上海某大院钢筋混凝土高层剪力墙结构设计统一标准及技术措施解读

33 第二节第二节 钢筋混凝土结构设计钢筋混凝土结构设计 一 一 结构设计深度结构设计深度 扩初 总体设计文件 和施工图的设计深度均按住房和城乡建设部 建筑工程设计文件编制深度规定 2008 年版 上海现代建筑设计 集团 有限公司设计深度统一标准 试行稿 及上海市总体设 计文件编制深度规定的相关要求执行 二 二 设计依据设计依据 1 国家及地方有关结构设计的规范 规程 标准 主要有 建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068 2001 建筑结构荷载规范 GB 50009 2012 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50223 2008 建筑抗震设计规范 GB 50011 2010 混凝土结构设计规范 GB 50010 2010 砌体结构设计规范 GB 50003 2011 高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3 2010 建筑地基基础设计规范 GB 50007 2011 建筑设计防火规范 2001修订版 GB 50016 2006 高层民用建筑设计防火规范 2005年版 GB 50045 95 地下工程防水技术规范 GB 50108 2008 混凝土结构耐久性设计规范 GB T 50476 2008 上海市地基基础设计规范 DBJ08 11 2010 上海市建筑抗震设计规程 DBJ08 9 2003 注 上海以外地区主要涉及地基规范及住宅设计控制标准等 2 建设方提供的本工程设计任务书 注 特殊情况还应补充 关于使用荷载 变形和振动控制等特殊要求的书面文件或答复函件 3 政府主管部门的批准文件 4 建筑专业提供的设计文件及其他专业提供的有关资料 5 建设方提供的工程地质勘察报告 必要时需附场地地震安评报告 三 三 结构设计标准结构设计标准 除特别注明 本工程所有建筑单体的结构设计使用年限均为 50 年 建筑结构安全等级均为 二 级 地基基础安全等级 级 地下室防水等级 级 耐火等级 地下部分 级 地上部分 级 四 四 建筑物主要部位的使用荷载及风荷载建筑物主要部位的使用荷载及风荷载 1 本工程主要部位的活荷载 注 根据具体工程按荷载规范选取 以下数据仅供参考 住宅卧室 客厅 厨房 2 0 kN m2 阳台 卫生间 2 5 kN m2 屋面 不上人 0 5 kN m2 屋面 上人 2 0 kN m2 疏散楼梯 商场楼梯 3 5 kN m2 商场 3 5 kN m2 商场卫生间 2 5 kN m2 自行车库 2 0 kN m2 教室 2 5 kN m2 幼儿园 2 0 kN m2 汽车停车库 根据板跨布置查荷载规范 制冷机房 电梯机房 7 0 kN m2 或按实际情况取 34 水泵房 变配电房 10 0 kN m2或按实际情况取 消防车 按布置和跨距取20 0 35 kN m2 2 基本风压值 取 0 55 kN m2 50 年一遇 对于高层建筑 高度 60m 高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结 构承载力计算时按基本风压 1 1 倍采用 其组合值 频遇值和准永久值系数分别为 0 6 0 4 和 0 地 面粗糙度为 B 类 舒适度验算时可按 10 年一遇风压取值 3 墙体恒载取值 注 对于外地项目应在项目前期结合业主要求和当地具体情况选取墙体材料 外隔墙 荷载按参照 200 厚非承重多孔砖采用 含双面粉刷 3 7kN m2 内隔墙 200 厚小型混凝土空心砌块 含双面粉刷 3 1kN m2 内隔墙 100 厚小型混凝土空心砌块 含双面粉刷 2 0kN m2 对固定隔墙的自重应按永久荷载考虑 当隔墙位置可灵活自由布置时 非固定隔墙的自重应取不 小于 1 3 的每延米长墙重 kN m 作为楼面活荷载的附加值 kN m2 计入 且附加值不应小于 1 0 kN m2 4 楼面 屋面恒载计算 以下标注 者应按建筑或设备要求选择相应材料计算 