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文档简介
1、钢筋混凝土结构设计技术措施编制说明1编制依据本统一技术措施是以现行国家、地方、行业等规范、规程及有关政策、法规为依据(此不赘述),在执行这些规范、规程过程中,以主要规范、规程如建筑结构荷载规范GB500092001(2006年版)、混凝土结构设计规范(GB500102010)、建筑抗震设计规范(GB500112010)、高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ32010)等为主,对其它规范、规程与上述主要规范、规程相矛盾或不一致处,以本技术措施或工程经验为依据进行设计。2结构统一技术措施适用范围本统一技术措施适用于抗震设防烈度为6度、7度、8度地区的高层、小高层及多层建筑。结构体系包括剪力墙结构、框
2、架结构、框支剪力墙结构。3执行本统一技术措施时应注意的事项在执行本统一技术措施时,应注意如下几点:(a) 本统一技术措施是我公司对混凝土结构设计的统一标准,目的在于统一公司设计技术措施、提高设计质量、确保结构安全、设计合理、控制结构造价。因此,在工程设计过程中,本技术措施及规范、规程中有明确规定的应贯彻执行,不得随意更改;(b) 在执行本统一措施时,应考虑项目所在地区政策、法规要求,当地习惯作法及审图公司意见等,灵活掌握。但对和本统一措施不一致或相矛盾之处,专业负责人应与总工程师进行讨论、备案;以便今后在修改该技术措施时参考。(c) 对个别具体工程设计中有和本措施不一致或含糊不清的问题,应及时
3、进行讨论、备案;以便在今后本措施修改时参考;(d) 以后将根据情况,不定期的对本措施进行修改、细化,并对上述备案各问题进行讨论后写入本措施。目录1 总则 22 荷载 33 钢筋混凝土结构设计原则 63.1 抗风设计原则 63.2 抗震设计原则 63.3 结构平面及竖向布置 73.4 变形缝和后浇带 83.5 混凝土强度等级 103.6 构件截面选择 113.7 结构底部嵌固部位 123.8 结构抗震等级的确定 134 钢筋混凝土结构计算与分析 14 4.1 基本原则 144.2 计算程序的选择 164.3 计算模型的简化 174.4 计算参数的取值 184.5 计算结果分析 215. 附件5.
4、1 超限高层建筑结构审查要点 225.2 消防车荷载简化计算 251.总则1.0.1. 根据我单位工程经验,并参考有关资料汇编本措施,结构设计除遵守国家现行规范规程外,尚应执行本措施。1.0.2. 结构设计应与建筑、设备、机电专业密切配合,根据工程特点、功能要求、当地材料供应、地质情况、施工条件等因素,做到安全适用、经济合理、确保质量,应积极采用新材料、新技术、新结构、新工艺。1.0.3. 重视结构体系的选择、结构平面和竖向布置,以及构件间的连接构造,保证建筑结构具有足够的承载能力、刚度和稳定性;抗震设计时,还应保证结构具有良好延性。1.0.4. 在结构的关键部位、材料要求较严格的部位、施工有
5、困难的部位以及使用有可能发生变化的部位,应适当留有余地,以保证安全。1.0.5. 计算模型的选择、软件的适用范围、计算假定必须与结构的实际工作状态相符,计算参数的选用应准确,对于计算结果,应经分析判断确认其合理有效后,方可用于工程设计。对于主要的计算参数、计算结果文件经校审后,应归档备案。1.0.6. 对于体型复杂或高度超过100m的建筑,应采用力学模型不同的两个程序进行对比分析,必要时,尚应通过模型试验进行验证。1.0.7. 结构和构件的承载力计算应符合按承载力极限状态计算的要求,并应根据正常使用极限状态进行变形及裂缝控制计算。1.0.8. 在选用标准图时,应合理选用国家标准图和项目所在地区
6、标准图。选用时应结合工程具体情况,对构件的设计计算和构造适用性进行复核,且应作为计算书的内容存档,必要时尚应进行修改补充。1.0.9. 各设计阶段的设计文件编制深度,应满足国家住房和城乡建设部关于建筑工程设计文件编制深度规定的要求。1.0.10. 幕墙结构、钢网架、钢桁架、钢雨篷、钢梁等,与主体的连接应安全可靠,幕墙预埋件应根据幕墙设计提供的支座荷载合理选择,并提前预埋,尽可能不采用后置件做法。1.0.11. 建筑结构的受力钢筋尽量选择伸长率较高的高强钢筋以节省钢材,如HRB400。吊钩、吊环、预埋件锚筋等应采用热轧钢筋,不得采用冷加工钢筋。2. 荷载2.0.1. 常用建筑楼、屋面活荷载、风荷
