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建筑工程结构设计

发布日期:2019-03-14


一、结构设计的过程

本文是送给刚接触结构设计及希望从事结构设计的新手的,其目的是使新手们对结构设计的过程以及结构设计所包括的内容有一个大致的了解。
    (一)看懂建筑图
    结构设计,就是对建筑物的结构构造进行设计,首先当然要有建筑施工图,还要能真正看懂建筑施工图,了解建筑师的设计意图以及建筑各部分的功能及做法,建筑物是一个复杂物体,所涉及的面也很广,所以在看建筑图的同时,作为一个结构师,需要和建筑,水电,暖通空调,勘察等各专业进行咨询了解各专业的各项指标。在看懂建筑图后,作为一个结构师,这个时候心里应该对整个结构的选型及基本框架有了一个大致的思路了.
    (二)建模(以框架结构为例)(关键)
    当结构师对整个建筑有了一定的了解后,可以考虑建模了,建模就是利用软件,把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来,然后再利用软件的计算功能进行适当的调整,使之符合现行规范以及满足各方面的需要.现在进行结构设计的软件很多,常用的有PKPM,广厦,TBSA等,大致都差不多。这里不对软件的具体操作做过多的描述,有兴趣的可以看看,每个软件的操作说明书(好厚好厚的,买起来会破产)。

每个软件都差不多,首先要建轴网,这个简单,反正建筑已经把轴网定好了,输进去就行了,然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的确定需要一定的经验,作为新手,刚开始无法确定也没什么,随便定一个,慢慢再调整也行。柱子布置也需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念,柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用...不过建筑师在建筑图中基本已经布好了柱网,作为结构师只需要对布好的柱网进行研究其是否合理.适当的时候需要建议建筑更改柱网.当布好了柱网以后就是梁截面以及主次梁的布置.梁截面相对容易确定一点,主梁按1/8~1/12跨度考虑,次梁可以相对取大一点主次梁的高度要有一定的差别,这个规范上都有要求。而主次梁的布置就是一门学问,这也是一个涉及安全及造价的一个大的方面.总的原则的要求传力明确,次梁传到主梁,主梁传到柱.力求使各部分受力均匀。还有,根据建筑物各部分功能的不同,考虑梁布置及梁高的确定(比如住宅,在房中间做一道梁,本来层就只有3米,一道梁去掉几十公分,那业主不骂人才怪...)。梁布完后,基本上板也就被划分出来了,当然悬挑板什么的现在还没有,需要以后再加上...,梁板柱布置完后就要输入基本的参数啦,比如混凝土强度啊,每一标准层的层高啊,板厚啊,保护层啊,这个每个软件设置的都不同,但输入原则是严格按规范执行.当整个三维线框构架完成,就需要加入荷载及设置各种参数了,比如板厚啊,板的受力方式啊,悬挑板的位置及荷载啊什么的,这时候模形也可以讲基本完成了,生成三维线框看看效果吧,可以很形象的表现出原来在结构师脑中那个虚构的框架.
    (三)计算
    计算过程就是软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程,在计算的时候我们需要根据实际情况调整软件的各种参数,以符合实际情况及安全保证,如果先前所建模型不满足要求,就可以通过计算出的各种图形看出,结构师可以通过对计算出的受力图,内力图,弯矩图等等对电算结果进行分析,找出模型中的不足并加以调整,反复至电算结果满足要求为止,这时模型也就完全的确定了.然后再根据电算结果生成施工图,导出到CAD中修改就行了,通常电算的只是上部结构,也就是梁板柱的施工图,基础通常需要手算,手工画图,现在通常采用平面法出图了,也大大简化了图纸有利于施工.
    (四)绘图
    当然,软件导出的图纸是不能够指导施工的,需要结构师根据现行制图标准进行修改,这就看每个人的绘图功底了,施工图是工程师的语言,要想让别人了解自己的设计,就需要更为详细的说明,出图前结构师要确定,别人根据施工图能够完整的将整个建筑物再现于实际中,这是个复杂的过程,需要仔细再仔细,认真再认真。结构师在绘图时还需要针对电算的配筋及截面大小进一步的确定,适当加强薄弱环节,使施工图更符合实际情况,毕竟模型不能完完全全与实际相符.最后还需要根据现行各种规范对施工图的每一个细节进行核对,宗旨就是完全符合规范,结构设计本就是一个规范化的事情.我们的设计依据就是那几十本规范,如果施工图中有不符合规范要求的地方,那发生事故,设计者要负完全责任的......总的来讲,结构施工图包括设计总说明,基础平面布置及基础大样图,如果是桩基础就还有桩位图,柱网布置及柱平面法大样图,每层的梁平法配筋图,每层板配筋图,层面梁板的配筋图,楼梯大样图等,其中根据建筑复杂程度,有几个到几十个结点大样图.
    (五)校对审核出图
    当然,一个人做如此复杂的事情往往还是会出错,也对安全不利,所以结构师在完成施工图后,需要一个校对人对整个施工图进行仔细的校对工作,校对通常比较仔细资格也比较老,水平也比较高,设计中的问题多是校对发现的,校对出了问题后返回设计者修改。修改完毕交总工审核,总工进一步发现问题返回设计者修改,通常修改完毕后的施工图,有错误的可能性就很低了,就是有错误,也对整个结构不会产生灾难性的后果...然后签完字,盖完出图章和注册章,拿去晒图吧...
    (六)联系单或设计变更
    在建筑物的施工过程中,有时候实际情况与设计考虑的情况不符或,设计的施工难度过大,施工无法满足就需要设计变更,由甲方或施工队提出问题,返回设计修改,在施工过程中,设计也需要多次到工地现场进行检查,看施工是否是按照自己的设计意图来做的,不对的地方及时指出修改...

1. 地质报告看什么-----

(1)先看清楚地质资料中对场地的评价和基础选型的建议,好对场地的大致情况有一个大概的了解;
   (2)根据地质剖面图和各土层的物理指标对场地的地质结构、土层分布、场地稳定性、均匀性进行评价和了解;
   (3)确定基础形式;
   (4)根据基础形式,确定地基持力层、基础埋深、土层数据等;
   (5)沉降数据分析;
   (6)是否发现影响基础的不利地质情况,如土洞、溶洞、软弱土、地下水情况.......等等。注意有关地下水地质报告中经常有这样一句“勘察期间未见地下水“,如果带地下室,而且场地为不透水土层,例如岩石,设计时必须考虑水压,因为基坑一旦进水,而水又无处可去,如果设计时未加考虑那就麻烦了。

2. 钢筋验收验什么
(1)钢筋数量与直径;
(2)钢筋锚固;
(3)钢筋间距;
(4)钢筋保护层;
(5)箍筋弯钩;
(6)后浇带钢筋;
(7)拉结筋;
(8)钢筋搭接长度及接头率;
(9)钢筋接头部位;
(10)钢筋合格证及试验报告。

3.验槽到底该验什么

验槽是为了普遍探明基槽的土质和特殊土情况,据此判断异常地基的局部处理;原钻探是否需补充,原基础设计是否需修正,对自己所接受的资料和工程的外部环境进行确认。
    (1)地基土层是否是到达设计时由地质部门给的数据的土层,是否有差别,主要由勘察人员负责;
   (2)基础深度是否达设计深度,持力层是否到位或超挖,基坑尺寸是否正确,轴线位置及偏差、基础尺寸;
   (3)验证地质报告,有不相符的情况下协商解决,修改设计方案;
   (4)基坑是否积水,基底土层是否被搅动;
   (5)有无其他影响基础施工质量的因素(如基坑放坡是否合适,有无塌方)
    4. 主体验收验什么---
    主体验收,结构工程师主要注意的内容有:
   (1)梁柱板尺寸定位是否设计要求,其成形质量如何,是否有蜂窝麻面等。还有是否有修补的痕迹,如果有,应询问修补的原因,是否对结构有影响。
   (2)预埋件是否准确埋设,插筋是否预留,雨水管过水洞是否留设准确,卫生间等设备是否按要求留设,对后封的洞板钢筋是否预留等。
   (3)砌体工程的砂浆是否饱满,强度是否够(可以用手扳一下),砌体的放样如何,是否平直,墙面是否平整。砌体中的构造柱是否设槎,框架梁下砌体是否密实,圈梁是否按要求设置。墙面的砂浆找平层厚度是否过厚。等等。
   (4)看看各层施工时的沉降记录如何,是否有过大的差异沉降。每层增加的沉降量,及各观测点间的沉降差如何。如有差异过大,首先加大观测密度。
   (5)查看施工记录,各种材料合格证,试件的强度检验报告等

5. 结构专业扩初说明包含什么

5.1设计依据:

5.1.1主要设计规范和规定

5.1.2岩土工程勘察

5.2自然条件:

基本风压值、建筑物抗震设防烈度、建筑物抗震重要性分类、建筑物安全等级、场地土类型、地震作用、抗震措施、场地稳定性、场地土层描述。

5.3基础

5.3.1拟建建筑物地基基础设计等级;基础持力层。

5.3.2拟建建筑物基础形式。

5.3.3场地地下水对混凝土结构和钢筋混凝土中钢筋有无腐蚀性及措施。

5.4上部结构形式及平面布置说明
5.5材料

5.5.1混凝土强度等级

5.5.2隔墙材料

5.6使用荷载标准值

5.7计算方法和结果

5.7.1计算软件

5.7.2主要技术参数:自震周期、 层间位移、剪重比、总质量G。

6.结构施工图主要画什么

6.1结构设计说明;

6.2基础平面图及详图:基础尺寸定位、暖沟图及基础留洞图;

6.3▲结构平面图及详图:主要包括模板图、现浇板的配筋(预制板的布置)、特殊节点详图、过梁布置、雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图、楼梯布置、板顶标高、梁布置及其编号、板上开洞洞口尺寸及其附加筋、屋面上人孔、通气孔位置及详图;

6.4柱配筋及详图;

6.5梁平面配筋图及详图;

6.6楼梯详图;

6.7墙、暗柱详图及构造;

6.8圈梁、构造柱布置及其剖面详图;

6.9非结构构件详图及构造。

7. 计算书内容主要有什么----

7.1设计依据

7.1.1执行的国家标准、部颁标准与地方标准;

7.1.2.资料:地质勘察报告、试桩报告、动测报告等;

7.1.3.应用的计算分析软件名称、开发单位。

7.2结构的安全等级:

砼结构、钢结构、桩基、天然地基等安全等级。

7.3荷载取值

7.3.1墙自重取值:

7.3.1.1砼墙

7.3.1.2围护外墙

7.3.1.3内隔墙

7.3.1.4活动隔断等效荷载

7.3.2.侧压力、水浮力计算、人防等效静载、底层施工堆载、支挡结构的地面堆载。

7.4楼面(含地下室)、屋面荷载计算(推荐格式,括号中数值为推荐值)
1. 底层楼面

静载:

(1) 砼板厚 mm,自重标准值 (kN/m2);

(2) 面层厚度 mm,自重标准值 (kN/m2);

(3) 底粉或吊顶(含吊挂灯具风管重) ,标准值(kN/m2);分项系数。
静载合计 标准值 (kN/m2)
    活载:
    施工活载标准值(kN/m2),分项系数。
    2. 楼面荷载计算:按荷载标准层分别写。
    一般楼面:
    静载:
    (1) 砼板厚 mm,自重标准值 (kN/m2);
    (2) 面层厚度 mm,自重标准值 (kN/m2);
    (3) 底粉或吊顶(含吊挂灯具风管重) ,标准值(kN/m2);分项系数。
    静载合计 标准值 (kN/m2)
    活载:
    (1) 活载标准值 kN/m2,分项系数。
    (2) 等效隔断 kN/m2,分项系数。 特殊楼面:机房、贮藏、库房等活载大的逐项写出。
    (3) 隔墙计算:q= kN/m2,hioxqi= kN/m 其中hio(净高)
不上人屋面:
    静载:
(1) 防水层,标准值 kg/m2,分项系数
(2) 保温层,标准值 kN/m2,分项系数
(3) 找平隔气层,标准值 kN/m2,分项系数
(4)屋面板,标准值 kN/m2,分项系数
静载合计: kN/m2
检修活载:标准值0.7kN/m2,分项系数
注:不上人的屋面活载平屋面建议标准值1.0kN/m2,斜屋面为0.5kN/m2。
上人屋面:
静载:
饰面,标准值 kN/m2,分项系数。
刚性面层(50厚),标准值 kN/m2,分项系数。
找平层,标准值 kN/m2,分项系数。
防水层,标准值 kN/m2,分项系数。
保温层,标准值 kN/m2,分项系数。
找平、隔气层,标准值 kN/m2,分项系数。
屋面板,标准值 kN/m2,分项系数。
吊顶或底粉,标准值 kN/m2,分项系数。
合 计: kN/m2
楼梯荷载计算:
静载:
(1) 楼板自重标准值,分项系数。
(2) 饰面自重标准值,分项系数。
(3) 底粉自重标准值0.5kN/m2。
    合 计: kN/m2
五、地基基础计算书
    1. 天然地基
(1) 持力层选择,基础底面标高。
(2) 地基承载力设计值计算。
(3) 底层柱下端内力组合设计值(可以用平面图代替)。
(4) 基础底面积计算、地基变形计算
应归纳总底面积,总垂直荷载设计值,供校对用。
(5) 基础计算书:冲切、抗剪、抗弯计算。

2. 复合地基
(1) 静载试验值。
(2) 承载力设计值计算与选用值。
(3) 、(4)、(5)同天然地基。
    3. 桩基
(1) 结构计算,取出柱底内力;
(2)单桩承载力极限标准值计算(分别按钻孔计算)
(3) 桩数计算 ;总桩数,总荷载设计值。
(4) 静载试验分析,桩位调整。
(5) 承台设计计算(冲切、剪切、抗弯)
六、地下室计算
1. 荷载计算
2. 内力分析:侧板、底板。
3. 配筋原则
(1) 强度控制顶板。
(2) 裂缝控制,结构自防水底板、周边墙板。
七、 电算部分
1 结构设计总信息
2 周期、振型、地震力
3 结构位移
4 轴压比与有效计算长度系数简图
5各层楼面及墙、梁荷载
6各层平面简图
7各层配筋简图
8层超筋超限输出信息

框架结构设计的要点和过程

1. 结构设计说明

主要是设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮抗渗做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3等等。

2. 各层的结构布置图,包括:

(1)预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时, 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉, 宜采用水平线或垂直线的方法, 相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图。板缝尽量为40, 此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板, 尽量采用宽板, 现浇板带留在靠窗处, 现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时, 板缝应大于60。整浇层厚50, 配双向φ6@250, 混凝土C20。纯框架结构一般不需要加整浇层。构造柱处不得布预制板。地下车库由于防火要求不可用预制板。框架结构不宜使用长向板,否则长向板与框架梁平行相接处易出现裂缝。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板,SP板120厚可做到7.2米跨。

(2)现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。板厚一般取120、140、160、180四种尺寸或120、150、180三种尺寸。尽量用二级钢包括直径φ10(目前供货较少)的二级钢,直径≥12的受力钢筋,除吊钩外,不得采用一级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排φ8@200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断,或50%连通,较大处附加钢筋,拉通筋均应按受拉搭接钢筋。板配筋相同时,仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号,将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。应全楼统一编号。当考虑穿电线管时,板厚≥120,不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板,因电线管过多有可能要加大板厚至180(考虑四层32的钢管叠加)。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为φ6@250,温度影响较大处可为φ8@200。板顶标高不同时,板的上筋应分开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下宜加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10~15米设一10mm的缝,钢筋不断。尽量采用现浇板,不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚,双向双排配筋,并附加45度的4根16的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成,一可加快速度,二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建议不对钢筋编号,因工程较大时可能编出上百个钢筋号,查找困难,如果要编号,编号不应出房间。配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。值得注意的是,按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大,否则将对梁产生过大的附加扭距。一般:板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200。PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点:1.单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算,宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算,尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑, 如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋,一是轻隔墙有可能移位,二是板整体受力,应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙,如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件,应双向双排配筋。

(3)关于过梁布置及轻隔墙。现在框架填充墙一般为轻墙,过梁一般不采用预制混凝土过梁,而是现浇梁带。应注明采用的轻墙的做法及图集,如北京地区的京94SJ19,并注明过梁的补充筋。当过梁与柱或构造柱相接时,柱应甩筋,过梁现浇。不建议采用加气混凝土做围护墙,装修难做并不能用在厕所处。

(4)雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度<900,最小板厚100;高度>900时,最小板厚120。阳台的竖板应尽量现浇,预制挡板的相交处极易裂缝。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用混凝土结构。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋,较长外露挑板(包括竖板)宜配温度筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度,尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿,防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时,雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100,顶层阳台必须设雨搭。挑板配筋应有余地,并应采用大直径大间距钢筋,给工人以下脚的地方,防止踩弯。挑板内跨板跨度较小,跨中可能出现负弯距,应将挑板支座的负筋伸过全跨。挑板端部板上筋通常兜一圈向上,但当钢筋直径大于等于12时是难以施工的,应另加筋。

(5)楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间,并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯,方便设计及施工,也较美观。

(6)板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高,厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。

(7)梁布置及其编号,应按层编号,如L-1-XX,1指1层,XX为梁的编号。柱布置及编号。

(8)板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋,附加筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋,如果洞口处板仅有正弯距,可只在板下加筋;否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围,并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞,周边不宜加梁,应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚, 洞边加暗梁。

(9)屋面上人孔、通气孔位置及详图。

(10)在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面,可在建筑墙体剖面做法的基础上,对应画结构详图。

3.基础平面图及详图:

(1)在柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。

(2)当基础下有防空洞或枯井等时,可做一大厚板将其跨过。

(3)混凝土基础下应做垫层。当有防水层时,应考虑防水层厚度。

(4)建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。地下室底板,当地基承载力满足设计要求时,可不再外伸以利于防水。每隔30~40米设一后浇带,并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。设置地下室可降低地基的附加应力,提高地基的承载力(尤其是在周围有建筑时有用),减少地震作用对上部结构的影响。不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。可在筏板区格中间挖空垫聚苯来调整高低层的不均匀沉降。

(5)地下室外墙为混凝土时,相应的楼层处梁和基础梁可取消。

(6)抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝,连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。

(7)新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍,否则应打抗滑移桩,防止原有建筑的破坏。建筑层数相差较大时,应在层数较低的基础方格中心的区域内垫焦碴来调整基底附加应力。

(8)独立基础偏心不能过大,必要时可与相近的柱做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大,必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底板的形心宜重合,基础底板可做成梯形或台阶形,或调整挑梁两端的出挑长度。

(9)采用独立柱基时,独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求,除非此基础非常重要,但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础,方便施工。

(10)独立基础的拉梁宜通长配筋,其下应垫焦碴。拉梁顶标高宜较高,否则底层墙体过高。

(11)底层内隔墙一般不用做基础,可将地面的混凝土垫层局部加厚。

(12)考虑到一般建筑沉降为锅底形、结构的整体弯曲和上部结构和基础的协同作用,顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断1/2或1/3),且纵向基础梁的底筋也应拉通。

(13)基础平面图上应加指北针。

(14)基础底板混凝土不宜大于C30,一是没用,二是容易出现裂缝。

(15)可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。生成的基础平面图名为JCPM.T,生成的基础详图名为JCXT?.T。

(16)基础底面积不应因地震附加力而过分加大,否则地震下安全了而常规情况下反而沉降差异较大,本末倒置。

请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。

4. 暖沟图及基础留洞图:

(1)沟盖板在遇到电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的覆土。

(2)注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。

(3)洞口大于400时应加过梁,暖沟应加通气孔。

(4)基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。

(5)湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。

(6)暖沟一般做成1200宽,1000的在维修时偏小。

5. 楼梯详图:

(1)应注意:梯梁至下面的梯板高度是否够(楼梯平台的结构下缘至人行通道的垂直高度不应低于2.0m),以免碰头,尤其是建筑入口处。 楼梯平台净宽不得小于楼梯梯段净宽,且不应小于1.2m。
    (2)踏步高度不宜大于0.2m,以免易摔跤
    (3)两倍的踏步高度加踏步宽度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。
    (4)楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,折梁还应加附加箍筋
    (5)楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同,注意楼梯板标高与楼面板的衔接。
    (6)楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/10的计算系数,并上下配筋相同;当休息平台板厚为80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度约6米左右时,应采用1/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并且不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。梯段板板厚一般取1/25~1/30跨度。
    (7)注意当板式楼梯跨度大于5米时,挠度不容易满足。应注明加大反拱或增大配筋。
    (8)当休息平台板为悬挑板时,其内部的楼梯梯段板负筋应大于休息平台板的板上筋,长度也应大于平台板筋。
    (9)楼层处的休息平台板的配筋应与楼层板统一考虑配筋,主要是板的负筋。

6.梁详图:

(1)梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。可在结构设计总说明处画一节点,有次梁处两侧各加三根主梁箍筋,荷载较大处详施工图。

(2)当外部梁跨度相差不大时,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时,宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽,并宜小于1/3柱宽。

(3)折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋

(4).梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。(此条是从弹性计算角度出发)。当采用现浇板时,抗扭问题并不严重。
(5).原则上梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距,箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁,上、下部纵筋均应采用同直径的,尽量不在支座搭接。

(6).端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。

(7).考虑抗扭的梁,纵筋间距不应大于300和梁宽,即要求加腰筋,并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。

(8).反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

(9).挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。对于大挑梁,梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

(10).梁上开洞时,不但要计算洞口加筋,更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

(11).梁净高大于500时,宜加腰筋,间距200,否则易出现垂直裂缝。

(12).挑梁出挑长度小于梁高时,应按牛腿计算或按深梁构造配筋。

(13).尽量避免长高比小于4的短梁,采用时箍筋应全梁加密,梁上筋通长,梁纵筋不宜过大。

(14).扁梁宽度不必过大,只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时,梁宽对刚度影响不大,加宽一倍,挠度减小20%左右。相对来讲,增大钢筋更经济,钢筋加大一倍,挠度减小60%左右,同时梁的上筋应大部分通长布置,以减小混凝土徐变对挠度的增大,如果上筋不小于下筋,挠度减小20%。

(15).框架梁高取1/10~1/15跨度,扁梁宽可取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应延伸至另一方向的梁边。
(16).当一宽框架梁托两排间距较小的柱时,可加一刚性挑梁,两个柱支承在刚性挑梁的端头。

(17).梁宽大于350时,应采用四肢箍。

7. 柱详图:

(1).地上为圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

(2).原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。
(3).柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时,可不必验算。柱内不得穿暖气管。
    (4).柱断面不宜小于450X450,混凝土不宜小于C25,否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求,不满足时应加横筋。异型柱结构,梁纵筋一排根数不宜过多,柱端部纵筋不宜过密,否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时,应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近,不要相差太大。
(5).柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制,减小断面尺寸。
(6).尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。
(7).考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
(8).独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时,挑梁长度应有限制。

在用PKPM软件计算梁柱时,应尽量采用TAT或SATWE三维软件。相对平面框架PK来讲,第一,计算结果更接近实际受力状态,如地震力或风力是按抗侧移刚度分配,而不是按框架的楼面从属面积,还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形,内力重分布,从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。第二,快速方便,三维软件整体计算,不必生成单榀框架,再人工归并,可整楼归并。第三,TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算,由于PKPM软件计算梁时仅按矩形计算,而井式梁的断面较小,有可能超筋,此时可取出弯距再按T型梁补充计算,不必直接加大梁高。在绘制施工图时,较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接,造价相差不大,但机械连接可靠并易于检查。机械连接接头位置可任意,但一次截断的钢筋不大于50%,接头位置应错开70d。

8. 重点注意或设计原则:
(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。
(2).雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。
(3).框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。
(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。
(5).出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。
(6).框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其它地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利。
(7).建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等。
(8).柱子轴压比宜满足规范要求。
(9).当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。
(10).过街楼处的梁上筋应通长,按偏拉构件设计。
(11).电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
(12).构件不得向电梯井内伸出, 否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。
(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。
(14).当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。
(15).采用扁梁时,应注意验算变形。
(16).突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层,不宜直接锚入顶层梁内,并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面梁,上下层板均锚入此梁。
(17).等基底附加压力时基础沉降并不同。
(18).应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。
(19).当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。
(20).较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。
(21).挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。

9.常用轻隔墙(加气块或陶粒)自重(含双面抹灰):150墙:1.66,200墙:1.98,250墙:2.30,300墙:2.62 KN/M2。泰柏板:1.10 KN/M2。

10.关于降水问题:当有地下水时,应在图纸上注明采取降水措施,并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉),及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。

11. 进行框架结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。

12. 关于绘图:
(1).一般钢筋粗线宽度为.45, 距边界线1,圆点直径为.6。
(2).应注意墙身剖面、连梁剖面、墙出挑梁的水平筋位置。
(3).注意一、二级钢是否加弯钩,二级钢的断点一般不加45度直钩,除非不能表达清楚。
(4).字高应为2.5,3.5,5,7,10,14, 高宽比:0.8。在图面中,一般英文字高取2.5或3.5, 汉字取3.5或5,在说明处多用7。当多个数字一样时,个数在前,如11X280=3080。

结构设计的“四项基本原则”

刚柔相济,多道防线,抓大放小,打通关节
1、刚柔相济
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大,容易造成局部受损最后全部毁坏;而太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好,还 是柔多一点好?刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢?这些问题历来都是专家们争论的焦点,现今的规范给出的也只是一些控制的指标,但无法提供“放之四海皆准”的 精确答案。最后,专家们达成难以准确言传的共识:刚柔相济乃是设计者的追求。 道也许都是相通的。
想想看,人应该是刚多一点好还是柔多一点好呢?思考的哲人们对此各抒已见,力求给出处世的灵丹妙方。总的来讲,做人太刚和太柔都不受推崇。过份刚强者,应变能力差,难以找到共同受力的合作者,便要我行我素,要鹤立鸡群,即使面对任何突然袭来的恶势力,亦敢于硬顶硬撞而不留变通的余地,这种时候必须有足够的刚度才能立于不败,否则一旦后继乏力,油尽灯枯就会发生脆性破坏,导致伤痕累累、体无完肤的灭顶之灾。在盛赞这种刚气之余,却鲜有人能够或者愿意完全去做到,英雄的眼泪大抵只有英 雄自己能体味。人们唯有感叹道:精神可嘉,方法难取! 
世人处世多以“柔”为本,退一步海阔天空,和为贵。柔者易于找到共同受力的构件以协同消化和抵抗外力。但过柔亦为人所不耻。因为“柔”必然产生变形以适应外力,太柔的结果必然是太大的变形,甚至会导致立足不稳而失去根本。处世极为圆滑者,八面玲珑,见风使舵,整日上窜下跳,左右逢源,活得游刃有余,这种柔得无形,表面上着实不容易受到伤害,骨子里却难免有“似我非我”的疑问,弄不好会个性丧失、面目全非,可能还免不了要背上奴颜婢膝的骂名。
所以古人在长期的实践后发现了中庸之道最适合生存。用现代的话来讲大意是做人最好既有原则性又有灵活性,也就是刚柔相济。刚是立足之本,必要刚度不能少,如此方能控制变形在可以忍受的范围内,才不会失掉本质的东西;柔为护身之法,血肉之躯刚度毕竟有限,要学会以柔克刚,不断提高消化转换外力的能力,有时候,牺牲一点变形来抵抗突然到来的摧毁力是必要的,也是值得的,但应以不失去自我为度。
只可惜“道可道,道难行”。不是想刚就能刚,想柔便得柔的,刚柔相济只是理想中的“模糊结构”,每个人的组成材料千差万别,生存的地基也不尽相同,所受的外力更难统一定性。如此的差异下,企望哲人们找到统一的、万无一失的处世良方实在勉为其难。不过,每个人如果都能给自己多一点时间,去思考一下适合于自身的结构体系,想必这世界会有另一番光景。
2、多道防线
安全的结构体系是层层设防的,灾难来临,所有抵抗外力的结构都在通力合作,前仆后继。这时候,如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上,是非常非常危险的。多肢墙比单片墙好,框架剪力墙比纯框架好等等,就是体现了多道防线的设计思路。也许我们会自信计算的正确性,但更要牢记绝对安全的防备构件是不存在的,还是应该多多考虑:当第一道防线跨了,第二道防线能顶住吗?或者能顶住多少?还有没有第三、第四道防线?
人生也应该是多道设防的吧。毕竟,谁能坚信在一棵树上永远吊不死,或者谁又愿意在一棵树上吊死呢?再好的汽车,都会有一个备胎在后面。一辈子平平安安、无灾无难的人实在很幸运。而每当看到饱经沧桑、历尽苦难的人尽力呵护甚至溺爱他们的子女时,也总有一股暧流涌入我的心中。可怜天下父母心,他们不希望自己的不幸际遇在下一辈去重演的!张开陈旧而温暖的大伞,他们时时设防,企图让子女在暴风雨来临时免受伤害。能有这样的父母作为人生的第一道防线是该知足了。但进一步想想,这第一道防线就已经足够了吗?父母是否也该注意到去督促和帮助子女学会构筑人生的第二、第三道防线呢?因为大多时候,最终陪我们走完一生路程的,可能不会是别人,不会是父母,而只有自己啊。
记得有个同行朋友,在精心做完一个建筑的结构设计之后对我说,他煞费苦心地设计了一道又一道的防线来抵抗可能出现的地震破坏,真希望来一场地震检验一下他的成果,可接着他又说心底里有点害怕地震真会到来。我对此很有同感:想一想,最好还是没有检验的机会吧,因为安全的储备能够名副其实,永远处于储备状态才是我们设计者的心愿。类似地,培养一个人坚强,当然决不是希望他去遭受磨难的,而是让他具有化解磨难的能力而已,如果能平平安安岂不更好?只是,我们千万千万不能放弃培养一个人变 得坚强起来的努力。
偶尔在报上会读到百折不挠者,他们象坚不可摧的建筑,无数次风雨雷电、天崩地裂之后依然立在那里,让人肃然起敬。但我并不赞成“经历磨难越多越伟大”的观点,我以为我们的生命真的不需要用磨难来证明些什么:生命原来可以不伟大的,但应当快乐,所以我们要努力使其免遭伤害,因为生命只有一次。我想到的只是,虽然生命历程中最好没有任何灾难,但是抵抗灾难的防线却是越多越好,我们宁愿这些防线一辈子都用不上,可谁又会认为建立这些防线就是多余、是空费时间和精力呢?就象建筑结构的安全储备,用不上可不等于没有用的!
我忽然乱想一通。战争来了人们寒暄:“还活着呢?”饥饿日子人们关心:“吃饱了吗?”混乱之后人们调侃:“捞了多少?”竞争年代人们试探:“何时下岗?”什么时候,人们会笑问:“防线准备好了没有?”是呀是呀,奔跑时常回头看看备胎是否带上,啊喔。
3、抓大放小
“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。有人问:为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢?为什么所有构件都很强的结构体系反而不好,甚至会有安全隐患呢?
这里面首先包含着一个简单的道理:绝对安全的结构是没有的。简单地说,虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体,但各个构件担任的角色不尽相同,按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来,各个构件协作抵抗的目的,就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,这时候牺牲在所难免,让谁牺牲呢?明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为玉碎,不为瓦全”,如果平均用力,可能会“玉石俱粉”,损失则更大矣!在建筑结构中,柱倒了,梁会跟着倒;而梁 倒了,柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大,柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效,我们故意把梁设计成相对薄弱的环节,使其破坏在先,以最大限度减少可能出现的损失。如果梁柱等同看待,企图让他们都“坚不可摧”,则可能会造成同时破坏,后果会更糟糕,损失会更大。
所以关键时刻要分清主次,抓大放小,也就是要取大舍小。有舍才有得,舍是为了得。但取谁舍谁,真是个难题。整个社会缩小了就象建筑结构体系。人们竟不住要自问:在冥冥众生中,我是一根梁还是一根柱?我能做一根梁还是能做一根柱?我愿做一根梁还是愿做一根柱?取舍在所难免时,我是被“取”还是被“舍”?按理说,不管梁还是柱,都属于社会体系的一分子,都不可或缺。但我相信很少有人甘心去做陪衬、做垫脚石的--每个人都希望成为顶梁柱之类的重要角色。只可惜总要有人担任其他次要角色,去成为梁、楼板乃至填充墙等等的。于是这世界充满了竞争,充满了矛盾;于是在这种竞争和矛盾中导演了一出出角色互换的悲喜剧;于是这社会最后必然要论功行赏才显得公平。大概每个人都能在相应的岗位各得其所,社会才会变得有序起来。
身居高位者,承担的责任较大,他(她)的行动会影响到多数人的利益,所以他不能倒,他只能最后倒;所以在给予相应特权的同时更要严格要求他,以确保大众的利益。如果高官和平民享受同样的待遇,不知道还能有多少人想去做官想去承担更多责任。但是倘若手握重权而不慎用,享受特种待遇却没有做出相应的贡献,最终这样的官是做不长久的。就象一根柱子如果没有发挥柱子的作用,大厦将倾,最后倒掉的还包括它自己。可见柱的选材设计须当谨慎,否则即害了柱,还要殃及整个大厦的。
担任次要角色、身处低位的人,身上的担子当然很轻,只能从自己的利益出发去要求社会,因为自身的存亡对他人影响不大,所以获得的特权保护相对很少,甚至没有什么特权,非常时刻还要“舍车保帅”,但幸亏大多时候还可以拥有活得轻松的心情,因为责任小嘛。不甘寂寞者要想实现角色由低到高的转换,首先要搞清楚自己?承受能力,然后再去努力把能力提高,如此方能担起重任,好高骛远是不明智的。也许我们所需要的,我们想争取的,其实只是一份发热后轻松的心情。
如果说“大材小用”导致的是浪费,“小材大用”蕴藏的则是危险,所以严守“大”关实在很有必要。道理是简单的,比较起来却很残酷--谁愿意承认自己是“小”呢?
4、打通关节
在结构体系中,所谓关节,是指变化相聚之处,或变化出现的地方。不同类型的构件相接处,同一构件截面改变之处,是关节。广义上,诸如结构错层之处,体量改变之处,转换层亦是关节。关节无处不在,因为结构体系乃是变化的统一。外力突然袭来之时,对于单一的构件,力量的传递简明,因而容易控制。对于复杂的结构体系,关节的复杂性难于预测和控制,即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度,但因关节的普遍存在,力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断,破坏由此而发生。历次灾害表明,从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。所以理想的结构体系当然是浑然一体的----也就是没有任何关节的,这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路,设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”,使力量在关节处畅通无阻。中医上云:“通则不痛,痛则不通”,结构就象一个人,气穴若不能畅通,症结和隐患就会产生。在设计的四项基本原则中,“刚柔相济”,“多道防线”,“抓大放小”是设计概念中的战略问题,但要想得让这些战略思想得以实现,靠的是“打通关节”这个原则作为保证的,结构设计的具体操作,最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。

如何打通关节?在设计概念里,要解决的是外力在结构体系内重分配的问题,要确保力量是按照各构件的刚度大小进行分配的,避免出现不合理的集中,最终达致静态的平衡。因结构形本为“静”,灭于“动”中。所有 “动” 的因素对于结构均为不利。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态,当力量不能畅通时,构件与构件之间,构件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏,结构变成机动,“动”即是死,即为终结。可见设计者是协调者,其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态(也就是使其保持常态),或者是处在相对的静态之中。

对比由构件与构件组成的静态“结构体系”, 来看看由人与人组成的动态的“社会体系”,这一静一动之间,实在有异曲同工之妙。
社会体系既是由动态的人组成,变化乃是其常态。如果把变化亦称为关节的话,这种关节是无形的,或者称为动态的。社会的存在和发展,关键在于“动”字,因为其形本为“动”,灭于“静”中,“静”即是死,即为终结。同样的,打通关节的方法是要解决各种各样的,诸如情感、金钱、地位等等的重分配的问题,要确保这种分配是按某种合理、有效的规则来进行的,避免形成集中而不畅,以期达到动态的平衡。任何静态--也许是强制性的静态,出现了对社会都是不利的。打通关节的目的是使社会永远处在动态之中。无论是思想意识、还是行为举止,一旦被限制,一旦处于停滞,出现静态的死角,社会必将有症结和隐患。是以对于任何动态异端,治理者只能以合理之规则加以疏导,不可强其静止,不可逆之堵之,如此方为长治久安。

其实处理和成就世间万物,必须使动为动,静为静,才能平衡;必须动者动之,静者静之,才能持久;必须知其本源,施以规则,顺之导之,才能达至繁荣昌盛。一切的一切,以顺应自然为始,达到平衡为终,诸多规则,只是手段,只为平衡,只为畅通。


漫谈结构工程师的基本素质

以下是我根据自己的工作实践的自我总结,希望能对刚刚参加工作的毕业生有点益处。
    对于一个合格的结构工程师来说,最基本的素质之一就是自信和自学的能力,具体地说,就是要不断地完善“真、善、美”的自身修养。真,就是从实际出发,诚恳、实用、合理,不夸大,不缩小。善,就是以人为本,助人为乐,积极主动地与建筑、水电、暖通等专业配合,积极主动地和甲方、施工、监理单位合作完成工程建设。美,就是形式美观大方、自然简洁,语言优美动人,内容表达准确到位,做到一针见血、入木三分。
    在这里,我想特别就自信,谈谈对一个刚刚参加工作的毕业生的重要性。每个毕业生都应该有这种自信,那就是经过了大学的刻苦学习,我已经在理论上具备了做好结构设计工作的基本知识和能力。只要我们在工作中灵活运用基本理论,不断地学习和运用规范,不断地向有经验的工程师学习请教,脚踏实地,我们很快就可以感受到结构设计工作的无穷乐趣和无限魅力。如果我们可以相信自己,我们的大脑就会转动起来,产生无限的能量。但是如果我们否定自己,那么我们就怎么也找不到好的方法来解决问题。有了自信,并不是盲目自大,而是要更谦虚乐观。
    对于一个合格的结构工程师来说,一定还要具备理论和实践相结合的素质,也就是要坚持实践→方法→认识→理论→实践的不断循环的过程。只要我们投身到实践中去,在实践中运用和完善理论,就可以很快地使自己成为一个真正合格的结构工程师。一个结构工程师要有一种荷载的意识,也就是荷载的传递和抵抗的概念。我们要认真地学习、理解和运用规范。对于规范,我们要遵守,但不必盲从。我们应该以规范为指导,创造性地去解决实际问题,关键是要真正地提高我们自身的技术水平和业务能力,鼓励自己的责任感和事业心。因此,对于一个刚刚参加工作的毕业生来说,首先要花大量的时间来学习规范,不要怕烦,用你学过的理论知识来理解规范,有疑问就要多方请教,反复思考。总之,理论是根,规范是本,两者相辅相成,在实践中检验理论和规范,在实践中发展理论和规范。
对于一个合格的结构工程师来说,一定还要具备从整体和大局着眼,从小处入手的素质。什么叫从整体和大局着眼呢?

