新手必看之建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算步驟

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前記：
    新規(guī)范對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求，結(jié)構(gòu)計算更加復(fù)雜多樣，因此不可能一次完成，而應(yīng)當(dāng)從整體到局部、分層次完成。主要計算過程可以分為四步進(jìn)行：整體參數(shù)計算，整體合理性計算，構(gòu)件優(yōu)化計算和抗震性能驗算。每步計算中又包含多次試算，在上一步計算取得合理結(jié)果以后，方可進(jìn)行下一步計算，以便使結(jié)構(gòu)計算過程科學(xué)化，提高設(shè)計工作效率。
　　新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范在結(jié)構(gòu)可靠度、設(shè)計計算、配筋構(gòu)造方面均有重大更新和補充，特別是對抗震及結(jié)構(gòu)的整體性，規(guī)則性做出了更高的要求，使結(jié)構(gòu)設(shè)計不可能一次完成。如何正確運用設(shè)計軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，以滿足新規(guī)范的要求，是每個設(shè)計人員都非常關(guān)心的問題。以SATWE軟件為例，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算步驟的討論，對一個典型工程而言，使用結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算分四步較為科學(xué)。

1．完成整體參數(shù)的正確設(shè)定
　　計算開始以前，設(shè)計人員首先要根據(jù)新規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊對參數(shù)意義的描述，以及工程的實際情況，對軟件初始參數(shù)和特殊構(gòu)件進(jìn)行正確設(shè)置。但有幾個參數(shù)是關(guān)系到整體計算結(jié)果的，必須首先確定其合理取值，才能保證后續(xù)計算結(jié)果的正確性。這些參數(shù)包括振型組合數(shù)、最大地震力作用方向和結(jié)構(gòu)基本周期等，在計算前很難估計，需要經(jīng)過試算才能得到。
(1)        振型組合數(shù)是軟件在做抗震計算時考慮振型的數(shù)量。該值取值太小不能正確反映模型應(yīng)當(dāng)考慮的振型數(shù)量，使計算結(jié)果失真；取值太大，不僅浪費時間，還可能使計算結(jié)果發(fā)生畸變?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.1.13-2條規(guī)定，抗震計算時，宜考慮平扭藕聯(lián)計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不宜小于15，對多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓的9倍，且計算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90％。一般而言，振型數(shù)的多少與結(jié)構(gòu)層數(shù)及結(jié)構(gòu)自由度有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)層剛度突變較大時，振型數(shù)應(yīng)當(dāng)取得多些，如有彈性節(jié)點、多塔樓、轉(zhuǎn)換層等結(jié)構(gòu)形式。振型組合數(shù)是否取值合理，可以看軟件計算書中的x，y向的有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9。具體操作是，首先根據(jù)工程實際情況及設(shè)計經(jīng)驗預(yù)設(shè)一個振型數(shù)計算后考察有效質(zhì)量系數(shù)是否大于0.9，若小于0.9，可逐步加大振型個數(shù)，直到x, y兩個方向的有效質(zhì)量系數(shù)都大于0.9為止。必須指出的是，結(jié)構(gòu)的振型組合數(shù)并不是越大越好，其最大值不能超過結(jié)構(gòu)得總自由度數(shù)。例如對采用剛性板假定得單塔結(jié)構(gòu)，考慮扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)作用時，其振型不得超過結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍。如果選取的振型組合數(shù)已經(jīng)增加到結(jié)構(gòu)層數(shù)的3倍，其有效質(zhì)量系數(shù)仍不能滿足要求，也不能再增加振型數(shù)，而應(yīng)認(rèn)真分析原因，考慮結(jié)構(gòu)方案是否合理。
（2）最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用，結(jié)構(gòu)地震反映的大小也各不相同，那么必然存在某各角度使得結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)值最大的最不利地震作用方向。設(shè)計軟件可以自動計算出最大地震力作用方向并在計算書中輸出，設(shè)計人員如發(fā)祥該角度絕對值大于15度，應(yīng)將該數(shù)值回填到軟件的“水平力與整體坐標(biāo)夾角”選項里并重新計算，以體現(xiàn)最不利地震作用方向的影響。
（3）結(jié)構(gòu)基本周期是計算風(fēng)荷載的重要指標(biāo)。設(shè)計人員如果不能事先知道其準(zhǔn)確值，可以保留軟件的缺省值，待計算后從計算書中讀取其值，填入軟件的“結(jié)構(gòu)基本周期”選項，重新計算即可。
　　上述的計算目的是將這些對全局有控制作用的整體參數(shù)先行計算出來，正確設(shè)置，否則其后的計算結(jié)果與實際差別很大。