7、载、雪荷载根据建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006版)选用。2.0.2. 建筑结构应对承载力极限状态和正常使用状态分别进行荷载效应组合,并应取各自的最不利组合的效应进行设计。2.0.3. 楼、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、设备荷载、施工检修荷载等在设计说明中应交代。2.0.4. 在计算地下室外墙时,室外地面活荷载不应低于10.0kN/m2。2.0.5. 多层、高层的室内地下室顶板(标高±0.00处)施工活荷载一般可按5.0kN/m2 考虑。2.0.6. 地下水位以上土的容重可以取18.0kN/m3,地下水位以下土容重可取10.0kN/m3。2.0.7. 地下室外墙土压力计
8、算:当地下室采用大开挖施工,一般取静止土压力。2.0.8. 挑檐、雨篷等悬挑构件,应考虑临时施工、检修、消防荷载作用的不利影响。雨篷积水荷载应按实际荷载考虑。挑檐、雨篷外沿集中荷载按1.0kN/m计算。2.0.9. 玻璃幕墙自重:裙房以下取0.5kN/m2 ,裙房以上取0.8kN/m2;一般石材幕墙1.051.50kN/m2。2.0.10. 普通钢筋混凝土构件的折算容重,不宜小于26kN/m3,当自重对结构有利时,应考虑折减。2.0.11. 楼面附加吊挂管道荷载应按实际采用,一般可取0.51.0 kN/m2。 2.0.12. 自动扶梯荷载尽量参照样本,如无样本时可参照全国民用建筑工程设计技术措
9、施2.2条。2.0.13. 栏杆顶部的水平荷载:住宅、办公、旅馆、医院、幼儿园按0.5kN/m;学校、影院、车站、礼堂、展馆、体育场馆按1.0kN/m;2.0.14. 消防车道的荷载,无覆土时对跨度不小于2米的单向板取35 kN/m2,对于跨度不小于6米的双向板取20 kN/m2;有覆土和其他情况可适当调整,详见附件2。2.0.15. 设计地下防水结构及进行抗浮计算时,应要求勘察报告中明确抗浮水位。整体抗浮计算时,结构自重与水浮力的比值不小于1.0;抗浮构件计算时,荷载分项系数应取净反力的1.35倍。2.0.16. 部分使用荷载现行规范未给出,根据设计经验可参考表2.0.18执行。部分民用建筑
10、楼面均布活荷载 表项次类别标准值(KN/m2)组合值系数yc准永久值系数yq1酒吧间、展销间3.50.70.52体操房、健身房4.00.70.53宾馆饭店1宴会厅3.50.70.52厨房:中小型4.00.70.5大型按实际0.70.53洗衣房4.00.70.54储藏室5.00.70.84计算机房1一般微机3.00.70.52网络中心4.50.70.55电话交换机房6.00.70.66银行金库及票据仓库10.00.70.87医疗建筑药库5.00.70.8生化实验室5.00.70.7CT检查室6.00.70.8核磁共振检查室6.00.70.8产房2.50.70.5血库5.00.70.8手术室3.0
11、0.70.5口腔科4.00.70.5病房2.00.70.5消毒室:1602型消毒柜6.00.70.82616型治疗台及3704型椅5.00.70.8X光室:0.730MA移动式X光机2.50.5200MA诊断X光机4.00.5200kV治疗仪3.00.5X光存片室5.00.88管道转换层4.00.90.89制冷机房8.00.90.810水泵房10.00.90.811变配电房10.00.90.812发电机房10.00.90.8注:1本表所列各项活载适用于一般的使用条件,当使用荷载较大时,应按实际情况采用。2本表各项活载未包括隔墙自重。3对规范和本规定中未明确的楼面活荷载,可根据工程实践经验,通过
12、分析判断后,确定一个可能出现的最大值作为该类楼面和荷载的标准值;对房屋内部设施布置比较固定的情况,可直接按给定的布置图式进行设计;当设施的布置不很固定的情况,可按对结构安全产生最不利效应的荷载布置图式进行设计。这些荷载的组合系数、准永久值系数,频遇值系数,可根据楼面使用性质的类同性,参照建筑结构荷载规范中给出的楼面活荷载相应系数,经分析后确定。4CT室和核磁共振室等有大型设备检查室的荷载值尚应根据设备情况核对其局部荷载值,但不应小于表中值。. 钢筋混凝土结构设计原则.抗风设计原则.1 对于风荷载起控制作用的高(多)层建筑结构,在正常使用条件下,应有足够的刚度,避免在风荷载作用下产生过大的位移而
13、影响结构的承载能力、稳定性和使用要求。.2 高层建筑宜选用风作用效应较小的对称、规则平面形状,减少扭转效应。.3 对于幕墙、外围装饰线条、女儿墙等围护构件应考虑局部风载的不利影响,防止风载作用下的局部损坏。高层建筑的檐口、雨篷、遮阳板等水平构件应考虑风荷载的局部上浮作用,风荷载体型系数s不宜小于2.0。.4 计算建筑物风载效应时,建筑的迎风面一般可以取建筑的两个正交主轴方向,对于复杂体型跟斜交轴网的情况,还应该考虑斜向风载的作用。.5 高度不低于60米的建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。.抗震设计原则.1 建筑结构应具有足够的抗震能力,达到小震不坏、中震可修、大震不倒的要求。.2
