防范住宅结构设计通病的要点.doc防范住宅结构设计通病的要点.doc

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防范住宅结构设计通病的要点住宅工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。住宅质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。相对而言,住宅设计是一项繁重而又责任重大的工作,直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性,但在实际设计工作中,常常发生住宅结构读者设计的种种概念和方法上的差错,这些差错的产生,有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;有的则是由于设计对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验。为了避免或减少类似的情况发生,确保住宅设计质量能上一个台阶,应从以下几个方面对结构设计中的常见病加以防范一、结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计建筑的概念设计在整个设计过程了起着举足轻重的作用,一幢建筑物的设计,如果没有事先经过全盘正确的概念设计,以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理,也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。根据最新的地震区域划分和规定,上海的设防烈度规定为7度(局部6度)。住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计,否则,将会导致建筑结构设计的不合理,给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计,应对不同形式的住宅建筑,掌握各自概念设计中容易疏忽的要点1、对一般多层砌住宅结构,应按建筑抗震设计规范(GBJ1189)要求做到优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。2、对钢筋砼多、高层结构住宅,力求做到(1)结构布置应尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元,结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;(2)框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;(3)框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可连接。二、防止由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏预防或减少不均匀沉降的危害,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。应该引起重视的是对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式,此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言,从经济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案,但上海地区的软土层覆盖层厚度较大,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标,以及各种处理方面的适用性,同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验,进行多方案比较,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。三、从结构计算和构造上满足规范要求(一)从结构计算角度,看结构计算应注意的问题1、避免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。2、底框砌体结构验算时就应注意①底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以1215的增大系数。②底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的20%30%。③应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。3、避免楼板计算中不正确方法。①连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替。②双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则,由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。4、以电算结果的正确性不能作出鸽蝗评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。(二)从构造角度看应注意的问题1、注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。2、严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。3、为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风融热措施。4、按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至女儿墙压顶,下至浅于500毫米基础圈梁,或伸入室外地面以下500毫米,构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。综上所述,通过对各类常见结构错误问题的分析,可以加强结构设计人员对常见结构设计错误的辨别能力,提高对结构设计通病的防治能力,使住宅的结构设计工作做行更安全、更合理。转自中国工程咨询网结构人员在设计中的注意事项某院的规定结构人员在设计中的注意事项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60版,SATWE用20031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HRB4004、风荷载取值,南京地区设计周期50年,W0=040KPA,设计周期100年W0=045,对风荷载敏感的建筑以及60米以上的高层建筑按W0=045取值。5、基本雪压,南京地区设计周期50年,取065KPA,设计周期100年取075KPA。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)混凝土容重(KN/M3)取2627,全剪结构取27,若取25,对于剪力墙需输入双面粉层荷载。