1、三性统筹:可靠性、适用性(先进性)、经济性加以统一的辩正考虑,以可靠地满足工作性能为基准,反对不切实际的强调先进,反对不讲求经济效益。

2、四位一体:建筑、结构、水电、暖通要有机地配合,各得其所,发挥专长。

3、多方兼顾:勘察、设计、施工、管理、使用、维护、保养要全面地综合分析,贯穿到整个建筑物中去。

4、要把人的因素考虑进去,从施工过程和实际使用中的各种不同情况都加以综合考虑,要为用户服务,为使用者着想。

5、要有上部结构和地基基础共同作用的概念分析。

6、上部结构要有空间整体的分析模型和计算简图。

7、要考虑建筑物所在位置和周围建筑物及环境不同而引起的变化,同一建筑物在不同的地区会有不同的受力状态和整体模型。

从小处入手,就是要正确处理好荷载的取值和分布情况,正确选择结构构件,正确处理连接锚固的构造要求,细致地解决局部的各种详图等等。还要有分解的概念,不仅仅是分解成单个的具体结构构件,更重要的是采用温度缝、沉降缝、防震缝分解成一个个规则的结构单元,满足合理结构的要求。

 

结构设计安全度专题讨论综述

1、关于可靠度设计理论

可靠度理论是分析结构安全性的一种有效手段。我国已颁布统一标准,要求结构设计规范按可靠度理论设计。70年代的我国混凝土结构、木结构和钢结构设计规范分别采用不同的设计方法体系,在安全度的表达形式上互不相同,给设计或教学都造成不便,80年代用可靠度理论率先加以统一。但是,对规范采用可靠度理论,以及这一理论能否将各种结构的安全度都统一在同一体系中,专家们持不同意见:
    (1)认为我国规范采用了先进的可靠度理论,用失效概率度量结构的可靠性,通过将抗力和作用效应相互独立。将随机过程化为随机变量并以经验为校准点,成功地将这一理论用于建筑结构设计规范中,这是我国规范先进性的一种表现。工程设计采用可靠度理论为国际标准组织(ISO)所提倡,是国际上大势所趋;多次国际安全度会议也倾向于采纳ISO提出的在设计规范中采用可靠度理论的原则。可靠度理论一样重视经验,可靠度取值用校准法确定。

(2)认为可靠度理论是分析和度量结构安全性的一种先进手段,但在应用上还有其局限性,理论本身也有一些方面未能突破,比如结构可靠度分析的三个约束条件:将抗力与作用效应分离,将随机过程变为随机变量,以及将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标,随着认识的发展都值得质疑。用概率可靠度理论需要进行大量数据统计,但不论荷载统计或抗力统计都还存在一些问题,规范安全度还需考虑将来可能出现的荷载变化。概率可靠度理论会有意或无意地简化、忽略本应考虑但又无法用这一理论处理的因素,如一定程度的人为失误以及社会。经济因素等。可靠度理论强调三个正常,即正常设计、正常施工和正常使用,但正常和不正常有时不易界定。匆忙地将可靠度理论推广于各种规范,会带来一些不必要麻烦,比如地基基础规范中,地基承载力强度的设计值竟比标准值还高,抗震设计规范中不得不引入调整系数。又如地下结构的荷载与其作用效应高度耦合,其不确定性远大于荷载本身的不确定性、结构构件尺寸的不确定性。以及材料强度不确定性的总和,而前者又难以估计,这时勉强采用可靠度设计往往徒有形式而无实效。有的专家指出,水工结构的大坝设计目前只有苏联用可靠度理论,其它国家都用安全系数k大坝在不同工作条件下的温度。渗透压力很难用统计确定,影响坝基稳定的地基软弱夹层及其分布也很难凭少数钻孔取样确定其统计特性,所以用可靠度理论估计不了坝体的安全度。将可靠度理论用于铁路工程结构规范要确定火车的荷载谱,现在花了很大力气已取得上万条荷载谱,统计出了50年最大可能荷载,可是今后铁路上的火车荷载及其变化,更多地由铁路部门指令所确定,与那些统计多不相关。
    (3)认为分项多安全系数设计方法要比可靠度方法更为灵活实用。在确定安全系数时,同样可以利用可靠度理论一起作分析,最后选定合适的系数值。鉴于现行建筑结构设计规范已经采用了可靠度理论,不足之处可继续改进,而其设计公式的表达形式又与分项多安全系数基本相似,所以也不必再回到老路上去。现行可靠度设计规范中的分项系数,其含义可以模糊些,考虑更多的经验因素,这在可靠度理论中也是说得过去的。规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度,能用的尽量用,尚不成熟的将来再用,不宜用行政手段一刀切去追求“统一”。

(4)认为可靠度理论是美国专家于40年代最早提出的,这方面的研究工作和成果也远远超过我们,可是到现在为止,他们大部分的重要规范都还没有用可靠度方法。在西方,主张可靠度理论用于规范的主要是可靠度理论家们的观点,搞工程实践的人多持反对或怀疑态度。所请国际标准《结构可靠性总原则》,主要也是一些理论工作者提出的、是参考性的,并无约束力。前不久,曾长期担任过美国混凝上设计规范ACI-318委员会主席的国际著名学者Siess教授,就在《Concrete lnternational》杂志上谈了为什么不用可靠度设计理论的见解。可靠度理论是否己完善到可以用于规范的程度,这个问题在国际上是有争论的。确定工程的安全度在一定程度上需以概率和统计为基础,但更多的须依靠经验、工程判断及综合考虑。所以在可靠度用于规范这一点上,我们大可不必去争天下先。建筑结构设计规范还是用安全系数方法好,对于工程设计人员来说用分项安全系数表达安全度要比可靠指标β更直观。更明白。可靠指标虽然有一个相应的失效概率,可是这个所谓的失效概率其实也不是真实的,但在一定程度上可用于相对比较。
     2、多大的安全度才算够
    多大的安全度才算够?这是一个探讨已久的国际性课题。所谓“安全”,包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行,即所谓的“强度”和“功能”二原则,结构安全度还应保证结构有修复的可能,加上“可修复”则为三原则。与国际上一些通用标准相比,我国混凝土结构规范设定的安全度水平偏低,有的偏低较多。由于不同标准对安全度的表示方法不一样,所采用的抗力计算公式也不一致,要准确估计不同标准之间安全程度的差异比较困难。有的专家认为,我国规范与欧洲模式规范相比,可靠度只是偏低一些,并在可接受的范围内;另有专家认为,我国规范的安全度要比欧美规范低20%~40%;也有专家认为,如果再考虑到荷标准值的差异,对于有些建筑物楼层,安全储备相差远不止40%。解放后,我国结构设计安全度历次变更,现在的安全度低于50年代。
    确定结构的安全储备或安全度水平,应考虑到国家和社会的经济、技术水平,结构的生命周期,结构的功能需求,以及增加安全度与增加费用之间的关系。在当前历史条件下,如何对规范的设计安全度进行调整,专家们有不同的见解:
    (1)认为现行规范的设计安全度在总体上是合适的,只要施工质量保证,设计不出错误,安全程度已能满足要求。所以不必作出全面的变更,个别地方有不够的,则可作局部修补。规范对安全度的要求只是最低值,设计人员完全可以根据不同的工程对象,必要时采用高于规范规定的数值。我国是发展中的国家,还是要尽量提倡节约,即使在美国,省钢也是受表扬的。我国规范中的构造要求,并非都比外国低。有的已经超过。外国大企业在北京买了按我国规范设计的大楼,说明我国规范不是进不了国际市场。现在对安全度进行讨论,应注意不要引起误导,以为规范安全度不够而在设计中盲目加大构件截面,造成不必要的浪费。
   (2)认为现行规范安全度与国际相比虽然偏低,但使用十年来已成功建成约100亿m2的建筑物,实践已经证明,现行规范安全度是可以接受的,这是重要的经验,不能轻易放弃。但考虑到客观形势变化,国家经济实力增强和住宅制度改革现状,可以将现行设计可靠度水平适当提高一点,这样投入不大,却对国家总体和长远利益有利。
   (3)认为设计安全度应大幅度提高。由于环境变了,对结构功能和安全程度的需求增强了,比如现在出现事故造成的损失已非昔日可比。规范要适应从计划经济体制到市场经济体制的转变,从短缺经济年代的影响下走出来。现在,建筑物商品化,结构造价在建筑物售价中的比例愈来愈低,用相对较少的钱换得更为可靠和更为好用的房子,应属合理消费,为此而多用一些钢筋也属合理使用,说不上有违节约。如果既不要国家出钱,又能刺激生产,也不浪费资源,就不要限制合理消费,限制对商品高质量和高标准的追求。所谓“大幅度”提高,只是一个宏观估计。我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,提高幅度可区别对待。经济发达的大城市,建筑物功能要求和售价都高,设计安全度应相对高些。
   (4)认为设计安全度水平应尽量与国际接轨,比如混凝土结构能够与美国混凝土学会(ACI)的规范接近。即使达到相同的安全度水平,由于施工和材料的管理水平尚与国外有较大差距,结构的实际安全储备仍会偏低。我国现行规范的低安全度水平是历史条件造成的,在60年代初编制我国混凝土规范时,对当时工程事故频繁状况,不少专家曾提出增大安全度,但限于当时政治形势和经济状况而未能实现。现在条件变了,安全度应该提高。
   (5)我国目前的建筑业队伍有3500万人,其中2000万来自农村,在确定结构设计安全度时,确实不能不考虑施工队伍平均受教育水平低的现状。对于设计和施工,也不能不考虑难以避免的一定程度的人为差错(human error)。要提高施工质量和管理水平,牵涉到人员素质和技术的发展,需有一个长期的过程。不能认为这些问题完全是施工的而在设定规范的安全度水平时不予理睬。也有专家指出:一些有经验的设计人员,能够针对具体工程和施工的特点,需要时能选用高于规范规定的最低要求,可是没有经验的设计人员就不一样,还要提防故意钻规范最低要求空子的。确定规范的设计安全度水平时,应该考虑这些现实。
   (6)关于工程事故与设计安全度的关系,专家们一致认为:当前频繁的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所致。有些专家认为,国内发生的工程事故与现行规范的安全度没有关系,规范的安全度是够的。不过也有专家指出,一些工程事故往往由多种因素综合造成,施工质量差、设计有毛病、结构安全储备又偏低,加在一起终于酿成大祸,这类情况不是由于野蛮施工和管理腐败,较高的安全度总是与较低的失效概率相联系,这是客观规律;例如铁路工程结构的设计比较保守,安全度大,施工管理也比较严格,到现在没有发生一例倒塌事故。建筑工程安全事故由来已久,只是不象现在这样可以爆光而已。
    3、设计要从多个方面来保证结构的安全性
结构设计的首要任务是选用经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。结构的安全度通常指安全系数或可靠指标,实际上只是对结构截面强度安全的一种度量,与此相关的还有荷载和材料强度标准值的取值。影响结构安全性的因素大多,安全度是保证结构安全性的重要方面但不是全部。有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系。结构构造。结构材料、结构维护、结构耐久性、以及从设计,施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足,抗偶然作用和防倒塌能力差;或者计算图形和受力路线不明确,造成局部受力过大:或者混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄,消弱了结构耐久性;这些都会严重影响结构的安全性;有的城市桥梁虽然满足设计规范的强度要求仅用了5-10年就因耐久性出了毛病影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题,设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性,并要对施工单位提出具体要求。现在有这样的倾向:设计中考虑强度多而考虑耐久性少,重视强度极限状态而不重视使用极限状态,重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。设计人员不能只套规范,应该根据不同的设计对象,不同的环境和使用条件,发挥自己的才智和创造性;规范再详细也不能包罗本来应由设计人员自己去解决的各种问题。此外,不同的结构体系针对其特点需有特殊的布局与构造,例如预制预应力多孔空心板的楼面结构,板端应考虑墙的嵌固约束,并配置负钢筋以防止端部开裂而造成脆性剪切破坏,可是过去多按简支设计而出现端部裂缝,造成大面积隐患。在新材料。新工艺。新技术应用中,有许多专门技术需有专业公司合作配合,如有特殊防腐蚀要求的后张预应力筋或混凝土等。
    4、关于设计规范的操作和管理
国际上的结构设计规范有二种体制,一种是推荐性的,另一种是强制性的。发达国家的规范多是推荐性的,对设计人员只起帮助指导作用,结构工程千变万化,规范不可能取代设计人员所必需的理论知识、经验和判断,设计人员必须自己承担设计的全部责任,可以不受推荐性规范的约束。我国的设计规范则是强制性的,是设计人员必须遵守的法律,如有违反,一切责任由设计人自负,而出了事故,设计人员也可凭规范推卸责任。几十年来,这种做法已在工程设计界深入人心,因而对规范的制订工作也就提出了很高的要求。强制性规范的不足之处是,不能灵活适应设计中遇到的各种情况,难以照顾到设计者可能遇到的各种特殊问题,而且客观上不利于发挥调动甚至限制设计人员的创造性。强制性规范的利弊值得仔细探讨。
    长期以来,我国规范由政府部门管理,随着政府机构精简和政府功能转变,有人担心在规范管理的力度上会否削弱。今后可否借助各种学会、协会的积极性,委托学会、协会来编制和管理,而政府部门则起批准监督作用。如果将规范的课题研究,规范的编制和规范的批准分成独立的不同层次,是否会更好一些。在规范的编订和管理上,如何能更好地适应既是社会主义。又是市场经济的体制,有必要作细致的研究。

结构设计的重点

1.结构应尽量配合建筑要求,建筑是龙头,建筑布置好比是人的灵魂,而结构就是人的骨干.
    2.建筑材料的选定.规范及其他的一些要求,我们在做设计时都应斟酌选定.
    3.最优的结构设计,不只是用材料最少,而且还要看整体利益,它包括:易施工;力结构布置要尽量齐整,力传递直接;结构要稳定且有足够的刚度,并注意裂缝;耐用.维修少等.
    4.构件的设计已经标准化了,而符合经济范围亦大.如梁的高度变化,其造价也随着变化,梁的造价与梁高度之间呈曲线关系,曲线在最小造价附近是平坦的.
    5.整体的稳定性.在大多数情况下,我们都将三维结构简化为二维结构来分析,这时候很易忽略第三维的稳定性,此时可以通过加斜杆.节点固结或补加强板等来解决.
    6.▲电脑分析.现在用电脑来作结构分析已经很普及啦,但在应用电脑软件时要小心,要知道软件的应用范围及限制条件,如弹性.挠度.刚性板.受压失稳等.我们不能完全依赖电脑,输入数据时要复核结构的几何图形.荷载.边界条件等等.输出结果时要复核平衡条件及边界条件,要多对几个结构模型变换参数来复核结构对参数的灵敏度及可靠性.结构的分析结果与结构的实际效应是有差别的,在作动态运算时,结构的模型及假定最为重要,只有经过多方面变换参数及参考有实际经验的方案,才能有效地保证运算的合理性.
    7.结构概念.首先要注意静定与超静定的区别.如简支梁(静定)其内力可从力学平衡而得,它不会随支承沉降.梁刚度变化而变化,如果是连续梁(超静定)的话,其内力会随支承沉降.梁刚度变化而变化.对于许多重要构件,如转换梁等应尽量用静定结构,使结构内力传递清晰,以便设计;其次,要认识分辨主应力和次应力,如在桁架中,主应力为轴力,次应力为力矩,在设计时可不必考虑力矩.在一般的梁板结构中,主应力是力矩,次应力是扭矩等等.
    以上说明还有不到之处,望各位同仁补充.谢谢.
     ---------- 结构工程师的职责就是在保证结构安全的前提下力求经济、美观,安全是第一位的
     ------------没错!我们不能完全依赖电脑,输入数据时要复核结构的几何图形.荷载.边界条件等等.输出结果时要复核平衡条件及边界条件,要多对几个结构模型变换参数来复核结构对参数的灵敏度及可靠性.
     ---------只要造价不会增加太大的情况下,还是偏安全一点为好.

结构设计若干问题

1.关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题:

(1)阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小,干脆砍了。可砍成直角或斜角。

(2)如果底板钢筋双向双排,且在悬挑部分不变,阳角不必加辐射筋,谁见过独立基础加辐射筋的?当然加了也无坏处。(独立基础接近刚性角与薄底板受力差之远矣。独立基础有裂缝无妨,悬挑底板纵向为构造筋至阳角处双向为构造,加放射筋能抵抗集中应力,防止漏水,岂能马虎。)

(3)如果甲方及老板不是太可恶的话,可将悬挑板的单向板的分布钢筋改为直径12的,别小看这一改,一个工程省个3、2万不成问题。

2.关于箱、筏基础底板的挑板问题:

(1)从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较节约。

(2).出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基。必要时可加较大跨度的周圈窗井。

(3).能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板,还可调整沉降差和整体倾斜。

(4).窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对,当有数层地下室,窗井横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑。

(5).当地下水位很高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题。

(6).从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。当为多层建筑时,结构也可谦让一下建筑。

3.关于箍筋在梁配筋中的比例问题(约10~20%): 例如一8米跨梁,截面为400X600,配筋:上6根25,截断1/3,下5根25,箍筋:8@100/200(4),1000范围内加密。纵筋总量 :3.85*9*8=281kg,箍筋:0.395*3.5*50=69,箍筋/纵筋=1/4, 如果双肢箍仅为1/8,箍筋相对纵筋来讲所占比例较小,故不必在箍筋上抠门。且不说要强剪弱弯。已经是构造配箍除外。

4.关于梁、板的计算跨度:

一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的,不削峰才有问题。

5.纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d,一般情况下,d取钢筋直径的较小值,这是有个前提,即大直径钢

筋强度并未充分利用。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大,d应取较大的钢筋直径,甚至纵筋应向下延伸一层。其实,两根钢筋放一起,用铁丝捆一下,能起多大用,还消弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以,钢筋如有可能尽量采用机械连接或焊接。(锚固搭接全靠混凝土握裹,铁丝捆一下仅作钢筋定位,如非受拉,远比焊接可靠.机械联接成本过高,若非钢筋直径过大()25),能省则省。)

6.钢筋锚固长度为若干倍钢筋直径d,这是在钢筋强度被充分利用的前提下的要求,在钢筋强度未被充分利用时,如梁上小挑沿纵筋,剪力墙的水平筋端部等,锚固长度可折减。如剪力墙的水平筋端部仅要求有10d的直钩即可。

7.柱子造价在框架结构中是很小的,而在抗震时起的作用是决定性的。经实验,考虑空间作用时,柱子纵筋加大至计算值的2.5倍左右才可保证塑性铰不出现在柱子上。可不按计算配筋,大幅度增加纵筋,同时增大箍筋。(加大柱配筋能保证塑性铰不出现在柱子上,实验依据何在。常规0.8~1.0%柱配筋x2.5=2.0~2.5%,高得离谱。)

8.抗震缝应加大,经统计,按规范要求设的防震缝在地震时有40%发生了碰撞。故应增大抗震缝间距。

9.锚固?搭接?:例如,中柱节点处,框架梁下纵筋锚入柱内LAE,其搭接长度:2*LAE-柱宽,如钢筋直径25,LAE=40D,柱宽500,2*25*40-500=1500,既其搭接长度,已经达到了1500,远大于1.2*LAE=1200。而柱变断面,如上下柱断面相差50,上柱锚入下柱40D,此处按锚固还时搭接?

10. 关于回弹再压缩: 基坑开挖时,摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,如独立基础,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分当做安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。

11. 柱下条基一般认为在刚度较大,柱子轴力和跨度相差不大时,可按倒楼盖计算。实际大部分都可以按倒楼盖计算。即采用修正倒楼盖。先按平均反力计算连续梁,然后将求得的支座反力与柱子轴力相平衡,将差值的正值加到柱两边的1/3梁上,负值加在梁跨中1/3,相对来讲,跨中1/3的压应力较小。可能要修正多次,直到支座反力与柱子轴力接近平衡。

12. 主梁有次梁处加附加筋:一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺,在次梁两侧补上,象板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但不应绝对。规范说的清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。当主梁高度很高,次梁截面很小、荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时,主梁可不加附加筋。梁上集中力,产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时,也可满足。话又说回来,也不差几根箍筋。但有时画图想偷懒时可用此与老总狡辩。

13. 一般情况下,悬挑梁宜做成等截面,尤其出挑长度较短时。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然,大挑梁外露者除外。外露的大挑梁,适当变截面感官效果好些。

14. 现浇板一般应做成双向板。其一,双向板的支承边多,抗震的稳定性好,垮了两边还有两边。单向板垮一边板就下来了。二,双向板经济。从计算上讲,例如四边简支支承的双向板,其单向跨中弯距系数约1/27,两边简支的单向板跨中弯距系数为1/8,二者比为2*1/27 / 1/8,约为60%。从构造上,双向板的板厚为1/40~50,单向板为1/3~40,双向板薄,再着,即使是单向板,其非受力边也得放构造筋。

15. 梁垫:为了减小支座反力偏心对砖墙体产生的附加弯距,可做成内缺口梁垫。

16. 一般认为,板的上筋直径为8以上时,可防止施工时踩弯,而现场经验看,只有螺纹12以上的才能保证。

17. 现浇阳台栏板,从施工条件来讲,当布单排筋时,板厚应大于80,双排筋时,应大于120。因振捣棒最小为30,布单排筋时,板厚如为60,双向钢筋直径如为8+6,则钢筋两边仅剩23,无法振捣。

18. 当某一房间采用双向井字次梁时,板应考虑整体弯距。即,井字次梁分隔成的4个角上的小板块,负筋应考虑按房间开间进深尺寸截断,而不是仅仅按本小板格截断。即次梁仅认为是大板的加劲肋。

19. 当建筑大多数房间较小,而仅一两处房间较大时,如按大房间确定基础板厚会造成浪费,而按小房间确定则造成配筋困难,当承载力能满足要求时,可在大房间中部垫聚苯卸载,按小房间确定基础板厚。
20. 挑梁端部的挠度并不完全取决于本身的变形,其支座内垮的影响很可能超过挑梁本身的变形。

结构分析的目的、结构模型以及分析与结构设计的关系

在工程设计、结构安全鉴定等众多工程实践过程中,我们经常会遇到诸如结构分析的深度,如何简化结构模型以便迅速找到合理误差范围内结构或构件的计算结果等许多问题,本文就其中结构分析的目的、分析与设计的关系及关于结构模型的问题谈谈笔者的一些体会。

1 结构分析

结构分析是确定在给定荷载下结构中产生的内力和变形,以便使结构设计得合理并能检查现有结构的安全状况。
    在结构设计中,必须先从结构的概念开始拟定一种结构形式,然后再进行分析。这样做能确定构件的尺寸以及所需要的钢筋,以便a). 承受设计荷载而不致出现结构或结构构件的破坏(承载能力极限状态设计);b). 结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的规定(正常使用极限状态设计)。
    由于通常在工作荷载作用下,结构处于弹性状态,因此以弹性状态假设为基础的结构理论就适用于正常状态。结构的倒塌通常在远远超出材料弹性范围,超出临界点后才会发生,因而建立在材料非弹性状态基础上的极限强度理论是合理确定结构安全性,防止倒塌所必需的。不过弹性理论可用来确定延性结构强度的安全近似值(塑性下限逼近法),在钢筋混凝土设计中通常采用这种方法。基于这种原因,在本文中仅仅采用结构的弹性理论。
    2 结构模型
    仔细的观察所有结构都是三维构件的组合体,对其进行精确的分析,甚至在理想状态下,也是一个棘手的工作,即使专业人员也无从考虑。由于这种原因,分析人员工作的一个重要部分是将实际结构和荷载状态简化成一个易于合理分析的模型。
    这样,结构框架系统可分解成板和楼盖梁,楼盖梁是由柱支撑的交叉梁系,柱将荷载传递到基础上。因为传统的结构分析不能分析板的作用,所以经常理想化成类似于梁的条形系统。同样,普通的方法不能处理三维框架系统,因此利用平面结构组合系统建立整个结构的模型,分别加以分析。现代的有限元法可以分析整个系统从而革新了结构分析,这样可对荷载作用下结构的性能做出更可靠的预测。
    实际荷载状态也是很难确定和很难客观表达的,为了进行分析,必须进行简化。例如:桥梁结构上的交通荷载主要是动载和可变荷载,通常理想化成静态行使的标准汽车或分布荷载,以用来模拟实际产生的最危险的荷载状态。
同样,连续梁有时简化为简支梁,刚性结点简化为铰结点,忽略填充墙,把剪力墙简化成梁。在决定如何建立一个结构模型使之比较客观,但又比较简单时,分析人员必须记住每个这样的理想化都将使所求的结果更加可疑。分析的越客观,产生的信心越大,所取的安全系数(或可忽略的因素)可以越小。这样,除非规范条款控制,工程师必须估算出结构精确分析所需追加的费用与结构中可能节省的费用相比,是否合算。
    3 结构分析与结构设计的关系
    结构分析的最重要的用处是在结构设计中作为一种工具。它通常是反复试算过程中的一个环节,在这种方法中,首先,在假定的恒载下对假定的结构体系进行分析,然后根据分析结果设计各构件,这个阶段称为初步设计。由于这种设计常常在变化,通常采用粗略的快速分析方法就足够了。在此阶段,估计结构的成本,修正荷载及构件特性,并对设计进行检查以便改进。至此,所作的更改已纳入到结构中,需进行更精细的分析,并修改构件设计。这种设计过程会收敛,收敛的速度取决于设计者的能力。很清楚,为了设计需要从“迅速而粗略”到“精确”的各种分析方法。
    因而,有能力的分析人员必须掌握严密的分析方法,必须能够通过适当的假设条件进行简化分析,必须了解可利用的标准设计和分析手段以及建筑规范中允许的简化方法。同时,现代的分析人员必须精通结构矩阵分析的基本原理及其在数字计算机中的应用以及会应用现有的结构分析程序及有关软件。

 

结构设计技术总结

 

一、拿到作业图不要盲目建模计算。先进行全面分析,与建筑设 计人员进行勾通,充分了解工程的各种情况(功能、选型等)。
    二、建模计算前的前处理要做好。比方荷载的计算要准确,不能估计。要完全根据建筑做法或使用要求来输入。
    三、在进行结构建模的时候,要了解每个参数的意义,不要盲目修改参数,修改时要有依据。
    四、在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面。这一点要作为我们的设计理念之一来重视。
    五、梁、柱、板等电算结束后要进行大量的调整和修改,这都要有依据可循(可根据验算简图等资料)。 具体有以下集中修改或注意事项:
a、梁:
    1、梁的标高(是否确定梁底标高及梁上翻等问题)
    2、梁的支座负筋不能太疏,要人为加密。
    3、梁的跨数要核对。
    4、尽量减少钢筋的种类和级差(≤2级)
    5、有雨蓬等外挑构件处的梁要加强(可以将此处的箍筋加密、设置抗扭钢筋等措施)
    6、钢筋在梁中的放置必须满足净距要求,特别是梁上部钢筋的净距(≥1.5d或30mm)
    7、碰到电算结果的井字梁(有主次关系)处,要分清主次关系,在主要梁支座处标出支座筋
    8、搁在边梁上的连梁等,在靠边梁处的支座筋不宜过大,宜减小,从而减少对边梁的扭矩
    9、有主次梁关系,从梁截面上也有区别,次梁适当放小。
     b、柱:
     1、满足轴压比要求(≤0.9)
     2、大跨度的厂房等,柱子截面宜选用长方柱。
     3、构造柱的设置(细查规范《建筑抗震设计规范》P72)
    c、板:
     1、负筋不宜选用过细的钢筋,可以用较大直径的钢筋代替,可避免施工时   被踩下;较大直径钢筋不宜过疏,否则受力不力或容易开裂。
     2、在结构平面图中须注明标高及板剖面图。
     3、屋面板的钢筋须全部拉通。
     4、板配筋要表达清楚,不能让施工人员猜测。
     5、在结构平面图中,注明雨蓬、阳台、檐口等位置及尺寸,并画出大样。
     d、基础:
      1、不能将深基础与浅基础混用。
      2、基础荷载计算时,千万别漏算荷载(包括底层墙体荷载重量等)
      3、基础(包括地梁、承台等)的标高要满足上部管线的通过,一般其上预留300mm。
      e、其它:
     11.结构人员在设计中的注意事项
    下面是我院总师办给每个结构人员在设计中的注意事项,现发上来供大家参考!!!
     2000系列新规范执行初期结构设计注意事项
    根据建设部要求2003年1月1日起全面执行新规范,相应的89系列规范废止。为正确理解、有效执行各有关2000系列规范,提出以下要点,请各结构设计人员予以注意:
    一.一般规定
    1、设计说明应注明工程设计使用年限,安全等级,选用的建筑材料,应注明规格、型号、性能等技术指标,其质量必须符合国家标准的要求。
    2、2003年签订合同的设计项目,一律采用与新规范配套的软件作计算分析,TBSA用6.0版,SATWE用2003.1及以后的版本。
    3、用新版本软件计算结果用钢量将会提高,我院规定用新版本软件计算梁、柱主筋,钢材优先采用HRB400。一级柱箍筋优先采用HRB400.
    4、风荷载取值,南京地区设计周期50年,w0=0.40Kpa,设计周期100年w0=0.45,对风荷载敏感的建筑以及60米以上的高层建筑按w0=0.45取值。
    5、基本雪压,南京地区设计周期50年,取0.65Kpa,设计周期100年取0.75Kpa。
    6、对小塔楼的界定应慎重,当塔楼高度对房屋结构适宜高度有影响时,小塔楼应报院结构专业委员会确定。
    7、施工图涉及到钢网架、电梯及其它设备予留的孔洞、机坑、基础、予埋件等一定要写明:“有关尺寸在浇筑混凝土之前必须得到设备厂家签字认可方可施工。”
    8、砌体结构不允许设转角飘窗。
    9、钢结构工程设计必须注明:焊缝质量等级,耐火等级,除锈等级,及涂装要求。
    10、砌体工程设计必须注明设计采用的施工质量控制等级。(一般采用B级)。
    11、砌体结构不宜设置少量的钢筋混凝土墙。
    12、砌体结构楼面有高差时,其高差不应超过一个梁高(一般不超过500mm)。超过时,应将错层当两个楼层计入总楼层中。
    二.结构计算
    13、结构整体计算总体信息的取值:
   (1)钢筋混凝土容重(KN/m3)取26~27,全剪结构取27,若取25,对于剪力墙需输入双面粉层荷载。(规范取24~25)
   (2)地下室层数,取实际地下室层数,当含有地下室计算时,不指定地下室层数是不对的,请审核人把关。
   (3)计算振型数,取3的倍数,高层建筑应至少取9个,考虑扭转耦联计算时,振型应不少于15个,对多塔结构不应少于塔数×9。计算时要检查Cmass-x及Cmass-y两向质量振型参与系数,均要保证不小于90%,达不到时,应增加振型数,重新计算。
   (4)地震信息中的“活荷质量一般折减系数”RMC取0.5,具体问题时按照《抗震》5.1.3条)。
   (5)自振周期应考虑填充墙体对刚度的影响进行折减。当添充墙为砖墙时: 框架结构0.6-0.7,框剪结构 0.7-0.8,剪力墙结构 0.9-1.0。
   (6)活荷载信息中“柱、墙活荷载是否折减”,一般不折减,“传到基础的活荷载是否折减”,应折减。
   (7)调整信息中“中梁刚度增大系数”BK取2.00;
       “梁端弯矩调幅系数”BT=0.85~0.9;
       “梁跨中旁矩增大系数”BM=1.05~1.10,一般取1.05;活荷载大于  3.0Kpa的多高层,1.1~1.2
      “连梁刚度折减系数”BLZ取0.50~0.7,在内力和位移计算中,最小取0.50,一般取0.55,当结构位移由风荷载控制,不宜小于0.8;
      “梁扭矩折减系数”TB,一般取0.40;
      “全楼地震力放大系数”一般1.0,当λ不满足”抗震规范“5.25条时,用此系数调至满足;
      “0.2Q0”框剪结构必须要求调整;
      “顶塔楼内力放大”当振型数多于9个,取1,否则需放大取3。
    14、结构审核人应在初步设计阶段对电算结果进行审核把关。对主要参数应作控制,如:剪重比、周期比(以扭转为主的基本周期与第一平动周期之比)、位移比(最大弹性层间位移与层间平均位移之比),满足规范基本要求。
    15、有斜楼座的看台、剧场由于整体性差,楼层刚度无穷大的假定难于形成,应补充单榀验算
    三、对地质勘察报告的基本要求:
    16、如果由设计院布置钻孔,提勘察要求,须加注明:勘察部门应根据勘察规范及现场地质情况作必要调整。若业主委托设计已完成钻探,设计人应根据以下基本要求作审查:
   (1)钻孔控制点的布置应布置在建筑物的外围,即建筑物四角应有钻孔。
   (2)钻孔分一般性钻孔和控制性钻孔,对孔深要求:勘探孔深应能控制主要持力层,当基础底面宽度不大于5m时,勘探孔的深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍,对单独基础不应小于1.5倍,且不小于5米;对高层建筑和需作变形验算的地基,控制性勘探孔的深度应超过地基变形计算深度。
   (3)桩基勘探深度
     a. 布置1/3-1/2的勘探孔为控制性孔,且安全等级为一级建筑桩基场地至少布置3个控制性钻孔,安全等级为二级的建筑桩基不应少于2个控制性钻孔,控制性孔深度应穿过桩端以下压缩层厚度,一般性钻孔应深入桩端平面以下3~5米。
     b. 嵌岩桩钻孔应深入持力层岩层不小于3~5倍桩径,当持力层较薄时,控制性钻孔应穿过持力岩层,岩溶地区,应查明溶洞、溶沟分布情况。
   (4)勘察报告,除了要作取土勘探孔,还应要求现场原位测试,单桥静力触探和标准贯入测试,对于适于采用予制桩基的场地,应要求提供JGJ94-94---公式5.2.6-1所要求的单桥静力触探比贯入阻力值估算的桩周侧阻力和桩端阻力。
   (5)嵌岩桩基,应要求勘察报告提供南京地基规范,嵌岩桩公式9.9.4-3所要求的各项系数、岩石单轴抗压强度以及基岩的完整性。
   (6)对于有地下室的工程,应要求勘察报告提供基坑支护设计所要求的各项工程特性指标。
   (7)当地下水埋藏较浅,建筑地下室存在上浮问题时,应要求勘察报告提供用于计算地下水浮力的设计水位。
   (8)勘探报告应划分场地土类型和场地土类别,并对饱和砂土及粉土进行液化判别。
   (9)桩基设计应要求勘探报告提供各种桩型的参数,以便作多种桩基方案的技术经济对比,避免只有一种桩基参数,思路受到勘探部门的限制,而不能选择更好的基础方案。
    四、基础设计
    17、地基基础设计时,确定基础面积或桩数量,上部的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。
    18、计算地基变形时,传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合,不计入风荷载和地震作用。
    19、基础底板的配筋,应按抗弯计算确定,地基反力采用的是荷载效应基本组合时的地基反力设计值。承台配筋计算时,采用相应于荷载效应基本组合时的桩竖向力设计值。
    20、静载试验所确定的单桩竖向极限承载力除以安全系数2为单桩竖向承载力特征值Ra。
    21、(1)人工挖孔桩的桩长不宜大于40m,亦不宜小于6m,桩长少于6m的按墩基础考虑,桩长虽大于6m,但L/D(D为扩大端直径)<3亦按墩基计算。
    (2)人工挖孔桩计算单桩承载力时,桩侧阻力可按混凝土护壁外直径计算,计算桩端阻力和桩身强度时,仅取内径为桩身计算直径。
    (3)支承在微风化岩上长径比L/d≤5的端承桩,只计端阻,不计侧阻,支承于其它土层或中风化岩、强风化岩土的桩, 端承桩计算摩阻力,但有扩大头的桩,其扩大部分及以上1~ 2m范围内不计桩周侧阻力。
    22、对桩基设计,应作两种以上桩型的技术经济对比。
    五、构造设计
    23、钢筋连接有三种基本型式:搭接、焊接、机械连接。由于现场质量有时得不到保证,对于22及以上直径的钢筋,优先采用机械接头,不宜焊接。
    24、用以减少温度和收缩不利影响的后浇带浇筑间隔时间,一般要求60天以上(GB50010-9.1.3条说明)。
    25、混凝土收缩及温度变化引起的拉应力是沿板的整个厚度作用,所以特别强调上、下表面同时配置附加钢筋的必要性,GB50010-10.1.9条,根据国内、外工程经验给出板上、下表面每个方向的附加钢筋均不宜小于0.1%的建议。我院已发的暂行规定有关条款需修改,对于阳角房间、屋面所有板块,计算不配钢筋的部位另加抗温度、收缩分布钢筋,板厚120,φ6-200,板厚100,φ6-220。
26、 受力钢筋的直径与构件截面高度及跨度应呈一定的比例,GB50010-10.2.1对梁最小钢筋直径作了规定(当梁高h≥300mm时,不应小于10mm;当梁高h<300mm时,不应小于8mm。)。对现浇板,一般考虑(建议):
    板厚120以下的、适宜的钢筋直径为8~12
    板厚120~150以下的、适宜的钢筋直径为10~14
    板厚150~180以下的、适宜的钢筋直径为12~16
    板厚180~220以下的、适宜的钢筋直径为14~18
    板厚150以上的板,应采用HRB335。
    27、对卧置于地基上的基础筏板,板厚大于2M,除应沿板的上、下表面布置纵横方向的钢筋外,需沿板厚度向不超过1M设置与板面平行的构造钢筋网片,其直径不小于12mm,纵横方向的间距不大于200mm.
    28、地下室外墙板以及剪力墙中温度收缩应力较大部位(顶层、外墙),水平分布钢筋配筋率不宜小于0.30%,不应小于0.25%。当墙厚超过400,单侧水平分布筋配筋率不宜小于0.2%。
    29、屋面天沟、雨蓬应考虑满水荷载,当天沟、雨蓬深度超过500时,应在天沟、雨蓬侧板设泄水孔,此时水重可计至泄水孔底面,此外还须考虑找坡层的重量。
    30、现浇板楼面,考虑在使用周期灵活布置轻质隔墙时,可将隔墙每米长自重的30%作为每平方米楼面的均布荷载标准值计算,且不小于1.0Kpa,其永久值系数可取0.5。
    31、现浇板内埋设设备暗管时,管外径不得大于板厚的1/3,交叉管线应妥善处理,并使管壁至板上下边净距不小于25mm。
    32、挑檐转角位于阳角时的加强配筋。图
挑檐转角位于阴角时的加强配筋。图
    33、结构平面图中,所有受力构件都应相对于轴线标注定位尺寸(阳台、雨篷挑出长度、梁距轴线距离等)。
    34、转换层现浇板最小厚度180,最小配筋率0.3%。转换层上下各一层现浇板需加强,板厚宜150mm,最小配筋率0.25%.
    35、连续跨梁配钢筋时,支座两侧的钢筋直径尽可能相同,以便钢筋穿过支座,避免两侧不同的钢筋都在支座锚固,造成节点钢筋过密,影响节点混凝土浇灌筑。

