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天津市房屋建筑工程施工图设计审查常见问题 结构篇·结构计算与分析 五 结构计算与分析
1 框架结构未进行薄弱层的弹塑性变形验算
【相关标准】《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）第5.5.2条规定：7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框架结构应进行罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算。
【提示】震害调查表明：如果结构中存在薄弱层或薄弱部位，在强烈地震作用下，由于个别主要抗侧力构件薄弱部位产生的最大弹塑性变形超过其极限变形能力，将会引起结构构件严重破坏甚至导致结构的整体倒塌或局部倒塌。对于钢筋混凝土框架结构，屈服强度系数小于0.5的楼层在强震作用下的弹塑性变形较大，为结构的薄弱部位，因此，抗震规范规定对楼层屈服强度系数小于0.5的框架结构，应进行罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算。
在事先不能判断楼层屈服强度系数是否小于0.5的情况下，可由程序计算出楼层的屈服强度系数，再判断是否应进行弹塑性变形验算，这些可由程序统一完成。综合以往审查的工程发现，多数框架结构存在屈服强度系数小于0.5的层位，尤其对于有明显薄弱层的结构；也有部分框架结构的弹塑性变形计算结果不符合规范限值的要求，在这种情况下必须对薄弱层采取加强措施，并重新计算直到符合规范要求。
对结构进行罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算，是实现结构“大震不倒”概念设计的重要措施，因此应按规范的规定进行验算。
2 未计算斜交抗侧力构件方向的结构水平地震作用
【相关标准】《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）第5.1.1-2条规定：有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于150时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
【提示】工程设计中常遇到折线形的建筑平面，如沿场地折线边缘而建的建筑物，或采用Y字形平面等，部分设计忽略了沿斜交抗侧力构件方向的水平地震作用计算。补
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天津市房屋建筑工程施工图设计审查常见问题 结构篇·结构计算与分析 充的斜交方向的计算表明：个别构件的受弯或受剪配筋，有时是斜交方向地震作用的计算结果起控制作用，不能忽视，应严格按规范执行。
另外，由于地震作用的随机性，地震力沿不同的方向作用时结构地震反应的大小各不相同，因此存在一个使得结构地震反应最大的方向角。计算软件可以计算出最大地震力作用的方向角并在结构周期文件中输出。如果该角度大于15°，应将该数值回填到结构计算总信息中并重新计算，以体现最不利地震作用方向对结构的影响。
3 计算地震作用时振型数选取不合理
【相关标准】《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第5.1.13-2条规定：B级高度和复杂高层建筑结构，在抗震计算时，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。 【提示】有些复杂高层和高柔的超高层建筑结构，计算地震作用时选用的振型数偏少，忽略了高振型的影响，使部分楼层的计算结果与实际偏差较大。对于高柔的长周期结构，高振型的影响不容忽视，为使高柔建筑的分析精度有所改进，当采用振型分解法计算结构地震作用及地震作用效应时，其组合的振型数应适当增加，振型数应达到使振型参与质量不小于总质量的90%所需的数量。
对于一般结构，《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）第5.2.2条的条文说明中，规定了计算振型数应使振型参与质量达到总质量的90%的要求。按扭转耦联振型分解法计算时，各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度，因此，振型数一般可按下列要求选择：当考虑平扭耦连时，振型数应不多于房屋层数（假定楼板为水平刚性）的3倍；房屋层数≥3的多层建筑，振型数应≥9；高层建筑的振型数应≥15；对多塔楼结构的振型数应≥塔楼数的9倍。电算时选择的振型组合数是否合理，可以通过计算结果中X、Y两个主轴方向的有效质量系数是否大于0.9判定，若小于0.9，可逐步增加振型个数，直到X、Y两个方向的有效质量系数都大于0.9为止。
4 电算总信息中有关参数的输入问题
【相关标准】《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第5.1.8条规定：高层建
