结构设计中的变易

结构设计中的变易 2017 4 月于长沙 本文 在编写的过程中参考了大量的书籍 很多大院的技术措施 以及全国顶级结构论 坛 中华钢结构论坛 okok 的一些帖子 文中难免有错误 恳请读者指点 一 结构设计之道 结构设计的本质是变形协调 协调的最终目标就是让不同构件的受力与刚度之间有一 种均匀关系 首先从结构布置上让结构刚度均匀 减少扭转变形 几个主要控制指标的本 质 让结构外刚内柔 从结构布置上求安全与物尽其用 结构设计之道就是概念设计 常 用的结构概念主要有 连续 均匀 传力途径短 力沿着刚度大的方向传递 物尽其用等 如果结构刚度不能均匀 那就从源头力上想办法 做减法 结构设计除了积累经验外 根据经验把模型建好 调好模型 然后绘制出施工图 更 要通过理论学习 把一些规范的规定细化 把结构设计做的更加准确 精细 安全又节省 把图纸绘制的清楚一些 把握好结构设计中的变易 二 优化设计的本质 优化设计的本质 在于力 弯矩 剪力 扭矩等 的变化 有变化 在力小的地方才 有优化的可能 优化设计 也源于减少富余 最后达到物尽其用 优化设计 在于控制结 构设计中的平衡 在于吃透结构力学 材料力学中的一些公式及一些弯矩 剪力 轴力 扭矩等的分布图 在于灵活运用结构概念去做好设计 外刚内柔 均匀 控制扭转变形 连续 传力途径短 力沿着刚度大的方向传递 三 结构设计中的变易 做结构设计 如果按照经验对构件等进行取值 进行初步试算 调模型后 再次根据 指标进行修正 进行优化设计 大部分的人以上程序都差别不大 差别大的难点主要是绘 制施工图 这直接关系到图纸的质量 也是常规工程中设计的变易 3 1 标高的变 3 1 1 标高变时 很多构件不连续 造成搭接不上 1 地下部分 图 1 筏板有高差 图 2 电梯基坑 图 3 电梯基坑 1 图 4 集水坑 图 5 承台比板低 图 6 排水沟 图 7 集水坑与承台 不低于承台 连接大样 图 8 集水坑与承台 低于承台 连接大样 图 9 集水坑与梁连接大样 图 10 集水坑与底板连接大样 2 梁板 图 11 板比梁低时大样 图 12 板比梁高时 地下室首层需要挡土 图 13 板底高于梁面做法 图 14 3 板与板 图 15 图 16 图 17 4 梁与梁 图 18 注 梁标高变化时 应该在梁集中标注中体现出来 如果梁上反 则应该显示为实线 图 19 图 20 5 梁截面标高应根据建筑造型调整 图 21 4 1 2 标高变时 板配筋要分开画 图 22 筏板左右标高不一样时 配筋分开画 图 23 楼板左右高差相差不大于 30mm 时做法 大于 30mm 时则断开 3 2 结构或构件属性 长宽高 变化时要加强 34 2 1 总高度变时混凝土强度等级 墙柱混凝土等级要变 一般每隔 5 7 层变一次 梁板 混凝土强度等级要变 一般 C25 C30 C30 居多 转换层等可取 C40 C50 混凝土强度等级变时 一般不要与构 件截面尺寸同时边 也不要在底部加强部位及其上一层变 实例 6 度区 风压 0 35 26 层 带一层地下室 底部加强部位为地下 地上三层 1 4 层墙柱为 C40 5 9 层为 C35 其它均为 C30 梁板均为 C30 4 2 2 柱高度变时 跃层柱 短柱 跃层柱 短柱箍筋要加密 楼梯间或者突出屋面的 200 400 的柱子尤 其要注意 4 2 3 墙或柱上下截面尺寸变时 图 24 图 25 图 26 注 标准层 TZ 按总工室文件要求 200 x300 4 12 6 100 注意首层层高较高时 会导致 TZ 高度较大 柱截面需相应加大如 200 x400 200 x500 有条件时也可加宽 3 2 4 楼板厚度变时 当板厚 150 时 不加箍筋 只放纵向加强筋 板厚 150 时板带需另设箍筋 如下图 图 27 楼板厚度变时 面平底不平 配筋不一样 