我在结构设计中总结出来的几条歪理

看到有不少谈结构设计经验的,受益非浅。在此本人总结了的几条“更常见”和“更可怕”,供大家讨论。
    1、变形过大比构件破坏“更常见”。按正常设计,一般很少会出现构件破坏的事。但实际工程常常出现变形过大(包括裂缝)的事,谁看了都胆战心惊。设计人好没面子。本人的教训:一个工程的楼板厚度不足,虽不会破坏,但在未装修地面时,人一跺脚就颤。
    结论:一定要作正常使用状态的验算。
    2、地基沉降造比基础破坏“更常见”。由地基沉降造成的建筑物倾斜、开裂等现象很多,但好象没几个人见过基础破坏的事故吧?
    结论:重视地基承载力、沉降等计算,做好地基处理,保守点没坏处。基础设计时不必过分放大。
    3、湿陷性黄土比液化“更可怕”。湿陷性黄土一旦遇水就玩完,实际情况是常常会漏水。液化只有在地震情况下才有问题。
    结论:湿陷性黄土一定要认真处理好。
    4、柱子坏了比梁板坏了“更可怕”。柱子一旦坏了会造成大面积倒塌,而且不好补救。梁板坏了一般不至于大面积倒塌,也容易补救。
    结论:设计柱子时多想一想安全性,设计梁板时多想一想经济性。
    5、构造不正确比构件配筋不足“更可怕”。构造不正确往往会造成隐性的、极大的薄弱环节。配筋稍有不足,一般不会出问题。
    结论:重视构造。
    6、框架结构中填充墙出问题比承重构件出问题“更常见”。许多人全身心地投入承重构件的计算,忽视了填充墙的拉结、砌筑、抹灰等问题。结果工程还没完工就出现了墙裂缝,抹灰空鼓等现象。工程还没完就让设计人现眼。
    结论:重视填充墙的构造。
    7、悬挑构件比其它构件“更可怕”。悬挑梁一旦出问题,往往就从高空落下去了。超静定结构的梁坏了,一般是个大裂缝,很少会掉地下。
    结论:对悬挑构件不要心疼钢筋。
    8、正常使用下的破坏比地震破坏“更可怕”。正常使用下结构坏了,肯定会有人找你的麻烦。地震的时候,谁先死还不知道呢。
    结论:不妨单独算一次正常使用情况下的配筋。
9、概念错误比计算错误“更可怕”。概念错了就全错了,往往没救,而且下次还会错。计算错了往往是局部错,好补救,下次就不会错了。
    结论:概念不清千万别做设计
    10、施工不到位比设计时少配一根钢筋“更可怕”。施工不到位(如节点处砼不密实),你的设计全部白搭,出事的机率很大。设计中少配一根筋,一般能侥幸不出事。
    结论:要充分考虑施工的方便性。

 

结构设计工作小结(2)

上部结构部分

1、设计坡屋顶时,梁配筋后,必须自校梁底标高,算出其净高,看是否满足要求,特别是楼梯等入口处。
     2、设计坡屋面时,屋脊(阳角、阴角)处,梁可适当减小,当板跨较小时,可以不设梁,否则可能影响使用,净高不足,再者,也会造成看上去影响美观。
     3、楼梯柱(中间平台作用处)应该全程加密,因为该柱为短柱。
     4、对于迎水面保护层为50mm的混凝土墙,应在50mm内增设Φ8@150双层双向的钢筋网片,以减少混凝土的收缩裂缝。
     5、对于梁高的取值,应该考虑建筑空间的需求,要和建筑协商好净高要求。
     6、写字楼、商场等8m跨梁,取300x800的梁不好,应取350x700,对于一些大跨度公键,梁宽应适当加大,应取300以上,最好取350、400,因为:
     ①梁宽加宽,抗剪有利,符合“强剪弱弯”的原则。
     ②350宽的梁,用四肢箍可以使箍筋直径减小。
     ③主梁加宽,有利于次梁钢筋的锚固。
     7、对于柱的大小,应该尽量做到按轴压比控制,轴压比相差不宜大于0.2,当建筑有要求时,应和建筑协商好该问题。
     8、对于高层建筑,顶层板考虑到刚度突变很大,宜加厚到150mm,应充分分析计算结果,判断结构类型。
     9、梁配筋时,应充分考虑梁的锚固长度,特别是次梁,应尽量满足图集要求。
    10、板配筋时,应注意Ⅰ级、Ⅱ级钢的区别(是否有弯钩),以及板厚不同时,千万注意不能把钢筋拉通。
    11、画大样图时,一定要对照建筑大样图和立面图,以达到建筑的里面要求。
    12、梁配筋时,应注意腰筋的设置,单侧腰筋应大于 0.1%bhw。
    13、柱配筋时,应同时满足配筋率、箍筋、主筋、角筋、最小体积配筋率的要求。
     14、后浇带应按新规范加强。
     15、高层建筑中,楼板开大洞后,宜按JGJ3-2002第4.3.8条加强。
     16、剪力墙墙肢截面高度不宜大于8m,否则应开结构洞。

 

在日常结构设计中应注意的问题

------以下发表的部分是自己在工作中的总结,部分来源于已发表的论文,

1、高层建筑的嵌固部位新的《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗震规范》)和《高规》第第5.3.7条规定:“高层建筑结构计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。”同时规定了嵌固部位相应的构造要求。但并不是要求地下室顶板必须作为上部结构的嵌固部位。有些高层结构不具备这样的条件,如高层主体范围以外的纯地下室地下一层为绿化覆土层,嵌固部位就应降至地下一层楼板,并按此条件进行相应设计。(高层主体外地下一层为绿化,但是上下层刚度比能满足规范要求的话,可以嵌固至首层楼板,可以考虑此部分土体的嵌固作用。基坑侧壁均有回填,对于没有大的纯地下室,基坑侧壁同样是回填土,情况应该是一样的。我认为不用进行区分by脚踏实地 )
     2、抗震设计的高层建筑,当地下室顶板作为上部结构的嵌固端时,新规范除对顶板的厚度及配筋等提出要求以外,还规定:a、“地下室柱截面每一侧的纵向钢筋面积,除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍”。设计时,各柱可在保持地上纵筋布置的情况下,在地下室每一侧的第二排再附加纵筋即可。b、地上一层的框架结构柱和抗震墙墙底截面的弯矩设计值除应按规范各相关条文进行各项调整外,位于地下室顶板的梁柱节点左右梁端截面实际受弯承载力之和,不宜小于上下柱端实际受弯承载力之和。
    3、关于转换梁新的《高规》已经明确规定,当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱,或在墙内设置型钢等至少一种措施,减小梁端部弯距对墙的不利影响。但有个别工程设计,将框支梁(转换梁)直接垂直支承于一般厚度的剪力墙上,而未对墙体采取上述加强措施。其中有些转换梁是大跨度单跨梁垂直支承于两端墙体;有些转换梁甚至位于支承墙的门洞边;有些支承墙因多层架空,高厚比不满足要求。这类情况,为增强转换梁两端的约束能力,满足其钢筋锚固要求,必须在转换梁两端的墙体中设置墙体端柱或扶壁柱,或加厚墙体设置暗柱(必要时加型钢),并按框支柱的要求进行设计。
    4、新《高规》第10.2.8条,对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求,同时增加了最小面积配箍率的要求,并作为强制性条文。
    5、对一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位控制轴压比,并设置约束边缘构件,是《高规》为保证剪力墙的延性,新增加的要求。在剪力墙约束边缘构件配箍特征值为λv/2的区段,规范允许配置箍筋或拉筋。所设拉筋应同时钩住墙体的水平分布筋(或箍筋)和竖向分布筋,而不能有一部分拉筋仅钩住墙体的竖向分布筋。当此区段的体积配箍率或拉筋的竖向间距不能满足规范要求时,应同时设置箍筋。
    6、新的《抗震规范》和《高规》对各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高(或无支长度)的比值作了更详细的规定,比旧规范要求更严。当难以满足墙体厚高比的要求时,新规范也给出了墙体稳定的计算方法。
    7、地下室外墙作为混凝土构件,在进行截面设计时,侧土压力作为地下室外墙的永久荷载,不仅要乘荷载分项系数,而且因为它起控制作用,按新的《建筑结构荷载规范》其分项系数应取》1.35,(与人防荷载组合时仍取1.2)。另外,严格来讲,地下室外墙的侧土压力应按静止土压力计算,但在实际设计中,经常采用主动土压力计算,已经偏小。因此,不能再不乘分项系数。?
    8、高层建筑地下室布置的一些墙体,地上对应位置无墙。如果在设计基础底板时将这些不出地面的墙作为支座,则此墙应按深梁进行设计,核算其剪压比能否满足要求。
    9、有些工程的结构设计中,框架梁或剪力墙连梁的抗震等级较高,对构件剪压比验算应予以重视,当电算超限时做必要的处理
    10、一些高层建筑设计,南北侧窗台高度不同。如南侧为落地窗或低窗台(200-300mm),北侧为高窗台(900-1100mm)。在结构整体计算中,剪力墙的连梁高度均未考虑窗台,且连梁刚度折减系数取规范最小值0.5,周期折减系数取1.0。但施工图设计,窗台与墙同宽,且与主体混凝土结构整体现浇。在水平荷载作用下,剪力墙结构的实际刚度分布及对整体结构的影响、外墙肢及连梁的内力将与设计状态不符。因此,应按实际连梁高度进行整体计算,或采取以下措施:a、未作为连梁设计的窗台后砌,采取有效施工措施防止不同墙体材料之间出现裂缝;b、减薄混凝土窗台厚度或在窗台墙与窗间墙连接处设控制缝。
    11、关于主次梁结点部位(梁面同高)的间接受荷情况,我国新老规范都明确规定应设置附加横向钢筋,并承担全部集中荷载。同时,不允许用布置在集中荷载影响区内的斜截面受剪箍筋代替附加横向钢筋。
    12、主次梁楼盖中,当抗震设计框架梁上的荷载以集中荷载为主时,如果按箍筋加密区间距进行电算,对抗震要求的箍筋加密区段以外的截面,因其剪力比支座截面衰减不多,故应验算此截面的斜截面受剪承载力。如计算需要,应延长箍筋加密区的长度。
    13、抗震设计时的型钢混凝土框支柱或框架柱,其箍筋设置除满足规范规定的体积配箍率及构造要求以外,同一截面内的箍筋肢距,同样要满足规范对钢筋混凝土框架柱的要求。必要时仍要设置复合箍。
    14、在较为复杂的结构平面布置中,经常存在多方向柱网相接区域。有些设计将每根柱与周围各柱均用框架梁连接起来,形成不同方向的多梁交于一柱,导致节点区钢筋锚固和混凝土施工困难。实际上,对于现浇梁板结构,水平地震力主要靠楼板传递,每根柱只要在两个接近垂直的方向有梁连接即可,不必将所有柱都连起来。

 

浅议建筑结构设计中的概念设计
   在不断的结构设计研究与实践中,人们积累了大量有益的经验,并体现 在设计规范、设计手册、标准图集等等。随着计算机技术和计算方法的发展,计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用,每个设计单位都在为彻底甩掉图板而做努力。结果给部分结构工程师造成一种错觉,觉得结构设计很简单,只需遵循规范、手册、图集,等待建筑师给出一个空间形成的方案(非结构的),使用计算机,然后设法去完成它,自己只不过是一个东拼西凑的计算机画图匠而已。这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间,而且还会与建筑师的交流中产生分歧与矛盾。

我国结构计算理论经历了经验估算,容许应力法,破损阶段计算,极限状态计算,到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。但该法在运算过程中还带有一定程度的近似,只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。事实上,建筑物是一个空间结构,各种构件以相当复杂的方式共同工作,且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。目前,人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性,在设计过程中采用了许多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范,应该把它作为一种指南、参考,并在实际设计项目中作出正确的选择。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,把概念设计应用到实际工作中去。

所谓的概念设计一般指不经数值计算,尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法,可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的的经济可靠性能。同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

比如,有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架,还人为的布置一些抗震墙,即不能满足楼层间的合理刚度比,也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确,没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当,造成危害是不容忽视的。美国一些著名学者和专家曾警告工业界:“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”然而避免这种情况,概念设计的思想不妨是个好方法。

运用概念设计的思想,也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R,以至混凝土的等级越用越高,配筋量越来越大,造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率,结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例,一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度,再由结构刚度算出地震力,然后算配筋。但是大家知道,结构刚度越大,地震作用效应越大,配筋越多,刚度越大,地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。其实,为什么不考虑降低作用效应S呢?目前在抗震设计中,隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层;加设消能支撑(类似于阻尼器的装置);有的在建筑物顶部装一个“反摆”,地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反,从对建筑物的振动加大阻尼作用,降低加速度,减少建筑物的位移,来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%,并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本,研究成果已经广泛应用于实际工程中,取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制,在工程界还未被广泛地应用。

同时,在目前建筑结构抗震鉴定及加固中,概念设计的思想也应得到延伸。在1976年唐山地震中,天津市加固的2万间民房无一倒塌,但天津第二毛纺厂三层的框架厂房,却因偏重于传统构部件的加固 ,忽视结构总体抗震性能的判断,造成不合理的加固使抗震薄弱层转移,仍然倒塌。

概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受,并将在结构设计中发挥越来越大的作用。然而现在的高校教学中,往往只重视单独构件和孤立的分体系的力学概念讲解。尤其在专业课教学中,单项计算练习居多,综合练习偏少,并着重体现在考题中,使得相当部分学生养成只知套用公式解题的习惯。而且近年来强调计算机应用教育,比如,毕业设计用结构设计软件计算、出图。但由于计算机设计过程的屏蔽,手算过程训练程度的削弱,造成学生产生一定依赖性,结果综合运用能力下降,整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力、未来的工程师是相当不利的。

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用, 使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中,打破建筑结构设计中的墨守成规,充分发挥结构工程师的创新能力,是相当必要的。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。这则需要工程界和教育界进行共同的努力。推广概念设计思想是一种有效的办法。

著名的美国工程院院士林同炎教授在《结构概念和体系》一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念设计基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法,以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。为结构工程师和建筑师在设计中创造性地相互配合,设计出令人满意的建筑奠定基础。这本书第二版的出版,为我们更好的加深概念设计的理解,提供有益的帮助。总之,概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想,这就让我们来共同学习、发展它吧,为结构设计的发展作出应有的贡献。

正确应用CAD 软件提高建筑结构设计质量

随着计算机硬件技术的发展和建筑结构分析理论的日臻完善,计算机辅助设计(CAD) 系统在建筑设计领域得到越来越广泛的应用。尤其是近年来高层建筑结构分析理论的逐步成熟,极大地推动了我国高层建筑的发展。
在众多的结构分析软件中,平面框排架计算与绘图软件PK既是独立的计算和绘图软件,又作为PKPM系列其它高层分析程序的接口软件,是结构工程师非常熟悉的。其它如结构平面计算机辅助设计PMCAD、剪力墙结构计算机辅助设计JLQ ,以薄壁杆件理论为基础的高层建筑结构三维分析程序TAT,以及以墙元理论为基础的高精度空间有限元分析程序SATWE等。我们经过近十年的实践应用,中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部开发的PKPM系列微机建筑工程CAD 系统,是一套比较优秀的建筑设计软件,而且涉及的内容比较全面,它是集建筑APM) 、结构、设备(水WPM、暖HPM、电EPM、空调CPM) ,概预算(STAT) 和施工于一体的大型CAD 设计系统,各个模块之间既可进行数据转换、接口,又可单独使用。其中结构平面辅助设计软件PMCAD、框排架计算及施工图绘制软件PK、高层空间分析软件TAT和基础设计软件JC2CAD 等可组成一个高效率的结构分析、计算及绘图系统。下面主要介绍这些结构软件使用过程中容易出现的问题及设计时应注意的事项。
    1、设计中存在的问题
    我们在设计中及与其它设计单位交往的过程中发现,虽然采用了CAD ,但在结构施工图中出现了许多概念性的错误和计算错误,有些错误可能会导致严重的后果。究其原因是由于许多结构设计人员并未接受过系统的专业知识学习,虽然初步掌握了一些建筑结构设计软件的使用能力,但是缺乏对整体结构概念的认识,过分相信计算机分析结果而出现结构计算模型与实际建筑物的较大差别;或由于软件技术条件认识不清而导致错误的计算结果。为此,本文就近几年来发现的这些问题及其原因,结合PKPM软件的应用作一些简单的分析,以便提高建筑结构的设计质量。
    1.1.1、超规范设计导致结构存在安全隐患
    超规范设计问题对中小设计院来说是禁而未绝的问题。虽然建设主管部门三令五申的强调,但是由于缺乏有效的管理手段和约束机制,有的地方设计审查流于形式,或对设计图纸的审查只限于对建筑造型的审查,使得一些超规范设计变成了耸立于城市街头的建筑物。当然,超规范设计有设计单位主观上的原因,也有的是客观上造成的。超规范设计的问题主要表现在几个方面:
    (1) 砖混结构层数和高度超规范问题。在《建筑抗震设计规范》(GBJ11289) (以下简称“抗规”) 中,多层砌体房屋由高度和层数两个指标控制,一般认为,超过其中的一个控制指标即是超规范设计。近年来,一些抗震设防地区所建砖混建筑物相继出现8 层带半地下室砖混住宅。严格地讲,按“抗规”第51112 条规定,带半地下室住宅房屋的高度和层数应从地下室地面算起,也就是说,8 层带半地下室建筑的实际层数应为9 层。
    (2) 底层框架砖房超规范设计问题。底层框架砖房除存在上述高度和层数超规范问题以外,还存在底层框架本身的设计超规范问题。“抗规”所谓的底层框架是指底层为框架- 抗震墙承重的结构,且宜采用钢筋混凝土抗震墙,但抗震烈度为6 度和7 度地区可采用嵌砌于框架之间的砖墙。根据了解的情况,有些工程底层框架虽有抗震墙但截面面积明显不足。一些工程竟采用底层纯框架结构,而且在抗震区总层数达到8 层。并有1 托7、2 托6、甚至3 托5 的底层纯框架形式出现,并且在实际工程中底层有限的几片砖墙还常常是按填充墙来考虑。这种结构形式大都出现在临街的住宅设计中,尤其近年来在房地产开发商所建的商品房中居多,这种结构形式的建筑在地震中的表现是非常脆弱的。所以,一旦有地震发生,其后果将是十分严重的。
    (3) 旧房改造设计中的超规范问题。某些过去设计建造的房屋在建设当时该地区的抗震设防烈度低于现行的设防烈度,或由于建筑时的材料所限,其抗震能力较差,已属于抗震加固对象,而某些设计单位未进行加固设计而进行了加层设计,有的加层设计还超过现行规范要求。在加层施工中原
结构有不同程度的破坏,加层设计对该建筑的抗震性能来说无疑是雪上加霜。调查发现,导致超规范设计的主要原因有如下几方面:一是某些设计人员遵循规范的意识淡薄,对规范规定模糊不清、学习不够,甚至有些结构设计人员从来没有考虑过规范的要求。二是建筑设计的人员结构概念模糊,从建筑设计方案阶段造成结构设计是超规范的,而又片面地强调所谓的建筑形式等要求,使结构难以满足规范要求。三是某些建设单位由于从投资的限制、土地利用率等方面出发而提出不满足规范要求的结构形式,而设计部门为得到工程的设计任务故意违反规范规定,有的设计单位领导为了眼前的利益,迫使设计人员进行超规范设计,四是设计审查部门迁就建设单位的意图,使超规范设计在某些地方合法化甚至成为不成文的地方标准和习惯作法。笔者认为,设计规范作为国家制定的规程是指导建筑设计的纲领,作为建筑设计工作者,在任何时候都不应当违反。

过分依赖计算机分析结果,忽视抗震概念和构造设计

在实际工程中,不同程度地存在着忽视抗震概念设计和构造设计的问题。例:某6 度抗震区建筑,设计为6 层带半地下室砖混住宅,上部结构布置均匀规整,但是上部作为主要承重和抗震墙体的内纵墙却没有基础,而是坐落于地下室的内横墙上,也就是说,上部6 层墙体的线荷载,变为集中荷载(点) 传于地下室横墙上,这种结构的传力路线是最为不利的。再如:某6 层砖混结构商品楼,下部3 层为商业网点,上部3 层为住宅,初看起来好象并无不妥,但是下部1 层均为贯通整个进深的单间门市部,开间为3 000~3 900 mm ,实际上就是1 层只有横墙而没有纵墙,这样的建筑其纵向的抗震能力很小,是不能够按砖混结构来设计的。其设计者认为按砖混结构设计,层数及高度均不超规范,结构是可行的。殊不知它的抗震性能是极差的,是不能满足抗震要求的。
    建筑物抗震设计包括三部分内容,即概念设计、构造设计和结构计算。众所周知,地震是一种复杂的自然现象,我们对建筑物的地震破坏机理还不十分清楚,对地震的破坏现象也只是停留在感性认识阶段,建筑物抗震计算的原理只是一种近似方法。所以,我们在进行建筑物抗震设计时,一定要遵循“抗规”提出的抗震设计原则和抗震设计构造要求来正确应用CAD 软件提高建筑结构设计质量进行设计,例如底层框架结构上部的砖房的构造措施比多层砖房的构造措施要严格一些,要求构造柱的纵向钢筋不宜小于4<14 ,箍筋间距不宜大于200mm 等,不能按砖房的抗震措施来设计,也不能单凭计算结果来判断结构的可靠性,象上述的两个例子,结构的静力计算是没有问题的,而纵向抗震能力明显不足。
    1.1.3 、对软件技术条件不清,导致计算和绘图结果错误
    每一种计算理论都有它的假定条件,每一个软件的编制都符合特定的技术条件,我们熟悉的PKPM系列软件也不例外,如果没有很好地理解软件技术条件便不能很好地利用软件来解决实际问题。一些对结构概念不很清楚的设计人员可能会过分地相信计算机而出现严重的设计错误。6 层砖混结构,其中第6 层为大空间会议室,而且第6 层沿纵墙外挑1200 mm。也就是说,第6 层的屋面、墙体等荷载最终传于5层的外挑梁上,而挑梁向内的平衡长度不够或挑梁上的平衡荷载不足,显然挑梁的抗倾覆能力不足。设计者认为:挑梁的计算数据是由PMCAD 软件生成的,其配筋是经过PK软件计算的,计算结果没有问题。其实,由于设计者对软件技术条件不明,在操作时有荷载漏项,导致计算结果错误。
     2 、设计中应注意的问题
     2.1.1、结构平面辅助设计软件PMCAD 的应用
PMCAD 是PKPM系列软件的核心模块,是建筑与结构连接的接口软件,也是结构平面设计软件,在这个模块中建立的结构模型应力求准确,能够反应结构的实际情况。
    (1) 交互式结构模型的建立。结构模型中所有的构件均在此项操作中输入,应当注意的是:凡是结构布置形式及构件尺寸和荷载不同的结构层均应描述为不同的结构标准层,对于上下层柱变截面情况用构件相对于节点的偏心描述,注意在节点过密的时候墙体及梁布置的连续性。在布置过两个或更多的标准层后,不能使用图案编辑菜单对某一层或某一部分拖动或平移,因为所有的节点位置都是用相对于原点的位置描述的,拖动或平移会造成上下层节点错位。全楼的组装必须是自下而上的标准层组装,不能把后一个标准层组装于前一个标准层之前。填充墙不能作为墙体输入。在此输入的荷载值应是荷载标准值,不是设计值。
    (2) PK文件的生成。对于砖混结构,按连梁生成的墙梁的PK文件,在没有进行砖混抗震验算时梁上没有上部墙体及以上层楼板传来的荷载。底框砖房的底层框架梁不可以用生成连梁的方法生成PK文件,否则会引起框架上地震荷载的漏项,而用PK所画的梁施工图其节点构造不满足“抗规”要求。在此项操作中生成的连梁PK文件应打开修改支座情况,主要是依据实际情况修改梁与柱的铰接还是固接。在此菜单生成的框架PK文件应打开修改梁惯性矩增大系数和梁端弯矩调幅系数,否则PK软件按梁混凝土弹性工作配筋,使支座钢筋偏大而跨中钢筋偏小。
    2.1.2、平面框排架计算及绘图软件PK的应用
    PK是PKPM系列软件的重要组成部分,不但可以单独使用,而且还可以和SATWE、TAT等模块联合使
   (1) 框架绘图。有时计算结果显示梁柱超筋时,往往能够通过绘图,但是要注意此时的绘图结果有时是错误的,其显示的配筋情况可能比计算小得多,必须修改计算数据文件后,梁柱计算都不超筋时其绘图结果才是可信的。另外,在修改钢筋操作中对梁钢筋进行了通长修改后,一定要对所形成的施工图进行检查,使显示结果与绘图结果不一致。
    (2) 注意审查每一个柱的轴压比信息。PK软件对柱的超筋控制是以最大配筋率来控制的,有时虽然软件未显示柱的超筋信息,但并不能说明我们所选的柱截面是合适的。
    2.1.3 、独立基础及条形基础设计软件JCCAD 的应用
    (1)对砖混结构而言,一般应在荷载组合中加入经PM2CAD 软件进行砖混抗震计算后的荷载。
    (2)对框架结构而言,一般应计入经PK软件计算的PK荷载,并在PK荷载中计入地震荷载组合,并经纵横两个方向的验算后确定基础选用的合理值,或计入经TAT、SATWE 计算的荷载组合。若只经PM恒、活荷载计算,则结果在地震区会明显偏小。
    (3)对弹性地基梁及筏板基础的计算还应注意以下几个方面: ①应根据现场勘探情况利用软件对地基进行验算; ②应根据地基及设计情况不同选用适当的地基刚度系数; ③根据上部结构及场地情况,选取适当的基础形式和计算方法;④经过反复地试算,最后确定较为合适的梁截面和翼缘宽度。一般认为,如果我们确定了一种梁截面或翼缘厚度时,加大或减小其截面尺寸都会引起配筋量的增加,那就说明我们选定的这个截面是较为合适的。
    3、结束语
在工程设计时,即从模型简化、荷载汇总、结构计算到施工图绘制的全过程中,我们应认真的考虑设计的每一环节,不仅保证计算模型的简化与工程实际相吻合,使计算假定与实际情况相一致,而且应注意设计软件的适用条件及其技术条件,正确的适用CAD 软件,保证计算结果准确,更要加强规范的学习,加强概念设计,保证结构满足各项构造措施的要求。使建筑结构安全能够承受可能出现的各种作用,保证结构具有良好的工作性能和耐久性能。

 

浅谈砌体结构的质量问题

砌体结构是由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。众所周知,采用砌体结构建造房屋符合“因地制宜、就地取材”的原则。和钢筋混凝土结构相比,可以节约水泥和钢筋,降低造价。因此几十年来砌体结构在新中国的发展建设中起到了不可替代的作用。
在砌体结构广泛应用的同时,也发现了许多的质量事故。砌体工程常见的质量问题有以下四类:
    一、 砌体强度不足
    1、设计截面太小,承载力不够;
    2、水、电、暖、卫设设备留洞留槽削弱墙截面太多;
    3、材料质量不合格,如砌体用砖和砂浆强度等级不符合设计要求,采用不符合标准的水泥和掺和料等;
    4、施工质量差,砂浆饱满度严重不足,施工时砖没有浸水,引起灰缝强度不足等。
    二、 砌体错位,变形
    1、砌体墙高厚比过大导致使用阶段失稳变形;
    2、施工质量问题,如墙体出现竖向偏斜,使用后受力而增加变形,甚至错动;
    3、施工顺序不当,如纵横墙不同时咬槎砌筑,导致新砌体墙平面外变形失稳;
    4、施工工艺不当,如灰砂砖砌筑,导致砌筑时失稳。
    三、局部损伤或倒塌
    1、墙体由于施工或使用中的碰撞冲击而掉角、穿洞、甚至局部倒塌;
    2、墙体在使用过程中受到酥碱腐蚀,使得部分墙体严重损伤;
    3、冬季采用冻结法施工,解冻期无适当措施,导致砌体墙倒塌。
    四、砌体裂缝
   
砌体的裂缝是质量事故最常见的现象,砌体的强度不足、变形失稳损伤和可能出现的局部倒塌等情况也可通过出现的裂缝形态来分析和判别。现将砌体的裂缝类型及原因总结如下:
    1、温度变形
   (1)因日照及气温变化,不同材料及不同结构部位的变形不一致,同时又存在较强大的约束。如平顶砖混结构顶层砖墙因日照及气温变化和两种材料的温度线膨胀系数不同,造成屋盖与砖墙变形不一致所产生的裂缝,位置多在两端顶层墙体上。
   (2)温度或环境温度温差太大。如房屋长度太长,又不设置伸缩缝,造成贯穿房屋全高的竖向裂缝,位置常在纵墙中部。
   (3)砖墙温度变形受地基约束。如北方地区施工期不采暖,砖墙收缩受到地基约束而造成窗台及其以下砌体中产生斜向或竖向裂缝。
   (4)砌体中的混凝土收缩(温度与干缩)较大。如较长的现浇雨蓬梁两端墙面产生的斜裂缝。
    2、地基不均匀沉降
  
(1)地基沉降差较大。如长高比较大的砖混结构房屋中,中部地基沉降大于两端时产生八字裂缝;地基两端沉降大于中间时,产生倒八字裂缝;地基突变,一端沉降较大时,产生竖向裂缝。
   (2)地基局部塌陷。如位于防空洞、古井上的砌体,因地基局部塌陷而裂缝。
   (3)地基冻胀。如北方地区房屋基础埋深不足,地基土又具有冻胀性,导致砌体裂缝。
   (4)地基浸水。如填土地基或湿陷黄土地基局部浸水后产生不均匀沉降使纵墙开裂。
   (5)地下水位降低。如地下水位较高的软土地基,因人工降低地下水位引起附加沉降导致砌体开裂。
   (6)相邻建筑物影响。如原有建筑物附近新建高大建筑物造成原有建筑产生附加沉降而裂缝
    3、结构荷载过大或砌体截面过小
  
(1)抗压、抗弯、抗剪、抗拉强度不足。如中心受压砖注的竖向裂缝;砖砌平拱抗弯强度不足产生竖向或斜向裂缝;挡土墙抗剪强度不足而产生水平裂缝;砖砌水池池壁沿灰缝的裂缝。
   (2)局部承压强度不足。如大梁或梁垫下的斜向或竖向裂缝。
    4、设计构造不当
   (1)沉降缝设置不当。如沉降缝位置不设在沉降差最大处;沉降缝太窄,高层房屋沉降变形后,低层房屋随之下沉砌体受挤压而开裂。
   (2)建筑结构整体性差。如混合结构建筑中,楼梯间砖墙的钢筋混凝土圈梁不闭合而引起的裂缝。
   (3)墙内留洞。如住宅内外墙交接处留烟囱孔影响内外墙连接。使用后因温度变化而开裂。
   (4)不同结构混合使用,又无适当措施。如钢筋混凝土墙梁挠度过大引起墙体裂缝。
   (5)新旧建筑连接不当。如原有建筑扩建时,基础分离而新旧砖墙砌成整体,使结合处产生墙体裂缝。
   (6)留大窗洞的墙体构造不当。如大窗台墙下,上宽下窄的竖向裂缝。
    5、材料质量不良
   (1)砂浆体积不稳定。如水泥安全性不合格,用含硫量超标的硫铁矿渣代砂引起砂浆开裂
   (2)砖体积不稳定。如使用出厂不久的灰砂砖砌墙,因收缩不一致较易引起裂缝。
    6、施工质量低劣
  