注 除楼板自重外其余建筑构造需按建筑设计总说明相关要求选取 地下室楼板 楼板自重 120 厚混凝土板 25X0 12 3 00 kN m2 楼板粉底 20 厚混合砂浆 17X0 02 0 34 kN m2 楼板面层 100 厚细石混凝土 24X0 10 2 40 kN m2 板底设备管线吊重 kN m2 地上楼面板 楼板自重 110 厚混凝土板 25X0 11 2 75 kN m2 楼板粉底 20 厚混合砂浆 17X0 02 0 34 kN m2 板底吊顶 0 50 kN m2 楼板面层 50 厚细石混凝土 24X0 05 1 20 kN m2 预留装修荷载 如地砖等 0 50 kN m2 楼梯板 平台部分同楼层板 斜段部分按斜板厚度计算 上人平屋面 楼板自重 120 厚混凝土板 25X0 12 3 00 kN m2 楼板粉底 20 厚混合砂浆 17X0 02 0 34 kN m2 楼板找平 20 厚水泥砂浆 20X0 02 0 40 kN m2 保温找坡层 1 20 kN m2 楼板整浇层 40 厚细石混凝土 25X0 04 1 00 kN m2 防水层 0 10 kN m2 地砖面层 0 60 kN m2 不上人平屋面 楼板自重 120 厚混凝土板 25X0 12 3 00 kN m2 楼板粉底 20 厚混合砂浆 17X0 02 0 34 kN m2 楼板找平 20 厚水泥砂浆 20X0 02 0 40 kN m2 保温找坡层 1 20 kN m2 楼板整浇层 20 细石混凝土 25X0 02 0 50 kN m2 防水层 0 10 kN m2 不上人斜屋面 楼板自重 100 厚混凝土板 25X0 10 2 50 kN m2 楼板粉底 20 厚混合砂浆 17X0 02 0 34 kN m2 楼板找平 20 厚水泥砂浆 20X0 02 0 40 kN m2 保温层 50 厚加汽混凝土 0 40 kN m2 楼板整浇层 20 厚细石混凝土 24X0 02 0 48 kN m2 防水层 0 10 kN m2 水泥贴瓦 干挂 0 70 kN m2 荷载总计 cos 屋面板倾角 五 结构体系及抗震设防五 结构体系及抗震设防 除特别注明 本工程所有建筑单体抗震设防分类均为 标准设防 类 设防烈度为 7 度 设计基本 加速度 0 10 g 设计地震分组为 一 组 场地类别为 上海 类 场地土特征周期 Tg 0 90 s 多遇地 35 震最大地震影响系数 0 08 阻尼比 0 05 抗震等级划分表达可参见表 1 表表 1 1 抗震等级抗震等级 单体编号单体编号构件类型构件类型 计算计算构造措施构造措施 备注备注 1 2 楼抗震墙 连梁 与抗震墙相连的框架梁三级三级 3 4 楼框架柱 框架梁二级二级 所有单体楼板 普通梁 L 非抗震非抗震 3 4 楼楼梯柱 TZ 楼梯梁 TL 同相邻主体 结构 提高一级 楼梯参与整 体计算时 六 上部结构计算软件及输入参数六 上部结构计算软件及输入参数 主要计算软件 1 一般建筑 整体计算与分析 PKPM 系列软件 SATWE 201 年 月版 2 超限高层 需采用两种软件比对分析 除 SATWE 外还可采用以下软件 PMSAP ETABS SAP2000 MIDAS 盈建科 ANSYS 等 3 SETWE 输入参数 总信息 结构材料信息 钢砼结构 混凝土容重 kN m3 Gc 剪力墙 27 框剪 26 框架 25 钢材容重 kN m3 Gc 78 00 水平力的夹角 ARF 地下室层数 MBASE 竖向荷载计算信息 一般可按模拟施工 3 风荷载计算信息 计算 X Y 两个方向的风荷载 地震力计算信息 计算 X Y 两个方向的地震力 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 一般不做强制刚性楼板假定 需进行楼板应力分析时按真实模型计算 地下室是否采用强制刚性楼板假定 是 计算墙倾覆力矩时只考虑腹板和有效翼缘 是 采用的楼层刚度算法 嵌固端判别用剪切刚度算法 其他用剪力位移比算法 规定水平力 计算方法 楼层剪力差方法 规范方法 结构类别 框架 剪力墙 框剪 弹性板与梁变形是否协调 