14、合理选择结构体系,加强结构的空间整体性,尽量采用多道抗震防线的结构。甲乙类建筑以及高度大于24m的丙类建筑,不应采用单跨框架结构;高度不大于24m的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。.3 结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递路径。.4 平面布置力求简单、规则、对称,避免出现应力集中的凹角和狭长的缩颈部位,尽量避免在凹角和端部设置楼梯间、电梯间,减少扭转的影响。.5 结构的竖向体型外挑、内收不宜过多,力求刚度均匀渐变,避免形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形。底部、顶层取消部分墙柱形成大空间后,应调整楼层抗侧刚度,并采取构造加强措施提高其抗震能力。.6 钢筋混凝土结构的最大适用高度
15、,应符合抗规表6.1.1和高规表3.3.1-1和3.3.1-2的限制;其高宽比宜符合高规表3.3.2的要求,当高宽比超出规范限值时,应采取有效措施,增加宽度方向墙、柱的抗侧刚度,严控楼层位移角。对于高宽比超限的剪力墙结构,山墙墙厚宜适当加厚且端部不宜开有转角窗。.7 高层公共建筑超长时,一般采用设置后浇带的方法,采取提高顶层底层及外墙配筋率、加强外保温、提高超长方向楼板及主梁腰筋配筋率、采用部分预应力结构、采用低水化热水泥、掺加膨胀剂构造措施。.8 保证结构有足够刚度,限制顶点位移和层间位移,并采取措施防止结构失稳倾覆。结构在多遇地震作用下的弹性层间位移角应符合抗规表5.5.1和高规3.7.3
16、条的限值;在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性层间位移角应符合抗规表5.5.5和高规表3.7.5的限值。.9 节点的承载力应大于构件的承载力,保证抗剪承载力大于抗弯承载力;保证结构构件的延性,避免锚固、剪切等脆性破坏;加强约束箍筋的配置,提高构件的抗剪抗压能力。.10 选择对抗震有利场地,避开不利场地,保证地基稳定性。.11 采用轻质高强建筑材料,减轻结构自重,减少对地基土的压力和地震作用。.12 预应力混凝土结构应配置足够的非预应力钢筋提高延性,预应力钢筋宜在节点核心区以外锚固。.13 建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案,不宜采用特别不规则的建筑方案。B级高度和采用特别
17、不规则的建筑方案的高层建筑工程属于超限高层建筑工程,应申报超限高层建筑工程抗震设防专项审查。.3结构平面及竖向布置3.3.1结构的平面布置 有抗震设防要求的高层建筑,其平面形状宜简单、规则、对称,尽量减少偏心。1. 局部突出的尺寸不大于该方向总宽的35%和局部宽度的2倍(6,7度)或30%和局部的1.5倍(8,9度)。2. 不宜采用角部重叠的平面或细腰平面图形。3. 当楼面较狭长、有较大的凹入和开洞时,应考虑楼板削弱产生的不利影响,采取增设凹口处结构板、增强洞边板厚提高配筋率、洞边加配斜向钢筋等措施加强连接刚度。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最小净宽不
18、宜小于5m,且每边的楼板净宽不应小于2m。4. 不宜采用有较大错层的平面,错层面积不宜大于该层面积的30%,错层高度不宜大于楼层主梁高度。5. 结构平面布置应减小扭转影响,控制周期比及位移比。结构扭转为主的第一自振周期T1与平动为主的第一自振周期Tt之比,A级高度的建筑不应大于0.9,复杂高层、混合结构、B级高度高层建筑不应大于0.85。刚性楼板假定在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大位移和层间位移之比,A级高度不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于1.5倍;B级高度的和复杂高层建筑不宜大于1.2倍,不应大于1.4倍。3.3.2结构的竖向布置有抗震设防要求的高层建筑,建筑的竖向
19、体型力求规则,刚度跟质量沿房屋高度尽量均匀分布。1. 抗侧力构件宜上下贯通,不发生错位。2. 局部收进尺寸不大于该方向总尺寸的25%。3. 楼层的侧向刚度不宜小于上部楼层刚度的70%,或其上部相邻3层刚度平均值的80%。4. A级高度高层建筑楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%,不应小于其上一层受剪承载力的65%;B级高度高层建筑楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不应小于其上一层受剪承载力的75%。5. 尽量避免局部错层的布置方式,不可避免时,应在错层部位采取增加抗震能力的措施。6. 高层建筑结构同一结构单元宜全部设地下室,不宜采用部分地下室,且地下室宜有相同的埋深。3