(1)组砌方法不合理,漏放构造钢筋。如内外墙不同时砌筑,又不留踏步式接茬,或不放拉接钢筋,导致内外墙连接处产生通长竖向裂缝。
   (2)砌体用断砖,墙中通缝、重缝较多。如某单层厂房围护外墙因集中使用断砖而裂缝。
   (3)留洞或留槽不当。如某办公楼在500mm宽窗间墙留脚手眼,而导致砌体开裂缝。
    7、地震和工程振动
   (1)地震。如多层砖混结构宿舍在强烈地震下产生的斜向或交叉裂缝。
   (2)无下弦人字木屋架。如顶层人字木无下弦屋架,在地震时产生水平推力,顶部墙体出现纵向水平裂缝顶层墙角在地震时出现角部V形裂缝。
   (3)不均匀震陷。如楼盖有圈梁,地震时一侧震陷较大窗间墙出现斜裂缝。
   (4)机械振动。如某工程附近爆破所造成的裂缝。
综上所述,设计不当、材料不良、施工低劣和地震及机械振动造成的裂缝比较容易观察和判别。砌体最常见的裂缝原因是温度变形和地基不均匀沉降引起的,但也有因荷载过大或截面过小导致的裂缝,则其危害性往往严重。

 

异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题

现代住宅建筑要求大开间,平面及房间布置灵活、方便,室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求,因而逐渐得到了推广应用。
    目前,现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款,因此,结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题,需要设计人员积累经验,利用正确的概念进行设计。
    本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨,提出个人看法,供结构设计人员参考。
    1、异形柱结构型式及其计算
    异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构。
    异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同,所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。
    当采用不具有异形柱单元的空间分析程序(如TBSA 5.0)计算异形柱结构时,可按薄壁杆件模型进行内力分析。
    对异形柱框架结构,一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大。一般,比值(A矩/A异)约在1.10-1.30之间[1]。因此,用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱,建议用比值(A矩/A异)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。
    对有剪力墙(或核心筒)的异形柱结构,由于异形柱分担的水平剪力很小,由此产生的翘曲应力基本可以忽略,为简化计算,可按面积等效或刚度等效折算成普通框架—剪力墙(或核心筒)结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况,且面积等效计算更为简便。但应注意,按面积等效计算时,须同时满足下面两式:
    (1)A矩=A异;(2)b/h=(Ix异/Iy异)1/2
    式中,A矩、A异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积;
          b、h——分别为矩形截面的宽和高;
          Ix异 、Iy异——分别为异形柱截面x、y向的主形心惯性矩。
    一般,按面积等效计算时,矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙(或核心筒)的异形柱结构,计算分析表明[2],按面积等效与按刚度等效的计算结果是接近的。
    异形柱的截面设计,可根据上述方法得出的内力,采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算。
    2、 短肢剪力墙结构及其计算
    短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中,只需按剪力墙输入即可,而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型,其中梁、柱为普通空间杆件,每端有6个自由度,墙视为薄壁杆件,每端有7个自由度(多一个截面翘曲角,即扭转角沿纵轴的导数),考虑了墙单元非平面变形的影响,按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵,引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解,它适用于各种平面布置,未知量少,精度较高。但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂(如有转换层)时,也存在一些不足,主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短(一般为墙厚的5-8倍),本身较高细,更接近于杆件性能,所以,用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力,精度较高。
    对设有转换层的短肢剪力墙结构,一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地,其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡,由于薄壁杆件的连接处是点连接,所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此,带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件(如SATWE)进行计算。当然,从整体上的内力(特别是下部支承柱的内力)分布情况来看,如果将剪力墙加以适当的处理,还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的[3]。
    3、异形柱的受力性能及其轴压比控制
    天津大学的试验研究结果表明[4]:异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比(即柱净高与截面肢长之比)是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。
    异形柱由于多肢的存在,其剪力中心与截面形心往往不重合,在受力状态下,各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力,使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝,即产生腹剪裂缝,导致异形柱脆性明显,使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。
    作为异形柱延性的保证措施,必须严格控制轴压比,同时避免高长比小于4(短柱)。控制柱截面轴压比的目的,在于要求柱应具有足够大的截面尺寸,以防止出现小偏压破坏,提高柱的变形能力,满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震设计规范(GBJ11—89)中所规定的柱子轴压比降低0.05取用(按截面的实际面积计算);天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比、箍筋直径及抗震等级共同确定,其要求比广东《规程》严格,例如,对s/d=5、4(即箍筋间距s=100mm,纵筋直径d分别为20mm、25mm的情况),箍筋直径dv=8mm,抗震等级为三级的L形截面,其轴压比限值分别为0.60,0.65。异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件,柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4。《高规》(JGJ3—91)第5.3.4条,“抗震设计时,小墙肢的截面高度不宜小于3bw”,“一、二级剪力墙的小墙肢,其轴压比不宜大于0.6”。根据上述分析,为便于应用,建议在6度设防区,对于异形柱框架结构,L形截面柱的轴压比不应超过0.6(按截面的实际面积计算,下同),T形截面柱的的轴压比不应超过0.65,十字形截面柱的轴压比不应超过0.8;对于异形柱框架—剪力墙(或核心筒)结构,由于框架是第二道抗震防线,所以框架柱的轴压比限值可放宽到0.65(L形)、0.70(T形)、0.90(+字形),但对于转换层下的支承柱,其轴压比仍不应超过0.60。
短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏,设计中应尽量避免出现短柱。根据高长比不宜小于4,在梁高为600mm的前提下,当标准层层高为3.0m时,异形柱的最大肢长可为600mm;底层层高为4.2m时,肢长可为900mm。
    4、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
    在现代高层住宅的地下室和下部几层,由于停车和商业用房需较大空间,就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中,一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地,其于剪力墙框支。
    据研究表明[5],“框支剪力墙结构当转换层位置较高时,转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变,内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现;转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服,转换层上部几层墙体易于破坏。这种结构体系不利于抗震。高烈度区(9度及9度以上)不应采用;8度区可以采用,但应限制转换层设置高度,可考虑不宜超过3层;7度区可适当放宽限制。”因此,建议在6度抗震设防区,短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层,避免高位转换。转换层上下的层刚度比γ宜接近1,不宜超过2。转换层位置较高时,宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度(即考虑弯曲剪切和轴向变形的综合刚度),使EgJg与EcJc接近。EgJg为剪力墙结构的等效刚度,剪力墙结构高度取框支层的总高度,其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同;EcJc为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明[5],“控制转换层下部‘框支’结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要的,效果也很显著。”
    规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当转换层位置较高时,如何定义框支柱,涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理,局部处理的影响只限于局部范围,所以当转换层位置较高(如高位转换)时,除转换层附近楼层的内力较复杂外,下面的结构受到的影响很小,应与普通框架结构基本一样,不必按框支柱处理。文献[6]计算了两个28层的结构,一为内筒外框架结构,一为内筒外框支结构,转换层设在18层。计算结果表明,转换层下二层的内力影响很大,下三层的内力误差最大为15%,下五层的内力已比较接近(最大误差小于10%),下八层的内力已基本一样(最大误差小于5%)。这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑,其它层的柱子按普通框架柱处理即可。因此,建议当转换层位置不超过五层时,转换层下的各层柱均按框支柱处理;当转换层位置超过五层时,转换层下相邻的五层柱按框支柱处理,而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利,所以结构设计中应尽量避免高位转换。
    5、短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计
    振动台模拟地震试验结果表明[7],建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂;在地震作用下,高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主,底部外围的小墙肢,截面面积小且承受较大的竖向荷载,破坏严重,尤其“一”字形小墙肢破坏最严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减小,使连梁受剪破坏的可能性增加。因此,在短肢剪力墙结构设计中,对这些薄弱环节,更应加强概念设计和抗震构造措施。例如,短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀,使其刚度中心和建筑物质心尽量接近,以减小扭转效应;适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度(宜取250mm,对底部外围的小墙肢根据需要可取用300mm),加强墙肢端部的暗柱配筋,严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6,以提高墙肢的承载力和延性;高层结构中连梁是一个耗能构件,连梁的剪切破坏会使结构的延性降低,对抗震不利,设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算,保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏;短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结,连梁宜布置在各肢的平面内,避免采用“一”字形墙肢;短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求;

 

 

建筑结构设计快速入门必学重点内容

 

☆ 上部结构的落脚点是基础,基础的落脚点是地基,也就是持力层

☆ 看勘察报告时,直接看结束语和建议中的持力层土质,地基承载力特征值和地基类型以及基础砌筑标高。
    ☆ 10ka≈1t/㎡  1kN≈100kg       
    ☆ 一般认为持力层土提供的承载力特征值不小于180kPa(即18t)的为好土,低于180kPa的土可认为土质不好。
    ☆ 按照地基承载力从大到小排序为:稳定岩石,碎石土>密实或中密砂>稍密实粘土>粉质粘土>回填土和淤泥质土
    ☆ 回填土的承载力特征值一般为60~ 80kPa
    ☆ 在不危及安全的前提下,基础尽量要浅埋。因为地下部分所占的造价一般是工程总造价的30﹪~ 50﹪,这笔费用是很可观的。
    ☆ 除了浅埋外,还有埋深的上限,就是基础至少不得埋在冻土深度范围内,否则基础会受到冰反复胀缩的破坏性影响。
    ☆ 结合钻探点号看懂地质剖面图,并一次确定基础埋置标高。
    ☆ 重点看结束语或建议中对存在饱和沙土和饱和粉土的地基,是否有液化判别。饱和软土的液化判别对地基来说是至关重要的一项技术指标,必须要明确提供,责任重大,不得含糊。

    ☆
重点看两个水位:历年来地下水的最高水位和抗浮水位。
    ☆ 特别注意结束语或建议中定性的预警语句,并且必要时将其转写进基础的一般说明中。这些条款如下:
    1. 本工程地下水位较高,基槽边界条件较为复杂,应妥善选择降水及基坑边坡支护方案,并在施工过程中加强观测。降水开始后须经设计人员同意后方可停止
    2. 采用机械挖土时严禁扰动基地持力层土,施工时应控制机械挖土深度,保留300mm厚土层,用人工挖至槽底标高,如有超挖现象,应保持原状,并通知勘察及设计单位进行处理,不得自行夯填。
    3. 基槽开挖到位后应普遍钎探,并及时通知勘察及设计单位共同验槽,确认土质满足设计要求后方可进行下步施工。
    4. 基槽开挖较深,施工时应注意,在降水时应采取有效措施,避免影响相邻建筑物。
    5. 建议对本楼沉降变形进行长期观测(此条款多用于加层,扩建建筑物和基础设计等级为甲级或者复合地基或软弱地基上基础设计等级为乙级的建筑物与受到临近深基坑开挖施工影响或受到场地地下水等环境因素变化影响的建筑物,当然也包括那些需要积累建筑经验或进行设计反分析的工程)
    ☆ 特别注意结束语或建议中场地类别,场地类型,覆盖层厚度和地面下15m范围内平均剪切波速。
    ☆ 一般看好土下是否存在不良工程地质中的局部软弱下卧层,若果有,要根据自己所做的的基础形式验算一下软弱下卧层的承载力是否满足要求。
    ☆ 梁的高度:主梁  L   悬挑梁  L      ;(梁的荷载较大时,截面高度取较大值,必要时应计算挠度及裂缝宽度,梁的设计荷载的大小,一般以均布设计荷载40kN/m为界,可认为是属于荷载较大)
    ☆ 板的厚度:双向板  L  单向板  L  悬挑板  L(要注意,跨度L的含义和取值还有长跨和短跨之分,以及何时取长跨,何时取短跨?比如双向板跨度肯定取短跨,因为短跨受力大,厚度肯定要和受力大的主要受力方向相关)
    ☆ 关于荷载的取值           
    1.恒荷载:楼面符载统一取2.0kN/㎡,这是建筑专业楼面做法的自重,目的是为装修改造留有适当的余地,不包括楼板结构自重和板底做法的重量。
    2.住宅中轻质隔墙的自重,无论是轻质隔墙还是位置有可能灵活自由布置的隔墙,统一按恒荷载考虑,一律取值为2.0 kN/㎡。
    3.住宅的活荷载,也是取2.0 kN/㎡
     (三个2.0 kN/㎡:楼面做法自重,轻质隔墙自重,活荷载取值)
  4.屋面恒荷载4.0 kN/㎡   屋面活荷载  上人时2.0 kN/㎡  不上人时0.5kN/㎡(而对于轻钢结构的屋面,一定要在结构总说明中写明:本工程为不上人屋面,活荷载设计值为0.5 kN/㎡,严禁超载)
  5.需要记住三个数据:2.5 kN/㎡ 4.0 kN/㎡ 7.0 kN/㎡
   2.5 kN/㎡适用于人或物可能比较集中的楼面,如一般楼梯,一般阳台,一般厕所,一般厨房,会议室,阅览室,医院门诊,教室等。
   4.0 kN/㎡适用于人或物有可能更集中更密集的楼面,比如健身房,看台,舞厅,商店,旅客等候室,展览厅,消防疏散楼梯等。
   7.0kN/㎡用于两个机房和一个变电室,即通风设备机房,电梯机房和高压变压室。因为这些地方不仅有设备荷载,还有设备基础的荷载也是很大的。
   6.地下一层顶板,或者近似认为是±0.000板,它的活荷载取值为8~10 kN/㎡。因为施工到±0.000时,施工单位往往工程备料统统堆放在地下一层顶板上,这样便于施工随时随地取用。同时要注意的是,当±0.000板活荷载取值8~10 kN/㎡时,此时恒荷载中的隔墙自重可取为1.0 kN/㎡或者更小,因为堆放大批施工备料时,隔墙的施工一般还未完成。
  (设计±0.000板时,在截面尺寸相同的情况下,板和梁的配筋往往要比其他楼层大)
    概念第一位,计算第二位
   (一)结构或构件尽可能拉结成整体,不宜各自为政
   ⑴单独柱基间宜设置拉梁
      △拉梁的实际作用就是将各单独柱基拉结成一体,以避免个别独立基础个体独自沉降,导致基础之间产生沉降差,对结构产生次生应力,致使结构产生开裂等其他不良影响;拉梁的截面尺寸要足够大,具备一定的刚度,拉梁的高度应为跨度的1/20~1/15
   ⑵加层屋顶各柱间同样要设置构造拉梁
  △用拉梁把本来各自为政的独立悬臂柱拉结为一个整体,即一柱受侧力,立即波及扩散到其他各柱,共同抵抗水平力。
   ⑶加固改造项目中后作构件与原结构构件均宜有构造拉结
  △改造工程中的原则:尽量少或不破坏原结构,即多保留少破坏
   (二)有关钢筋锚固的构造原则——优先采用平直段锚固,并且构件优先自锚
   ⑴水平直段优先,弯折段为辅助
  △在承受静力荷载为主的情况下,水平段的粘结能力起主导作用,弯折后的锚固效果还不足水平段的70%
     ⑵构件内的钢筋锚固尽量在本构件内部完成
  △原因是如果进入其他构建中锚固,一方面会造成其他构件内部钢筋密集,混凝土难浇筑,难振捣,另一方面,和其他构件的内部钢筋也会有位置打架的可能,所以要尽量避免
     △当本构件锚固确实不能满足锚固长度的规范要求时,再被迫进入其他的构件内锚固,以补足长度要求
   (三)次要让位于主要的原则——明确哪些钢筋的位置对结构设计来说更重要
原则:构件让支座
     ⑴柱与主梁
  △一般情况下为了外墙与柱外皮平齐的美观效果,承托外墙的梁的外皮也必须与柱的外皮平齐。此时梁的外侧纵筋就会与柱的外侧纵筋打架。这时候,柱是梁的支座,是主要的受力构件,柱的纵筋就更重要一些,因此梁的纵筋就要避让柱的纵筋。具体做法是,梁的外侧纵筋提前向内做1:6的斜坡,待绕过柱纵筋后,再做1:6的斜坡归位。
     ⑵主梁与次梁
  △主梁与次梁的上部纵筋也不可避免的会打架,此时当然是主梁更重要,次梁的纵筋要避让主梁的纵筋。具体做法是,次梁的上部纵筋提前向内做1:6的斜坡,待绕过主梁上部纵筋后,再做1:6的斜坡归位。
    ⑶梁和板
    △梁和板的上部钢筋也会发生打架,同理,梁是重要构件,板的上部钢筋要避让梁的上部钢筋。具体做法是,板的上部纵筋提前向内做1:6的斜坡,待绕过梁上部纵筋后,再做1:6的斜坡归位。
     ⑷双向板
     △双向板配筋时上下双层双向钢筋,哪个方向放在外侧,哪个方向放在内侧?
  谁放在外侧,谁的有效高度就大,就有利,当然是重要的钢筋放在外侧;谁是重要钢筋呢,显然受力大的钢筋是重要钢筋;于是得出结论,受力大的钢筋放在外侧,另一方向的钢筋放在内侧。
  △技术交底时,一般要说:图纸上钢筋直径大,间距密的钢筋放在外侧,相反的就放在内侧
    ⑸剪力墙
   △顾名思义,剪力墙的主要作用是抗剪,而抗剪主要是由箍筋——也就是水平钢筋来发挥作用的,所以要把水平钢筋放在竖向钢筋的外侧
    ⑹混凝土挡土墙
   △混凝土挡土墙的主要作用是挡土压抗弯,而主要发挥抗弯作用的是竖向钢筋,所以要把竖向钢筋放在外侧,水平钢筋放在内侧
    ⑺地下室的外墙
   △地下室的外墙,既是竖向贯穿全楼始终的剪力墙,同时又式担负着挡土,抗弯的挡土墙,它的情况要具体分析,关键是看地下室外墙的竖向位置:当位于地下一层时,抗震和挡土同样重要,但为了方便施工的连续和统一,可以同地上剪力墙一样处理,水平筋放外侧;但是地下室墙位于地下二层及以下位置时,由于地下二层及以下的墙深埋于土中,可不用考虑抗震,而竖向埋深越深,土压力越大,所以这种挡土墙的性质就越突出,故此竖向筋宜放置在外侧,水平筋宜放置在内侧。
   (四)混合结构未必都可采用——框架结构按抗震设计时,严禁采用局部砌体承重之混合形式
  △既然是框架结构,柱梁就是承重和抗侧力的主体构件,因为砖墙同框架相比材料刚度小,只能是自承重或当作轻质隔墙使用。如果局部出现砖墙参与承重或抗侧力,就意味着让材料刚度小的承担材料刚度大的任务,砖墙肯定不能胜任,最终要提前垮掉。
  △抗震设计时应有意识的设置多道防线,使得地震作用先破坏刚度较大的第一道防线,当一部分地震作用耗散在大刚度的材料上之后,其余较小的地震力再被刚度小的材料来吸收,这样的设计才是合理的,框架-砖墙承重的混合形式使得地震作用一次集中破坏了两种承重材料,没有体现多道防线的设计理念。、
㈤ 钢筋和混凝土强度等级何处用高,何处用低。
   ⑴钢筋
  △钢筋在做吊钩时,应该用低强度的HPB235钢筋,电梯吊钩一般为直径φ22或φ25的一级钢,因为一级钢延性好,破坏前征兆明显,预警性能好。在施工图中还必须注明:不得使用冷加工钢筋,原因是冷加工钢筋虽然强度提高,但是延性变差,用于吊挂重物不合适。
  △直径大于等于12mm受力控制时的钢筋,宜优先选用HRB335和HRB400钢筋。
    还有一个经济学的常识,当箍筋直径为12时宜选用二级或三级钢,因为市面上直径为12的一级钢数量很少,难以买到。
    △设计图纸中的大地梁,框支梁或剪力墙约束边缘构件箍筋以及柱子箍筋用HRB335和HRB400钢筋
    △重要构件如梁柱,主筋宜优先采用HRB335和HRB400钢筋。主筋首选较大直径的的HRB400的钢筋,如
2832,有时甚至用到40.
△现浇板中的钢筋用HRB400级钢筋就会避免浪费的问题。
⑵混凝土
    △基础中要慎用高强度混凝土。因为高强度混凝土,水泥含量较多,水化热较大,很容易造成干缩裂缝,而基础全在地下,一旦有裂缝产生,防水和钢筋水腐蚀的问题就会接踵而来
    △基础设计中,一般通过扩大混凝土构件截面的方法,来满足地梁或者筏板的强度要求,而不是一味提高混凝土强度等级。
    △素混凝土垫层也不宜用强度太高的混凝土,一般设计成C10或C15。而施工单位一般更愿意强度等级设计到C15,因为商品混凝土一般泵送的最低强度等级就是C15,尤其当筏板垫层面积较大时,泵送施工速度快。
㈥ 结构设计时,(特别是基础设计时)何时用荷载设计值,何时用标准值。
       △荷载设计值是标准值为了安全起见或人为或科学的安全放大
       △上部结构设计中:
       采用标准值的:变形(挠度或刚度)计算,裂缝计算
       采用设计值的:强度,内力,配筋等的计算
       △基础结构设计中:
       采用标准值的:地基承载力计算(确定基础底面积以及埋深),地基变形计算(建筑物沉降),稳定性验算(土压力,滑坡推力、地基以及斜坡的稳定性)
       采用设计值的:基础结构承载力计算(基础或承台高度、结构截面、结构内力、配筋以及材料强度验算)
       △特别指出:基础一般底面积计算对应采用标准值,标准值为荷载设计值除以一个系数,过去旧规范时一般取为1.25.;而对于新规范,民用建筑的柱、基础等构件,转换系数宜取1.26~1.31(以恒荷载占到总荷载的比例为标准)
㈦ 结构设计中哪些构件和哪些部位适合直接静力手算,哪些部位必须准确电算。
       △适合手算的:现浇混凝土板配筋、以承受竖向荷载为主的梁(一般放大系数取1.2~1.5)、柱的构造配筋率控制和截面确定、地下结构的构件埋深较深而不考虑地震时(如地下室的外墙,附壁柱,各类基础)
       △适合电算的:钢结构工程、柱的内力组合、上部结构的地震作用
各类基础的实用简化算法
☆单独柱基及柱基间拉梁
㈠单独柱基尺寸初估的实用经验算法
⑴单独柱基底板尺寸初估的简化经验算法
△单独柱基底板尺寸=
△柱基底的内力标准值:设计假定基础和拉梁的分工非常清楚,基础承担柱基底的轴力,拉
梁承担柱基底弯矩,所以柱基底的内力标准值就简化为轴力。
△此轴力可以通过电算得到精确值(特别要注意的是电算给出的是设计值,确定柱基底面积
时一定要用标准值,而非设计值;标准值=设计值/1.26);也可以通过经验手算得到大概值:
地上每层荷载近似按13~15kN/㎡   地下每层荷载近似按22~25kN/㎡,此法比较保守,用
于初估。
△修正后的地基承载力特征值,用公式
          f =f +η γ(b-3)+η γ (d-0.5)
△这个修正实质上是提高了原始的地基承载力
△特别需要注意的是:f 规范称为地基承载力特征值,实质上是一个标准值,经过修正后的f 依然是标准值
⑵单独柱基高度的经验确定
△柱基的高度要满足受冲切承载力的要求
△在单独柱基工程中,基础的混凝土强度一般为C30。
△工程中持力层土质较好时,修正后的地基承载力特征值一般在180 ~250kPa之间
△杂填土的地基承载力经验为80kPa
㈡单独柱基底板配筋的简化算法
第一步,基底内力不需要进行轴力N,弯矩M,剪力V的最不利组合,直接用竖向荷载产生的轴力N控制弯矩内力计算;
因为独基设计中要设置拉梁,弯矩M,剪力V产生的内力都让拉梁来承担
第二步,设计中采用简化公式来计算板底配筋,误差亦不会太大。
            M =N/10(0.775L-a)
            M =N/10(0.775B-b)
当柱间跨度过大时,柱间未设置拉梁或设置了拉梁,但不考虑拉梁平衡柱底弯矩时,此时柱基设计要考虑偏心受压。当有偏心受压的正方形柱基时,在两边缘压力不超过1:4仍然可以采用上式,但要用N =(0.8p +0.2p )A代替上式中的N采用,其中,A=L×B为正方形柱基面积。
㈢单独柱基间拉梁的实用简化设计
⑴拉梁设置的部位
△拉梁的设置部位,推荐在柱基上部或柱子底部为好。
△除非刚好拉梁下皮在柱基上皮,否则拉梁下皮和柱基上皮之间必然形成一段短柱,这段短柱切记要箍筋加密或采取其他加强措施。
⑵拉梁的截面尺寸
△一般经验认为,当两个柱基间的夸大大于8m时,设置拉梁就没有必要了。
△拉梁的截面高度应大于L/15~L/20,截面宽度为高度的一半
⑶拉梁的配筋
△单独柱基的拉梁是要考虑抗震的,因此拉梁的构造要满足抗震要求,尤其是在梁端箍筋应该设加密区,箍筋间距至少为100.(因为拉梁的截面刚度比柱子小,塑性铰不会出现在柱底而是出现在拉梁端部,因此拉梁端部塑性铰区域要设加密区)
△基础地梁或柱间条基中基础梁,则不设箍筋加密区(因为它们的截面尺寸很大,刚度也就比柱子大,塑性铰不会出现在它们的端部,而是出现在柱底)
△拉梁主筋配筋率在不考虑承托竖向荷载时,一般在1%~1.6%左右;8m跨度,300mm×550mm的拉梁,上下铁一般在4~6个HRB400的
2522。,配箍一般为φ8~φ10@100(200)
拉梁主筋的近似简化算法:
                     A =M/(γ f h )
γ 一般对于梁近似取为0.875,对板近似取为0.9
M为拉梁需平衡的的柱底弯矩与承托在拉梁上的竖向荷载产生的弯矩的组合设计值