是 墙梁跨中节点作为刚性楼板的从节点 是 风荷载信息 承载力设计时风荷载效应放大系数 WENL 1 1 60m 修正后的基本风压 kN m2 WO 0 55 根据荷载规范选取 地面粗糙程度 B 类 根据荷载规范选取 风荷载作用下舒适度验算风压 kN m2 W0C 10 年一遇风压 用于舒适度验算的结构阻尼比 0 01 0 02 地震信息 振型组合方法 CQC 耦联 SRSS 非耦联 CQC 地震烈度 NAF 7 00 场地类别 KD 0 上海 类 设计地震分组 一组 特征周期 TG 0 90 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 0 08 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 0 50 上海规范 0 45 活荷质量折减系数 RMC 0 50 周期折减系数 根据结构类型按 高规 4 3 17 条选用 折减系数宜 1 结构的阻尼比 DAMP 5 00 是否考虑偶然偏心 是 36 是否考虑双向地震扭转效应 是 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 按实际情况 活荷载信息 考虑活荷不利布置的层数 宜各层都考虑 柱 墙活荷载是否折减 不折减 传到基础的活荷载是否折减 折减 柱 墙 基础活荷载折减系数 注 需根据不同建筑类别按 建筑结构荷载规范 5 1 2 条选取 计算截面以上的层号 折减系数 1 1 00 2 3 0 85 4 5 0 70 6 8 0 65 9 20 0 60 20 0 55 调整信息 梁刚度放大系数是否按 2010 规范取值 是 梁端弯矩调幅系数 BT 0 85 梁设计弯矩增大系数 BM 1 00 1 10 考虑活荷布置时取 1 0 不考虑取 1 1 连梁刚度折减系数 BLZ 0 55 1 00 梁扭矩折减系数 TB 0 40 全楼地震力放大系数 RSF 1 00 0 2Qo 调整 KQ1 除框架 剪力墙结构外均用 1 顶塔楼内力放大 RTL 1 00 1 50 振型参与系数 98 时取 1 0 98 振型参与系数 90 时取 1 5 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 本工程无此情况 是否按抗震规范 5 2 5 调整楼层地震力 是 是否调整与框支柱相连的梁内力 本工程无此情况 剪力墙加强区起算层号 LEV JLQJQ 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK 0 薄弱层判断方式 按高规和抗规从严判断 配筋信息 梁主筋强度 N mm2 IB 360 柱主筋强度 N mm2 IC 360 墙主筋强度 N mm2 IW 360 梁箍筋强度 N mm2 JB 270 柱箍筋强度 N mm2 JC 270 墙分布筋强度 N mm2 JWH 360 梁箍筋最大间距 mm SB 100 200 柱箍筋最大间距 mm SC 100 200 梁抗剪配筋采用交叉斜筋时 箍筋与对角斜筋的配筋强度比 RGX 1 0 墙水平分布筋最大间距 mm SWH 200 墙竖向筋分布最小配筋率 RWV 按实配钢筋 设计信息 结构重要性系数 RWO 1 00 柱计算长度计算原则 按具体情况 是否考虑 P Delt 效应 否 柱配筋计算原则 单偏压 角柱 边柱补充验双偏压 注 特殊构件中应 进行角柱定义 当边缘构件轴压比小于抗规 6 4 5 规定限值时一律设置构造边缘构件 是 框架梁端配筋考虑受压钢筋 否 梁保护层厚度 mm BCB 20 柱保护层厚度 mm ACA 20 是否按砼规范 7 3 11 3 计算砼柱计算长度系数 按具体情况 地下信息 回填土对地下室约束相对刚度比 Esol 上海 3 6 其余地区可根据土层情况按 建筑 桩基技术规范 表 5 7 5 查灌注桩对应的 m 值 37 注 1 当采用第二种软件校核计算时 上述指标应相互匹配 注 2 当结构非首层嵌固时 地下室层数与嵌固层位置按实际输入 回填土约束相对刚度可按上述选 取 七 