(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CMASSX及CMASSY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05,具体问题时按照抗震513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0607,框剪结构0708,剪力墙结构0910。(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200;“梁端弯矩调幅系数”BT=085~09;“梁跨中旁矩增大系数”BM=105~110,一般取105;活荷载大于30KPA的多高层,11~12“连梁刚度折减系数”BLZ取050~07,在内力和位移计算中,最小取050,一般取055,当结构位移由风荷载控制,不宜小于08;“梁扭矩折减系数”TB,一般取040;“全楼地震力放大系数”一般10,当Λ不满足”抗震规范“525条时,用此系数调至满足;“02Q0”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15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1/31/2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JGJ9494公式5261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9943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/DD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(GB50010913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,GB500101019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01%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,Φ6200,板厚100,Φ6220。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,GB500101021对梁最小钢筋直径作了规定。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200MM28、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030%,不应小对于于025%。当墙厚超过400,单侧水平分布筋配筋率不宜小于02%。29、屋面天沟、雨蓬应考虑满水荷载,当天沟、鱼蓬深度超过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10KPA,其永久值系数可取05。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03。转换层上下各一层现浇板需加强,板厚宜150MM,最小配筋率02535、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。某商业公寓结构设计的若干问题吴国翔李英陈谦董斌陈作勤摘要商业公寓是一座设备先进,管理现代化的高级公寓式写字楼,93年开始施工,96年5月建成使用。本文总结了此工程结构设计及施工中采用的新技术,新材料和新方法,重点介绍了无粘结预应力宽扁梁,钢砼组合结构以及新型无机铝盐防水剂等的应用。关键词无粘结预应力,钢砼组合结构,刚性防水剂,新型墙体,钢筋套管联接一,工程简介1,工程概况本工程地下两层深90M,地下二层为战时人防地下室;地上二十八层,出屋顶四层,共计三十四层,其中裙楼四层,一至三层为商场,四层为写字楼使用的多功能大厅及其它房间,五层为设备层及屋顶平台花园六二十八层为标准写字楼,屋顶上四层分别为设备用房和高位水池。占地面积为634375平方米,总建筑面积72290平方米,标准层面积为15595平方米,大楼总高度1221米。标准层平面及剖面简图见图1,2所示。2,地基与基础根据地质勘查报告,本工程地质自上而下分为两部分,上部为第四系的人工堆积,冲击,残积土层,下部为白恶系上统大朗山组黄花岗段的沉积基岩,其岩性可分为粉砂质泥岩(含砾),泥质粉砂岩,砾岩等,基岩部分的一般规律是随着深度的增加而风化程度减弱,岩面强度增大,微风化带岩体较完整,整体稳定性可,一般埋深20303020M,桩端承载力标准值05MPA据此,结合本工程的荷载要求,采用人工挖桩基础,以微风化岩为持力层,周边采用一柱一桩,核心筒则采用大底板加群桩,最大桩径为3000。3,结构及施工方法结构按7度地震设防,筒体与框架的抗震等级为二级,地基类别2类,基本风荷045KN/平方米。本工程主楼采用框架和筒体协同工作体系(框筒结构),主楼中部(楼梯间和电梯间)纵横向剪力的墙组成抵抗纵横向剪力的核心筒。裙房采用框架结构,在主楼和裙楼房间加后浇带。地下室至五层为普通砼梁板结构,六二十八层受层高限制,采用后张无粘结预应力宽扁梁结构,楼板为普通钢筋砼板。本工程结构计算程序采用TBSA42软件。二,结构设计新技术1,后张无粘结预应力宽扁梁结构本工程结构设计的最大特点是在七二十九层采用了后张无粘结预应力宽扁梁结构。其布见标准层平面图1,设计思路如下1设计原则A、无粘结预应力筋主要用于平衡楼板和扁梁自重,并满足梁的抗裂度及变形要求。B、为保证构件延性,按照无粘结预应力砼结构技术规程梁内配置适当普通钢筋。C、耐火极限为两小时,无粘结预应力筋的保护层厚度不小于40MM。(2)计算模型楼板厚150MM,扁梁尺寸BXH1000X5001500X500,计算模型取柱与扁梁组成的刚架,并假定扁梁与内筒连接为固接,扁梁截面为T形。(3)预应力设计楼板、扁梁的砼为C35,扁梁采用无粘结预应力砼结构体系,无粘结预应力筋为7F5钢丝束,抗拉强度标准值为1570MPA,普通钢筋采用II级螺纹钢,锚固体系采用中国建筑科学研究院的无粘结预应力锚固体系。张拉控制应力取SCON07X15701099MPA,张拉时超张拉到103SCON1132MPA,同时采用张拉力与伸长值双控制。抗裂验算根据无粘结预应力砼结构技术规程要求,扁梁按二级裂等级设计,适当放松;强度验算中,外荷载在扁梁内产生的弯矩取TBSA程序内力组合结果并考虑预尖力产生的次弯矩。当对扁梁施加预应力是,柱中的轴向压力很小,因此对柱子要进行大偏压或纯弯强度绝对值算,并在柱子强度设计的荷载组合中考虑次内力的影响。扁梁采用单根无粘结预期应力筋张锚体系QMU,张拉端为夹片式错具,固定端为挤压锚具,任取一根典型扁梁,配筋如图4所示。(4)经济效益1、取标准层一层作为计算单元,将无粘结预应力宽扁梁结构与普通钢筋砼梁结构相比较,前者砼用量(包括柱、梁和砼墙)及钢筋用量(不包括预应力筋)增加约20左右,介从整体平看,由于采用无粘结预应国力宽扁梁可以降低层高,虽然建筑物高度受到限制不允许提高,却可以增加了建筑面积,有很现实的经济意义,本工程原设计标准层层高36M,因为规划高度限制100M,因此仅能建26层,现在采用无粘结顾应力宽扁梁结构后,标准层
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