条形基础
△条形基础可以分为三类:墙下条形基础、柱间条形基础、混凝土墙-柱下混合条形基础(一般用于框架剪力墙结构)
⑴墙下条形基础
△验算底板根部截面抗剪承载力、确定底板根部厚度是条形基础设计的要点
△单独柱基时接近方形的双向受力构件,需要验算冲切力;条形基础是单向受力的长条形构件,需要验算剪切力。
△条形基础底板宽度=
△墙下条基的基础底板中不需要设置暗地梁
△基础底板根部厚度的手算确定:
①精确计算:底板根部厚度,由素混凝土截面抗剪控制 V≤0.7×β ×f ×b×h
②经验估计:取条基(净)半宽的1/6~1/4
△墙下条基配筋的简化算法:配筋主要考虑受弯的影响
   弯矩最大的截面即条基底板的根部截面的弯矩起控制作用:M=p a /2(其a为净挑跨度)
   求出弯矩以后,可以由以下公式求得配筋           A =M/(0.9f h )
   地规中规定,每延米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的1/10
△当条基基宽大于等于2500mm时,为了节省,受力钢筋长度一般取宽度的0.9倍,交错布置,单独基础也有此要求。
⑵柱间条形基础
△柱间条基底板根部厚度、底板配筋 都与墙下条基计算方法相同
△柱间条基内基础梁的尺寸确定:基础梁的宽度为  柱宽+2×50;高度一般由基础梁抗剪公式控制,当基础梁有悬挑时,两个控制截面一个是外挑跨度根部截面,一个是柱间跨度内支座处的截面,哪个截面承受剪力大,取大剪力控制该截面高度。
          V=max{q×L/2,q×a}
          V=0.25f bh
△柱间条基内基础梁配筋的简化算法
   跨中正弯矩,即上铁弯矩:M=qL /8
                           A =M/(0.875f h )
   柱支座处负弯矩,及下铁弯矩:M=qa /2
                           A =M/(0.875f h )
第一,基础梁端箍筋不需要按照抗震加密,仅按静立强度要求配置箍筋,箍筋可按90°弯钩设计,无需135°弯钩。
第二,基础梁纵筋伸入支座长度应按非抗震考虑
第三,纵筋锚固长度,接头要求等也一律按非抗震要求
⑶混凝土墙-柱下混合条形基础
△这种基础多用在框架-剪力墙结构中。剪力墙端部(有时也有中部)会和混凝土柱浇筑在一起,形成柱中有墙,墙中有柱的结构,这种做法多是为了解决梁中主筋锚固的问题。
△单独柱基与墙下条基分离式基础设计方法:在混凝土柱下根据柱轴力基础按照单独柱基设计,在混凝土墙下基础根据墙的轴力按照墙下条基设计,两者截然分开。
                      各类板的实用简化算法
双向板和单向板的界定:矩形板在四边支撑的情况下,相邻边长之比小于2为双向板,大于
等于2为单向板
设计要点:
①板厚的确定方法与楼板设计荷载的计算方法
②板内配筋的计算方法
㈠单向板配筋的简化算法
△ 板厚一般取跨度的1/30
△ 弯矩:两端简支时 M = qL /8
         两端固定时M =M = qL /16
 一端固定,一端简支时M =M = qL /14
△ 配筋:A =M/(0.9f h )
△ 板内弯矩是按照钢筋集度分布的,钢筋集中使用在了支座,那么支座会相应的多承担些弯矩,跨中相应少一些;钢筋集中使用在了跨中,那么跨中会相应多承担些弯矩,支座少一些,支座和跨中的弯矩总和为qL /8。
㈡双向板的计算方法
△ 板厚:一般取板块短跨尺寸的1/40
△ 板的尺寸:四边简支情况下可以做到11m×11m;四边固定的情况下可以做到12m×12m,在正常的民用荷载作用下,不会出现问题
△ 板的配筋:采用塑性计算方法,查表计算,注意混凝土的泊松比ν=0.2
△ 异形双向板等效为规则双向板的算法:
①对于L形的双向板,可以补齐缺失的板块,然后按一个完整的大双向板计算;构造上要在这个L形板的阴角处另外增加5根45°斜向支座的上铁。
②对于很不规则的其他异形双向板,条件允许时设一个明次梁,将异形板分割成两个小的规则板块计算,梁高取跨度的1/15;条件不允许时,可设置暗梁,梁高同大板厚,同时必须大于160mm,梁宽一般大于等于1000mm。暗梁主筋直径不宜大于16mm。
㈢挑板配筋的算法
△ 板厚:取净跨的1/10
△ 板的尺寸:跨度一般不宜大于1.5m,但可适当突破到2.0m。
△ 悬挑构件的设计不应该过分追求经济,设计时不应该冒进,构件荷载估计大些,配筋配大些,是明智之举,悬挑构件应该安全储备比常规构件大些。
△ 挑板的板厚一旦确定后,与其相邻的作为支座的板块的板厚应尽量取和它的厚度相同。
△ 对于大挑板板下部应该配置足够的受压钢筋,以减少因板徐变而产生的附加挠度,一般下部钢筋为上部钢筋的1/3~1/2,而且间距为150mm左右。
各类梁的实用简化算法
△在板向梁导荷载时,单向板和双向板是不相同的;梁端的支座情况不同时,其弯矩的计算也是不同的。
㈠一般梁的简化算法
△ 截面尺寸:梁高一般取计算跨度的1/10,梁宽一般取梁高的1/2(住宅一般取200mm宽)
△ 支座嵌固度:梁的端跨处边柱与梁的连接一般视为铰接;梁的端跨处边支座如果是剪力墙也视为铰接(这样做,避免了梁向边柱或剪力墙传递过大的弯矩而导致他们成为大偏心受压构件)
多跨梁的中间支座无论是柱还是剪力墙,都可视为固结,因为此时主梁的支座负筋一般会伸过支座柱或者剪力墙在梁本构件内锚固,锚固长度和质量会比进入支座更有保证。
△ 弯矩,均布荷载作用下
   两端简支:              M=qL /8
   一端简支,一端固定:    M=qL /11
   两端固定:              M=qL /16
△ 配筋:                  A =M/(0.875f h )
△ 各跨度不等的多跨梁的配筋简化算法
    先算出大跨支座处负弯矩,因为此支座为大小跨共用,认为小跨支座的负弯矩与大跨座的负弯矩相同,然后用小跨的总弯矩M =qL /8减去这个支座的负弯矩,即得小跨跨中的正弯矩;如果相减以后得到的弯矩为负或为0,则直接视具体情况将小跨梁视为两端固定或一端固定一端简支的单跨梁,用公式M=qL /16 或M=qL /11直接算出跨中弯矩
㈡挑梁配筋的算法
△ 截面尺寸:挑梁高取挑出跨度的1/5,梁宽取梁高的1/2
△ 弯矩:挑梁根部弯矩为控制弯矩      M=qL /2
△ 构造要求:箍筋除抗剪计算确定外,间距都取100mm;上部钢筋锚固长度至少为40d;下部要配足够的受压钢筋,一般为上部钢筋面积的1/2,以减少因徐变而产生的挑梁附加弯矩
△  配筋:A =M/(0.875f h )
㈢在梁高受限时,可以通过加宽梁截面的方法,以减少配筋率;除非有特殊情况,否则配筋率不要超过1.5%~1.6%,这样设计有助于梁端塑性铰的形成,有利于抗震
各类柱的实用简化算法
㈠柱轴压力的简化算法
△ 所承担的荷载的面积:取该柱在两个方向临跨跨度中线所围合成的矩形范围
△ 荷载标准值:地上每层13~15kN/㎡   地下每层22kN/㎡
△ 设计值=1.26*标准值
㈡柱截面尺寸的简化算法
  先从中柱开始,中柱以受轴力为主,弯矩可忽略。
  以轴压比为标准计算,轴压比=
  轴压比取值在0.65到0.9之间,根据相关规范确定。于是可以得出柱的全截面面积A ,继而得到柱的截面尺寸
☆   柱一般按配筋率1.5%~2.0%配置主筋,全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%。柱截面每侧纵筋间距不大于200mm,每侧纵筋最小配筋率不小于上部结构的落脚点是基础,基础的落脚点是地基,也就是持力层。
☆ 看勘察报告时,直接看结束语和建议中的持力层土质,地基承载力特征值和地基类型以及基础砌筑标高。
☆ 10ka≈1t/㎡  1kN≈100kg       
☆ 一般认为持力层土提供的承载力特征值不小于180kPa(即18t)的为好土,低于180kPa的土可认为土质不好。
☆ 按照地基承载力从大到小排序为:稳定岩石,碎石土>密实或中密砂>稍密实粘土>粉质粘土>回填土和淤泥质土
☆ 回填土的承载力特征值一般为60~ 80kPa
☆ 在不危及安全的前提下,基础尽量要浅埋。因为地下部分所占的造价一般是工程总造价的30﹪~ 50﹪,这笔费用是很可观的。
☆ 除了浅埋外,还有埋深的上限,就是基础至少不得埋在冻土深度范围内,否则基础会受到冰反复胀缩的破坏性影响。
☆ 结合钻探点号看懂地质剖面图,并一次确定基础埋置标高。
☆ 重点看结束语或建议中对存在饱和沙土和饱和粉土的地基,是否有液化判别。饱和软土的液化判别对地基来说是至关重要的一项技术指标,必须要明确提供,责任重大,不得含糊。
☆ 重点看两个水位:历年来地下水的最高水位和抗浮水位。
☆ 特别注意结束语或建议中定性的预警语句,并且必要时将其转写进基础的一般说明中。这些条款如下:
6. 本工程地下水位较高,基槽边界条件较为复杂,应妥善选择降水及基坑边坡支护方案,并在施工过程中加强观测。降水开始后须经设计人员同意后方可停止
7. 采用机械挖土时严禁扰动基地持力层土,施工时应控制机械挖土深度,保留300mm厚土层,用人工挖至槽底标高,如有超挖现象,应保持原状,并通知勘察及设计单位进行处理,不得自行夯填。
8. 基槽开挖到位后应普遍钎探,并及时通知勘察及设计单位共同验槽,确认土质满足设计要求后方可进行下步施工。
9. 基槽开挖较深,施工时应注意,在降水时应采取有效措施,避免影响相邻建筑物。
10. 建议对本楼沉降变形进行长期观测(此条款多用于加层,扩建建筑物和基础设计等级为甲级或者复合地基或软弱地基上基础设计等级为乙级的建筑物与受到临近深基坑开挖施工影响或受到场地地下水等环境因素变化影响的建筑物,当然也包括那些需要积累建筑经验或进行设计反分析的工程)
☆ 特别注意结束语或建议中场地类别,场地类型,覆盖层厚度和地面下15m范围内平均剪切波速。
☆ 一般看好土下是否存在不良工程地质中的局部软弱下卧层,若果有,要根据自己所做的的基础形式验算一下软弱下卧层的承载力是否满足要求。
☆ 梁的高度:主梁  L   悬挑梁  L      ;(梁的荷载较大时,截面高度取较大值,必要时应计算挠度及裂缝宽度,梁的设计荷载的大小,一般以均布设计荷载40kN/m为界,可认为是属于荷载较大)
☆ 板的厚度:双向板  L  单向板  L  悬挑板  L(要注意,跨度L的含义和取值还有长跨和短跨之分,以及何时取长跨,何时取短跨?比如双向板跨度肯定取短跨,因为短跨受力大,厚度肯定要和受力大的主要受力方向相关)
☆ 关于荷载的取值           
4. 恒荷载:楼面符载统一取2.0kN/㎡,这是建筑专业楼面做法的自重,目的是为装修改造留有适当的余地,不包括楼板结构自重和板底做法的重量。
5. 住宅中轻质隔墙的自重,无论是轻质隔墙还是位置有可能灵活自由布置的隔墙,统一按恒荷载考虑,一律取值为2.0 kN/㎡。
6. 住宅的活荷载,也是取2.0 kN/㎡
(三个2.0 kN/㎡:楼面做法自重,轻质隔墙自重,活荷载取值)
   4.  屋面恒荷载4.0 kN/㎡   屋面活荷载  上人时2.0 kN/㎡  不上人时0.5kN/㎡(而对于轻钢结构的屋面,一定要在结构总说明中写明:本工程为不上人屋面,活荷载设计值为0.5 kN/㎡,严禁超载)
   5.  需要记住三个数据:2.5 kN/㎡         4.0 kN/㎡             7.0 kN/㎡
       2.5 kN/㎡适用于人或物可能比较集中的楼面,如一般楼梯,一般阳台,一般厕所,一般厨房,会议室,阅览室,医院门诊,教室等。
       4.0 kN/㎡适用于人或物有可能更集中更密集的楼面,比如健身房,看台,舞厅,商店,旅客等候室,展览厅,消防疏散楼梯等。
       7.0kN/㎡用于两个机房和一个变电室,即通风设备机房,电梯机房和高压变压室。因为这些地方不仅有设备荷载,还有设备基础的荷载也是很大的。
   6.  地下一层顶板,或者近似认为是±0.000板,它的活荷载取值为8~10 kN/㎡。因为施工到±0.000时,施工单位往往工程备料统统堆放在地下一层顶板上,这样便于施工随时随地取用。同时要注意的是,当±0.000板活荷载取值8~10 kN/㎡时,此时恒荷载中的隔墙自重可取为1.0 kN/㎡或者更小,因为堆放大批施工备料时,隔墙的施工一般还未完成。
      (设计±0.000板时,在截面尺寸相同的情况下,板和梁的配筋往往要比其他楼层大)
概念第一位,计算第二位
㈠ 结构或构件尽可能拉结成整体,不宜各自为政
   ⑴单独柱基间宜设置拉梁
△拉梁的实际作用就是将各单独柱基拉结成一体,以避免个别独立基础个体独自沉降,导致基础之间产生沉降差,对结构产生次生应力,致使结构产生开裂等其他不良影响;拉梁的截面尺寸要足够大,具备一定的刚度,拉梁的高度应为跨度的1/20~1/15
   ⑵加层屋顶各柱间同样要设置构造拉梁
       △用拉梁把本来各自为政的独立悬臂柱拉结为一个整体,即一柱受侧力,立即波及扩散到其他各柱,共同抵抗水平力。
   ⑶加固改造项目中后作构件与原结构构件均宜有构造拉结
       △改造工程中的原则:尽量少或不破坏原结构,即多保留少破坏
㈡ 有关钢筋锚固的构造原则——优先采用平直段锚固,并且构件优先自锚
   ⑴水平直段优先,弯折段为辅助
       △在承受静力荷载为主的情况下,水平段的粘结能力起主导作用,弯折后的锚固效果还不足水平段的70%
⑵构件内的钢筋锚固尽量在本构件内部完成
    △原因是如果进入其他构建中锚固,一方面会造成其他构件内部钢筋密集,混凝土难浇筑,难振捣,另一方面,和其他构件的内部钢筋也会有位置打架的可能,所以要尽量避免
△当本构件锚固确实不能满足锚固长度的规范要求时,再被迫进入其他的构件内锚固,以补足长度要求
㈢ 次要让位于主要的原则——明确哪些钢筋的位置对结构设计来说更重要
   原则:构件让支座
⑴柱与主梁
       △一般情况下为了外墙与柱外皮平齐的美观效果,承托外墙的梁的外皮也必须与柱的外皮平齐。此时梁的外侧纵筋就会与柱的外侧纵筋打架。这时候,柱是梁的支座,是主要的受力构件,柱的纵筋就更重要一些,因此梁的纵筋就要避让柱的纵筋。具体做法是,梁的外侧纵筋提前向内做1:6的斜坡,待绕过柱纵筋后,再做1:6的斜坡归位。
⑵主梁与次梁
       △主梁与次梁的上部纵筋也不可避免的会打架,此时当然是主梁更重要,次梁的纵筋要避让主梁的纵筋。具体做法是,次梁的上部纵筋提前向内做1:6的斜坡,待绕过主梁上部纵筋后,再做1:6的斜坡归位。
⑶梁和板
    △梁和板的上部钢筋也会发生打架,同理,梁是重要构件,板的上部钢筋要避让梁的上部钢筋。具体做法是,板的上部纵筋提前向内做1:6的斜坡,待绕过梁上部纵筋后,再做1:6的斜坡归位。
⑷双向板
    △双向板配筋时上下双层双向钢筋,哪个方向放在外侧,哪个方向放在内侧?
    谁放在外侧,谁的有效高度就大,就有利,当然是重要的钢筋放在外侧;谁是重要钢筋呢,显然受力大的钢筋是重要钢筋;于是得出结论,受力大的钢筋放在外侧,另一方向的钢筋放在内侧。
    △技术交底时,一般要说:图纸上钢筋直径大,间距密的钢筋放在外侧,相反的就放在内侧
⑸剪力墙
    △顾名思义,剪力墙的主要作用是抗剪,而抗剪主要是由箍筋——也就是水平钢筋来发挥作用的,所以要把水平钢筋放在竖向钢筋的外侧
⑹混凝土挡土墙
    △混凝土挡土墙的主要作用是挡土压抗弯,而主要发挥抗弯作用的是竖向钢筋,所以要把竖向钢筋放在外侧,水平钢筋放在内侧
⑺地下室的外墙
    △地下室的外墙,既是竖向贯穿全楼始终的剪力墙,同时又式担负着挡土,抗弯的挡土墙,它的情况要具体分析,关键是看地下室外墙的竖向位置:当位于地下一层时,抗震和挡土同样重要,但为了方便施工的连续和统一,可以同地上剪力墙一样处理,水平筋放外侧;但是地下室墙位于地下二层及以下位置时,由于地下二层及以下的墙深埋于土中,可不用考虑抗震,而竖向埋深越深,土压力越大,所以这种挡土墙的性质就越突出,故此竖向筋宜放置在外侧,水平筋宜放置在内侧。
㈣混合结构未必都可采用——框架结构按抗震设计时,严禁采用局部砌体承重之混合形式
       △既然是框架结构,柱梁就是承重和抗侧力的主体构件,因为砖墙同框架相比材料刚度小,只能是自承重或当作轻质隔墙使用。如果局部出现砖墙参与承重或抗侧力,就意味着让材料刚度小的承担材料刚度大的任务,砖墙肯定不能胜任,最终要提前垮掉。
       △抗震设计时应有意识的设置多道防线,使得地震作用先破坏刚度较大的第一道防线,当一部分地震作用耗散在大刚度的材料上之后,其余较小的地震力再被刚度小的材料来吸收,这样的设计才是合理的,框架-砖墙承重的混合形式使得地震作用一次集中破坏了两种承重材料,没有体现多道防线的设计理念。、
㈤ 钢筋和混凝土强度等级何处用高,何处用低。
   ⑴钢筋
       △钢筋在做吊钩时,应该用低强度的HPB235钢筋,电梯吊钩一般为直径φ22或φ25的一级钢,因为一级钢延性好,破坏前征兆明显,预警性能好。在施工图中还必须注明:不得使用冷加工钢筋,原因是冷加工钢筋虽然强度提高,但是延性变差,用于吊挂重物不合适。
       △直径大于等于12mm受力控制时的钢筋,宜优先选用HRB335和HRB400钢筋。
还有一个经济学的常识,当箍筋直径为12时宜选用二级或三级钢,因为市面上直径为12的一级钢数量很少,难以买到。
△设计图纸中的大地梁,框支梁或剪力墙约束边缘构件箍筋以及柱子箍筋用HRB335和HRB400钢筋
△重要构件如梁柱,主筋宜优先采用HRB335和HRB400钢筋。主筋首选较大直径的的HRB400的钢筋,如
2832,有时甚至用到40.
△现浇板中的钢筋用HRB400级钢筋就会避免浪费的问题。
⑵混凝土
    △基础中要慎用高强度混凝土。因为高强度混凝土,水泥含量较多,水化热较大,很容易造成干缩裂缝,而基础全在地下,一旦有裂缝产生,防水和钢筋水腐蚀的问题就会接踵而来
    △基础设计中,一般通过扩大混凝土构件截面的方法,来满足地梁或者筏板的强度要求,而不是一味提高混凝土强度等级。
    △素混凝土垫层也不宜用强度太高的混凝土,一般设计成C10或C15。而施工单位一般更愿意强度等级设计到C15,因为商品混凝土一般泵送的最低强度等级就是C15,尤其当筏板垫层面积较大时,泵送施工速度快。
㈥ 结构设计时,(特别是基础设计时)何时用荷载设计值,何时用标准值。
       △荷载设计值是标准值为了安全起见或人为或科学的安全放大
       △上部结构设计中:
       采用标准值的:变形(挠度或刚度)计算,裂缝计算
       采用设计值的:强度,内力,配筋等的计算
       △基础结构设计中:
       采用标准值的:地基承载力计算(确定基础底面积以及埋深),地基变形计算(建筑物沉降),稳定性验算(土压力,滑坡推力、地基以及斜坡的稳定性)
       采用设计值的:基础结构承载力计算(基础或承台高度、结构截面、结构内力、配筋以及材料强度验算)
       △特别指出:基础一般底面积计算对应采用标准值,标准值为荷载设计值除以一个系数,过去旧规范时一般取为1.25.;而对于新规范,民用建筑的柱、基础等构件,转换系数宜取1.26~1.31(以恒荷载占到总荷载的比例为标准)
㈦ 结构设计中哪些构件和哪些部位适合直接静力手算,哪些部位必须准确电算。
       △适合手算的:现浇混凝土板配筋、以承受竖向荷载为主的梁(一般放大系数取1.2~1.5)、柱的构造配筋率控制和截面确定、地下结构的构件埋深较深而不考虑地震时(如地下室的外墙,附壁柱,各类基础)
       △适合电算的:钢结构工程、柱的内力组合、上部结构的地震作用
各类基础的实用简化算法
☆单独柱基及柱基间拉梁
㈠单独柱基尺寸初估的实用经验算法
⑴单独柱基底板尺寸初估的简化经验算法
△单独柱基底板尺寸=
△柱基底的内力标准值:设计假定基础和拉梁的分工非常清楚,基础承担柱基底的轴力,拉
梁承担柱基底弯矩,所以柱基底的内力标准值就简化为轴力。
△此轴力可以通过电算得到精确值(特别要注意的是电算给出的是设计值,确定柱基底面积
时一定要用标准值,而非设计值;标准值=设计值/1.26);也可以通过经验手算得到大概值:
地上每层荷载近似按13~15kN/㎡   地下每层荷载近似按22~25kN/㎡,此法比较保守,用
于初估。
△修正后的地基承载力特征值,用公式
          f =f +η γ(b-3)+η γ (d-0.5)
△这个修正实质上是提高了原始的地基承载力
△特别需要注意的是:f 规范称为地基承载力特征值,实质上是一个标准值,经过修正后的f 依然是标准值
⑵单独柱基高度的经验确定
△柱基的高度要满足受冲切承载力的要求
△在单独柱基工程中,基础的混凝土强度一般为C30。
△工程中持力层土质较好时,修正后的地基承载力特征值一般在180 ~250kPa之间
△杂填土的地基承载力经验为80kPa
㈡单独柱基底板配筋的简化算法
第一步,基底内力不需要进行轴力N,弯矩M,剪力V的最不利组合,直接用竖向荷载产生的轴力N控制弯矩内力计算;
因为独基设计中要设置拉梁,弯矩M,剪力V产生的内力都让拉梁来承担
第二步,设计中采用简化公式来计算板底配筋,误差亦不会太大。
            M =N/10(0.775L-a)
            M =N/10(0.775B-b)
当柱间跨度过大时,柱间未设置拉梁或设置了拉梁,但不考虑拉梁平衡柱底弯矩时,此时柱基设计要考虑偏心受压。当有偏心受压的正方形柱基时,在两边缘压力不超过1:4仍然可以采用上式,但要用N =(0.8p +0.2p )A代替上式中的N采用,其中,A=L×B为正方形柱基面积。
㈢单独柱基间拉梁的实用简化设计
⑴拉梁设置的部位
△拉梁的设置部位,推荐在柱基上部或柱子底部为好。
△除非刚好拉梁下皮在柱基上皮,否则拉梁下皮和柱基上皮之间必然形成一段短柱,这段短柱切记要箍筋加密或采取其他加强措施。
⑵拉梁的截面尺寸
△一般经验认为,当两个柱基间的夸大大于8m时,设置拉梁就没有必要了。
△拉梁的截面高度应大于L/15~L/20,截面宽度为高度的一半
⑶拉梁的配筋
△单独柱基的拉梁是要考虑抗震的,因此拉梁的构造要满足抗震要求,尤其是在梁端箍筋应该设加密区,箍筋间距至少为100.(因为拉梁的截面刚度比柱子小,塑性铰不会出现在柱底而是出现在拉梁端部,因此拉梁端部塑性铰区域要设加密区)
△基础地梁或柱间条基中基础梁,则不设箍筋加密区(因为它们的截面尺寸很大,刚度也就比柱子大,塑性铰不会出现在它们的端部,而是出现在柱底)
△拉梁主筋配筋率在不考虑承托竖向荷载时,一般在1%~1.6%左右;8m跨度,300mm×550mm的拉梁,上下铁一般在4~6个HRB400的
2522。,配箍一般为φ8~φ10@100(200)
拉梁主筋的近似简化算法:
                     A =M/(γ f h )
γ 一般对于梁近似取为0.875,对板近似取为0.9
M为拉梁需平衡的的柱底弯矩与承托在拉梁上的竖向荷载产生的弯矩的组合设计值

条形基础
△条形基础可以分为三类:墙下条形基础、柱间条形基础、混凝土墙-柱下混合条形基础(一般用于框架剪力墙结构)
⑴墙下条形基础
△验算底板根部截面抗剪承载力、确定底板根部厚度是条形基础设计的要点
△单独柱基时接近方形的双向受力构件,需要验算冲切力;条形基础是单向受力的长条形构件,需要验算剪切力。
△条形基础底板宽度=
△墙下条基的基础底板中不需要设置暗地梁
△基础底板根部厚度的手算确定:
①精确计算:底板根部厚度,由素混凝土截面抗剪控制 V≤0.7×β ×f ×b×h
②经验估计:取条基(净)半宽的1/6~1/4
△墙下条基配筋的简化算法:配筋主要考虑受弯的影响
   弯矩最大的截面即条基底板的根部截面的弯矩起控制作用:M=p a /2(其a为净挑跨度)
   求出弯矩以后,可以由以下公式求得配筋           A =M/(0.9f h )
   地规中规定,每延米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的1/10
△当条基基宽大于等于2500mm时,为了节省,受力钢筋长度一般取宽度的0.9倍,交错布置,单独基础也有此要求。
⑵柱间条形基础
△柱间条基底板根部厚度、底板配筋 都与墙下条基计算方法相同
△柱间条基内基础梁的尺寸确定:基础梁的宽度为  柱宽+2×50;高度一般由基础梁抗剪公式控制,当基础梁有悬挑时,两个控制截面一个是外挑跨度根部截面,一个是柱间跨度内支座处的截面,哪个截面承受剪力大,取大剪力控制该截面高度。
          V=max{q×L/2,q×a}
          V=0.25f bh
△柱间条基内基础梁配筋的简化算法
   跨中正弯矩,即上铁弯矩:M=qL /8
                           A =M/(0.875f h )
   柱支座处负弯矩,及下铁弯矩:M=qa /2
                           A =M/(0.875f h )
第一,基础梁端箍筋不需要按照抗震加密,仅按静立强度要求配置箍筋,箍筋可按90°弯钩设计,无需135°弯钩。
第二,基础梁纵筋伸入支座长度应按非抗震考虑
第三,纵筋锚固长度,接头要求等也一律按非抗震要求
⑶混凝土墙-柱下混合条形基础
△这种基础多用在框架-剪力墙结构中。剪力墙端部(有时也有中部)会和混凝土柱浇筑在一起,形成柱中有墙,墙中有柱的结构,这种做法多是为了解决梁中主筋锚固的问题。
△单独柱基与墙下条基分离式基础设计方法:在混凝土柱下根据柱轴力基础按照单独柱基设计,在混凝土墙下基础根据墙的轴力按照墙下条基设计,两者截然分开。
                      各类板的实用简化算法
双向板和单向板的界定:矩形板在四边支撑的情况下,相邻边长之比小于2为双向板,大于
等于2为单向板
设计要点:
①板厚的确定方法与楼板设计荷载的计算方法
②板内配筋的计算方法
㈠单向板配筋的简化算法
△ 板厚一般取跨度的1/30
△ 弯矩:两端简支时 M = qL /8
         两端固定时M =M = qL /16
 一端固定,一端简支时M =M = qL /14
△ 配筋:A =M/(0.9f h )
△ 板内弯矩是按照钢筋集度分布的,钢筋集中使用在了支座,那么支座会相应的多承担些弯矩,跨中相应少一些;钢筋集中使用在了跨中,那么跨中会相应多承担些弯矩,支座少一些,支座和跨中的弯矩总和为qL /8。
㈡双向板的计算方法
△ 板厚:一般取板块短跨尺寸的1/40
△ 板的尺寸:四边简支情况下可以做到11m×11m;四边固定的情况下可以做到12m×12m,在正常的民用荷载作用下,不会出现问题
△ 板的配筋:采用塑性计算方法,查表计算,注意混凝土的泊松比ν=0.2
△ 异形双向板等效为规则双向板的算法:
①对于L形的双向板,可以补齐缺失的板块,然后按一个完整的大双向板计算;构造上要在这个L形板的阴角处另外增加5根45°斜向支座的上铁。
②对于很不规则的其他异形双向板,条件允许时设一个明次梁,将异形板分割成两个小的规则板块计算,梁高取跨度的1/15;条件不允许时,可设置暗梁,梁高同大板厚,同时必须大于160mm,梁宽一般大于等于1000mm。暗梁主筋直径不宜大于16mm。
㈢挑板配筋的算法
△ 板厚:取净跨的1/10
△ 板的尺寸:跨度一般不宜大于1.5m,但可适当突破到2.0m。
△ 悬挑构件的设计不应该过分追求经济,设计时不应该冒进,构件荷载估计大些,配筋配大些,是明智之举,悬挑构件应该安全储备比常规构件大些。
△ 挑板的板厚一旦确定后,与其相邻的作为支座的板块的板厚应尽量取和它的厚度相同。
△ 对于大挑板板下部应该配置足够的受压钢筋,以减少因板徐变而产生的附加挠度,一般下部钢筋为上部钢筋的1/3~1/2,而且间距为150mm左右。
各类梁的实用简化算法
△在板向梁导荷载时,单向板和双向板是不相同的;梁端的支座情况不同时,其弯矩的计算也是不同的。
㈠一般梁的简化算法
△ 截面尺寸:梁高一般取计算跨度的1/10,梁宽一般取梁高的1/2(住宅一般取200mm宽)
△ 支座嵌固度:梁的端跨处边柱与梁的连接一般视为铰接;梁的端跨处边支座如果是剪力墙也视为铰接(这样做,避免了梁向边柱或剪力墙传递过大的弯矩而导致他们成为大偏心受压构件)
多跨梁的中间支座无论是柱还是剪力墙,都可视为固结,因为此时主梁的支座负筋一般会伸过支座柱或者剪力墙在梁本构件内锚固,锚固长度和质量会比进入支座更有保证。
△ 弯矩,均布荷载作用下
   两端简支:              M=qL /8
   一端简支,一端固定:    M=qL /11
   两端固定:              M=qL /16
△ 配筋:                  A =M/(0.875f h )
△ 各跨度不等的多跨梁的配筋简化算法
    先算出大跨支座处负弯矩,因为此支座为大小跨共用,认为小跨支座的负弯矩与大跨座的负弯矩相同,然后用小跨的总弯矩M =qL /8减去这个支座的负弯矩,即得小跨跨中的正弯矩;如果相减以后得到的弯矩为负或为0,则直接视具体情况将小跨梁视为两端固定或一端固定一端简支的单跨梁,用公式M=qL /16 或M=qL /11直接算出跨中弯矩
㈡挑梁配筋的算法
△ 截面尺寸:挑梁高取挑出跨度的1/5,梁宽取梁高的1/2
△ 弯矩:挑梁根部弯矩为控制弯矩      M=qL /2
△ 构造要求:箍筋除抗剪计算确定外,间距都取100mm;上部钢筋锚固长度至少为40d;下部要配足够的受压钢筋,一般为上部钢筋面积的1/2,以减少因徐变而产生的挑梁附加弯矩
△  配筋:A =M/(0.875f h )
㈢在梁高受限时,可以通过加宽梁截面的方法,以减少配筋率;除非有特殊情况,否则配筋率不要超过1.5%~1.6%,这样设计有助于梁端塑性铰的形成,有利于抗震
各类柱的实用简化算法
㈠柱轴压力的简化算法
△ 所承担的荷载的面积:取该柱在两个方向临跨跨度中线所围合成的矩形范围
△ 荷载标准值:地上每层13~15kN/㎡   地下每层22kN/㎡
△ 设计值=1.26*标准值
㈡柱截面尺寸的简化算法
  先从中柱开始,中柱以受轴力为主,弯矩可忽略。
  以轴压比为标准计算,轴压比=
  轴压比取值在0.65到0.9之间,根据相关规范确定。于是可以得出柱的全截面面积A ,继而得到柱的截面尺寸
  柱一般按配筋率1.5%~2.0%配置主筋,全部纵向钢筋的配筋率不宜超过5%。柱截面每侧纵筋间距不大于200mm,每侧纵筋最小配筋率不0.2%。

 

 

 

 

施工图图纸审查及设计中应当注意的问题

 

施工图设计文件审查交流要点     (结构专业)

(一)框架结构

  1、周期折减——建筑抗震设计手册第361页。

  2、不考虑藕联计算时框架的边榀内力调整,计算振型数。

  3、钢筋强度的限值(1.25,1.30,对一、二级框架。

  4、有地下室时有几层填几层,底层柱下端乘调整系数,GB500116.2.3,地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积,除应满足计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1(地下室剪力墙的配筋不应少于地上一层剪力墙的配 筋——参见建筑抗震设计规范GB50011-2001统一培训教材第112页——GB50011JGJ3均未明确规定,抗震设计时宜参照执行——抗震概念设计问题)。

  5、框架梁支座截面纵向钢筋配筋率ρ>2%,箍筋直径≥构造直径+2㎜;应使ρ 2.5%,否则违反强条,应修改梁断面尺寸。

  6、框架梁跨中有集中荷载时,注意检查梁端加密区外的配箍(特别是电算时输入梁箍筋最大间距为100 者)。

  7、梁的hw450时,应设腰筋,每侧

ρ≥0.1%,@200()。边框架梁的腰筋当按03G101-1表示时,表示为NXXGB5001010.2.5,砼结构构造手册第137页。

  8、框架梁一、二级抗震时,梁顶通长钢筋面积应≥1/4AS

  9、框架梁支座截面纵向钢筋的面积比AS/ AS顶≥0.5(一级), 0.3(二级和三级);梁端箍筋加密区的长度、箍筋间距、直径等均应符合规范规定,加密区箍筋间距还要注意≤ hb/4

  10、柱的纵向钢筋的配筋率,柱箍筋在规定的范围内加密,加密区箍筋间距、直径等应符合规范要求;一、二级抗震等级的框架柱的角柱应全高加密;短柱亦应全高加密箍筋。夹层、楼梯、雨蓬等容易形成短柱,填充墙形成短柱更容易被忽视。

  11、基础埋深较大时,宜做成短柱基础。

  12、柱的轴压比输出,计算长度系数输出,对楼面开洞的框架结构更应注意;柱宜按双向偏心受压计算,角柱应按双向偏心受压计算(JGJ36.2.4条);柱的计算长度系数宜按GB500107.3.11.3条计算,少用经验系数。

  13、竖向不规则框架结构应进行弹塑性变形验算(楼层屈服强度系数小于0.5时)。

  14、不允许由砌体墙和框架混合承重(JGJ36.1.6条)。

  15、框架加混凝土小井筒的计算和抗震构造处理要得当,应尽量采用构造柱砌体墙圈梁的井筒做法(JGJ36.1.7条)。

  16、梁高不大于300时,应验算梁的受剪承载力(V0.7ftbho

  17、楼层悬挑梁采用平法表示时,应注明悬挑梁的箍筋直径和间距,有收头边梁时,应设附加箍筋,井字形等高交叉梁,宜于交叉处两侧双向设置附加箍筋。

  18、三级框架柱柱根部分加密区箍筋间距应≤100.

  19、大跨度梁板(特别是悬臂梁板)应进行挠度和裂缝宽度验算。

  20、框架结构抗震设计时应输入风荷载。

  21、女儿墙、隔墙等非结构构件应注意抗震构造措施。

  22、阳台板等外露构件环境类别应为二a类或二b类,注意保护层厚度和砼强度等级,阳台板厚与内跨板厚不同时,应注意验算内跨板配筋。

  23 、框架结构混凝土强度等级:

一级应≥C30 ,框架柱和框架梁混凝土强度等级相差宜≤5Mpa ,否则应有相应措施,保证梁柱节点区的混凝土强度等级。

  24 、框架梁截面宽度应≥200 ,框架柱截面最小尺寸为300 ,框架梁柱箍筋加密区的肢距也应符合规范要求。

  25 、纵向受力钢筋应有可靠的锚固,并符合规范的规定,钢筋的连接应符合规范的规定。

  26 、作为建筑物嵌固部位的地下室顶板,其砼强度等级、板厚及配筋均应满足规范要求,GB50011 6.1.14条,JGJ3 4.5.5条。

  27 、框架梁柱的剪压比应符合规范要求,从超筋超限信息输出可以查看。

(二)剪力墙结构(含框架-剪力墙结构、框架- 核心筒结构、部分框支-剪力墙结构)

  1 、不应采用全部是短肢剪力墙的剪力墙结构,短肢剪力墙结构的抗震等级和设计要点详见JGJ3 7.1.2条。

  2 、较长的剪力墙宜开洞口,以形成墙段总高度与其截面高度之比不应小于2,墙肢截面高度不宜大于8m,墙段之间的连梁为Ln/hb6的弱连梁。

  3 、应控制剪力墙平面外的弯矩,JGJ3 7.1.7条有4 条措施。

  4 、跨高比不小于5 的连梁,宜按框架梁进行设计。

  5 、抗震设计时,剪力墙底部加强部位的高度应正确选取。不宜将楼面主梁支承在剪力墙连梁上,楼面梁与剪力墙相连时,梁内钢筋应有可靠锚固。

  6 、剪力墙截面尺寸应符合规范规定,当不符合时应按JGJ3 附录D 验算。

  7 、剪力墙和连梁的剪压比——超限超筋信息。

  8 、剪力墙的竖向和水平分布钢筋、配筋率、拉结筋。

  9 、剪力墙的hw/ bw小于5 时的轴压比限制,hw/bw不大于3 时,宜按框架柱进行设计,底部加强部位纵向钢筋ρ≥1.2%,一般部ρ≥1.0%,箍筋全高加密。

10 、剪力墙的轴压比输出,约束边缘构件和构造边缘构件的配筋构造(除满足计算值外)。

11 、抗震设计时,框架-剪力墙结构等结构,其构造边缘构件的最小配筋,JGJ3 7.2.17.4

12 、剪力墙连梁超限的处理办法,JGJ37.2.25条。

13 、连梁配筋,当hb700时,腰筋应

≥Φ 10@200 ,Ln/hb2.5两侧腰筋ρ≥0.3%

14 、剪力墙连梁开洞应有加强措施JGJ7.2.27条,角窗设置,参见全国民用建筑工程设计技术措施(结构)第10.1.9条。

15 、框架-剪力墙结构应输出剪力墙承担的总地震倾覆力矩比。

16 、框架-剪力墙结构应进行框架剪力调整(JGJ38.1.4条)。

17 、剪力墙的间距。 18 、框架-剪力墙结构的剪力墙应带边框梁柱,暗梁容易遗漏,注意边框柱宜全高加密箍筋。

19 、筒体结构楼盖外角宜加强,JGJ3 9.1.5条。

20 、核心筒角部边缘构件应专门加强,JGJ39.1.8条。

21 、核心筒开洞要求,JGJ39.1.9条、9.2.2

22 、楼盖主梁不宜搁置在核心筒连梁上。

23 、核心筒应具有良好的整体性,JGJ3 9.2.2   条。

24 、框架-核心筒结构周边柱间必须设框架梁。

25 78度地震区不应采用厚板转换构件(地 下室除外)。

26 、转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合JGJ3 附录E的规定。

27 、落地墙的布置应符合JGJ3 10.2.3条的要求。

28 、底部加强部位的高度,JGJ3 10.2.4 条。

29 、抗震等级,JGJ310.2.5条。

30 、薄弱层应乘1.15的系数放大地震剪力,JGJ310.2.6

31 、框支柱的地震剪力调整,JGJ3 10.2.7条。

32 、框支梁柱的设计,JGJ310.2.8条、10.2.9条、10.2.11条、10.2.12条,底部加强部位墙体配筋,JGJ310.2.15条。

33 、转换层楼板设计,JGJ310.2.20条。

34 、高层建筑应考虑偶然偏心的影响。

35 、高度超过60m 的高层建筑,基本风压应按100年重现期风压值采用,注意风载体型系数。

36 、最大地震作用方向,斜交抗侧力构件。

37 、特别不规则结构应考虑双向水平地震作用。

38 、复杂高层建筑应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算,并补充弹性时程分析。

39 、边端跨大开间楼板计算,边端支座宜采用铰接假定。

40 、开洞楼板局部不连续,或有缺口或宽度窄小应采用弹性楼板假定并采用总刚分析,转换层楼板应采用弹性楼板假定,总刚分析。

41 、大底盘多塔结构,既要整体计算,也要切 开分塔计算。

42 、剪力墙结构底层层高的确定方法。

43 、框支剪力墙结构的抗震等级。

44 、所使用程序的审查。

45 、框剪结构墙体开洞加强措施比剪力墙严,统一措施第229 页和225 页。

(三)砌体结构

  1 、结构布置、层数、总高度。

  2 、墙体局部尺寸不足应有加强措施。

  3 、大于2.0m洞口两侧应加构造柱。

  4 、砌体结构应有防裂措施。

  5 、楼梯间墙体应有抗震加强措施。

  6 、合理布置构造柱和圈梁,圈梁兼做过梁时应另行计算配筋配箍;构造柱支承梁时,应适当加强,并宜将纵筋锚入基础内。

  7 、较大跨度梁下应设置垫块,GB50036.2.4条、6.2.5条。

  8 、悬挑梁的设计计算。

  9 、在砌体中留槽洞、埋设管线等应遵守规范的规定,特别是水平或斜向埋管留槽,GB50036.2.14条。

10 、砌体结构错层问题。

11 、砌体结构设置角窗问题。

12 、砌体结构设置阁楼问题。

13 、砌体结构层高超限问题,底层层高取值和计算高度问题。

14 、砌体墙加砼墙的混合承重结构。

15 、砌体最低强度等级,士0.00以下宜用≥MU15、≥7.5水泥砂浆,5层及以上房屋应采用≥MU10的砌体;抗震设计的砌体应≥MU10,砂浆强度等级应≥M7.5

16 、坡屋顶结构,墙和构造柱均应到顶,墙顶设圈梁,构造柱锚入圈梁内La,注意可能有的坡屋顶推力问题。

17 、小墙垛承压计算,墙体局部承压计算。

18 、底框结构底部框架抗震等级,砼强度等级,抗震构造措施,特别是第二层与底层侧向刚度比,8度时不应大于2.0,且不应小于1.0(一层底框时);底部二层底框,底层与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度比,8度时不应大于1.5,且均不应小于1.0。(四)地基与基础

  1 、设计文件是否正确使用岩土工程勘察报告所提供的岩土参数,是否正确采用岩土工程勘察报告对基础形式、地基处理、防腐蚀措施(地下水有腐蚀性时)等提出的建议,并采取了相应措施。

  2 、需考虑地下水位对地下建筑影响的工程,设计及计算所采用的防水设计水位和抗浮设计水位,是否符合岩土工程勘察报告所提供的水位。

  3 、存在液化土层的地基,是否根据建筑的抗震设防类别和地基的液化等级,结合具体情况采取了相应的措施。

  4 、基槽(坑)开挖后是否按要求进行了验槽,当发现与勘察报告不一致或出现异常时,是否结合具体情况采取了相应措施。

  5 、对《 建筑地基基础设计规范》GB50007-200210.2.9条所列的建筑物是否按规定在施工期间和使用期间进行了变形观察。

  6 、人工处理地基,如复合地基等,其承载能力和变形是否满足建筑物的要求,其承载能力是否通过载荷试验确定。

  7 、深基础施工中基坑开挖和工程降水对毗邻建筑物的影响及边坡稳定是否采取了相应措施。

  8 、桩基类型选择、桩的布置、成桩方法、终止成桩条件、试桩要求及桩的检测等等是否有明确的要求。

  9 、地基承载力验算(包括软弱下卧层验算)。

10 、地基基础设计等级及地基变形计算。

11 、地基稳定计算,GB50007-20025.4节。

12 、基础设计(包括桩基承台及筏板等),除抗弯计算外,尚应进行抗冲切及抗剪切验算,必要时应进行局部承压验算。

13 、地下室隔墙计算;地下室门窗洞口的地梁及连梁计算。

14 、地下室外墙计算——土压力、水压力、地面荷载,土压力系数,计算简图。

15 、有人防地下室时,注意审查基础结构是人防荷载控制还是建筑物使用荷载控制。

16 、除上部为剪力墙外,地下室内外墙的墙顶宜配置两根直径不小于20mm的通长构造钢筋,或设置墙顶暗梁;对框架-剪力墙结构的地下室墙顶,应设暗梁。

17 、地下室墙,当有较大跨度框架梁支承时,宜在梁支承处设扶壁柱,当有困难时,也应设暗柱加强。

18 、筏板底面通长纵筋及筏板的基础梁下部通长纵筋的构造要求,最小配筋率要求。

19、地下室底板、内墙、外墙的最小截面厚度,最低混凝土强度等级。

20、卧置在地基上的混凝土板的最小配筋率,独立基础的配筋构造要求;偏心荷载下,矩形独立基础,当台阶宽高比≤2.5且偏心距≤1/6 基础宽度b时,任意截面弯矩M1M11可按GB50007-20028.2.7.3条公式计算。

21、柱纵筋、墙分布筋、墙边缘构件中纵筋在基础内的锚固长度。

22、独立基础埋深较大时,短柱基础,基础拉梁设置;独立桩基承台拉梁设置。

23、柱下桩基础,柱重心与桩群重心宜重合;桩的负摩擦力;

24、桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求;必要时应对桩基础进行沉降验算,GB50007-20028.5.10条。

 

    施工图设计文件审查要点补充           (结构专业)

一、地基与基础

  1 、人工处理地基,如复合地基等,承载力应正确修正。

  2 、应正确确定地基基础的设计等级。

  3 、地下室外墙计算——计算荷载(人防荷载控制还是正常使用荷载控制)、计算简图、计算参数、最小配筋率。

  4 、基础的环境类别和耐久性要求。

二、框架结构

  1 、结构的规则性;规则结构不进行扭转藕联计算时的边榀地震作用效应增大系数。

  2 、计算振型数及质量参与系数。

  3 、地下室顶板作为上部结构嵌固部位的条件;正确计算地下室结构楼层的侧向刚度比。

  4 、基础埋深较大时,设置拉梁层或采用短柱基础。

  5 、框架梁端砼受压区高度比限值,一级抗震等级应≤ 0 . 25 ,二、三级抗震等级应≤0 . 35 6 、抗震等级为三、四级时,框架柱根处箍筋间距不应大于100 ,箍筋直径应≥8㎜。

三、剪力墙结构

1 、抗震等级为一、二级的剪力墙截面厚度,一般墙的底部加强部位,墙的截面厚度不应小于层高或无支长度的1/16,且不应小于200㎜,一字墙的底部加强部位,其厚度不应小于层高的1/12当墙厚不满足要求时,应按JGJ3 附录D 计算墙的稳定性。

2 、剪力墙的小墙肢:hw / bw5 ,轴压比应加以限制,一级抗震(9 度)≤ 0 . 3 ,一级抗震(7 8 度)≤0 . 4 ,二级抗震≤0 . 5 ,三级抗震≤0.6; hw / bw 3 ,宜按框架柱进行截面设计,底部加强部位纵筋ρ≥ 1.2%,一般部位 ρ≥ 1.0%,箍筋全高加密;剪力墙小墙肢配筋的其他要求。

3 、剪力墙约束边缘构件阴影部位纵筋的配筋,一级抗震ρ 1.2%,二级抗震ρ≥1.0;并分别不应小于6Φ166Φ14;箍筋的配箍特征值λv0.2(ρv=λvfc/fyv);当一级抗震(9)轴压比<0.1、一级抗震(78)轴压比<0.2、二级抗震轴压比<0.3,可设置构造边缘构件;高层建筑剪力墙结构,当墙肢底部截面轴压比小于轴压比限值时,约束边缘构件的λv可采用插入取值,不必通通采用λv0.2

4、剪力墙的轴压比限值:一级抗震(9)0.4,一级抗震(78)0.5,二级抗震0.6;轴压比=N/fcA,N为重力荷载代表值——取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和 ,N1.2(N自重标+0.5N活标);式中0.5为组合值系数;组合值系数也可以不是0.5

5、抗震设计时,剪力墙底部加强部位的高度,可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大者;加强部位的高度通常从地下室顶板起算,地下一层也为加强部位,应设约束边缘构件;加强部位及其上一层应设约束边缘构件。

68度及8度以下A级高度剪力墙结构开设角窗时,连梁应加强、楼板应加强、墙肢截面高度和厚度有更严格要求,配筋也要加强。

7、剪力墙边缘构件的箍筋和箍筋无支长度的要求,纵筋间距的要求。

8、大开间剪力墙结构,边端开间楼板设计计算简图和墙体竖向分布筋的配筋要求。四、框架—剪力墙结构

1、框架—剪力墙结构仅布置少量剪力墙时设计应当注意的问题:抗震等级应正确划分,应进行包络设计计算,应采取恰当的抗震构造措施等.