主要结构特征参数的控制项目及指标七 主要结构特征参数的控制项目及指标 1 检查周期的合理性 耦联计算时 扭转为主的周期应小于平动为主的周期的 0 9 倍 超限高层及复杂高层应小于 0 85 计算振型数应保证振型参与系数不小于 0 9 一般尽量做到 98 以反映鞭梢效应或其它局部 振动 2 检查层间位移角限值 不考虑偶然偏心 弹性层间位移角限值 不考虑偶然偏心 需满足 抗规 表 5 5 1 要求 上海地区底层弹性层间位移角限值 不考虑偶然偏心 剪力墙结构 1 2500 框剪结构 1 2000 结构薄弱层 部位 弹塑性层间位移角限值需满足 抗规 表 5 5 5 要求 3 楼层最大弹性水平位移 或层间位移 与该楼层两端弹性水平位移 或层间位移 平均值之比 不应大于 1 5 考虑偶然偏心 超限高层不应大于 1 4 4 框剪结构或有部分短肢墙的剪力墙结构 一般剪力墙承受的第一振型底部倾覆力矩的百分比不 宜小于总剪力的 50 5 尽量控制不出现薄弱层和软弱层 八 八 设计对工程地质详细勘察报告的要求及解读设计对工程地质详细勘察报告的要求及解读 1 设计对工程地质详细勘察报告的要求 详勘之前 设计需提供岩土工程勘察技术要求 各地均有标准格式 主要含以下两方面内容 提供上部结构及基础的基本资料 结构形式 柱底荷载 基础埋深 基础形式等 2 提出勘察技术要求 提供场地 周边道路中心的标高 判明拟建建筑物场地内有无影响工程稳定性的不良地质情况 查明场地的地层结构 均匀性 土层的分布规律 各层土的工程地质特性以及物理力学性质 对场地 的工程地质条件作出分析评价 如建筑物范围内有明 暗浜或地下障碍物时 应减小孔距 给出它们的 边界线 判定它们的性质 提供各地基土层的承载力 对可能采用桩基础的项目估算单桩极限承载力和桩基沉降量 应提供桩基设计参数 对于预制桩 应 判断沉桩可能性 查明场地内浅层地下水类型 埋藏情况 有无腐蚀性及水位变化情况 评价地基土的液化可能性 提供抗浮设计水位 勘察孔深度应根据不同类形的建筑物分别考虑 控制性孔深度应达到压缩层计算厚度以下 1 2m 原位测试孔的数量宜占勘探孔总数的 1 3 1 2 不宜超过 2 3 天然地基勘探孔间距约为 30 50m 当场地土分 布复杂时宜加密 提供满足基坑支护设计及施工所需的相应资料 对支护方案和施工方法提出建议 如建筑总体布置有调整 或施工中发生异常情况 须补充施工勘察 地质勘察除应满足以上技术要求外 尚应符合上海市标准 岩土工程勘察文件编制深度规定 DBJ08 72 2012 和 岩土工程勘察规范 GB 50021 2012 的要求 2 对工程地质详细勘察报告的解读 涉及前述勘察技术要求的 条的相关内容需重点研读 地勘报告提供的基础设计方案仅供参考 设计需自行计算分析比选 场地自然标高与建筑竖向设计的关系 九 九 地基基础计算软件及部分计算要点地基基础计算软件及部分计算要点 1 主要计算软件 PKPM 系列软件 JCCAD 201 年 月版 上海地区 AUTOSTRUC 系列软件 201 年版 2 JCCAD 部分计算参数 1 地质资料输入 0 00 绝对标高 孔口标高 当输入绝对高程时地质资料输入中的所有标高必需 38 按绝对高程输入 当输入 0 时应该将地质报告中的绝对高程数值换算成与上部结构模型一致的建筑 标高 2 基础人机交互输入 荷载组合参数 分配无柱节点荷载 选择项打 墙间无柱节点或无基础柱上的荷载分配到节点周围的墙上 从而使墙下基础不会产生丢荷载情况 自动按楼层折减活荷载 选项打 JCCAD 读入的是上部未折减的荷载标准值 考虑活荷载 按楼层折减应该在JCCAD 程序中考虑 3 基础梁板弹性地基梁法计算 沉降计算参数 沉降计算地基模型系数 0 1 0 4 软土取小值 硬土取大值 沉降计算经验系数 0 程序自动按 地基规范 给出的沉降计算经验系数 s 进行沉降修正 基础刚性假定 适用于基础和上部结构刚度较大的筏板基础 完全柔性假定 适用于独基 条基 梁式基础 刚度较小或刚度不均匀的筏板 4 桩筏筏板有限元计算 计算模型 弹性地基梁板模型 是工程设计常用模型 虽然简单 但受力明确 当考虑上部结构刚度时将比较 符合实际实际情况 