20、.3.3结构不规则的界定1、“不规则”是指超出平面不规则或竖向不规则中规定的一项及以上的指标。2、“特别不规则” 是指大于等于三项均超出平面不规则或竖向不规则中的指标,或某一项超过规定指标较多,具有较明显的抗震薄弱部位,地震时将引起不良后果者。3、“严重不规则”是指体型复杂,多项不规则指标超过平面不规则或竖向不规则中上限值,或某一项大大超过规定值,具有严重的抗震薄弱环节,将会导致地震破坏的严重后果者。.4变形缝和后浇带3.4. 1 钢筋混凝土结构温度伸缩缝间距宜符合混凝土结构设计规范表8.1.1的限值。3.4. 2 对住宅类剪力墙结构不宜超长,超过50m时应设伸缩缝。4550米之间设缝确有困难
21、时,需与建设单位充分协商并有书面确认文件,并采取可靠的加强措施。3.4. 3 变形缝的设置应结合建筑平面和竖向布置情况、地基情况、基础类别、荷载差异等因素综合考虑。3.4. 4 设计中尽量不设或少设变形缝;当必须设缝时,宜使温度缝、防震缝、沉降缝三缝合一,缝宽取三者的大值。沉降缝应贯通基础和上部结构,温度缝和防震缝只需在地面以上沿全高设置,无需贯通地下部分。3.4. 5 当建筑物各部分之间的高度、荷载、刚度和地基强度差异较大以及分期建设时,可在其交接部位设置沉降缝或沉降后浇带,并应采取沉降观测措施(岩石地基可不设沉降后浇带)。1沉降缝的宽度:当房屋高度为3层及以下时取100mm;45层时取10
22、0120mm;5层以上不小于120mm。2沉降后浇带宽度8001000mm,竖向宜在同一平面内设置,一般在主体施工完不少于1个月,且沉降趋于稳定的前提下,采用高一等级的微膨胀混凝土浇筑,钢筋允许不断开,并设置附加钢筋加强。3设置沉降后浇带时,应采取下列措施调整各部分沉降,使其沉降尽量接近;(1) 增加主楼基础底面积和埋深、采用较坚硬的持力层、采用架空层和轻质材料减轻自重降低主楼基础的基底净反力;减小裙房基础尺寸增加其基底压力,减少二者沉降差。(2) 先施工主楼,后施工裙房以减少二者沉降差。(3) 根据主楼裙房的沉降差计算值,施工时预留二者的沉降差,使最终沉降稳定后,达到楼地面标高持平。3.4.
23、 5 当结构超长无法设缝时,应选择采取下列构造措施:1 加强外保温措施,加厚屋面隔热保温层或设置架空层;2 提高顶层、底层、山墙、内纵墙的端开间等温度影响较大部位的配筋率;3 当超长较多时,楼板上部纵向钢筋宜有一半通常设置;提高纵向框架梁腰筋配筋率和上部贯通钢筋数量。4 采用后浇带分段施工,后浇带间距3040m,宽度8001000mm,竖向允许不在同一平面内,可以曲折延伸。温度后浇带采用高一等级的微膨胀混凝土,不少于2个月后浇筑,钢筋允许不断开,一般不需再附加钢筋。5 采用掺膨胀剂或聚丙烯纤维配制的补偿收缩混凝土或纤维混凝土。6 地下室顶板和屋面板采用部分预应力,混凝土预压应力控制在0.20.
24、7MPa。地下室外墙采用部分预应力,混凝土预压应力控制在0.61.0MPa。7 地下室外墙水平分布筋宜采用螺纹钢筋,配筋率不小于0.5%,间距不宜大于150mm;当外墙有框架柱相连时,易在墙柱连接处产生过大应力集中,为分散应力,宜在此处增加(810)200水平附加钢筋,每边伸入墙内不小于500mm。8 基础、地下室外墙采用粉煤灰混凝土,设计强度等级的龄期取60天。或采用低水化热水泥,如矿渣硅酸盐水泥,严格控制砂石骨料的含泥量和级配。 9. 通长挑檐板、遮阳板宜每隔12m左右设置伸缩缝,缝宽1020mm,缝内填堵防水嵌缝膏,卷材防水可连续。当挑板挑出长度不小于1.5m时,板顶分布筋及板底双向钢筋
25、均不应小于8200。 10. 加强施工养护措施。3.4. 7 当建筑物各部分之间的刚度相差悬殊且结构形式不同、平面外伸太大、质量相差很大、有较大错层时应设防震缝。为了避免扭转变形下互相碰撞,防震缝不宜为折线形式。.5混凝土强度等级3.5. 1 普通混凝土结构混凝土的强度等级不应低于C25。3.5. 2 预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40。3.5. 3 按一级抗震等级设计时,框架梁、柱混凝土强度等级不应低于C30。3.5. 4 一般情况下,柱的混凝土强度等级不宜大于C60,梁板的混凝土强度等级不宜大于C40。3.5. 5 高层建筑剪力墙、框架柱混凝土优选强度等级较高等级,当层数大于3