2、剪力墙的间距宜符合JGJ38.1.8条的规定:现浇楼板8度设防,取3.0B40m的较小值;67度设防取4.0B50m的较小值;非抗震设计取5.0B60m的较小值.框支剪力墙结构:落地剪力墙的间距,落地剪力墙与相邻框支柱的距离,详见JGJ310.2.3.抗震设计时,框架—剪力墙等结构构造边缘构件的配筋。

3、框架—剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系;抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙,宜使各主轴方向的侧向刚度接近;剪力墙宜贯通建筑物全高。

4、板柱—剪力墙结构的布置应符合JGJ3 8 . 1 . 9 条的规定(共有5 条);最大适用高度。8度时≤30m, 7 度时≤35m, 6度时≤40m,非抗震设计≤70m;剪力墙承担相应方向该层的全部地震剪力,板柱部分承担不小于20%的该层相应方向地震剪力。五、框架—核心筒结构

1、抗震设计时,钢筋砼框架梁与框架柱应采用 刚接,与核心筒宜优先采用刚接,也可采用铰接。如采用刚接,梁支承处宜设扶壁柱,以满足钢筋0.4LaE的水平锚固长度要求;如采用铰接,除按铰接设计计算外,还应补充非铰接时正常使用的垂直荷载作用和设防烈度低一度的地震作用两种受力状况下的计算,以便确定该处梁的负弯矩配筋(取两种受力状况的较大值),并在梁支承处的筒壁内设置按计算配筋的暗柱,结构的整体刚度也应适当加大。

2、抗震设计时,核心筒连梁宜配置交叉暗撑或采取设置水平缝等措施来提高连梁的延性。 六、带转换层的结构 1、应正确计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比,JGJ3附录E

3、应正确设计转换层楼板及楼板洞口边梁和板边墙内边梁的配筋。

4、加强部位的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值;约束边缘构件也应从加强部位再往上延伸一层。

58度设防时,转换构件应考虑竖向地震的影响。 5、框支梁的截面高度,抗震设计时,不应小于计算跨度的1/6,非抗震设计时,不应小于计算跨度的1/8;框支梁宽宜≥2倍墙厚,且宜≥400mm;框支柱的截面高度,抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12(柱宽应≥450mm),非抗震设计时,不宜小于框支梁跨度的1/15(柱宽宜≥400)

6、框支梁、柱的配筋应符合JGJ310.2.8条、10.2.9条及10.2.11条和10.2.12条的规定。  七、结构计算

1、计算书的内容和深度应符合建设部20034月的《 建筑工程设计文件编制深度规定》的要求,包括手算计算书和电算计算书两部分。

2 、计算简图与施工图相符,计算模型符合结构的实际工作状况,输入的荷载正确(面荷载、线荷载和集中荷载等),采用经过有效审定(或鉴定)的计算程序且输入的总体信息合理,是保证结构整体计算结果合理而有效的最基本的条件。

八、其他

1、受力预埋件的正确设计计算。

2、折板式楼梯的设计。

3、露天环境下的悬挑梁板设计;板的砼强度等级和钢筋强度等级。

4、非结构构件的抗震设计——包括女儿墙、填充墙等建筑非结构构件的抗震构造措施。  

  门式刚架轻型房屋钢结构常见问题分析1.在设计文件中未注明结构的设计使用年限和安全等级;CECS102: 20023.1.3条。

2.在设计文件中未注明所采用的钢材牌号、质量等级及连接材料型号;CECS102:20028.1.4,GB50017-20031.0.5条。

3.在设计文件中未注明所要求的钢材除锈方法,除锈等级及配套塗料和塗层厚度;CECS102: 20029.2.2条。

4.在设计文件中未注明焊缝形及焊缝质量等级;GB50017-20031.0.5条和第7.1.1条。

5.在设计文件中未注明建筑物的耐火等级、构件耐火极限和防火做法及要求;GB50017-20038.9.4条。

6.在房屋的温度区段内,未设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系,主要有下列五个方面的问题:

1)屋面横向水平支撑与柱间支撑未布置在同一跨间内;

2)屋面横向水平支撑布置在端部第二开间,未在端部第一开间相应于屋面横向水平支撑竖腹杆位置布置纵向刚性系杆;

3)屋面横向水平支撑的竖腹杆未按刚性系杆设计;

4)山墙抗风柱未布置在屋面横向水平支撑的节点处;

5)屋面横向水平支撑和柱间支撑采用圆钢时,未设张紧装置;当设有起重量不小于5t 的吊车时,柱间支撑未采用型钢支撑;GB50017-20038.1.4条,CECS102 : 20024.5 节。

7.在刚架转折处(边柱柱顶和屋脊、多跨房屋中间柱柱顶),未沿房屋纵向全长设置刚性系杆;CECS10220024.5.2条第5款。

8.压型钢板薄壁型钢檩条屋面,当檩条跨度大于4m 时,未合理设置拉条、斜拉条及撑杆体系。CEC102:20026.3.5条、6.3.6条。

9.檩条与刚架斜梁上翼缘连接处设置的单板凛托抗扭刚度差,应焊加劲肋;GB50018-20028.2.1条。

10.位于屋面坡屋顶的屋脊双檩,未用型钢或圆钢相互连接;CECS102:20027.2.12条。

11.在刚架斜梁下翼缘受压区和柱内侧翼缘受压区未设置保证其稳定的隅撑;CECS10220027.2.14条。

12.刚架斜梁腹板在翼缘转折处未设置横向加劲肋;DBJ08-68-978.3.4条。

13.刚架斜梁高强度螺栓连接节点的端板,未满足最小厚度不小于16mm的要求;CECS102:20027.2.9条。

14.柱脚锚栓的直径,未满足不小于24mm,且应采用双螺帽的要求;CECS102:20027.2.18条。

15.柱脚锚栓中心到基础顶面边缘的距离小于150mm,钢柱脚底板边缘到基础顶面边缘的距离小于100mmDBJ08-68-975.4.3条。

16.钢柱脚未采用混凝土包裹防护;GB50017-20038.9.3条。

17.未复核柱脚底部水平剪力能否由底板与混凝土基础间的摩擦力承受;当摩擦力不足时,应设柱脚抗剪键;GB50017-20038.4.14条,CECS102:20027.2.20条。

18.未复核有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力;CECS102:20027.2.19条。

19.利用檩条兼做屋面横向水平支撑的竖腹杆时,未对檩条的承载力和刚度进行验算;CECS102:20024.5.3条。

20.檩条和墙梁设计计算时,未按CECS102:2002的附录A计算风荷载;CECS102: 20023.2.3条。

21.檩条和墙梁设计计算时,未考虑风吸力作用的不利影响;CECS102:20026.3.7条、第6.4.4条。 22.屋面横向水平支撑、柱间支撑和刚架连接节点无计算书,CECS102:20023.1.3条、3.1.4条。 23.厂房柱为钢筋混凝土柱,屋面斜梁为H型钢梁,梁与柱铰接(柱脚刚接),不属于门式刚架结构体系,错误地按门式刚架进行设计,造成工程事故;CECS102:20024.1节。

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215432  2009-6-4 18:33:28 113.132.200.* 举报 施工图图纸审查及设计中应当注意的问题

 

施工图设计文件审查交流要点     (结构专业)

(一)框架结构

  1、周期折减——建筑抗震设计手册第361页。

  2、不考虑藕联计算时框架的边榀内力调整,计算振型数。

  3、钢筋强度的限值(1.25,1.30,对一、二级框架。

  4、有地下室时有几层填几层,底层柱下端乘调整系数,GB500116.2.3,地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积,除应满足计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1(地下室剪力墙的配筋不应少于地上一层剪力墙的配 筋——参见建筑抗震设计规范GB50011-2001统一培训教材第112页——GB50011JGJ3均未明确规定,抗震设计时宜参照执行——抗震概念设计问题)。

  5、框架梁支座截面纵向钢筋配筋率ρ>2%,箍筋直径≥构造直径+2㎜;应使ρ 2.5%,否则违反强条,应修改梁断面尺寸。

  6、框架梁跨中有集中荷载时,注意检查梁端加密区外的配箍(特别是电算时输入梁箍筋最大间距为100 者)。

  7、梁的hw450时,应设腰筋,每侧

ρ≥0.1%,@200()。边框架梁的腰筋当按03G101-1表示时,表示为NXXGB5001010.2.5,砼结构构造手册第137页。

  8、框架梁一、二级抗震时,梁顶通长钢筋面积应≥1/4AS

  9、框架梁支座截面纵向钢筋的面积比AS/ AS顶≥0.5(一级), 0.3(二级和三级);梁端箍筋加密区的长度、箍筋间距、直径等均应符合规范规定,加密区箍筋间距还要注意≤ hb/4

  10、柱的纵向钢筋的配筋率,柱箍筋在规定的范围内加密,加密区箍筋间距、直径等应符合规范要求;一、二级抗震等级的框架柱的角柱应全高加密;短柱亦应全高加密箍筋。夹层、楼梯、雨蓬等容易形成短柱,填充墙形成短柱更容易被忽视。

  11、基础埋深较大时,宜做成短柱基础。

  12、柱的轴压比输出,计算长度系数输出,对楼面开洞的框架结构更应注意;柱宜按双向偏心受压计算,角柱应按双向偏心受压计算(JGJ36.2.4条);柱的计算长度系数宜按GB500107.3.11.3条计算,少用经验系数。

  13、竖向不规则框架结构应进行弹塑性变形验算(楼层屈服强度系数小于0.5时)。

  14、不允许由砌体墙和框架混合承重(JGJ36.1.6条)。

  15、框架加混凝土小井筒的计算和抗震构造处理要得当,应尽量采用构造柱砌体墙圈梁的井筒做法(JGJ36.1.7条)。

  16、梁高不大于300时,应验算梁的受剪承载力(V0.7ftbho

  17、楼层悬挑梁采用平法表示时,应注明悬挑梁的箍筋直径和间距,有收头边梁时,应设附加箍筋,井字形等高交叉梁,宜于交叉处两侧双向设置附加箍筋。

  18、三级框架柱柱根部分加密区箍筋间距应≤100.

  19、大跨度梁板(特别是悬臂梁板)应进行挠度和裂缝宽度验算。

  20、框架结构抗震设计时应输入风荷载。

  21、女儿墙、隔墙等非结构构件应注意抗震构造措施。

  22、阳台板等外露构件环境类别应为二a类或二b类,注意保护层厚度和砼强度等级,阳台板厚与内跨板厚不同时,应注意验算内跨板配筋。

  23 、框架结构混凝土强度等级:

一级应≥C30 ,框架柱和框架梁混凝土强度等级相差宜≤5Mpa ,否则应有相应措施,保证梁柱节点区的混凝土强度等级。

  24 、框架梁截面宽度应≥200 ,框架柱截面最小尺寸为300 ,框架梁柱箍筋加密区的肢距也应符合规范要求。

  25 、纵向受力钢筋应有可靠的锚固,并符合规范的规定,钢筋的连接应符合规范的规定。

  26 、作为建筑物嵌固部位的地下室顶板,其砼强度等级、板厚及配筋均应满足规范要求,GB50011 6.1.14条,JGJ3 4.5.5条。

  27 、框架梁柱的剪压比应符合规范要求,从超筋超限信息输出可以查看。

(二)剪力墙结构(含框架-剪力墙结构、框架- 核心筒结构、部分框支-剪力墙结构)

  1 、不应采用全部是短肢剪力墙的剪力墙结构,短肢剪力墙结构的抗震等级和设计要点详见JGJ3 7.1.2条。

  2 、较长的剪力墙宜开洞口,以形成墙段总高度与其截面高度之比不应小于2,墙肢截面高度不宜大于8m,墙段之间的连梁为Ln/hb6的弱连梁。

  3 、应控制剪力墙平面外的弯矩,JGJ3 7.1.7条有4 条措施。

  4 、跨高比不小于5 的连梁,宜按框架梁进行设计。

  5 、抗震设计时,剪力墙底部加强部位的高度应正确选取。不宜将楼面主梁支承在剪力墙连梁上,楼面梁与剪力墙相连时,梁内钢筋应有可靠锚固。

  6 、剪力墙截面尺寸应符合规范规定,当不符合时应按JGJ3 附录D 验算。

  7 、剪力墙和连梁的剪压比——超限超筋信息。

  8 、剪力墙的竖向和水平分布钢筋、配筋率、拉结筋。

  9 、剪力墙的hw/ bw小于5 时的轴压比限制,hw/bw不大于3 时,宜按框架柱进行设计,底部加强部位纵向钢筋ρ≥1.2%,一般部ρ≥1.0%,箍筋全高加密。

10 、剪力墙的轴压比输出,约束边缘构件和构造边缘构件的配筋构造(除满足计算值外)。

11 、抗震设计时,框架-剪力墙结构等结构,其构造边缘构件的最小配筋,JGJ3 7.2.17.4

12 、剪力墙连梁超限的处理办法,JGJ37.2.25条。

13 、连梁配筋,当hb700时,腰筋应

≥Φ 10@200 ,Ln/hb2.5两侧腰筋ρ≥0.3%

14 、剪力墙连梁开洞应有加强措施JGJ7.2.27条,角窗设置,参见全国民用建筑工程设计技术措施(结构)第10.1.9条。

15 、框架-剪力墙结构应输出剪力墙承担的总地震倾覆力矩比。

16 、框架-剪力墙结构应进行框架剪力调整(JGJ38.1.4条)。

17 、剪力墙的间距。 18 、框架-剪力墙结构的剪力墙应带边框梁柱,暗梁容易遗漏,注意边框柱宜全高加密箍筋。

19 、筒体结构楼盖外角宜加强,JGJ3 9.1.5条。

20 、核心筒角部边缘构件应专门加强,JGJ39.1.8条。

21 、核心筒开洞要求,JGJ39.1.9条、9.2.2

22 、楼盖主梁不宜搁置在核心筒连梁上。

23 、核心筒应具有良好的整体性,JGJ3 9.2.2   条。

24 、框架-核心筒结构周边柱间必须设框架梁。

25 78度地震区不应采用厚板转换构件(地 下室除外)。

26 、转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合JGJ3 附录E的规定。

27 、落地墙的布置应符合JGJ3 10.2.3条的要求。

28 、底部加强部位的高度,JGJ3 10.2.4 条。

29 、抗震等级,JGJ310.2.5条。

30 、薄弱层应乘1.15的系数放大地震剪力,JGJ310.2.6

31 、框支柱的地震剪力调整,JGJ3 10.2.7条。

32 、框支梁柱的设计,JGJ310.2.8条、10.2.9条、10.2.11条、10.2.12条,底部加强部位墙体配筋,JGJ310.2.15条。

33 、转换层楼板设计,JGJ310.2.20条。

34 、高层建筑应考虑偶然偏心的影响。

35 、高度超过60m 的高层建筑,基本风压应按100年重现期风压值采用,注意风载体型系数。

36 、最大地震作用方向,斜交抗侧力构件。

37 、特别不规则结构应考虑双向水平地震作用。

38 、复杂高层建筑应采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算,并补充弹性时程分析。

39 、边端跨大开间楼板计算,边端支座宜采用铰接假定。

40 、开洞楼板局部不连续,或有缺口或宽度窄小应采用弹性楼板假定并采用总刚分析,转换层楼板应采用弹性楼板假定,总刚分析。

41 、大底盘多塔结构,既要整体计算,也要切 开分塔计算。

42 、剪力墙结构底层层高的确定方法。

43 、框支剪力墙结构的抗震等级。

44 、所使用程序的审查。

45 、框剪结构墙体开洞加强措施比剪力墙严,统一措施第229 页和225 页。

(三)砌体结构

  1 、结构布置、层数、总高度。

  2 、墙体局部尺寸不足应有加强措施。

  3 、大于2.0m洞口两侧应加构造柱。

  4 、砌体结构应有防裂措施。

  5 、楼梯间墙体应有抗震加强措施。

  6 、合理布置构造柱和圈梁,圈梁兼做过梁时应另行计算配筋配箍;构造柱支承梁时,应适当加强,并宜将纵筋锚入基础内。

  7 、较大跨度梁下应设置垫块,GB50036.2.4条、6.2.5条。

  8 、悬挑梁的设计计算。

  9 、在砌体中留槽洞、埋设管线等应遵守规范的规定,特别是水平或斜向埋管留槽,GB50036.2.14条。

10 、砌体结构错层问题。

11 、砌体结构设置角窗问题。

12 、砌体结构设置阁楼问题。

13 、砌体结构层高超限问题,底层层高取值和计算高度问题。

14 、砌体墙加砼墙的混合承重结构。

15 、砌体最低强度等级,士0.00以下宜用≥MU15、≥7.5水泥砂浆,5层及以上房屋应采用≥MU10的砌体;抗震设计的砌体应≥MU10,砂浆强度等级应≥M7.5

16 、坡屋顶结构,墙和构造柱均应到顶,墙顶设圈梁,构造柱锚入圈梁内La,注意可能有的坡屋顶推力问题。

17 、小墙垛承压计算,墙体局部承压计算。

18 、底框结构底部框架抗震等级,砼强度等级,抗震构造措施,特别是第二层与底层侧向刚度比,8度时不应大于2.0,且不应小于1.0(一层底框时);底部二层底框,底层与底部第二层侧向刚度应接近,第三层与底部第二层侧向刚度比,8度时不应大于1.5,且均不应小于1.0。(四)地基与基础

  1 、设计文件是否正确使用岩土工程勘察报告所提供的岩土参数,是否正确采用岩土工程勘察报告对基础形式、地基处理、防腐蚀措施(地下水有腐蚀性时)等提出的建议,并采取了相应措施。

  2 、需考虑地下水位对地下建筑影响的工程,设计及计算所采用的防水设计水位和抗浮设计水位,是否符合岩土工程勘察报告所提供的水位。

  3 、存在液化土层的地基,是否根据建筑的抗震设防类别和地基的液化等级,结合具体情况采取了相应的措施。

  4 、基槽(坑)开挖后是否按要求进行了验槽,当发现与勘察报告不一致或出现异常时,是否结合具体情况采取了相应措施。

  5 、对《 建筑地基基础设计规范》GB50007-200210.2.9条所列的建筑物是否按规定在施工期间和使用期间进行了变形观察。

  6 、人工处理地基,如复合地基等,其承载能力和变形是否满足建筑物的要求,其承载能力是否通过载荷试验确定。

  7 、深基础施工中基坑开挖和工程降水对毗邻建筑物的影响及边坡稳定是否采取了相应措施。

  8 、桩基类型选择、桩的布置、成桩方法、终止成桩条件、试桩要求及桩的检测等等是否有明确的要求。

  9 、地基承载力验算(包括软弱下卧层验算)。

10 、地基基础设计等级及地基变形计算。

11 、地基稳定计算,GB50007-20025.4节。

12 、基础设计(包括桩基承台及筏板等),除抗弯计算外,尚应进行抗冲切及抗剪切验算,必要时应进行局部承压验算。

13 、地下室隔墙计算;地下室门窗洞口的地梁及连梁计算。

14 、地下室外墙计算——土压力、水压力、地面荷载,土压力系数,计算简图。

15 、有人防地下室时,注意审查基础结构是人防荷载控制还是建筑物使用荷载控制。

16 、除上部为剪力墙外,地下室内外墙的墙顶宜配置两根直径不小于20mm的通长构造钢筋,或设置墙顶暗梁;对框架-剪力墙结构的地下室墙顶,应设暗梁。

17 、地下室墙,当有较大跨度框架梁支承时,宜在梁支承处设扶壁柱,当有困难时,也应设暗柱加强。

18 、筏板底面通长纵筋及筏板的基础梁下部通长纵筋的构造要求,最小配筋率要求。

19、地下室底板、内墙、外墙的最小截面厚度,最低混凝土强度等级。

20、卧置在地基上的混凝土板的最小配筋率,独立基础的配筋构造要求;偏心荷载下,矩形独立基础,当台阶宽高比≤2.5且偏心距≤1/6 基础宽度b时,任意截面弯矩M1M11可按GB50007-20028.2.7.3条公式计算。

21、柱纵筋、墙分布筋、墙边缘构件中纵筋在基础内的锚固长度。

22、独立基础埋深较大时,短柱基础,基础拉梁设置;独立桩基承台拉梁设置。

23、柱下桩基础,柱重心与桩群重心宜重合;桩的负摩擦力;

24、桩身混凝土强度应满足桩的承载力设计要求;必要时应对桩基础进行沉降验算,GB50007-20028.5.10条。

 

    施工图设计文件审查要点补充           (结构专业)

一、地基与基础

  1 、人工处理地基,如复合地基等,承载力应正确修正。

  2 、应正确确定地基基础的设计等级。

  3 、地下室外墙计算——计算荷载(人防荷载控制还是正常使用荷载控制)、计算简图、计算参数、最小配筋率。

  4 、基础的环境类别和耐久性要求。

二、框架结构

  1 、结构的规则性;规则结构不进行扭转藕联计算时的边榀地震作用效应增大系数。

  2 、计算振型数及质量参与系数。

  3 、地下室顶板作为上部结构嵌固部位的条件;正确计算地下室结构楼层的侧向刚度比。

  4 、基础埋深较大时,设置拉梁层或采用短柱基础。

  5 、框架梁端砼受压区高度比限值,一级抗震等级应≤ 0 . 25 ,二、三级抗震等级应≤0 . 35 6 、抗震等级为三、四级时,框架柱根处箍筋间距不应大于100 ,箍筋直径应≥8㎜。

三、剪力墙结构

1 、抗震等级为一、二级的剪力墙截面厚度,一般墙的底部加强部位,墙的截面厚度不应小于层高或无支长度的1/16,且不应小于200㎜,一字墙的底部加强部位,其厚度不应小于层高的1/12当墙厚不满足要求时,应按JGJ3 附录D 计算墙的稳定性。

2 、剪力墙的小墙肢:hw / bw5 ,轴压比应加以限制,一级抗震(9 度)≤ 0 . 3 ,一级抗震(7 8 度)≤0 . 4 ,二级抗震≤0 . 5 ,三级抗震≤0.6; hw / bw 3 ,宜按框架柱进行截面设计,底部加强部位纵筋ρ≥ 1.2%,一般部位 ρ≥ 1.0%,箍筋全高加密;剪力墙小墙肢配筋的其他要求。

3 、剪力墙约束边缘构件阴影部位纵筋的配筋,一级抗震ρ 1.2%,二级抗震ρ≥1.0;并分别不应小于6Φ166Φ14;箍筋的配箍特征值λv0.2(ρv=λvfc/fyv);当一级抗震(9)轴压比<0.1、一级抗震(78)轴压比<0.2、二级抗震轴压比<0.3,可设置构造边缘构件;高层建筑剪力墙结构,当墙肢底部截面轴压比小于轴压比限值时,约束边缘构件的λv可采用插入取值,不必通通采用λv0.2

4、剪力墙的轴压比限值:一级抗震(9)0.4,一级抗震(78)0.5,二级抗震0.6;轴压比=N/fcA,N为重力荷载代表值——取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和 ,N1.2(N自重标+0.5N活标);式中0.5为组合值系数;组合值系数也可以不是0.5

5、抗震设计时,剪力墙底部加强部位的高度,可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大者;加强部位的高度通常从地下室顶板起算,地下一层也为加强部位,应设约束边缘构件;加强部位及其上一层应设约束边缘构件。

68度及8度以下A级高度剪力墙结构开设角窗时,连梁应加强、楼板应加强、墙肢截面高度和厚度有更严格要求,配筋也要加强。

7、剪力墙边缘构件的箍筋和箍筋无支长度的要求,纵筋间距的要求。

8、大开间剪力墙结构,边端开间楼板设计计算简图和墙体竖向分布筋的配筋要求。四、框架—剪力墙结构

1、框架—剪力墙结构仅布置少量剪力墙时设计应当注意的问题:抗震等级应正确划分,应进行包络设计计算,应采取恰当的抗震构造措施等.

2、剪力墙的间距宜符合JGJ38.1.8条的规定:现浇楼板8度设防,取3.0B40m的较小值;67度设防取4.0B50m的较小值;非抗震设计取5.0B60m的较小值.框支剪力墙结构:落地剪力墙的间距,落地剪力墙与相邻框支柱的距离,详见JGJ310.2.3.抗震设计时,框架—剪力墙等结构构造边缘构件的配筋。

3、框架—剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系;抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙,宜使各主轴方向的侧向刚度接近;剪力墙宜贯通建筑物全高。

4、板柱—剪力墙结构的布置应符合JGJ3 8 . 1 . 9 条的规定(共有5 条);最大适用高度。8度时≤30m, 7 度时≤35m, 6度时≤40m,非抗震设计≤70m;剪力墙承担相应方向该层的全部地震剪力,板柱部分承担不小于20%的该层相应方向地震剪力。五、框架—核心筒结构

1、抗震设计时,钢筋砼框架梁与框架柱应采用 刚接,与核心筒宜优先采用刚接,也可采用铰接。如采用刚接,梁支承处宜设扶壁柱,以满足钢筋0.4LaE的水平锚固长度要求;如采用铰接,除按铰接设计计算外,还应补充非铰接时正常使用的垂直荷载作用和设防烈度低一度的地震作用两种受力状况下的计算,以便确定该处梁的负弯矩配筋(取两种受力状况的较大值),并在梁支承处的筒壁内设置按计算配筋的暗柱,结构的整体刚度也应适当加大。

2、抗震设计时,核心筒连梁宜配置交叉暗撑或采取设置水平缝等措施来提高连梁的延性。 六、带转换层的结构 1、应正确计算转换层上部与下部结构的侧向刚度比,JGJ3附录E

3、应正确设计转换层楼板及楼板洞口边梁和板边墙内边梁的配筋。

4、加强部位的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值;约束边缘构件也应从加强部位再往上延伸一层。

58度设防时,转换构件应考虑竖向地震的影响。 5、框支梁的截面高度,抗震设计时,不应小于计算跨度的1/6,非抗震设计时,不应小于计算跨度的1/8;框支梁宽宜≥2倍墙厚,且宜≥400mm;框支柱的截面高度,抗震设计时不宜小于框支梁跨度的1/12(柱宽应≥450mm),非抗震设计时,不宜小于框支梁跨度的1/15(柱宽宜≥400)

6、框支梁、柱的配筋应符合JGJ310.2.8条、10.2.9条及10.2.11条和10.2.12条的规定。  七、结构计算

1、计算书的内容和深度应符合建设部20034月的《 建筑工程设计文件编制深度规定》的要求,包括手算计算书和电算计算书两部分。

2 、计算简图与施工图相符,计算模型符合结构的实际工作状况,输入的荷载正确(面荷载、线荷载和集中荷载等),采用经过有效审定(或鉴定)的计算程序且输入的总体信息合理,是保证结构整体计算结果合理而有效的最基本的条件。

八、其他

1、受力预埋件的正确设计计算。

2、折板式楼梯的设计。

3、露天环境下的悬挑梁板设计;板的砼强度等级和钢筋强度等级。

4、非结构构件的抗震设计——包括女儿墙、填充墙等建筑非结构构件的抗震构造措施。  

  门式刚架轻型房屋钢结构常见问题分析1.在设计文件中未注明结构的设计使用年限和安全等级;CECS102: 20023.1.3条。

2.在设计文件中未注明所采用的钢材牌号、质量等级及连接材料型号;CECS102:20028.1.4,GB50017-20031.0.5条。

3.在设计文件中未注明所要求的钢材除锈方法,除锈等级及配套塗料和塗层厚度;CECS102: 20029.2.2条。

4.在设计文件中未注明焊缝形及焊缝质量等级;GB50017-20031.0.5条和第7.1.1条。

5.在设计文件中未注明建筑物的耐火等级、构件耐火极限和防火做法及要求;GB50017-20038.9.4条。

6.在房屋的温度区段内,未设置能独立构成空间稳定结构的支撑体系,主要有下列五个方面的问题:

1)屋面横向水平支撑与柱间支撑未布置在同一跨间内;

2)屋面横向水平支撑布置在端部第二开间,未在端部第一开间相应于屋面横向水平支撑竖腹杆位置布置纵向刚性系杆;

3)屋面横向水平支撑的竖腹杆未按刚性系杆设计;

4)山墙抗风柱未布置在屋面横向水平支撑的节点处;

5)屋面横向水平支撑和柱间支撑采用圆钢时,未设张紧装置;当设有起重量不小于5t 的吊车时,柱间支撑未采用型钢支撑;GB50017-20038.1.4条,CECS102 : 20024.5 节。

7.在刚架转折处(边柱柱顶和屋脊、多跨房屋中间柱柱顶),未沿房屋纵向全长设置刚性系杆;CECS10220024.5.2条第5款。

8.压型钢板薄壁型钢檩条屋面,当檩条跨度大于4m 时,未合理设置拉条、斜拉条及撑杆体系。CEC102:20026.3.5条、6.3.6条。

9.檩条与刚架斜梁上翼缘连接处设置的单板凛托抗扭刚度差,应焊加劲肋;GB50018-20028.2.1条。

10.位于屋面坡屋顶的屋脊双檩,未用型钢或圆钢相互连接;CECS102:20027.2.12条。

11.在刚架斜梁下翼缘受压区和柱内侧翼缘受压区未设置保证其稳定的隅撑;CECS10220027.2.14条。

12.刚架斜梁腹板在翼缘转折处未设置横向加劲肋;DBJ08-68-978.3.4条。

13.刚架斜梁高强度螺栓连接节点的端板,未满足最小厚度不小于16mm的要求;CECS102:20027.2.9条。

14.柱脚锚栓的直径,未满足不小于24mm,且应采用双螺帽的要求;CECS102:20027.2.18条。

15.柱脚锚栓中心到基础顶面边缘的距离小于150mm,钢柱脚底板边缘到基础顶面边缘的距离小于100mmDBJ08-68-975.4.3条。

16.钢柱脚未采用混凝土包裹防护;GB50017-20038.9.3条。

17.未复核柱脚底部水平剪力能否由底板与混凝土基础间的摩擦力承受;当摩擦力不足时,应设柱脚抗剪键;GB50017-20038.4.14条,CECS102:20027.2.20条。

18.未复核有柱间支撑的柱脚锚栓在风荷载作用下的上拔力;CECS102:20027.2.19条。

19.利用檩条兼做屋面横向水平支撑的竖腹杆时,未对檩条的承载力和刚度进行验算;CECS102:20024.5.3条。

20.檩条和墙梁设计计算时,未按CECS102:2002的附录A计算风荷载;CECS102: 20023.2.3条。

21.檩条和墙梁设计计算时,未考虑风吸力作用的不利影响;CECS102:20026.3.7条、第6.4.4条。 22.屋面横向水平支撑、柱间支撑和刚架连接节点无计算书,CECS102:20023.1.3条、3.1.4条。 23.厂房柱为钢筋混凝土柱,屋面斜梁为H型钢梁,梁与柱铰接(柱脚刚接),不属于门式刚架结构体系,错误地按门式刚架进行设计,造成工程事故;CECS102:20024.1节。

建筑结构丨

施工图审查中混凝土结构设计方面的主要问题(二)

 

4 地基基础和地下室计算书中的问题

 

(1)地基基础设计等级为一级建筑物,荷载条件复杂如一侧有下沉庭院的高层剪力墙建筑缺地基变形验算,不符合《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》(DBJ 11-501—2009)(简称DBJ 11-501—2009)第3.0.3条要求。

(2)地基承载力计算时基础埋深修正不考虑基础施工与填方施工的时间关系,简单地自设计室外地面标高起算导致后施工的大面积填方增大地基的附加应力而使地基承载力不足,不符合DBJ 11-501—2009第7.3.8条1款要求。

(3)主楼地基承载力计算未考虑与地下车库连在一起而使侧限减小的影响,不符合DBJ11-501—2009第7.3.8条3款要求。

(4)台阶的宽高比大于2.5的独立基础仍采用《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)(简称GB 50007—2011)第8.2.11条公式计算。

(5)抗浮水位较高、地下室较深且上部结构荷载较小的结构不进行抗浮计算;不进行施工停止降水条件的计算的工程更多。

(6)下沉庭院等处的独立挡土墙基础不进行水平抗滑稳定性和抗倾覆稳定性验算,不符合DBJ 11-501—2009第7.5.2和7.5.3条规定。

(7)侧边是壁柱的地下室外墙按双向板计算,而壁柱不按承受挡土墙传水平荷载的承载力计算。

(8)联合基础按单个独立基础计算后任意地联合在一起,未按联合基础计算。

(9)条基(筏基)不满足DBJ 11-501—2009第8.5.3条1款(8.6.3条)要求者用倒梁(倒楼盖)法计算。

(10)甲类人防(北京全是甲类)地下室结构抗爆计算只计及核爆而不计及可能不利的常规武器爆炸的等效静载,不符合《人民防空地下室设计规范》(GB 50038—2005)(简称GB 50038—2005)第4.9.1条规定。

(11)高宽比大于4的高层建筑,在地震作用下基础底出现零应力区,其他建筑基础底面和地基土之间的零应力区超过基底面积的15%,不符合GB 50011—2010第4.2.4条规定。

 

5 地基基础和地下室设计中的问题

 