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天津市房屋建筑工程施工图设计审查常见问题 结构篇·结构计算与分析 筑结构内力计算中，当楼面活荷载大于4KN/㎡时，应考虑楼面活荷载不利布置引起的梁弯矩的增大；第5.2.2条规定：在内力与位移计算中，现浇楼面和装配整体式楼面中梁的刚度可考虑翼缘的作用予以增大，楼面梁刚度增大系数可根据翼缘实际情况取1.3～2.0；第5.2.4条规定：高层建筑结构楼面梁受扭计算中应考虑楼盖对梁的约束作用，当计算中未考虑楼盖对梁扭转的约束作用时，可对梁的计算扭矩乘以折减系数予以折减。
【提示】电算总信息输入时应注意以下参数的取值问题：
1）梁设计弯矩增大系数：有些设计人不区分具体工程的楼面荷载大小及不利布置情况，均将梁设计弯矩增大系数输入1.1～1.3。当楼面活荷载较大时，应考虑楼面活荷载的不利布置引起的梁弯矩的增大，如果计算总信息中已考虑了活荷载不利布置的影响，则梁的弯矩无需再放大；
2）梁刚度增大系数：与楼板整浇的梁，截面形状为T形或г形，其抗弯刚度均比矩形截面大。计算时框架梁按矩形截面输入，将矩形梁的刚度乘以一个梁刚度增大系数来近似考虑楼板对梁刚度的提高作用。该增大系数应根据梁翼缘尺寸与梁截面尺寸的比例予以确定，设计人可视工程的具体情况在1.3～2.0之间合理取值；对于大截面梁或宽扁梁，应按实际刚度增大系数考虑。有些设计中将该系数取为1.0，低估了梁的实际刚度，将会导致结构刚度和地震作用的计算结果偏小；
3）梁扭矩折减系数：由于受楼盖的约束作用，与楼板整浇的梁实际受到的扭矩小于理论计算值。因此，可以将梁的计算扭矩乘以一个小于1.0的折减系数来考虑楼盖对梁扭转的约束作用。计算分析表明：扭矩折减系数与楼盖的约束作用和梁的位置密切相关，折减系数的变化幅度较大，应根据具体情况确定。但下列情况梁的抗扭刚度不应折减：周边无楼板与之相连的梁、环形梁及剪力墙结构角窗部位的转角连梁，其折减系数应取1.0。
5 未考虑双向水平地震作用下的扭转影响
【相关标准】《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版）第5.1.1-3条和《高
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天津市房屋建筑工程施工图设计审查常见问题 结构篇·结构计算与分析 层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第3.3.2-2条规定：质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响。
【提示】不对称、不均匀的结构是“不规则结构”的一种，在同一结构平面内的质量、刚度布置不对称，或虽在平面内对称，但沿高度分布不均匀的结构，都具有明显的不规则性，应考虑双向水平地震作用下的扭转影响。
《建筑抗震设计规范疑问解答》第4.2条指出：在刚性楼板假定条件下，当计算小震作用下的楼层最大弹性水平位移（或层间位移）与该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的比值大于1.2时，判断为扭转不规则；当比值接近1.5时，判断为特别不规则；当比值大于1.5时，一般判断为严重不规则。此时，计算的弹性水平位移（或层间位移）为代数值，当位移值小于规范限值的50%时，判断严重扭转不规则的比值可以适当放松。需要注意的是，最大值和平均值的计算，均取楼层中同一轴线两端的竖向构件计算，不考虑楼板中悬挑的端部。
综上所述，当结构的扭转位移比接近1.5，且位移值不小于规范限值的50%时，表明结构质量和刚度分布明显不对称、不均匀，应按规范的规定计算双向水平地震作用下的扭转影响。
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6 高层建筑结构计算时未考虑偶然偏心的影响
【相关标准】《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第3.3.3条规定：计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响，每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按
ei=±0.05Li采用；第4.3.5条规定计算结构的扭转位移比时应考虑偶然偏心的影响。
【提示】结构在地震时的扭转反应是一个极其复杂的问题，一般情况下宜采用规则的结构体型，以避免地震扭转效应。高层建筑结构，即使楼层的计算刚心与质心基本重合，也会存在一定的扭转效应，这是由于施工、使用或地震地面运动的扭转分量等因素所引起的不利影响。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第3.3.3条规定取各层质心的偶然偏移量为±0.05Li来计算结构的单向水平地震作用。对于平面布置不规则的结构，除其自身已有的偏心外，尚应考虑偶然偏心的影响。
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