26、0层时可以考虑钢骨混凝土(SRC)或钢管混凝土方案,达到减小墙柱截面尺寸的目的。3.5. 6 单项工程混凝土强度等级应考虑施工因素,级别不宜多于45种。墙、柱混凝土等级的变化一般应比截面尺寸变化的楼层向上延伸12层。.6构件截面选择3.6. 1 构件尺寸应根据荷载情况、变形控制要求、抗裂要求、抗震构造要求综合确定。3.6. 2 一般现浇钢筋混凝土梁板截面尺寸可以3.6.2-1和3.6.2-2表初步确定。民用建筑现浇混凝土结构构件参考尺寸 表3.6.2-1板厚度梁截面高度单向板1/251/35单跨梁1/81/12单向连续板1/351/40连续梁1/121/15双向板1/401/45*连续扁梁1/
27、121/18轻挑板1/101/12密肋梁单向1/181/22楼梯跑板1/30双向1/221/25无柱帽无梁楼盖1/30*井字梁1/151/20有柱帽无梁楼盖1/35*重挑梁1/51/6悬挑女儿墙墙板1/101/12轻挑梁1/8现浇空心楼盖 1/35*(明梁)网箱楼盖 1/251/40*(明梁)1/221/25(暗梁)1/201/25(暗梁)天然地基筏板厚度(应进行冲切验算)框支梁B4001/51/7平均地基反力150200 KN/m2单向1/81/6双向1/121/9单跨预应力梁1/121/18平均地基反力400500 KN/m2单向1/41/3多跨宽扁梁1/161/20双向1/61/4地下室
28、墙厚度外墙:250400mm(1层地下室)300500mm(2层地下室)400600mm(3层地下室)内墙200mm注:1)表中板厚、梁高以跨度为单位,*表示短跨。2)估算的梁断面尺寸,当发现有不合理的配筋率时,则应将梁高调整至具有合理的配筋率。预应力梁板的高跨比限值 表3.6.2-2国内经验美国后张委员会建议单向板1/401/451/48板柱体系双向板1/401/451/45板柱体系带托板双向板1/451/501/50周边梁支承双向板1/451/521/55密肋板1/301/351/35连续梁(主梁) 1/151/201/20连续梁(次梁)1/201/251/30悬臂梁1/10.7结构底部嵌
29、固部位3.7. 1 无地下室的建筑1一般情况下取基础顶面作为上部结构的嵌固部位。2 基础埋深较深,但有配筋刚性地面时,可取室外地面以下500mm处作为上部结构的嵌固部位。当基础埋深较深,并在标高±0.00处设有拉梁,结构计算层数应按增加一层考虑,拉梁按框架梁构造处理,此时仍取基础顶面作为上部结构的嵌固部位。3.7. 2 有地下室的建筑1宜将上部结构的嵌固部位设在地下室顶板,此时应满足以下条件:(1) 地下室顶板与室外地坪的高差不大于本层高度的1/3。(2) 地下室顶板结构应为梁板体系,楼面框架梁应有足够的抗弯刚度。(3) 地下室顶板应有足够的平面整体刚度,板厚不小于180mm,不得留
30、有大洞口,混凝土强度等级不小于C30,并采用双向双层配筋,每个方向每层的配筋率不小于0.25%。(4) 地下室的楼层剪切刚度不小于地上一层剪切刚度的2倍。一般情况下地下室外墙(挡土墙)可以参与地下室楼层剪切刚度计算,但当地下室外墙与上部结构较远时(大于1.5倍地下室高度),外墙不宜参与楼层剪切刚度计算。(5) 地下室柱每侧纵向钢筋面积,除满足计算要求外,不应小于地上一层对应柱每侧纵筋面积的1.1倍,多出的钢筋锚入地下室顶梁板内。地下室剪力墙的配筋不应小于地上一层剪力墙的配筋。2当地下室大部分顶板标高与室外地坪高差大于本层层高的1/3或楼板开有大洞口,不满足地下室的楼层剪切刚度不小于地上一层剪切
31、刚度的2倍(多个独立塔楼为1.5倍)时:(1)对于多层地下室,可将结构的嵌固部位置于地下一层地面,此时除满足第1条的(2)、(3)、(5)款外(部位相应由地下室顶板改为地下一层顶板),还应满足下列条件:a 地下一层楼层的剪切刚度应大于地上一层楼层的剪切刚度;b 地下二层楼层的剪切刚度应大于地下一层楼层剪切刚度,并应大于地上一层楼层剪切刚度的2倍。 (2)对于单层地下室,除了箱型地下室及全部为防空地下室时,箱基及人防顶板可作为结构嵌固部位外,其余均将嵌固部位设在基础顶面。3.7. 3 剪力墙底部加强区高度:1一般取墙肢总高度的1/10和底部两层的大值。2有地下室的建筑,一般自地下室顶算起。当地下
32、室顶板标高与室外地坪高差大于层高的1/3时,应从嵌固端向下延伸一层。3 带有裙房的高层建筑结构的加强部位,应从嵌固端向下延伸一层;4 大底盘结构以及裙房与主楼相连时,加强范围应高出裙房至少一层。5 底部大空间的带转换层结构,底部加强区的高度应延伸至框支层以上两层。6 落地剪力墙底部加强部位,墙肢两端宜设翼墙或端柱,抗震等级为一、二、三级时,剪力墙底部加强部位及上一层墙肢端部应按高规第7.2.15条设置约束边缘构件;抗震等级一、二、三级剪力墙的其他部位及抗震等级四级的剪力墙墙肢端部应按高规第7.2.16条设置构造边缘构件。.8结构抗震等级的确定3.8. 1 建筑结构的抗震等级根据抗震设防烈度、结