倒楼盖模型 早期手工计算常采用的模型 没有考虑筏板整体弯曲 计算值可能偏不安全 弹性解 Mindlin应力公式 由于是弹性解 与实际工工程差距比较大 弹性解修正 是根据建研院地基所多年研究成果编写的模型 建议使用该模型 3 剪力墙结构的地下室底板计算一般仅考虑局部弯曲作用 可以简单按倒楼盖法计算 并按环境类别 要求进行裂缝计算 当确需考虑结构整体弯曲的影响时 可按TBSP的midline法进行有限元计算 4 桩基础小高层地下室底板的均布荷载 可取最大水浮力与建筑物总重量 25 的较大值 同时应扣除 底板自重 对于考虑复合桩基的小高层地下室底板的均布荷载 尚应满足基底土反力与最大水浮力的 作用 同时应扣除底板自重 5 抗浮设计的最不利水位取室外地面以下 500mm 与勘察报告提供的抗浮设计水位的不利值 6 基础沉降计算及布桩时的水位取室外地面以下 1500mm 与勘察报告提供的设计水位的不利值 7 抗浮计算中的分项系数 基础 覆土及上部结构的自重分项系数取 1 0 水浮力的分项系数取 1 05 十 地基变形及基础偏心控制十 地基变形及基础偏心控制 1 建筑物的地基变形计算值 不应大于地基变形允许值 地基变形允许值按 建筑地基基础规范 4 2 1 条 5 3 4 条确定 上海地区可按上海基础规范 5 1 2 和 5 3 6 条确定 2 高层建筑主楼与裙房之间沉降差异的处理方法 主楼与裙房之间设置沉降缝 主楼与裙房设置沉降后浇带 并合理调整主楼与裙房的桩长与桩数减少差异沉降 3 地铁保护范围内建筑物沉降控制有专门要求 上海地区地铁 50m 保护范围内沉降控制 20mm 高层 建筑要求采用 850 的后注浆钻孔灌注桩 持力层 层 单桩承载不大于 3000kN 4 高层建筑主体结构基础底面形心宜与永久作用重力荷载重心重合 当采用桩基础时 桩基的竖向刚 度中心宜与高层建筑主体结构永久作用重力荷载重心重合 当不能重合时 可参照 建筑地基基 础规范 8 4 2 条高层建筑筏形基础偏心距控制要求 e 0 1W A 对矩形建筑 可简单控制在 1 5 十一 抗震缝 伸缩缝 间距及控制标准十一 抗震缝 伸缩缝 间距及控制标准 1 建筑物结构单元长度尽量控制不超过 55m 2 高层建筑宜调整平面形状与结构布置 避免设置抗震缝 当设置抗震缝时 其宽度应根据 建筑 抗震设计规范 6 1 4 条确定 上海地区按上海 建筑抗震设计规程 6 1 6 条确定 结构单元之间不宜采用牛腿托梁的做法设置抗震缝 否则应采取可靠措施防止地震时的碰撞和脱 落 十二 主要结构材料十二 主要结构材料 1 混凝土 基础垫层 C15 C20 地下室底板 外墙 室外地下室顶板 干湿交替环境 C35 抗渗等级 P6 上部结构 C30 C60 39 2 钢筋 普通钢筋 HPB300 HRB335 HRB400 HRB500 预应力钢筋 钢绞线 预应力钢丝 预应力螺纹钢筋 3 钢材 Q235B Q345B 4 填充墙 轻质砌块 砂浆 商品砂浆 十三 基础及上部结构主要构件规格十三 基础及上部结构主要构件规格 根据具体项目制定 下述内容仅供参考 1 基础构件参考规格 具体工程布置可根据实际情况归纳调整 基础梁断面计算需要的根据计算 1 11 层高层住宅 无地下室时 采用桩基础 条形基础梁 采用 250 方桩 本基地桩长 23 5 米 桩套用 04G361 图集 桩选用 B 组 桩帽 乙 接头连接方式 A 型 桩采用压入方式 桩伸进基础梁 50 基础梁底部保护层厚度为 50 构造基础梁断面 500 600 2 11 层高层住宅 带有一层地下室时 采用桩基础 筏板基础 采用 250 方桩 本基地桩长 21 米 筏板基础厚度取 550 外墙板厚度 层高 3000 取 250 层高 3000 以上 300 3 外墙板配筋 竖筋间距内侧取 200 外侧下部取 100 上部取 200 水平钢筋间距取 100 150 顶板厚度 180 顶板嵌固 160 底板嵌固 顶板配筋 上下12 150 4 14 层高层住宅 带一层地下室 采用桩基础 筏板基础 采用 250 方桩 本基地桩长 21 米 筏板基础厚度取 600 地下室外墙及顶板同上 5 其