合肥某產(chǎn)品辦公樓結(jié)構(gòu)分析

合肥某產(chǎn)品辦公樓結(jié)構(gòu)分析

1樓地面地震突出尺寸該項(xiàng)目為合肥某產(chǎn)品建設(shè)項(xiàng)目，建筑面積5層，高度23.1米，最大柱網(wǎng)10.6米9.6米。樓層層高:底層6.3m,2層及以上4.2m。典型平面尺寸見圖1所示。樓面使用活荷載5kN/m2。所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g,設(shè)計(jì)地震分組:第一組;場地類別:Ⅱ類;特征周期Tg=0.35s。框架、板柱的柱抗震等級二級、抗震墻抗震等級二級。2計(jì)算結(jié)構(gòu)和方法的選擇2.1有梁框架及剪力墻根據(jù)抗震規(guī)范規(guī)定,房屋的周邊應(yīng)采用有梁框架,本工程分別在(3)、(9)、B、G軸線采用有梁框架。在樓、電梯洞口及衛(wèi)生間等位置設(shè)置剪力墻。有梁框架及剪力墻平面布置圖見圖1所示。為了減輕樓板自重,降低總體造價(jià),本工程采用了現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋。2.2接觸問題的正截面的確定根據(jù)JGJ3—2010第8.2.3條,板柱結(jié)構(gòu)、板柱—剪力墻結(jié)構(gòu)在垂直荷載和水平荷載作用下的內(nèi)力及位移計(jì)算,宜優(yōu)先采用連續(xù)體有限元空間模型的計(jì)算方法進(jìn)行更準(zhǔn)確的計(jì)算分析,也可采用平面等代框架法或經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法。等代框架法的實(shí)質(zhì)是取一定寬度的樓板,當(dāng)做“等代梁”,然后在兩個(gè)方向分別計(jì)算平面框架(均考慮全部荷載)。等代梁的寬度的取值方法如下:1)垂直荷載作用下等代梁的寬度按GBJ130—90第3.3.5條規(guī)定取垂直于計(jì)算跨度方向的兩個(gè)相鄰區(qū)格板中心線之間的距離,在水平荷載作用下GBJ130—90第6.2.5條規(guī)定取垂直于計(jì)算跨度方向的兩個(gè)相鄰區(qū)格板跨的各1/4。2)JGJ3—2010第8.2.3條規(guī)定等代梁的寬度采用垂直于等代框架方向兩側(cè)柱距各1/4。3)SLABCAD中的等代梁寬度的兩種實(shí)現(xiàn)方法:第一種按PM中輸入的等代梁寬度與位置劃分板帶。若在PMCAD中輸入了等代框架梁,則建議選擇此項(xiàng)。第二種按升板規(guī)范自動劃分板帶。若在PMCAD中沒有輸入等代梁,而是輸入的虛梁,則建議選擇此項(xiàng)。程序默認(rèn)值為按垂直于等代框架方向兩側(cè)柱距各1/4計(jì)算。按虛梁輸入多用于地下工程等只需要算豎向力而不需要算水平力時(shí)。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法是根據(jù)鋼筋混凝土板的試驗(yàn),考慮樓板開裂后的轉(zhuǎn)動和內(nèi)力重分布,歸納出彎矩系數(shù),直接求出兩個(gè)方向柱上板帶和跨中板帶的彎矩,然后便可分別計(jì)算兩個(gè)方向的樓板配筋。結(jié)構(gòu)布置規(guī)則時(shí),可采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法手算復(fù)核。GBJ130—90中第3.3.3條規(guī)定:符合下列條件時(shí),在垂直荷載作用下板柱結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算:1)活荷載為均布荷載,且不大于恒荷載的3倍;2)每個(gè)方向至少有3個(gè)連續(xù)跨;3)任一區(qū)格內(nèi)的長邊與短邊之比不應(yīng)大于1.5;4)同一方向上的最大跨度與最小跨度之比不應(yīng)大于1.2;5)不規(guī)則柱網(wǎng),柱的偏離值不應(yīng)大于跨度的10%。經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法和等代框架法,其實(shí)質(zhì)是將雙向板在縱橫兩個(gè)方向按照單向結(jié)構(gòu)分別計(jì)算,且每個(gè)方向計(jì)算時(shí)都要考慮全部的作用荷載。本工程采用PKPM軟件的SATWE模塊作整體分析,采用SLABCAD模塊進(jìn)行有限元分析和板帶配筋、撓度、裂縫及板柱節(jié)點(diǎn)的抗沖切計(jì)算。對柱上板帶,水平荷載作用下的內(nèi)力取SATWE的計(jì)算結(jié)果,豎向作用(包括預(yù)應(yīng)力荷載)內(nèi)力取SLABCAD有限元分析的結(jié)果進(jìn)行積分。對于跨中板帶,只取有限元積分的結(jié)果。