33、构类型、建筑结构高度、场地类别等因素综合确定。具体见抗规第6.1.2条及高规第3.9.3、3.9.4条的规定。地下室结构的抗震等级(1) 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,地下室结构的抗震等级见表3.8.2。 地下室结构的抗震等级 地下室层数抗震设防烈度6度7度8度9度地下一层同上部结构同上部结构同上部结构同上部结构地下二层不低于四级不低于四级不低于三级不低于二级(2)当地下室顶层楼板不能做为上部结构嵌固部位,嵌固在地下一层地面时,地下一、二层抗震等级同地上部分,地下二层以下层的抗震等级参考表3.8.2采用三级或四级。(3)当地下室为大底盘车库地上为多塔楼建筑时,若嵌固端
34、在地下室顶层,地上一层高层部分周圈以外相当于基础埋深范围内的抗震等级应同高层部分,地下一层其余部分以及地下二层的抗震等级可参考表3.8.2采用三级或四级。(4)纯地下室结构,可按非抗震设计,构造上可取抗震等级为四级。4. 钢筋混凝土结构计算与分析4.基本原则4.1 . 1 建筑结构应按实际情况进行重力荷载、风荷载和地震作用效应组合分析。4.1 . 2 当结构在施工及使用期间的不同阶段有多种受力状况时,应分别进行结构分析。4.1 . 3 高层建筑应考虑墙、柱的轴向变形的因素,进行施工期间分层加载的模拟分析,不宜简单的按一次加载计算。4.1 . 4 结构整体分析中内力与位移计算时,应按楼板面内刚度
35、无限大的刚性楼板假定;当楼板开有大洞口或楼板有凹口、宽度狭窄等存在较明显的面内变形时,应采用半刚性或弹性楼板进行补充分析。4.1 . 5 对于质量、刚度较均匀的结构应计算考虑偶然偏心时单向水平地震作用下的扭转影响。对于质量和刚度分布明显不均匀的结构(位移比大于1.2),应对不考虑偶然偏心时双向水平地震作用下的扭转影响,和考虑偶然偏心时的单向水平地震作用下的扭转影响分别计算,取两者最不利情况进行设计。4.1 . 6 8,9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑,应计算竖向地震作用。4.1 . 7 抗震设计时,建筑结构应进行弹性状态下的多遇地震作用下的内力与变形分析。框架梁及连梁可考虑局部塑性
36、变形引起的内力重分布。4.1 . 8 体型不规则的建筑、高度大于100m的建筑以及B 级高度的建筑,应至少采用两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体计算,且对于复杂的部位宜进行局部有限元补充分析。4.1 . 9 建筑结构进行地震力作用计算一般采用振型分解反应谱法,应考虑平移、扭转的藕联振动影响。4.1 . 10 抗震设防的下列建筑结构,应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。1特别不规则的建筑。2甲类建筑。37度和8度的、类场地高度大于100m的高层建筑。48度的、类场地高度大于80m和9度高度大于60m的高层建筑。5B级高度结构和超限结构。4.1 . 11 抗震设防的下列建筑结构,
37、 应进行多遇地震的弹性时程分析和罕遇地震下的弹塑性静力(pushover)或动力时程分析验算薄弱层的弹塑性变形;罕遇地震下的结构薄弱层弹塑性层间位移角应满足抗规表5.5.5的要求。1抗规5.5.2第1条规定的结构。(8度以上)2 下列条件竖向不规则的高层结构:1)8度、类场地和7度高度大于100m。2)8度、类场地高度大于80m。3)9度高度大于60 m。37度、类场地和8度时的乙类建筑。4板柱抗震墙结构和底部框架砖房。5高层钢结构。6B级高度结构和超限结构。4.1 . 12 进行时程分析时应符合下列要求:1根据建筑场地类别和地震分组选用不少于两组实际地震记录和一组人工模拟加速度时程
38、曲线。2每条地震波计算所得的结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算值的65%,多条地震波计算所得的结构底部剪力平均值不应小于振型分解反应谱法计算值的80%。3选用的地震波,其加速度时程持续时间不宜小于结构基本自振周期的34倍(一般取510倍)且不宜小于12s,步长可取0.010.02s。4输入地震加速度的最大值,复杂场地较重要的工程宜进行场地安全评估,提供场地地震加速度的最大值;其他情况可按表4.1.13取用。 时程分析所用地震加速度时程曲线的最大值 地震影响6度7度8度9度多遇地震1835(55)70(110)140罕遇地震125220(310)400(510)620括号的数值分别用于基本