(1)地基基础设计等级低于规定,如将层数相差超过10层的高低层连在一起的建筑物的地基基础设计等级定为二级,不符合DBJ01-501—2009及GB 50007—2011第3.0.1条规定。

(2)多、高层建筑物下的浅埋基础高于这些建筑物之间的纯地下车库的深埋基础,而不注明深埋基础先施工,深埋基础的挡土墙亦没考虑浅埋多、高层建筑传来的较大荷载的影响。近年来不少开发项目的多、高层建筑物先建,而多高层之间的地下室后建,且缺少相关措施存在安全隐患。而在个别项目中已导致了安全质量事故,造成了不必要的损失。

(3)独立基础底板配筋率不足最小配筋率0.15%的要求。

(4)下沉(反)独立基础的周界位于从柱边开始的45°冲切锥体的下底面边线内,导致冲切计算失误。

(5)挡土墙计算中土侧压力系数取0.333而图中未对应说明采取的技术措施。

(6)筏基在剪力墙洞口处的暗梁不经承载力计算按构造设计。

(7)独立挡土墙基础按普通条基设计严重偏小,可能导致倾覆、滑移,且基础板面没有配筋,缺相应的抗弯承载力。

(8)地下室外墙按双向板计算,单向水平分布钢筋不满足计算要求或不满足《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(简称GB 50010—2010)第8.5.1条受弯构件最小配筋率要求。

(9)人防地下室中受弯构件,偏心受压和偏心受拉构件一侧的受拉钢筋的配筋率不满足GB 50038—2005表4.11.7要求,当混凝土强度等级≥C40,构件截面较大时更不易满足。

(10)人防地下室底板中地基梁、底板及顶板的纵筋锚固长度应为laf,施工图中经常被错标为la。

 

6 梁、板设计中的问题

 

(1)按有效断面计算,框架梁支座上铁配筋率≥2.5%,应调整断面重新设计,见GB 50011—2010第6.3.4条1款。

(2)按有效断面计算,框架梁支座上铁受拉钢筋超过2%时,一级(二、三级)梁梁端箍筋加密区的箍筋最小直径<12mm(10mm),不符合GB 50011—2010第6.3.3条3款规定。

(3)一级框架梁下铁与支座上铁的比例小于0.5,不符合GB 50011—2010第6.3.3条2款要求。

(4)一级剪力墙连梁及筒体连梁的箍筋直径采用8,不满足JGJ 3—2010第7.2.27条、6.3.2条及9.3.7条1款要求。

(5)一~三级预应力混凝土框架梁梁端截面的底面和顶面纵向非预应力钢筋截面面积的As′和As的比值不满足《预应力混凝土结构抗震设计规程》(JGJ 140—2004)第4.2.4条要求。

(6)当梁端按简支计算但实际受到部分约束时,支座上铁小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需面积的1/4,不符合GB 50010—2010第9.2.6条1款规定。

(7)弧形梁、计算需要配抗扭筋的梁、悬挑边梁未采用抗扭腰筋。

(8)转换梁设计不符合JGJ 3—2010第10.2.7条要求。


 

7 柱设计中的问题

 

(1)短柱、一级和二级框架角柱未全高加密箍筋间距,特别是设层间梁、楼梯间休息平台梯梁等处的短柱,不符合GB 50011—2010第6.3.9条规定。

(2)框架-抗震墙结构,抗震墙底部加强部位的端柱、紧靠抗震墙洞口的端柱箍筋未全高加密,不符合GB 50011—2010第6.5.1条2款要求。

(3)截面高度与厚度之比不大于4的墙肢未按框架柱设计,不符合JGJ 3—2010第7.1.7条规定。

(4)柱截面纵向钢筋的总配筋率不满足GB 50011—2010表6.3.7-1的最小总配筋率要求,特别是采用400MPa钢筋时的一级角柱配筋不足1.15%。

(5)嵌固部位的柱下部纵筋与上部纵筋比不满足GB 50011—2010第6.1.14条3款要求。

(6)转换柱设计不符合JGJ 3—2010第10.2.10条要求。

(7)错层结构错层处框架柱未按JGJ 3—2010第10.4.4条设计。


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8 墙设计中的问题

 

(1)底部加强部位的墙体竖向配筋小于整体计算中输入的竖向分布筋配筋率;少数工程剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率不满足JGJ 3—2010第7.2.17条要求。

(2)无墙肢水平筋通过的边缘构件箍筋用作墙肢水平筋时的箍筋配筋率不满足GB50011—2010第6.4.3条要求。

(3)嵌固部位下层抗震墙墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积少(小)于上一层对应墙肢端部边缘构件纵向钢筋的截面面积,不符合GB 50011—2010第6.1.14条4款要求。

(4)短肢剪力墙设计,特别是一字形短肢剪力墙设计不符合JGJ 3—2010第7.2.2条规定,含轴压比、全部竖向钢筋的配筋率、剪力设计值的调整等。

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(5)参与整体分析的纯地下结构的墙体端部未设边缘构件。

(6)与挡土墙、人防墙连在一起的端柱、壁柱及边缘构件的主筋小于所在墙体的竖筋,特别是这些端柱、壁柱及边缘构件厚度与墙体一致时。

(7)带加强层的高层建筑的加强层及其相邻层的框架柱、核心筒剪力墙的抗震等级未提高一级,不符合JGJ 3—2010第10.3.3条规定。

(8)框架-核心筒结构的核心筒墙体设计不符合JGJ 3—2010第9.2.2条要求。

 

9 现浇楼梯构件设计中的问题

 

(1)位于框架区的现浇楼梯梯板无跨中板面筋。

(2)梯板纵筋在支座的锚固不满足抗震构造要求。

(3)梯柱及支撑在竖向构件上的梯梁无与主体结构相对应的抗震构造措施。

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10 其他

 

结构构件配筋小于计算书的问题普遍存在。

关于后砌墙拉接筋的植筋及其他

唐才均(江苏山水园林设计院有限公司 212400 江苏 )

    现浇钢筋混凝土框架、剪力墙、框架-剪力墙、框支剪力墙结构和钢筋混凝土排架结构竖向构件与后砌砌体之间的拉接钢筋,早在50年代,就是用手持式电钻在模板钻眼,将钢筋事先预置在混凝土竖向构件之中;到70年代,广泛试用钢模板,又将拉接钢筋预置后贴在钢模表面,拆模后从混凝土表皮扣挖出来。

    可是当下,许许多多工地为了竖向构件的表观美观,不顾质量,泛违规泛用化学植筋工艺。许许多多的按这种工艺生产的拉接筋经不起摇拔检验,质量存在严重问题。拉筋无效导致大片维护墙在强烈地震中整篇倾覆的震害在1975年2月5里的海城大地震和1976年7月28里的唐山大地震以及国外历次强震中普遍发生。如果工程的拉接筋用手摇拔即可拔出,那么这是投资人花了抗震设防的人力物力,因施工工法违规施工而造成设而不防,如果遭遇到强震洗劫,后果的严重性是可以预料的。

    笔者首先来摘录现行国家标准和国家发布的行业标准关于化学植筋的规定:

    《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2006)12.1.4  植筋用的钢筋,应采用质量和规格符合本规范规定的带肋钢筋。(注意:该规范仅仅适用于混凝土结构的加固,因为《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2006)的设计基准期与新建工程不同。加固工程的设计基准期是将既有工程原定设计基准期 减去工程已实际存在的年限之后综合考量决定的。也就是说《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2006)的各项措施的耐久性总体大大低于《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002) 的措施。说白了,加固类措施的耐久性比新建类措施的耐久性差得远,所以,《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2006)不适用于新建工程。

    《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2004) 2.1.5  化学植筋 bonded rebars    以化学胶粘剂——锚固胶,将带肋钢筋及长螺杆等胶结固定于混凝土基材锚孔中的一种后锚固生根钢筋。

    笔者给出化学植筋及其破坏性态的图说:

现场的施工和监理的同志们,得闲得认真学习国家/行业规范,深刻理解国家/行业规范,认真执行国家/行业规范。国家发布的JGJ 145-2004行业标准规定:化学植筋必须是带肋钢筋,而当下大量的墙拉筋采用圆5.5~6.5的光面钢筋。

比照国家发布的JGJ 145-2004行业标准规定,大家看看自己所在的工地现场,框架竖向构件与砌体之间的锚拉钢筋,有没有符合国家和行业标准的规定要求?我可以绝对肯定的讲首先是钢筋用材不符合国家发布的JGJ 145-2004行业标准规定的化学植筋应采用带肋钢筋的要求。

化学植筋的破坏性态主要有4类、8亚类,大量实例表明,不当采用光面钢筋化学植筋,钢材的拉断破坏和剪切破坏一般不会发生,混凝土基材破坏也不会出现。光面钢筋化学植筋是通过粘结剂的粘结和锁键(interlock)作用,以实现对被连接件锚固的一种组件。光面钢筋在与粘结剂结合的过程中,粘结和锁键两种作用都因为钢筋外表光溜而很小很小。其破坏主要是拔出破坏,原因是光面钢筋外表光溜,与胶粘体不能够有效咬合,因此各国规范均不以光面钢筋化学植筋作为结构新建和结构加固的工法。

国家发布的《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2004)的9.4.4条1款规定:对化学植筋应对照施工图检查植筋位置、尺寸、垂直(水平)度及胶浆外观固化情况等;用铁钉刻划胶浆固化程度,以手摇拔方式初步检验被连接件是否锚牢锚实等。

在初步检验确认已经锚牢锚实的情况下,再按照《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2004)附录A的规定进行“锚固承载力现场检验”。

2004年《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ 145送审稿出来之后,笔者随某省级质监总站到该省会城市连续7个现场,徒手摇拔了200多件实物,没有一个实物是摇不动、拔不出的,也就是说初步检验全都不合格,再做抗拔力检验就没有意义。

笔者长期未从事体力劳动,手劲本来就不很大,都是随手摇拔。因此,禁止使用光面细直径钢筋以化学植筋工艺作为后砌填充墙与混凝土竖向构件的连接钢筋,是十分迫切的工作。

笔者还抽看了6套施工管理和监理管理文件,在植筋工艺,没有一份载明植筋采用光面钢筋的技术依据,也没有提到对植筋后的质量要不要初步检验、如何进行初步检验,也就是从一开始,就没有把确保拉接筋质量纳入施工项目部和监理机构的工作范围。

人、机、料、法、环、查,首先钢筋用料不符合规定要求,就不可能收到合格的植筋效果。

那么现阶段,填充墙与混凝土竖向构件之间的拉接筋究竟怎样做好呢,我在这里向业界师友们推荐2种方法:木模,钻眼后事先插筋;钢模,事先将钢筋弯90°之后采用49mm宽的强力胶带整整齐齐的粘贴在钢模表面,拆模后,拉接筋在混凝土外面,钢筋表面一点水泥浆都没有,非常整齐,非常漂亮。不存在把拉接钢筋从混凝土中剔出来的损坏混凝土表观质量的问题,因为本来就嵌在混凝土竖向构件的外表面。

不采用打眼穿筋的木模板,也可以这样做。

施贴要领,将模板油污、脱模剂擦洗干净(既干又净),先用20~30短胶带将钢筋在模板上拉线就位,确认横平竖直之后,在将整条强力胶带将钢筋封闭在模板上,用毡刮板刮压严实。检查合格后再在模板的无胶带区域涂刷/补刷脱模剂,最后封模。锚入混凝土竖向构件的部分,做135°钩,钩的平直段以80~100为宜。

 

您如果还在为化学植筋后锚固拉接筋摇拔检验不合格而苦恼,那么您就赶快采用我们在这里倡导的强力胶带粘贴工法预置拉接筋吧!期盼早日摒弃光面钢筋采用化学植筋的违规工艺,提升设防工程的抗震设计与施工水准。 

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各类剪力墙计算要点

 

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剪力墙结构随着类型和开洞大小的不同,计算方法和计算简图也不同。整体墙和小开口整体墙的计算简图基本上是单根竖向悬臂杆,计算方法按材料力学公式(对整体墙不修正,对小开口整体墙修正)计算。其他类型剪力墙,其计算简图均无法用单根竖向悬臂杆代表,而应按能反映其性态的结构体系计算。   

1.整体剪力墙   

对于整体剪力墙,在水平荷载作用下,根据其变形特征(截面变形后仍符合平面假定),可视为一整体的悬臂弯曲杆件,用材料力学中悬臂梁的内力和变形的基本公式进行计算。   

(1)内力计算   

整体墙的内力可按上端自由,下端固定的悬臂构件,用材料力学公式,计算其任意截面的弯矩和剪力。总水平荷载可以按各片剪力墙的等效抗弯刚度分配,然后进行单片剪力墙的计算。   剪力墙的等效抗弯刚度(或叫等效惯性矩)就是将墙的弯曲、剪切和轴向变形之后的顶点位移,按顶点位移相等的原则,折算成一个只考虑弯曲变形的等效竖向悬臂杆的刚度。   

(2)位移计算   

整体墙的位移,如墙顶端处的侧向位移,同样可以用材料力学的公式计算,但由于剪力墙的截面高度较大,故应考虑剪切变形对位移的影响。当开洞时,还应考虑洞口对位移增大的影响。   

2.小开口整体剪力墙   

小开口墙是指门窗洞口沿竖向成列布置,洞口的总面积虽超过墙总面积的15%,但仍属于洞口很小的开孔剪力墙。通过实验发现,小开口剪力墙在水平荷载作用下的受力性能接近整体剪力墙,其截面在受力后基本保持平面,正应力分布图形也大体保持直线分布,各墙肢中仅有少量的局部弯矩;沿墙肢高度方向,大部分楼层中的墙肢没有反弯点。在整体上,剪力墙仍类似于竖向悬臂杆件。就为利用材料力学公式计算内力和侧移提供了前提,再考虑局部弯曲应力的影响,进行修正,则可解决小开口剪力墙的内力和侧移计算。   首先将整个小开口剪力墙作为一个悬臂杆件,按材料力学公式算出标高z处的总弯矩、总剪力和基底剪力。   其次,将总弯矩分为两部分:1)产生整体弯曲的总弯矩(占总弯矩的85%),2)产生局部弯曲的总弯矩(占15%)。   

3.双肢剪力墙   

联肢墙由于门窗洞口尺寸较大,墙截面上的正应力不再成直线分布,其受力和变形发生了变化,墙肢的线刚度比连梁的线刚度大得多,每根连梁中部有反弯点,各墙肢单独弯曲作用较显著,仅在少数层内墙肢出现反弯点,故需采用相应方法分析。   

墙面上开有一排洞口的墙称双肢墙;当开有多排洞口时,称多肢墙。   

双肢墙由于连系梁的连结,而使双肢墙结构在内力分析时成为一个高次超静定的问题。为了简化计算,一般可用解微分方程的办法(连续连杆法)计算。   

4.多肢剪力墙   

具有多于一排且排列整齐的洞口时,就成为多肢剪力墙。多肢墙也可以采用连续连杆法求解,基本假定和基本体系取法都和双肢墙类似。由于墙肢及洞口数目比双肢墙多,因此沿竖向切口的基本未知量将相应增多。在每个连梁切口处建立一个变形协调方程,则可建立k个微分方程。要注意,在建立第i个切口处协调方程时,除了i跨连梁内力影响外,还要考虑第i-1跨连梁内力和第i+1跨连梁内力对i墙肢的影响,这是与双肢剪力墙的一个明显区别。  

结构施工图设计注意避免违反的几条规范条文

近几个项目经施工图审查发现,有某些规范条文包括强制性条文易被设计人员忽视,成为“每审必犯”的条文,特总结见下文,提醒设计人员注意避免。

一、梁:

1 、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第6.3.3条:

  6.3.3 梁的钢筋配置,应符合下列各项要求:

  1 梁端纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%,且计入受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比,一级不应大于0.25,二、三级不应大于0.35。

  2 梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值,除按计算确定外,一级不应小于0.5,二、三级不应小于0.3。

  3 梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按表6.3.3采用,当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,表中箍筋最小直径数值应增大2mm 。

  注:d为纵向钢筋直径,hb为梁截面高度 。

 2 、《混凝土结构技术规范》GB50010-2002第10.2.6条:

第10.2.6条      当梁端实际受到部分约束但按简支计算时,应在支座区上部设置纵向构造钢筋,其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的四分之一,且不应少于两根;该纵向构造钢筋自支座边缘向跨内伸出的长度不应小于0.2l0,此处,l0为该跨的计算跨度。

 

3 、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第7.2.26.4条:

7.2.26 连梁配筋(图7.2.26)应满足下列要求:

1 连梁顶面、底面纵向受力钢筋伸入墙内的锚固长度,抗震设计时不应小于laE,非抗震设计时不应小于la,且不应小于600mm;

2 抗震设计时,沿连梁全长箍筋的构造应按本规程第6.3.2条框架梁梁端加密区箍筋的构造要求采用;非抗震设计时,沿连梁全长的箍筋直径不应小于6mm,间距不应大于150mm;

3 顶层连梁纵向钢筋伸入墙体的长度范围内,应配置间距不大于150mm的构造箍筋,箍筋直径应与该连梁的箍筋直径相同;

4 墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置;当连梁截面高度大于700mm时,其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋(腰筋)的直径不应小于10mm,间距不应大于200mm;对跨高比不大于2.5的连梁,梁两侧的纵向构造钢筋(腰筋)的面积配筋率不应小于0.3%。

3 、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第8.2.2.4、6条:

8.2.2.4 与剪力墙重合的框架梁可保留,亦可做成宽度与墙厚相同的暗梁,暗梁截面高度可取墙厚的2倍或与该片框架梁截面等高,暗梁的配筋可按构造配置且应符合一般框架梁相应抗震等级的最小配筋要求.

8.2.2.6  边框柱截面宜与该榀框架其他柱的截面相同,边框柱应符合本规程第6章有关框架柱构造配筋规定;剪力墙底部加强部位边框柱的箍筋宜沿全高加密;当带边框剪力墙上的洞口紧邻边框柱时,边框柱的箍筋宜沿全高加密。

 

三、柱墙:

1、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第7.2.2.1、4条:

7.2.2 剪力墙的截面尺寸应满足下列要求:

1 按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16,且不应小于200mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20,且不应小于160mm。当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时,其底部加强部位截面厚度尚不应小于层高的1/12;其他部位尚不应小于层高的1/15,且不应小于180mm;

4 当墙厚不能满足本条第1、2、3款的要求时,应按本规程附录D计算墙体的稳定;

1、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第7.2.5条:

7.2.5 矩形截面独立墙肢的截面高度hw不宜小于截面厚度bw的5倍;当hw/bw小于5时,其在重力荷载代表值作用下的轴压力设计值的轴压比,一、二级时不宜大于本规程表7.2.14的限值减0.1,三级时不宜大于0.6;当hw/bw不大于3时,宜按框架柱进行截面设计,底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%,一般部位不应小于1.0%,箍筋宜沿墙肢全高加密。

2、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第4.8.5、4.8.6条:

4.8.5 抗震设计的高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级,地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍;地下室中超出上部主楼范围且无上部结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。9度抗震设计时,地下室结构的抗震等级不应低于二级。

4.8.6 抗震设计时,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,主楼结构在裙房顶部上、下各一层应适当加强抗震构造措施。

 

3、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第9.1.8条:

9.1.8 筒体墙的加强部位、边缘构件的设置以及配筋设计,应符合本规程第7章的有关规定。抗震设计时,框架-核心筒结构的核心筒和筒中筒结构的内筒,应按本规程第7.2.15~7.2.17条的规定设置约束边缘构件或构造边缘构件,其底部加强部位在重力荷载作用下的墙体轴压比不宜超过本规程表7.2.14的规定。框架-核心筒结构的核心筒角部边缘构件应按下列要求予以加强:底部加强部位约束边缘构件沿墙肢的长度应取墙肢截面高度的1/4,约束边缘构件范围内应全部采用箍筋;其底部加强部位以上宜按本规程第7.2.16条的规定设置约束边缘构件。

 

二、板:

1、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第4.3.6~4.3.8条:

4.3.6 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。楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面宽度的一半;楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%;在扣除凹入或开洞后,楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m,且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。

4.3.7 艹字形、井字形等外伸长度较大的建筑,当中央部分楼、电梯间使楼板有较大削弱时,应加强楼板以及连接部位墙体的构造措施,必要时还可在外伸段凹槽处设置连接梁或连接板。

4.3.8 楼板开大洞削弱后,宜采取以下构造措施予以加强:

1 加厚洞口附近楼板,提高楼板的配筋率;采用双层双向配筋,或加配斜向钢筋;

2 洞口边缘设置边梁、暗梁;

3 在楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。

2、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第4.5.5条:

4.5.5 房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层应采用现浇楼盖结构。一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm,当板内预埋暗管时不宜小于100mm;顶层楼板厚度不宜小于120mm,宜双层双向配筋;转换层楼板应符合本规程第10章的有关规定;普通地下室顶板厚度不宜小于160mm;作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构,楼板厚度不宜小于180mm,混凝土强度等级不宜低于C30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。

 

 

浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析

 

内容提示:本文主要针对当前房屋建筑结构设计中一些常见却又常被人们忽视的错误进行了剖析,指出了错误的原因和后果,并给出了一些设计建议和构造的要求。

延伸阅读:安全 承载力 结构抗震

论文关键词:安全;结构抗震;承载力 
    
    论文摘要:本文主要针对当前房屋建筑结构设计中一些常见却又常被人们忽视的错误进行了剖析,指出了错误的原因和后果,并给出了一些设计建议和构造的要求。 
   
    1 地基与基础方面 
    
    1.1 多层房屋建筑无地质详勘报告,仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。地基与基础设计要做到合理,安全适用,设计人员必须依据地质勘察资料,统一考察多方面因素进行基础类型和上部结构方宁设计,仅凭地耐力这一数据是不完全面的,也是不安全的,更不能盲目地把耐力容许值取得小一些就认为成无一失了。 
    1.2 采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置。有时设计者软弱地基的危害认识不足,只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。 
    1.3 民用建筑中柱,梁及基础的负荷未按规范乘以折减系数。设计人员设计多层民用建筑时,在计算梁、柱和基础的负荷 时未按现行设计规范舸用荷载乘折减系数计算其荷 载值,因而荷载值准确。 
    
    2 砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用 
    
    在砖混结构中,构造不但能够提高墙体的坑剪能力,而且构造柱与圄梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝的开展,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。 
    在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这种作法将引起以下几个问题。 
    2.1 构造柱作为承重柱使用后,使得构造柱提前受力,这不但会降低构造柱对彻底的拉结和约束作和,而且结构一旦遭遇地震作用时,在构造柱位置必然形成应力集中,首先破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作用,反而成为房屋 结构中的一个薄弱的部位。 
    2.2 构造柱一般生根于地圈梁中,没有另设基础,构造柱兼作承重柱使用后,柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压被出现裂缝。本文建议承重大梁下的柱子应按承重柱设计。若梁 上荷载和跨度都比较小时,构造柱也可布置于梁下,但此时必须按不考虑构造柱作用来验算下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足,方可在梁下布置构造柱。 
    
    3 承重柱截面高度设计过小 
    
    这种情况多发生于六度抗震设防区。一些结构设计得误认为六度设防就是不设防,不图受力分析方便,他们故意把柱子的截面高度设计得过小,使梁柱的线刚度比加大(因一些结构设计手册中规定:当梁柱的线刚度比大于4时,计算简图中梁柱节点可简化为铰支)。把梁简化为铰支梁,柱按轴心受压计算。这种做法虽然易于进行结构受力分析,但却给房屋结构埋下了隐患。因为这样做忽略了梁柱间的刚结作用,即忽略了柱对消化酶的约束弯矩,加之以柱截面的配筋都较小,结构一旦受力后,柱顶抗弯强度必然不足,从而柱子而梁底附近将会出现一条或多条水平裂缝,形成塑性饺。这样在正常使用情况下,柱子已开始带饺工作。这不但影响了房屋 的耐久性,而且也常常引起用户的恐惧心理。更为严重的是,这样的结构一理遭遇地震作用时,将会倒塌,这违背了现行抗震规范中“强柱弱梁”的设计原则。 
    
    4 在框架结构设计中,只注意了横向框架的设计而忽视了纵向框架 
    
    现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,各方面的地震和用应由该方向的抗侧力构件来承担。说是说,在框架结构设计中,纵向框架与横向框架有同等的重要性。一些结构设计者对以于非抗震设计,而纵向地按普通的连续梁进行设计,梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置无法不答合框架的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。 
    5 悬挑梁的梁高选用过小 
    设计者往往只注意了对梁的强充和倾覆进行验算,而忽略了对梁手挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,在正常使用状态下,梁截面受压区产生非线性徐变。梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁板出现裂缝,裂缝宽度随着挑梁变形的回大而加宽,影响了房屋的正常使用。据笔者观察,这种挑梁的变形发展到后期,梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附近上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。受支座附近剪弯作用的影响,竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝,此时梁已接近破坏,当为托墙挑梁时,梁过大的挠度引起梁上境况体在梁支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿斜向延伸,缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时,截面的相对受压区高度较大,梁的延性减 小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。 
    6 连续梁按单梁进行设计 
    这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷 重一般较小,没有引起设计得的重视,左图受力分析方便,设计得把实际应为连续梁的梁按单简支梁进行设计,致使梁在支座处上部负筋配置量过少。这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝,进而引起梁上部拦板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时,问题将会变得更加严重。因为该梁一般直接暴露在室外,受环境温度影响较大。当环境温度变化时,梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束,在梁内产生收缩应力,该收缩应力作用于原已产生的梁上裂缝处,引起梁的支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通,梁承载力降低,直接影响了使用安全。 
    
    7 楼板设计常见问题 
    
    板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面,屋面的荷载传给其周围的墙或梁上,楼板的设计问题必将连带梁、墙、柱等构件安全。若对整个设计考虑不周,很容易出现设计质量问题,有的还可能存在严重的质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。 
    7.1 设计时为了计算方便或因对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作用单向板进行计算。使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。 
    7.2 板承受线荷载时弯矩计算问题,在民用建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙故大楼板设计中常常将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝。 
    7.3 双向板有效高度取值偏大。双向板在两个方向均产生弯矩,由此双向板跨中正弯矩钢筋是纵横叠放,短跨方向的跨中钢筋应放在下面,长跨方向的跨中钢筋置于短跨钢筋的上面,计算时应用两个方向的各自的有效高度。一般长向的有效高度比短向的有效高度小d(d为短向钢筋的直径)。有的设计得为图省事或对板受力认识不足,而取两上方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。 
    总之,我们设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行,才得以从根本上消除设计质量的隐患。 
    
    参考文献 
    [1]林同炎,S.D.思多台斯伯利 ,结构概念和体系,建筑工业出版. 
    [2]戴国莹,李德虎,建筑结构抗震鉴定及加固的若干,建筑结构,1999(4). 
    [3]高立人,王跃,结构设计的新思路--概念设计,建筑 ,1999(1). - 引自《建筑中文网》.


连梁、框架梁、次梁和基础拉梁的区别

 

在施工图审查过程中发现有些设计人对连梁、框架梁、次梁和基础拉梁(承台或独立柱基间的联系梁)的构造和使用范围不清楚,从而导致使用不当。现结合规范、标准图集和构造手册对这个问题加以说明。

1、连梁和框架梁:

连梁是指两端与剪力墙相连且跨高比小于5的梁(具体条文详见“高规”第7.1.8条);框架梁是指两端与框架柱相连的梁,或者两端与剪力墙相连但跨高比不小于5的梁。

两者相同之处在于:一方面从概念设计的角度来说,在抗震时都希望首先在框架梁或连梁上出现塑性铰而不是在框架柱或剪力墙上,即所谓“强柱弱梁”或“强墙弱连梁”;另一方面从构造的角度来说,两者都必须满足抗震的构造要求,具体说来框架梁和连梁的纵向钢筋(包括梁底和梁顶的钢筋)在锚入支座时都必须满足抗震的锚固长度的要求,对应于相同的抗震等级框架梁和连梁箍筋的直径和加密区间距的要求是一样的。

两者不相同之处在于,在抗震设计时,允许连梁的刚度有大幅度的降低,在某些情况下甚至可以让其退出工作,但是框架梁的刚度只允许有限度的降低,且不允许其退出工作,所以规范规定次梁是不宜搭在连梁上的,但是次梁是可以搭在框架梁上的。一般说来连梁的跨高比较小(小于5),以传递剪力为主,所以规范对连梁在构造上作了一些与框架梁不同的规定,一是要求连梁的箍筋是全长加密而框架梁可以分为加密区和非加密区,二是对连梁的腰筋作了明确的规定即“墙体水平分布钢筋应作为连梁的腰筋在连梁范围内拉通连续配置;当连梁截面高度大于700mm时,其两侧面沿梁高范围设置的纵向构造钢筋(腰筋)的直径不应小于10mm,间距不应大于200mm;对跨高比不大于2.5的连梁,梁两侧的纵向构造钢筋(腰筋)的面积配筋率不应小于0.3%”且将其纳入了强条的规定,而框架梁的腰筋只要满足“当梁的腹板高度hw≥450mm时,在梁的两个侧面应沿高度配置纵向构造钢筋,每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的截面面积不应小于腹板截面面积bhw的0.1%,且其间距不宜大于200mm。” 且不是强条的规定。

在施工图审查的过程中发现设计人常犯的错误有:一是把两端与剪力墙相连且跨高比小于5的梁编成了框架梁,而且箍筋有加密区和非加密区,或把跨高比不小于5的梁编成了连梁;二是在连梁的配筋表中不区分连梁的高度和跨高比而笼统的在说明中交待一句“连梁腰筋同剪力墙的水平钢筋”,这时如果连梁中有梁高大于700mm或跨高比不大于2.5而剪力墙墙身配筋率小于0.3%或水平分布筋的直径不大于8mm时,容易违反“高规”第7.2.26条的规定,而且该条还是强条,这应引起设计人经的注意。

2、框架梁和次梁:

一般情况下,次梁是指两端搭在框架梁上的梁。这类梁是没有抗震要求的,因此在构造上它与框架梁有以下不同,现以国标图集”03G101-1”为例加以说明:

(1)次梁梁顶钢筋在支座的锚固长度为受拉锚固长度la,而框架梁的梁顶钢筋在支座的锚固长度为抗震锚固长度laE

(2)次梁梁底钢筋在支座的锚固长度一般情况下为12d,而框架梁的梁底钢筋在支座的锚固长度为抗震锚固长度laE

(3)次梁的箍筋没有最小直径的要求、没有加密区和非加密区的要求,只需满足计算要求即可。而框架梁根据不同的抗震等级对箍筋的直径和间距有不同的要求,不但要满足计算要求,还要满足构造要求。

(4)在平面表示法中,框架梁的编号为KL,次梁的编号为L。

在实际的施工图中,设计人员容易犯的错误主要有以下两类:一是在次梁的平法表示中,对箍筋按加密区和非加密区来表示,如φ8@100/200等。二是当次梁为单跨简支梁时,支座的负筋数量往往不满足“混凝土规范”第10.2.6条的规定(第10.2.6条 当梁端实际受到部分约束但按简支计算时,应在支座区上部设置纵向构造钢筋,其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的四分之一,且不应少于两根)。 

3、基础拉梁与次梁:

基础拉梁是指两端与承台或独立柱基相连的梁,与次梁相同之处在于基础拉梁也是没有抗震要求的、基础拉梁的梁顶钢筋在支座的锚固长度也为受拉锚固长度la、基础拉梁的箍筋也没有加密区和非加密区的要求。与次梁不同之处在于基础拉梁的梁底钢筋也必须满足受拉锚固长度la的要求、基础拉梁的宽度不应小于250mm、基础拉梁除按计算要求确定外梁内上下纵向钢筋直径不应小于12mm且不应少于2根(详见“地基规范”第8.5.20条)、箍筋不少于Φ6@200(详见《全国民用建筑工程设计技术措施  结构篇》第3.12.1-9条)

在实际的施工图中,设计人员容易犯的错误主要是将基础拉梁简单套用框架梁的平法表示,编号为JKL,对箍筋按加密区和非加密区来表示,如φ8@100/200等。而现有的国标平法图集中并没有专门针对基础拉梁的构造,如果设计人员想借用平法图集的话,将基础拉梁编号为JL较为合适,同时应在说明中注明JL的配筋构造应按“03G101-1”中次梁(非框架梁)的配筋构造执行,同时梁底钢筋锚入支座的长度必须满足受拉锚固长度la的要求。

综上述,连梁、框架梁、非框架梁、地基拉梁的区别可用下表来表示: 

 

 


连梁

 

框架梁

 

次梁(非框架梁)

 

地基拉梁

 

是否有抗震要求

 

 

 

 

 

梁顶钢筋的锚固要求

 

抗震锚固长度laE

 

抗震锚固长度laE

 

受拉锚固长度la

 

受拉锚固长度la

 

梁底钢筋的锚固要求

 

抗震锚固长度laE

 

抗震锚固长度laE

 

12d

 

受拉锚固长度la

 

箍筋的要求

 

除满足计算要求外,箍筋沿梁全长加密,直径和间距应满足规范的要求  

 

除满足计算要求外,箍筋加密区和非加密区的直径和间距应满足规范的要求  

 

按计算要求配置,没有加密区和非加密区的要求  

 

按计算要求配置,且箍筋不少于Φ6@200,没有加密区和非加密区的要求

 

梁的编号

 

LL

 

KL

 

L

 

JL

 



钢筋经验

 

1.        柱箍筋的加密区为首层全长H/n三分之一,上下加密,二层后为全长六分之一上下加密。
2.        
柱纵向筋焊接需上下错开,错开间距为35d,焊接接头不大于该截面的50%。柱筋不宜绑扎搭接。
3.        
梁纵向筋接头塔接为上部筋三分之一跨中,下部筋为端支座处,同一截面钢筋接头不能超过25%。接头应位于构件受力最小处。
4.        
梁构件搭接为35d,且≥500mm;板构件为≥300mm,塔接相互错开。
5.        
梁箍筋加密为梁高的1.5倍。挑筋大小为第一排全跨三分之一,第二排为全跨的四分之一。
6.        
直径≥25HRB钢筋必须机械连接或焊接,〈25的绑扎连接。
7.        
闪光对焊宜使用于水平构件、如梁;柱类竖向筋宜采用电渣压力焊;电弧焊单面焊为250px,单面焊125px
8.        
梁纵向钢筋锚入端支座柱内,非抗震需满足La,抗震需满足≥0.4Lae+15d0.4Lae为直锚,15d为弯折部分,直锚须达到柱中线内侧。(当直锚部分满足≥0.4Lae,可不需15d弯钩)下部贯通纵筋跨中支座锚固抗震需满足0.5Hc+5d。(或搭接、不怎么清楚)
9.        
当梁高大于11250px,需在梁两侧设入抗扭钢筋,间距为箍筋非加密区的2倍。抗扭钢筋两侧应有拉钩。
10.        
梁集≥0.4Lae中标注标有贯通筋,但原位标注取值优先。222+218表示2放角部,218放在中部
11.        
为防止钢筋腐蚀,需在梁、板、柱构件设置垫块保护层,具体要求03G有说明。
12.        
板筋在次梁之上,次梁钢筋在主梁钢筋之上,主梁钢筋搭在柱筋上,柱再把全部荷载传给基础。框架结构就是这样传力的。(框架结构一般仅局限于8层以下的建筑,不适合中高层;中高层或超高层,无疑框架剪力墙结构或钢结构是一个不错的选择)
13.        
主、次梁交接处,主梁需箍筋加密;直径〉28梁构件,得另设附加箍筋三根。
14.        
悬挑构件弯起钢筋全层箍筋加密,受力而改变。
15.        
板负筋设法为净跨各三分之一,分部筋大小结施说明中有。砼浇筑时应防止负筋踩踏
16.        
楼梯休息平台板配筋一般为双层双向,斜板上下各有负筋,净跨取三分之一。厨卫一般都有该层的局部结构标高。(一般低于该层的结构标高)
17.        HPB
级钢筋一般端部设有弯钩,HRB级钢筋根据施工需要可设可不设。
18.        
一根钢筋最大弯距处为支座两端,所以支座两端需箍筋加密,防止折断,这就是所说的箍筋加密区;为防止钢筋竖向剪力,则需钢筋全层套箍筋,就是所说的箍筋非加密区。
19.        
柱顶钢筋做法03G有说明。
20.        
钢筋下料宜综合考虑,一般考虑到两端保护层、弯钩增加值、当有弯起钢筋时还需考虑量度差值,如吊筋。
21.        
相邻两跨〉5m需设构造柱,墙体转角处需设构造柱;>4m高的砌体需设圈梁;门窗洞口需设过梁。砌体高度每天不宜超过1.8m
22.        
屋面女儿墙应每隔2.5m时预先在浇筑梁板时埋设构造柱钢筋,砌体与柱连接需设2根拉结钢筋加固。
23.        
尽量减少不同直径钢筋的塔接。
24.        
第一排和第二排钢筋的间距为至少625px左右,也不能过多。
25.        
当梁截面大小有高差,大的锚固柱可不设弯钩。直锚应满足0.4Lae