對于板柱節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算選擇讀取SATWE計(jì)算的上下柱子軸力差作為沖切驗(yàn)算的沖切力,頂層則取上層軸力為0,并進(jìn)行手算復(fù)核。3結(jié)構(gòu)計(jì)算3.1彈性樓板單元網(wǎng)格劃分本工程整體分析采用PKPM2010軟件的SATWE模塊進(jìn)行計(jì)算。在建筑模型與荷載輸入時(shí),對無梁樓蓋部分,在PMCAD中可采用零剛度零質(zhì)量的虛梁輸入或者輸入等代梁。本工程采用后者。等代梁寬度按柱上板帶規(guī)則取,即JGJ3規(guī)定的水平力計(jì)算下的板帶寬度取,高度取板厚。由于軟件PKPM2010仍然未考慮梁板重疊部分的恒載重復(fù)計(jì)算問題,在PMCAD中須考慮梁自重的重復(fù)計(jì)算產(chǎn)生的影響。具體方法有兩種:第一種在PMCAD中材料信息輸入時(shí)混凝土容重填0,同時(shí)手動輸入梁板柱及剪力墻的自重;第二種在PMCAD中材料信息輸入時(shí)混凝土容重填25kN/m3,同時(shí)在等代梁處輸入合適的負(fù)恒載,調(diào)整重復(fù)計(jì)算的恒載。本工程采用第二種方法建模。在SATWE程序特殊構(gòu)件補(bǔ)充定義時(shí),定義彈性樓板6,即考慮樓板平面內(nèi)剛度和平面外剛度,真實(shí)地模擬樓板的剛度和變形。PKPM2010已經(jīng)能夠自動對彈性樓板單元進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分,且網(wǎng)格細(xì)分的最大控制長度和協(xié)調(diào)性要求與墻元的網(wǎng)格劃分設(shè)置一致,可以有效提高整體結(jié)構(gòu)分析的質(zhì)量和精度,不需要按老版軟件在每個(gè)房間內(nèi)每隔1m～2m增設(shè)虛梁,進(jìn)行有限元的劃分。本工程指定墻元細(xì)分最大控制長度=1m,樓板網(wǎng)格劃分如圖2所示。計(jì)算位移比時(shí)選擇全樓強(qiáng)制剛性樓板假定,選擇地震作用分析方法時(shí)選擇總剛分析方法。3.2板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)體系周期:T1=0.7523s,T2=0.4123s,T3=0.3470s。全樓剛性樓板假定下的最大層間位移角:X-5%=1/1509,Y-5%=1/1688。根據(jù)抗震規(guī)范GB50011—2010第6.6.3.1條,板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)中,抗震墻宜承擔(dān)結(jié)構(gòu)的全部地震作用。各層板柱和框架部分應(yīng)能承擔(dān)不少于本層地震剪力的20%。各層地震力調(diào)整系數(shù)如表1。3.3動態(tài)監(jiān)測技術(shù)SLABCAD前處理樓板數(shù)據(jù)生成時(shí),2010新版程序中應(yīng)注意兩點(diǎn),第一,現(xiàn)在只需填上恒載,自重由程序在內(nèi)部按板厚和容重(25kN/m3)自動處理。第二,等代梁計(jì)算的時(shí)候不再重新計(jì)算梁自重。注意這兩點(diǎn)與SATWE的區(qū)別,從而在前處理中正確輸入恒載信息。在樓板分析與配筋設(shè)計(jì)中選擇“考慮結(jié)構(gòu)整體作用,接SATWE空間分析的內(nèi)力”,考慮柱上板帶水平荷載作用下的內(nèi)力。3.4節(jié)點(diǎn)沖切承載力計(jì)算本文以(7)軸交E軸板柱節(jié)點(diǎn)為例進(jìn)行補(bǔ)充驗(yàn)算。根據(jù)GB50010—2010第6.5.3條求得節(jié)點(diǎn)沖切截面的最大抗沖切承載力:沖切承載力計(jì)算分為無地震組合下和有地震組合下兩種情況。3.4.1節(jié)點(diǎn)沖切承載力根據(jù)GB50010—2010第F.0.1條求得無地震作用組合下節(jié)點(diǎn)沖切承載力:配置抗沖切箍筋φ10@50(6),根據(jù)GB50010—2010第6.5.3條得:取F抗=3000kN>Fl,eq=2348kN,滿足要求。3.4.2地震作用下節(jié)點(diǎn)沖切的負(fù)荷計(jì)算查SATWE計(jì)算結(jié)果:根據(jù)GB50010—2010第11.9.4條及GB50011—2010第6.6.3筋10mm@mm二級板柱節(jié)點(diǎn)增大系數(shù)為1.5,故配置抗沖切箍筋φ10mm@50mm(6),根據(jù)GB50010—2010第11.9.4條得:取F抗=3000kN>Fl,eq=2016kN,滿足要求。4采用有限元空間模型計(jì)算由于大柱網(wǎng)和高凈空的要求,板柱-剪力墻