39、地震加速度为0.15和0.30的地区4.2计算程序的选择4.2. 1 多层建筑结构的整体分析宜采用三维空间分析程序。4.2. 2 高层建筑结构的整体分析应采用三维空间分析程序。常用的结构分析软件的计算模型及适用范围见表4.3.2。4.2. 3 薄壁杆件模型假定为楼板平面无限刚,一般不适合剪力墙为长墙、矮墙、多肢剪力墙、框支剪力墙、无楼板约束的剪力墙的情况。4.2. 4 大底盘多塔楼结构宜采用可处理多葫芦串模型的动力分析程序,如SATWE、PMSAP、ETABS。常用的结构分析软件的计算模型及适用范围 计算模型分类计算假定适用范围程序名称三维空间分析法 剪力墙为开口薄壁杆件模型 将整个平面连肢墙
40、或整个空间剪力墙模拟为开口薄壁杆件,每一杆件的两个端点各有7个自由度,前6自由度的含义与空间梁、柱单元相同,第7个是用来描述薄壁杆件截面翘曲的。在小变形条件下,杆件的外轮廓线在其自身平面内保持刚性,在平面外可以翘曲。楼板假定为无限刚,采用薄壁杆件原理计算剪力墙,忽略了剪切变形的影响。框架、框架剪力墙、剪力墙、筒体结构TATTBSA板壳单元模型用每一节点6个自由度的壳元来模拟剪力墙单元,剪力墙既有平面内刚度,又有平面外刚度,楼板既可以按刚性考虑,又可以按弹性考虑。框架、框架剪力墙、剪力墙、筒体结构SATWE 广厦CAD墙组元模型矩形细分墙元模型,不但考虑了剪切变形有影响,而且引入节点竖向位移变量
41、,更准确的描述剪力墙的变形状态,是一种介于薄壁杆和连续体有限元之间的分析单元。框架、框架剪力墙、剪力墙、筒体结构PMSAPETABSMIDAS4.2. 5 对楼板削弱过大或错层、连体结构宜采用可考虑楼板在平面内变形影响的程序,如SATWE、MIDAS 、ETABS。4.2. 6 对转换层、加强层、框支剪力墙及楼板平面内受力较大的部位,宜采用通用有限元程序做局部应力分析,与总体分析结果比较作为设计依据,如PMSAP、 MIDAS、ETABS。4.3计算模型的简化4.3. 1 计算模型简化的计算简图应满足以下条件:1基本反映原结构的受力特征和传力关系;2基本符合原结构的边界条件;3基本符合分析程序
42、采用的计算假定条件。4.3. 2 以下情况楼板变形比较显著,应对采用刚性楼板假定的计算结果进行修正,采用弹性楼板假定:1楼板开大洞;2回形、凹形、弧形、长条形平面;3转换层;4裙房屋面层、立面外挑和收进变化较大的楼层;5两结构单元间只有薄弱的水平构件连接时; 6连体结构的连接体; 7错层结构。4.3. 3 顶部有多个塔楼时,应按多塔楼处理。4.3. 4 特殊构件,如角柱、框支柱、跨层柱、框支梁、悬挑梁、非连梁、非调幅梁、铰接梁等,程序不能自动识别时,应人工指定。1宜先指定框支梁,后指定角柱;2当连梁跨高比<5.0时,宜按墙洞输入,当连梁跨高比5.0时宜按框架梁输入;3当连梁轴线与墙轴线斜
43、交角30。时,应按非连梁输入;4转换层、嵌固层框架梁不能调幅,应按非调幅梁输入。4.3. 4 顶层为空旷大厅时,应对结构补充进行弹性时程分析,对顶层的结构构件宜采取高一等级的抗震构造措施,以增强其适应较大变形的能力。4.3. 5 顶层网架支撑于柱顶时,沿网架宽度方向应设置铰接梁,该层柱应按顶部铰支考虑其计算长度系数。4.3. 6 错层结构位于错层咬合部位的柱、墙,当程序无自动处理功能时,应人工指定或手算复核加强。纯框架结构的电梯井不宜采用剪力墙结构,宜做为框架填充墙输入。同一柱节点相交梁数不应大于6,否则易出错(SATWE)。4.4计算参数的取值4.4. 1 周期折减系数 该系数主要是考虑填充
44、墙对结构刚度的影响,其作用只影响地震力的计算。一般取值如下,填充墙多时取小值。 周期折减系数 结构类型填充墙较多填充墙较少框架结构0.60.70.70.8框架剪力墙结构0.70.80.80.9剪力墙结构0.91.01.04.4. 2 水平力作用方向角 1.一般情况下取0度;平面形状复杂或抗侧力结构非正交时,应分别按各抗侧力构件方向角计算一次;当程序给出最大地震作用方向角时,可按该方向输入计算;配筋取三者大值。2.根据抗规5.1.1-2的规定,当结构存在相交角大于15度的抗侧力构件时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用;4.4. 3 地下室层数 此值为嵌固层以下的层数,程序据此信息决定底部
45、加强区范围和内力调整;当地下室局部层数不同时,以主楼地下室嵌固层数输入。4.4. 4 施工过程模拟问题1.一般情况下,宜采用分层加载法计算,即SATWE的方法1或方法3。2.当基础刚度考虑上部结构影响时,宜采用分层加载法。4.4. 5 耦联振动、偶然偏心、双向地震作用1.由于结构刚心与质心存在偏心,所以任何情况下均应选择考虑耦联振动和偶然偏心。2.当单向水平地震考虑扭转的地震作用效应下,楼层最大水平位移和层间位移比大于1.2时,应考虑双向地震作用下的扭转地震效应。4.4. 6 振型数1.按侧刚计算时,一般较规则的单塔不考虑耦联取不小于3;单塔楼考虑耦联时不应小于9,复杂结构应不小于15,多塔楼