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剪力墙结构

 

梁截面:其实剪力墙结构的梁一般分为三种,连梁、框架梁和次梁。

连梁:连梁是连接两个平面内墙肢的一种梁,关于的连梁的相关规定见高规,高规从截面和承载力以及计算多个方面都有详细的描述,常见的将跨高比不大于5的梁默认为连梁,否则可认为是框架梁,关于连梁的受力很多设计师都不是很清楚,我这里有一幅图,大致上能把连梁的受力情况表现清楚,至于怎么分析,自己回想一下结构力学的有关知识。


其实连梁在出现塑性铰之后,可以用这样的模型来分析它的受力。而且为什么强调要做弱连梁、强剪弱弯也可以从图中找到答案。

既然是经验篇,我这里就说一下,连梁经常出现的问题,在实际结构设计当中,在8度区甚至是有些7度区,高层剪力墙结构,连梁经常“超筋”,其实这是很正常的现象,有的地区是控制超筋连梁的数量,有的地区会有一些相应的处理措施,我这里只写一种,就是《北京建筑设计研究院的技术措施》附录推荐的处理方式,连梁的配筋设计是基于现有连梁截面所能承受最大弯矩、剪力进行配筋,而后在计算模型当中,将连梁刚度折减,进行剪力墙配筋设计。一般设计院也都是这样处理,这本措施也算是一种行业依据,否则在外审图纸的中,审图单位肯定是要提出问题的。

关于连梁跨高比过小问题。

现阶段,地震作用下的计算是基于小震弹性。在剪力墙住宅中,对多数连梁而言,多遇地震作用下并没有“问题”。但当遭遇大震时,需要这些连梁通过延性的弯曲破坏来消耗地震能量时,这些所谓的没有“问题”的连梁,尤其是跨高比较小时,很可能就会发生脆性的剪切破坏。因此,抗震设计时,应根据设防烈度、建筑高度、不规则程度、场地类别等因素,对跨高比较小的连梁进行处理。增大连梁跨高比,是改善其受力性能的有效途径,以下是工程设计当中常见的处理方式。

第一:设置水平通缝,增大跨高比。

在连梁跨度范围内,沿高度设置一道或两道水平通缝,将原跨高比较小的连梁,分成两根或三根跨高比较大的连梁。见下图

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门连梁 高窗台连梁 低窗台连梁

连梁设水平通缝

第二:设置竖向缝。

在连梁支座边缘,设置一定高度且具有一定宽度的竖缝。

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门连梁设竖缝

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窗连梁设竖缝做法

第三:加宽洞口。

根据情况可以加宽门窗洞口宽度,加宽部分用填充墙补齐。这种做法的优点是连梁截面不变,连梁刚度和承载力较大,耗能能力较强;缺点是增加了二次结构。见下图:

关于楼板对连梁的不利影响。

算例:门洞连梁,净跨900,截面200x800,楼板厚120,抗震等级:二级,梁端剪力增大系数,混凝土强度等级:C30,钢筋HRB400级。配筋见下图

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连梁配筋

考虑翼缘作用的对比情况

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注:1)Ec为混凝土弹性模量;2)楼板底部钢筋位于支座边缘附近,本身受力很小,未考虑其参与楼板受力。未考虑可能存在的楼板负筋参与连梁工作;3)设水平缝连梁仅考虑上部梁。

从上表中可以看出:1)连梁刚度虽然考虑了折减,但由于楼板翼缘作用,其折减后的实际刚度仍远大于其计算刚度。连梁实际承担的内力应大于其计算内力,因此,考虑刚度折减后,计算中没有“问题”的连梁,实际中出问题的可能性大大增加;2)翼缘板中的钢筋大幅提高了连梁的抗弯承载力,其提高系数远大于梁端剪力增大系数。连梁“强剪弱弯”的设计理念难以实现。因此,连梁设计时,应结合翼缘板中钢筋的实际配置情况,充分考虑其对连梁抗弯承载力的提高作用,适当减小连梁上部纵筋配置。

由上述论断可以得出的经验。

1)对于跨高比较小的连梁,应结合工程的具体情况,如:设防烈度、建筑高度、场地类别等,采用适当的方式减小连梁的跨高比,以期实现连梁的弯曲破坏。

2)应考虑翼缘板及其中钢筋对连梁刚度和抗弯承载力的提高作用,适当减小连梁上部纵筋。

关于连梁设计中的几个细节问题。

1)剪力墙结构中的“框架梁”上排负筋宜等直径拉通。

剪力墙结构中有一些跨高比较大(如:λ>5)的梁,一般按框架梁进行设计。设计人往往沿袭框架梁的思维,将梁顶面贯通筋进行变直径设计,换成两根较小钢筋直径。

算例:某段梁截面为200x500,梁净跨分别3000、3500、4000、4500和5000,支座负筋均为2Φ22,底筋均为2Φ20,箍筋为Φ8@100/200(2),抗震等级为二级。配筋方式1:梁顶面贯通筋换成2Φ14;配筋方式2:梁顶面贯通筋为2Φ22。如下图所示。各跨度梁顶面钢筋用量统计见下表。

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连梁不同配筋方式

表:负筋用钢量统计表

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从表中可以看出,两种配筋方式用钢量相差不大。进一步分析表明,当梁跨度较小或负筋直径≤22时,配筋方式2用钢量会略低于方式1。配筋方式2可以减少钢筋的加工量和绑扎量,降低钢筋废料。

关于相邻等截面连梁配筋。

当相邻连梁配筋计算值相差较大,不宜统一时,应统一钢筋直径。如:某相邻连梁根据计算值,下图所示的三种配筋方式。

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相邻连梁不同配筋方式

方式一:支座两侧连梁主筋直径不同,会造成连梁主筋位置关系的处理,以及支座处钢筋过密,影响砼浇筑质量等问题。

方式二:支座两侧连梁主筋按较大直径统一,会影响到另一侧连梁“强剪弱弯”关系,经济性也会受到一定的影响。

方式三:支座两侧连梁主筋(或第一排)按较小直径统一,并保证连梁的设计抗弯承载力基本不变。连梁底筋按相同的原则处理。

关于剪力墙的边缘构件设置的一些经验。

大家要清楚的是,剪力墙的边缘构件不仅仅在剪力墙的计算当中有体现,而且剪力墙边缘构件也是剪力墙结构延性主要保证,这点大伙要清楚,关于延性,我们经常提到延性这个词,其实这不是一个词,延性实际上是一个函数,是极限位移与屈服位移的比值,在结构动力学当中,我们把这个比值量化,变成一个函数,进而在进行结构动力分析当中,能够进行微积分。这个我们以后在结构动力学当中再讲。边缘构件包括:

约束边缘构件和构造边缘构件,控制的主要因素就是剪力墙墙肢的轴压比,关于这部分的基础知识自己去翻《抗规》和《高规》,里面都有详细的基础规定。这里不讲了。

我的第一任师傅曾经告诉我,在很久以前的剪力墙结构当中,是不设边缘构件的,那时候没有这个概念,只有墙肢的概念,这点大伙要清楚,这设计的时候,按照两本规范规定去做判定,截面,承载力,配筋,构造等几个方面去设计,我这里只讲几个稍微规范上没有的经验。

在做有地下室的剪力墙结构当中,我们经常能遇到这种墙体,就是窗井墙,部分地下室外墙(地下有地上没有),以及部分出地面的各种井道墙体,这类墙体中,如果只在地下有,而地上没有的话,我们完全可以不设置边缘构件,直接按照墙体配筋即可;此外,控制为了尽量避免设置边缘约束构件,可以适当提高混凝土的强度等级,一般的高层结构,控制在C60以内完全可以,我经常用C50左右,但是有一点需要注意的是,在结构设计当中时时刻刻都要想到,两个结构构件如果想接触并发生力的传递的时候,如果两种构件的混凝土等级相差超过两个等级,一定要验算局部压力作用,具体验算的方法,见《混凝土结构设计规范》。

关于边缘构件的合并问题。

按照规范规定的设计截面的时候,(这里需要说一下,抗规和高规对边缘构件的截面规定是有区别的,具体使用原则是,抗规适用是多层结构,高规适用于高层结构,具体参见两本规范最前面的规范使用范围,都有说明的),定了截面之后,按照计算结构配筋,并要验算配箍率和配筋率,这些可以编辑Excel表格进行验算,这里说一下,Excel表格的函数编辑一定要会哦,不会的话可以到网上下载别人编辑好的,但是要验证对错和参数的设置,否则的话将来用Etabs做设计所得出的各种内力在数据处理的时候也要学的,国外的软件没有国内的智能。另外,边缘构件的钢筋种类尽量一种,不要超过两种,否则在施工起来确实是个麻烦,两个边缘构件之间的墙段如果在800毫米以内时,两个边缘构件的箍筋和墙身水平分布筋都可以进行合并设计,边缘构件的主筋和墙身竖向分布筋均保持不变,以前很多设计院一般是要求在一倍或者两倍墙体竖向钢筋间距是时候才进行合并,这个没有必要哦,我做过专门的计算,无论是从经济角度还是施工方便角度都相差无几。

关于边缘构件计算的配筋值超筋或者配筋巨大的问题。

这个也经常遇到,有的结构在计算的时候,总有一个或者几个墙肢因为截面不够或者是抗剪承载力不够而超筋,一般这种问题,我们必须要修改墙肢,我的建议是如果是特别小的墙肢,我建议去掉,如果是不能去掉的墙肢,那就得和建筑商量一下,修改墙段或者是调整你的剪力墙布置了,这个必须要修改;如果是某个边缘构件配筋巨大,这时候就可以按照组合墙进行配筋,在多数情况下,可以大幅减小墙肢边缘构件的配筋。但应注意以下问题:

1)组合墙中的墙肢不能太长、太多;

2)选择不同的初值会得到不同的配筋结果,具有多解性;

3)配筋减小幅度不应太大,一般不超过10%。

当然了,对于配筋巨大的情况还有很多种处理措施,比如调整结构布置,通过开设结构洞口,减弱组合墙的共同工作;优化纵筋布置,当墙肢较长时,可提高竖向分布筋配筋率;等等吧,有很多种方式。如果想详细了解的话,可以到网上搜搜这方面的知识,我个人最推崇就是调整结构布置,将多余墙肢删除。

关于剪力墙结构的混凝土等级问题。

其实不光光是剪力墙结构,其他结构也同样适用,我们国家的混凝土等级相对国外尤其是日本来说,在应用的时候,实在是太低了,包括高强钢筋的应用这方面,这些高强材料的在各方面的性能都已经做的很好了,但是不知道为什么在应用的时候,就出现很少,估计也是在逐步提高吧,好像北京市现在基本都抗震三级钢,很少出现二级钢,南边还有很多地方在用二级钢,这些也都靠政府去引导,多说无益,高层结构,竖向构件常用标号:C30~C60;基础常用标号:C30~C40;水平构件常用标号:C30~C35;垫层标号:C15;我们在设计时候,一定要考虑施工,因为施工单位在打灰的时候,往往都是半夜打灰,

人困马乏的,所以混凝土标高尽量不要太多种跳跃,我一般是竖向构件两个等级一换,一栋楼尽量控制在2~5种标高之间,这取决于楼层的高度,轴压比等,在加强层的位置混凝土标高不要突变,上延至少一层,在结构验收时候,一定要施工单位带上回弹仪,抽查各种构件的混凝土等级是否达到强度,这个一定要做。混凝土等级还有很多要求,详见《混规》。

其实剪力墙结构有很多工程经验,太多了,但是主要的原则,重点在结构布置上,比如均匀布置啊,避免角部转角窗等,一时也想不起来了,而且剪力墙结构设计和作图的时候,都相对来说工作量少一些,这也是我喜欢这种结构最主要的原因。

其实,结构设计的时候,有很多东西不是那样的确定的,这个确实是存在,我们国家的规范采用的概率理论极限承载力设计方法,既然是概率,就得服从概率分布,如果采用全周期设计理论也不是很现实;而且在施工的时候,又会有很多种不确定的因素,所以就有了工程派和学院派的两个阵营,学院派认为自己的理论基础足以支撑任何设计,然后工程派认为理论派只会纸上谈兵,真正在设计的时候会有各种问题出现,而且不见得一个人说的永远都是对的,我们的勘察设计大师,也不见得所有的设计都是完美的,我个人认为,一个结构工程师要有理论支撑,要有丰富的处理问题的经验,要对自己的设计有自信就可以了。

剪力墙详解

剪力墙(shear wall)又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载{重力}的墙体。防止结构剪切破坏。

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简介

分平面剪力墙和筒体剪力墙。平面剪力墙用于钢筋混凝土框架结构、升板结构、无梁楼盖体系中。为增加结构的刚度、强度及抗倒塌能力,在某些部位可现浇或预制装配钢筋混凝土剪力墙。现浇剪力墙与周边梁、柱同时浇筑,整体性好。筒体剪力墙用于高层建筑、高耸结构和悬吊结构中,由电梯间、楼梯间、设备及辅助用房的间隔墙围成,筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体,其刚度和强度较平面剪力墙高可承受较大的水平荷载。

墙根据受力特点可以分为承重墙和剪力墙,前者以承受竖向荷载为主,如砌体墙;后者以承受水平荷载为主。在抗震设防区,水平荷载主要由水平地震作用产生,因此剪力墙有时也称为抗震墙。

剪力墙按结构材料可以分为钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙和配筋砌块剪力墙。其中以钢筋混凝土剪力墙最为常用。

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类别

一般按照剪力墙上洞口的大小、多少及排列方式,将剪力墙分为以下几种类型:

整体墙

没有门窗洞口或只有少量很小的洞口时,可以忽略洞口的存在,这种剪力墙即称为整体剪力墙,简称整体墙。

当门窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的15%,且洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺寸时,即为整体墙。

小开口整体墙

门窗洞口尺寸比整体墙要大一些,此时墙肢中已出现局部弯矩,这种墙称为小开口整体墙。

联肢墙

剪力墙上开有一列或多列洞口,且洞口尺寸相对较大,此时剪力墙的受力相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列墙肢,故称连肢墙。

框支剪力墙

当底层需要大空间时,采用框架结构支撑上部剪力墙,就形成框支剪力墙。在地震区,不容许采用纯粹的框支剪力墙结构。

开有不规则洞口的剪力墙

有时由于建筑使用的要求,需要在剪力墙上开有较大的洞口,而且洞口的排列不规则,即为此种类型。

需要说明的是,上述剪力墙的类型划分不是严格意义上的划分,严格划分剪力墙的类型还需要考虑剪力墙本身的受力特点。

适用范围

1.框架-剪力墙结构。是由框架与剪力墙组合而成的结构体系,适用于需要有局部大空间的建筑,这时在局部大空间部分采用框架结构,同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗震能力,从而满足高层建筑的要求。

抗震墙竖向、横向分布钢筋的配筋,应符合下列要求:

1 一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%;四级抗震墙不应小于0.20%;钢筋间距不应大于300mm,直径不应小于8mm。

2 部分框支抗震墙结构的抗震墙底部加强部位,纵向及横向分布钢筋配筋率均不应小于0.3%,钢筋间距不应大于200mm。

2.普通剪力墙结构。全部由剪力墙组成的结构体系。

3.框支剪力墙结构。当剪力墙结构的底部需要有大空间,剪力墙无法全部落地时,就需要采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构。

【一、剪力墙类型及定义】
纯剪力墙结构
框架-剪力墙结构
部分框支剪力墙
板柱-剪力墙结构
异形柱与短肢剪力墙结构

【二、高层建筑剪力墙连梁设计】
   
〖连梁的概述〗
    在剪力墙结构和框架剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢,墙肢与框架柱的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小,截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。因此,高层建筑在水平力作用下,连梁的内力往往很大。一般在风荷载和地震荷载的作用下,连梁的内力往往很大。此外,高层建筑中,由于连梁两端墙肢的不均匀压缩,会引起连梁两端的竖向位移差,这也将在连梁内产生内力。设计时,即使采取了降低连梁内力的各种措施,如:加大剪力墙的洞口宽度;在连梁中部开水平缝,在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减,对局部内力过大层的连梁内力进行调整等,仍无法使连梁的截面设计符合要求。另外,对于一端与墙相连,一端与框架柱相连的梁,可以看成是连梁的一个特例。
高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。连梁的内力和剪力墙的多少、每片剪力墙的水平力大小、连梁的刚度、与之相连的墙肢刚度等都有关。
  
 〖连梁的工作和破坏机理〗
    在风荷载和地震荷载作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁产生转角,从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形,对墙肢起到了一定的约束作用 ,改善了墙肢的受力状态。高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种,即脆性破坏 (剪切破坏 )和延性破坏 (弯曲破坏 )。连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力 ,在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,各墙肢丧失了连梁对它的约束作用,将成为单片的独立梁。这会使结构的侧向刚度大大降低,变形加大,墙肢弯矩加大,并且进一步增加P—Δ效应 (竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩 ),并最终可能导致结构的倒塌。连梁在发生延性破坏时,梁端会出现垂直裂缝 ,受拉区会出现微裂缝 ,在地震作用下会出现交叉裂缝,并形成塑性绞,结构刚度降低,变形加大,从而吸收大量的地震能量,同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中,连梁起到了一种耗能的作用,对减少墙肢内力,延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下,连梁的裂缝会不断发展、加宽,直到混凝土受压破坏。
 
 〖联肢墙在水平力作用下的破坏机制〗

高层建筑联肢墙在水平力作用下的破坏分为脆性破坏(即剪切破坏)和延性破坏(即弯曲破坏)两种。联肢墙的脆性破坏又可分为两种情况。

一种是脆性破坏发生于墙肢。墙肢由于抗剪能力不够而发生剪切破坏,会使剪力墙很快丧失承载能力。造成结构的突然倒塌。这是设计所应该绝对避免的。抗震规范里规定了抗震墙截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时抗震墙底部加强部位剪力设计值的放大系数,就是为了防止剪力墙早于弯曲破坏而发生剪切破坏。

脆性破坏的第二种情况是连梁发生剪切破坏。连梁发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连梁对墙肢的约束作用。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,联肢墙的各墙肢将成为单片的独立墙,这会使结构的侧向刚度大大降低,墙肢弯矩j加大。抗震规范里规定了连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部剪力设计值的调整系数,也是为了防止连梁早于弯曲破坏发生剪切破坏。但是,和第一种墙肢发生剪切破坏相比,连梁发生剪切破坏时结构尚未丧失承载能力,在墙肢破坏前,只要所考虑的连梁不承担较大的竖向荷载,还不会造成结构的倒塌。

剪力墙的延性破坏也可分为两种情况。

一种是连梁不屈服,墙肢首先发生弯曲破坏,这种墙在破坏时的极限变形较小。因此,对有抗震设防要求的建筑来说,它虽然是一种延性破坏,但吸收地震能量的能力是较低的。设计中应避免这种情况的发生。

延性破坏的第二种是连梁先屈服,最后是墙肢的屈服。当连梁有足够的延性时,它能通过塑性铰的变形吸收大量的地震能量。同时,通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力,对墙肢起到一定的约束作用,使联肢墙保持足够的刚度和强度。这是设计时应首先考虑做到的。为了保证联肢墙的延性要求,对连梁的延性要求是非常高的。因此,在设计高层建筑剪力墙时,必须十分注意保证连梁的延性要求。以上主要从抗震的角度分析了联肢墙的破坏机制。对于非抗震的情况,水平作用力主要是风荷载。风荷载是一种实实在在的荷载,不能通过结构的塑性变形来减少风荷载。但可以通过结构的塑性变形将荷载分布到其他尚未屈服的构件。通过内力重分布提高结构的整体承载能力,避免由于个别构件的破坏造成整个结构丧失承载能力。因此,以上关于联肢墙破坏机制的讨论在非抗震设计中是同样有意义的。
   
〖设计及措施〗
   
在墙肢和连梁的协同工作中,剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常的使用荷载和风荷载作用下,结构应该处于弹性工作状态,连梁不应该产生塑性铰。在地震作用下,结构允许进入弹塑性状态,连梁可以产生塑性铰。根据抗震设计规范总则的要求,建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时,一般不损坏或不需修复仍可使用,当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时 ,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。因此,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则,同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。 因此在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面:
   
连梁刚度的折减
    应该认为,之所以考虑对连梁的刚度进行折减,是由于在侧向荷载作用下,混凝土的开裂引起了刚度降低。在地震作用下,连梁的裂缝开展和塑性变形比在风荷载作用下的更大,因此,刚度降低的更多。但是,刚度折减得越多,即折减系数越小,意味着设计荷载作用下裂缝开展得越大。在超载时,如发生强大的阵风或地震烈度超过多遇地震烈度时,塑性铰也会出现得更早,这就要求更加注意加强连梁的延性和使连梁符合强剪弱弯的要求。
   
连梁由于跨高比小,与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减弱,内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第4.1.7条规定 :“在内力与位移计算中,所有构件均可采用弹性刚度,在框架剪力墙结构中,连梁的刚度可予以折减,折减系数不应小于0.55一般在实际设计中我们在 0.55—1之间取值,以符合截面设计的要求.
   
对于以风荷载为控制因素的建筑中,为了避免连梁在使用荷载作用下裂缝开展过大,刚度折减系数应取较大值。
    此外,按照高规的的规定,在计算竖向荷载作用下的内力时,对已经考虑了调幅的连梁,不应再考虑刚度折减。
    ●
加连梁跨度减少高度。在连梁设计中,刚度折减后,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况,这时可以增加洞口的宽度,以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度,也就减少了地震作用的影响,使连梁的承载力有可能不超限。如果只是部分连梁超筋或超限 ,则可采取调整连梁内力来解决。调整的幅度不宜大于20%,且连梁必须满足强剪弱弯的要求。
    ●
增加剪力墙厚度。亦即增加连梁的截面宽度,其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加,另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例,因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
    ●
提高混凝土等级。混凝土等级提高后,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例,有可能使连梁的受剪承载力不超限。
    ●
地震区高层建筑的剪力墙连梁,在进行了上述调整后,仍有部分不符合承载力要求时,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力。然后按强剪弱弯的要求,配置相应的纵向钢筋。此时,如果不能保证连梁在大震时的延性要求,应重新计算整个结构,必要时调整结构布置,使连梁的承载力符合要求。上述各种措施中,在能满足整体刚度的情况下,可先采用刚度折减,如仍超限可采用其余各种措施。
  
 ●连梁的配筋计算
   根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计和施工规程》,在连梁设计方面,对于连梁非抗震设计,抗震设计时跨高比大于 2.5及小于2.5两种情况 ,在截面受剪承载力及配筋方面均有不同规定。
   
在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限,这时可以将受力筋均匀布置,同时考虑到连梁以承载水平荷载为主,支座弯矩主要由水平荷载引起,在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近,可以采用截面对称配筋。在连梁配筋中,配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏,这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式,可以克服这些不足之处。

『分序』
   
【一、纯剪力墙结构】
    〖适用范围〗无抗震设防和抗震设防烈度为6789度地区
   
〖技术措施〗
    . 关于基础平面图:底板下降处(如电梯间、水箱间、厕所水房的集水坑)应画详图,小集水坑如400X400X300可将板消弱,不必单独处理。应注意两个集水坑可能集中在一起或离墙较近处的集水坑可能坡出墙面。注意集水坑的盖板高度应与地面等高(厕所水房常垫起来)。靠墙处集水坑应画两个剖面,下降处底板斜坡应注角度,宜注角度,不注坡长,剖面只画构造,配筋同底板筋。应将大部分钢筋拉通,仅大房间附加钢筋(包括上下铁),附加筋应标出作用范围,如从12轴到14轴。底板钢筋上铁向下锚固,锚固长度为从墙边锚入15d。下铁考虑承受一定的弯距,向上锚固40d。外侧墙体钢筋的锚固:锚入板底,直段长度200。注明暗柱锚入底板的长度,为施工方便,可加200的直段。门洞口下的暗梁取值:宽度=墙厚+2倍底板的h0,窗洞口下取窗底至基底和门下暗梁的较小值。基础出挑板的分布筋应改为直径1214,不采用通长筋。电梯底座不落地时,板厚应取300,钢筋应留余量,一般可取14@150。基础底板出挑时,窗井处应认为已经出挑,非窗井处做挑板,可出挑11.2m.
   
. 应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。
    . 高层剪力墙结构,当窗下墙改为填充墙时,周期可延长并节约造价。(剪力墙拆模后应立即砌填充墙)
    
. 关于洞口连梁:以下处应注意:

1.人防内的厕所、水房等,由于使用要求一般要垫起来,故此处洞口要抬高增大,造成其上连梁与一般梁不同。

2.剪刀梯入口处连梁,由于休息平台板的做法一般只有20厚,比一般楼板处较薄,此处连梁应按休息平台的标高考虑。

3.跃层、楼梯间出屋面处洞口一般要抬高,其上下连梁不同。

4.首层有窗井处因窗井采光的要求可能将其上的阳台及洞口抬高,造成上、下的连梁不同。5.其他有门槛处上下连梁不同于一般连梁。
   
. 连梁配筋可取各层一致,当超筋时可采取:

1.将连梁断面减小,按普通梁计算。

2.将连梁的刚度折减系数调低,适当增大墙体配筋。

3.将连梁配筋配至最大配筋,并用其能承受的剪力计算弯距和纵筋。

4.长宽比小于2的连梁能承受的最大剪力取值较低,宜避免使用。

. 关于墙体:

(1).小墙肢的长度不宜小于3b,并按柱子配筋,轴压比小于0.6。大于4b的墙肢按剪力墙计算和配筋。
    (2)
长度大于8米的墙体应开施工洞,并用砖砌堵。两户以后可能打通的墙体应开洞预留。阳台门联窗下的墙体应采用轻体墙砌筑。
    (3)
关于墙体的暗柱:尽量暗柱是暗柱,墙是墙,不采用大暗柱,暗柱相叠也没关系。注明暗柱纵筋的连接方式。
    (4)
一级剪力墙应验算水平施工缝的抗滑移。当地下开洞(窗井处)和地上开洞错开时,应加暗框架,在地面处加通长的连梁,起到托梁的作用。并且适当考虑两个洞口的连梁按一个大洞口计算,最底下的连梁要能承受五层左右的错洞墙肢垂直作用力。
    (5)
墙体分布筋,地上部分和地下部分墙水平筋均在外。洞口错开时,应将连梁锚入暗柱内,作成暗框架。
    
. 屋顶退台内收,而内收的墙体下面并无剪力墙,可采取:如有条件,做上反梁,否则采用轻墙直接作用在板上。上层加梁来承受顶板荷载。
   
. SATWE软件计算时,长宽比小于4的墙肢按异型柱输入,或忽略小墙肢的配筋。长高比大于4的连梁按普通梁输入。
   
. 说明剪力墙的加强区范围。说明剪力墙的拉筋为φ6@600,加强区为φ6@400
    
. 人防通风井上应有盖板。
    十一. 厨厕间楼板上的通风洞,从一层顶板处开始留,一直穿出屋面。厕所通风洞为350X650,厨房为450X750,在楼板洞边加角钢,通风洞管块架在角钢上,一层托一层。

【二、框架-剪力墙结构】

【三、框支-剪力墙结构】

摘要: 由于框支-剪力墙结构上、下刚度突变,构件不连续,传力复杂,在地震作用下框支层将产生很大的内力和塑性变形,抗震性能差,易造成震害;转换层应力复杂,材料耗用量大,自重大,施工复杂,造价高,但框支-剪力墙结构可满足建筑物上、下不同功能的组合。
    
关键词: 剪力墙高层措施
    建筑方案确定后,为改善抗震性能,减轻自重并节省投资,本工程结构设计时考虑以下问题。
    1
、上部剪力墙体系
    1.1
减轻结构自重
   
减轻结构自重,可直接减少混凝土用量,同时减小垂直荷载和水平地震力,进一步减小结构内力,改善经济指标,特别是基础和转换层的混凝土和钢材耗用量。
    1.1.1
楼板  
   
楼板覆盖整个建筑面积,减小楼板厚度即为每平方米建筑面积所减小的混凝土量。采用把楼板厚度控制在满足板的厚度与计算跨度要求的比值,并满足防火和预埋管线要求的较小值即100 mm,以取得最低的混凝土消耗。
    1.1.2
剪力墙  
   
在考虑楼板的同时亦考虑剪力墙混凝土的消耗最少。按开间扩大剪力墙的间距,将部分开间的墙体用轻质隔墙取代,能有效地减少混凝土用量。为不增加板的跨度,使楼板厚度100 mm得以实现,在隔墙处设置梁。由于居住建筑开间和进深一般都不大,取梁宽与隔墙等厚,以免露梁。
为减轻自重,剪力墙厚度分200 mm250 mm两种,沿高度分两次变化,即墙厚250 mm减到200 mm,墙厚200 mm减到160 mm
    1.2
减小刚度
框支-剪力墙结构其上部剪力墙刚度偏大,应减小其刚度,使上下刚度尽量接近,以改善结构的抗震性能。
    1.2.1
扩大剪力墙间距  
按开间扩大剪力墙间距,不但能减少混凝土用量,也有利于减小刚度。
    1.2.2
剪力墙留设结构洞  
较长的墙体留设结构洞,洞用轻质墙体填充,可有效地减小剪力墙结构的刚度。
    1.2.3
增高转换层上一层的楼层的高度  
   
框支-剪力墙结构应控制转换层上、下层的剪切刚度比。增高转换层以上楼层高度,能直接改善剪切刚度比。往往转换层下部为大空间,层高较高;转换层以上是住宅,层高较低,造成剪切刚度比加大。本工程利用住宅底部的设备层,将设备层和底层住宅设计成一个结构层,层高4.55 m,采用设备层顶板即住宅底层底板与剪力墙之间留缝脱开实现为一个结构层,可减小上、下层剪切刚度比的差距。
     2
、转换层设计  
   
本工程除水平、垂直方向设置剪力墙外,尚有斜方向的墙体,其上下轴线无法对齐。剪力墙结构的内力只能通过转换层传给框支结构。
    2.1
减轻转换层自重
   
香港地区此类建筑物较多,但它们不考虑抗震设防,而注重综合的效益,对结构经济指标控制不很严格,因此一般均采用厚板为转换层。厚板材料耗用量大,结构经济指标差,因其自身重量大,又带来地震作用大,使框支内力增大。本工程设计时从减轻自重出发,尽管上部剪力墙方向复杂,仍优先考虑梁系转换。梁高2 m,梁宽一般为1.2 m1.5 m 1.8 m
    2.2
加强梁的抗扭刚度
   
计算结果显示梁的扭矩大,配置纵向抗扭钢筋及横向抗扭箍筋均难满足要求,因此采用部分封底,形成箱形,转换层上、下板厚均为200 mm
    2.3
加强转换梁与中筒的连接
   
转换梁与中筒连接处负弯矩大,钢筋锚固构造也存在问题,且转换梁断面与筒体壁厚500 mm显得不很协调,故采用在转换层的高度范围筒体设置钢筋混凝土箍,以加强此处连接。  
   
与厚板相比,本工程的部分箱形转换层挖空率约为27%,对节省混凝土用量和减小地震力均有较大意义。
    3
、框支层设计  
   
框支-剪力墙结构的薄弱部位在框支层,故加强其延性,提高抗震性能是十分重要的。
    3.1
增加墙量及刚度  
   
本工程建筑功能要求大空间,不能设置更多的落地剪力墙,故在不影响功能的情况下,争取中筒四角加设T形落地墙体,以增加框支层墙量及刚度。
    3.2
采用钢纤维混凝土,提高抗震性能  
   
为提高框支层抗震性能,提高其延性,国内已有工程采用型钢混凝土结构及配有构造纵向钢筋及螺旋箍筋的钢筋混凝土柱。本工程框支层竖向构件包括墙和柱,采用钢纤维混凝土,1 m3混凝土内钢纤维掺量为80 kg,可提高抗拉强度设计值约35%,提高抗剪强度设计值约50%。除强度提高外,钢纤维混凝土与普通混凝土同时使用,不需要采取特殊的构造措施,因此可用于设计需要加强的部位,而不需要的部位可以不用,具有较大的灵活性。本工程地下3层,由于地下室墙多,抗震性能较好,不必采用钢纤维混凝土,但为了有一过渡,钢纤维混凝土用于地下1层至转换层顶面的竖向构件。施工时注意钢纤维应搅拌均匀,避免结团;采用商品混凝土时,也可以委托搅拌站提供钢纤维混凝土。  
   
钢纤维混凝土用于建筑结构,目前国内尚不多见,本工程设计尚处于摸索阶段,由于应用的灵活性以及可提高强度改善抗震性能,其应用前景是非常广阔的。  
框支-剪力墙结构抗震性能差,造价高,应尽量避免采用。但它能满足现代建筑不同功能组合的需要,有时结构设计又不可避免此种结构型式,对此应采取措施积极改善其抗震性能,尽可能减少材料消耗,以降低工程造价。

   
【五、异形柱与短肢剪力墙结构】
    〖技术措施〗
    摘要:对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题,如计算方法、异形柱受力性能及其轴压比控制、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探讨,提出建议,供结构设计人员参考。
   
关键词: 异形柱短肢剪力墙结构设计
    现代住宅建筑要求大开间,平面及房间布置灵活、方便,室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求,因而逐渐得到了推广应用。
   
目前,现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款,因此,结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题,需要设计人员积累经验,利用正确的概念进行设计。
本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨,提出个人看法,供结构设计人员参考。
    1
、异形柱结构型式及其计算
    异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架剪力墙结构和异形柱框架核心筒结构。
   
异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同,所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。
   
当采用不具有异形柱单元的空间分析程序(如TBSA 5.0)计算异形柱结构时,可按薄壁杆件模型进行内力分析。
   
对异形柱框架结构,一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大。一般,比值(A矩/A异)约在1.10-1.30之间[1]。因此,用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱,建议用比值(A矩/A异)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。
   
对有剪力墙(或核心筒)的异形柱结构,由于异形柱分担的水平剪力很小,由此产生的翘曲应力基本可以忽略,为简化计算,可按面积等效或刚度等效折算成普通框架剪力墙(或核心筒)结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况,且面积等效计算更为简便。但应注意,按面积等效计算时,须同时满足下面两式:
    (1)A
=A异;(2)b/h=(Ix异/Iy)1/2
   
式中,A矩、A——分别为矩形柱和异形柱的截面面积;
          b
h——分别为矩形截面的宽和高;
          Ix
异、Iy——分别为异形柱截面xy向的主形心惯性矩。
   
一般,按面积等效计算时,矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙(或核心筒)的异形柱结构,计算分析表明[2],按面积等效与按刚度等效的计算结果是接近的。
   
异形柱的截面设计,可根据上述方法得出的内力,采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算。
    2
、短肢剪力墙结构及其计算
    短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TATTBSA中,只需按剪力墙输入即可,而且TATTBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TATTBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型,其中梁、柱为普通空间杆件,每端有6个自由度,墙视为薄壁杆件,每端有7个自由度(多一个截面翘曲角,即扭转角沿纵轴的导数),考虑了墙单元非平面变形的影响,按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵,引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解,它适用于各种平面布置,未知量少,精度较高。但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂(如有转换层)时,也存在一些不足,主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短(一般为墙厚的5-8倍),本身较高细,更接近于杆件性能,所以,用TATTBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力,精度较高。
   
对设有转换层的短肢剪力墙结构,一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地,其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡,由于薄壁杆件的连接处是点连接,所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此,带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件(如SATWE)进行计算。当然,从整体上的内力(特别是下部支承柱的内力)分布情况来看,如果将剪力墙加以适当的处理,还是可以用TATTBSA对结构进行整体计算的[3]。
    3
、异形柱的受力性能及其轴压比控制
   
天津大学的试验研究结果表明[4]:异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比(即柱净高与截面肢长之比)是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。
   
异形柱由于多肢的存在,其剪力中心与截面形心往往不重合,在受力状态下,各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应

 

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