如何快速做好普通超限住宅的结构设计

如何快速做好普通超限住宅的结构设计

杨娉

成都基准方中设计有限公司武汉分公司

现在民用住宅设计中出现了越来越多的超限高层，一般都是较为普通的B级高度的剪力墙结构或是筒体结构。对于初次做超限设计的工程师，在设计过程中可能会遇到很多问题，也会由于经验不足做不少反复工作。本文仅为个人的一点经验总结，希望能帮助后面的同事们在紧张的设计工期下少走弯路快速做好超限设计。

在上面的设计流程分析图中可以看出做设计前首先要明确建筑物的性能设计目标。超限高层应尽量选用体型规则的的结构方案，在做初步设计过程中如果发现户型高宽比过大，平面开大洞等不规则性超过高规适用范围较多时及时与建筑师协调改进结构方案，尽量减少结构不符合概念设计的情况和程度。出于对民用建筑的成本控制对于普通不超B级高度的住宅尽量控制采用性能目标D，如果体型过于不规则，高度接近B级极限，专家评审会要求提高性能设计目标等级。如果甲方坚持采用不规则户型应提前告知因此会带来的成本变化，以免后续带来更大的设计变更，延误甲方施工工期。

初次做设计大家可能仅仅跑了小震作用下的模型没用问题就会去跑MIDAS做比对，这样做如果后续中震作用下出现较多构件受剪截面不满足规范要求或者位移比指标超限时又要重调小震模型再去跑MIDAS引起重复工作，浪费时间和精力，所以在做MIDAS比对前应先将中震和大震的模型都跑一遍，看下结构是不是能满足规范要求。

下面就设计流程中要关注的问题及出现问题如何检查做一下小结：

小震模型要关注以下几条

1）计算参数

A）计算参数与普通模型基本一致，地震荷载中需考虑多条地震波计算结果平均值与规范反应谱比值的楼层剪力放大系数（即应该将小震弹性时程分析结果带入）；

B）风荷载计算时注意体形系数放大1.1（对于规则平面可以采用1.05）倍（注意不要直接改风压值），同时考虑横向风振和扭转风振的影响，必要时需考虑横向风振放大系数1.0~1.2倍（参考荷载规范8.3.2和附录H.2），风荷载基本体型系数应按高规附录B计算且不小于1.4不能直接按1.4填；

2）计算结果判断：

A）一般170米剪力墙结构尽量控制在4.5s（6度区）以内，如果周期太大结构剪重比难以满足地震波选择难度也会增加

B）层间位移角应留有富余，接近规范限值容易被超限专家提

C）剪重比不应小于最小剪重比调整系数的85%，调整层数不宜过多，最好不超过总楼层数的15%；注意判断是否扭转效应明显（高规4.3.12条楼层最小地震剪力系数差值计算），对剪重比最小调整系数有影响，尽量将楼层位移比控制在1.2以下中震不屈服计算要注意

1）计算参数

A）连梁刚度折减系数取0.4，阻尼比0.06

B）不计算风荷载，如果设计结构有较多显红的构件注意核查是否忘记取消风载计算了

2）计算结果判断：

A）竖向构件偏心受拉：拉应力未超过混凝土抗拉标准值按特一级构造，超过标准值宜设置型钢（应尽量在初步设计时避免发生此情况）

B）层间位移角：根据不同的性能目标，要求不同（注意结合高规3.7.5和抗规附录M）

大震不屈服计算要注意：

连梁刚度折减系数取0.3，阻尼比0.07，场地特征周期要比小，中震增大0.05（抗规5.1.4条）；

关键构件、普通竖向构件、耗能构件的截面抗剪验算，避免发生脆性破坏；层间位移角要满足限值要求，实现大震不倒

MIDAS，SAUSAGE模型之间转换的问题

3）最新版的PKPM和MIDAS转换就近期的工程比对来看层间位移角值相差比较大，建议初始建模用YJK

2）在MIDAS转换中注意砼等级修改是否是正确的，软件有两处修改的地方，一般需修改下面截图中的构件砼等级

3）SAUSAGE分析一般需要很长时间，为了减少计算时间提高效率就需要注意以下几点

A）模型初始模态分析完成后要先看一下步长一般在5e-05这个级别上就比较合理，若步长较小要重新模态分析，否则SAUSAGE的计算时间会很长

B）尽量减少地震波的长度，模型计算量的大小跟地震波的长度是成正比的

C）网格划分得越精细，节点数越多，自由度数越大，计算时间越长，所以SAUSAGE软件默认的单元细分尺寸为0.6~0.8米，可以将细分尺寸适当放大（如1米），可以有效的减小自由度，提高计算效率。