可以把面筋直接拉通 也可以在支座处分 开 图 28 图 29 3 2 5 梁变截面表示 1 变截面梁标注按下图 图 30 3 2 5 后浇带 1 后浇带间距宜控制在 40m 之内 不宜超过 45m 即使采用了特别加强措施也不应超 过 50m 规范规定 地下室后浇带间距 30 40m 地下室后浇带超过 40m 时 应在外墙上设置 加密后 浇带或者对水平筋做加强处理 如果甲方坚决要求取消加密后浇带 则设计书面声 明其严重后果 正式函件往来之后 可以取消 2 后浇带位置选取的基本原则 1 抗浮底板 一般设置在跨度 1 3 位置 对于 柱帽 桩帽 平板式 底板 由于 1 3 位置 接近柱帽边 变截面位置 故此时后浇应设置在跨中 三等分跨中间跨范围 2 楼盖 宜设置在三等分跨中间跨范围内 宜适当偏向 1 3 位置 对于两道平行次梁的 楼板 平行于次梁方向的后浇带应设置在两根次梁之间 3 后浇带边线不宜紧靠或者重合在承台 梁边线 距离不宜小于 200mm 4 为便于施工下料 后浇带在板跨内 不宜与板纵筋斜交设置 5 应避免地下室底板 楼板的支座短筋 含附加支座短筋 跨越后浇带宽度范围 后浇带应避开的部位 1 后浇带不宜穿越人防口部 严禁设置于防护门及临战封堵的门洞范围 2 应避开承台 基础 3 宜避开水池池壁位置 无法避开生活水池位置的底板时 应注明生活水池不设后浇带 4 不得设置在框支梁 含受力较大的抬柱梁 构件 5 宜避开对渗漏特别敏感的部位 结构重要部位 如人防口部 电气用房等 3 2 6 层高变时一般剪力墙变成短肢 广东省内项目 一般当墙肢在标准层为一般剪力墙时 底部加厚之后仍为一般剪力墙 广东省外项目 剪力墙在底部加厚 避免形成短肢墙 加厚的原则如下 计算需要 包 括刚度不足 稳定性不够 超筋或配筋太大等原因 才加厚上部剪力墙若本身是一般剪力 墙 在下部因计算需要加厚 应保证加厚之后仍为一般剪力墙 若上部墙长为 1700 直接 加厚为 310 若上部墙长在 1700 2100 之间 可将下部墙加长至 2100 厚度只需加厚 至 250 即可 上部剪力墙若本身就是短肢墙 可以仅按计算要求加厚 不必一定要加到 310 成为一般剪力墙 图 31 注 可以去掉宽度方向的拉筋 3 2 7 桩间距的变小 基于墙柱竖向构件与桩基的对应关系 以及布桩的实际需求 个别位置的桩间距可略 小于规范限值 以使基桩与上部墙体能够重合或者部分重合 避免上部墙体与基桩相错很 小不咬合的情况 特别是梁式承台 采用减小桩间距 突破规范 的做法时 应按以下规 定 1 桩中心距的减少量不得超过 0 5d 即最小桩间距不得小于 S 0 5d 其中 S 为规范规 定的最小桩间距 非嵌岩不扩底灌注桩 一般为摩擦桩 国标规定中心距 3 0d 广东省为 2 5d 非群桩 与 3 0d 群桩 故广东省项目非群桩可直接按 2 5d 布桩 但也不宜再突破 2 5d 嵌岩 不扩底 桩 中微风化岩 非群桩的中心距国标限值为 2 5d 设计时可略小于 2 5d 但不宜接近 2 0d 群桩的中心距不宜突破 2 5d 国标限值为 3 0d 扩底桩 桩中心距按扩大端大 D 计算的突破值不宜大于 0 5m 且桩中心距不应小于 2 5d 仅广东省的非群桩可稍微小于 2 5d 广东地区人工挖孔嵌岩扩底桩的中心距可按扩大头净距不小于 0 5m 进行设计 局部位置确实需要超过本规定时 应专项申报 2 预应力管桩的桩间距 一般不应大面积突破 应尽量按规范执行 局部区域确实需要突 破时 应视土层情况注明超压复压 静压桩 复打的要求 需大面积突破桩间距要求时 应取得当地相似场地 最好是邻近场地 的成熟经验作为设计参照 3 摩擦桩 端承摩擦桩的桩间距不满足规范要求时 除预应力管桩外 该位置单桩承载力 应作折减 可按 假定摩擦圈计算重叠损失 且实际布桩时应尚有明显富余 一般可按不 大于折减后的单