46、结构不应小于塔楼数的9倍。2.按总刚计算时,采用的振型数不应小于按侧刚计算的两倍,存在大跨梁或跨层长柱时,应特别注意低阶振型可能是局部振型,其对地震作用的贡献较小。3.计算振型数应保证地震作用质量系数不小于0.9。4.4. 7 梁端弯矩调幅系数 现浇框架梁一般取0.80.9。4.4. 8 梁刚度放大系数 该系数是考虑现浇楼板对梁刚度影响,其大小与楼板厚度、梁高度有关。Satwe中此系数按2010规范取值。4.4. 9 梁活荷载内力放大系数 该系数是考虑程序计算中未进行活荷载最不利布置带来误差的修正。一般高层建筑:1.01.1;活荷载较大高层和一般多层建筑:1.11.2;活荷载较大的多层建筑:1
47、.21.3。4.4. 10 梁扭矩折减系数 该系数只影响抗扭配筋,不影响内力。此值与楼板的抗弯刚度对梁的抗扭刚度之比有关,一般情况下楼板承受50%70%的扭矩,梁承受30%50%;对于边梁,由于只有一边有板连接,其承受的扭矩大于60%,应给予控制,其他部位一般情况下的抗扭配筋可忽略。因此建议该系数取不小于0 .6。4.4. 11 连梁刚度折减系数 框架剪力墙或剪力墙结构抗震设计时,连梁承受较大弯矩跟剪力,其截面设计时往往出现超筋;故在保证连梁具有足够承受竖向荷载的前提下,允许其适当开裂降低刚度,把内力转移到两侧剪力墙上。设防烈度为6、7度时折减系数一般取0.78、9度时取0.5,最小
48、不宜小于0.54.4. 12 总刚与侧刚 1按总刚计算耗时长且占内存较多。2无弹性楼板设置时宜按侧刚计算。3有弹性楼板设置时应按总刚计算。4规范要求控制周期比、层刚度比、位移比要求在刚性楼板条件下进行,因此任何情况下均需按侧刚计算一次,以验算层刚度比、位移比。4.4. 13 层刚度计算模式 1剪切刚度(Ki=GiAi/hi):计算嵌固层刚度和纯框架结构层间刚度时采用,带斜撑结构不宜采用。2剪弯刚度(Ki=Vi/i):适用于计算任何结构的层间刚度计算,建议采用。3层地震剪力与层地震位移差之比(Ki=Qi/i):程序默认为该模式,应选择刚性楼板假定。对于弹性楼板应计算两次,先在刚性楼板条件下找出薄
49、弱层,再在真实条件下检查找出的薄弱层是否得到确认。4.4.14 非调幅梁指定当梁端弯矩的调幅系数小于1.0时,程序除了能对自动识别的连梁、悬臂梁不进行调幅外,对其他所有按主梁输入的梁均进行调幅;但转换梁和嵌固层的框架梁按其受力要求不允许调幅,必须人工指定该类梁为非调幅梁。4.4.15 风荷载的修正1大多数程序风载均从嵌固端算起,当计算嵌固端在地下一层或基础时,应将风荷载修正为从标高±0.00算起。2顶层女儿墙高度大于1米时,应修正顶层风载,增加女儿墙的风载。4.5计算结果分析4.5.1 周期、质量、地震力1正常情况下,非耦连计算地震作用时,结构周期大致在以下范围:框架结构: T1=(
50、0.120.15)n 框剪结构: T1=(0.080.12)n 剪力墙结构: T1=(0.040.08)n 筒中筒结构: T1=(0.060.10)n n为结构计算层数并且T2=(1/31/5)T1 T3=(1/51/7)T1如果计算结果偏离上述值太大,应当考虑本工程刚度是否过大或过小,必要时可调整结构布置跟截面尺寸等。如果结构布置跟截面正常,无特殊情况下偏离太远,应检查输入数据是否有错误。2一般建筑结构单位面积的质量,对于框架结构约为1215kN/m2,框架剪力墙结构约为1316kN/m2,剪力墙结构约为1619kN/m2。如果计算结果与此相差很大,应检查荷载输入是否正确。3结构水平地震剪力
51、系数(剪重比)应在合理的范围内,满足高规表4.3.12。当计算的地震剪力小于表4.3.12规定的数值而层间位移角又偏大时,说明结构过柔,宜适当加大竖向构件的截面,提高刚度;当地震力过大而层间位移角又偏小时,宜适当减小竖向构件的刚度以求得合适的经济技术指标;当地震剪力过小而层间侧移恰当时,可采用大于1的地震力放大系数,以满足剪重比的要求;对于竖向不规则的结构薄弱层,应采用1.15的地震力放大系数。4.5.2 结构刚度的控制与调整对于刚度和刚度比的控制可采用下表方法调整。 结构刚度的控制与调整 刚度控制内容不满足时调整方法1弹性层位移角控制:Umax/h1/5001/1000调整层高,加强竖向构件刚度2层刚度比控制:Ki/Ki+10.7且3Ki/(Ki+1+ Ki+2+ Ki+3)0.8调整层高,加强或削弱相关层刚度,或按高规第5.1.13、5.1.14条处理3转换层刚度比控制:详高规附录E调整层高,加强或削弱相关层刚度4嵌固层刚度
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