在常规工程中使用弹性板6假定对工程进行配筋计算是既合理合适又安全节约的。而在不同的工程情况下，依然可以考虑采用面内无限刚或面外刚度为0的弹性板3假定或弹性膜假定。

参考文献：

[1] 建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)，中国建筑工业出版社，2010

[2] 混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)，中国建筑工业出版社，2002

[3] 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2002)，中国建筑工业出版社，2002

[4] PMSAP用户手册及技术条件，2005-4

[5] SATWE用户手册及技术条件，2005-4