建筑结构抗震设计的来龙去脉

《建筑结构抗震设计的来龙去脉》概要简介大家好，感谢大家抽出宝贵时间来关注本书，本书涉及的主要内容有：结构抗震设计的来龙去脉建筑结构形式及方案选择构件设计及设计荷载选择整体计算参数的合理选取软件应用及结果控制分析地基基础设计的前因后果JCCAD程序设计基础示例经典计算例题的详细解析结构施工图中的常见问题结构施工图中的校审内容本书全面阐述了结构设计的方方面面，从概念到计算，从理论到实际，从整体到细部，针对每一个知识点都尽可能的将其阐述明白，让设计人员对结构设计真正做到知其然并知其所以然，本书不单将知识点讲明白讲透彻，还以手把手的方式将软件应用的过程及注意事项，进行了详细的讲解，方便大家为以后的设计作为参考。同时设计人员可将画完的施工图按照本书的校审内容逐条进行复核，相信通过认真核对，定能够将90%以上的错误扼杀在出蓝图前，避免以后出现过多的变更和重复工作。工程结构设计是一项严谨复杂的工作，限于本人的水平及对国家标准的理解程度，书中难免有不妥之处，希望读者批评指正。同时，希望这本书能给您答疑解惑，并成为您设计生涯中的良师益友。1建筑结构抗震设计的来龙去脉1.1地震形成的前因后果及震级与抗震设防烈度之间的关系P11.1.1地球的构造P11.1.2地震形成的原因P11.1.3震源与震源深度P11.1.4地震波的种类及三要素P11.1.5震级与烈度的关系P21.1.6地震灾害、地表破坏及地震区的划分P21.2建筑结构的抗震设防原则、抗震设防水准、抗震设防目标P31.2.1建筑结构的抗震设防原则是“以预防为主”P31.2.2建筑结构的抗震设防水准分为三个水准P31.2.3建筑结构的抗震设防目标是小震不坏，中震可修，大震不倒P41.2.4三水准的设防目标所对应的结构性能P41.3建筑结构抗震设计的核心：概念设计P41.3.1结构概念设计的主要内容P41.3.2场地与地基的概念设计P51.3.3结构布置的概念设计P51.3.4构件及结构的大变形利用P61.3.5平面刚度分布不均匀、不对称产生的震害P61.3.6竖向刚度突变产生的震害P61.3.7防震缝宽度不足产生的震害P71.3.8场地影响产生的震害P71.3.9框架的震害P81.4建筑结构抗震设计的方法：参数设计P91.4.1二阶段的抗震设计要求P91.4.2二阶段的抗震设计方法P91.5各类建筑的抗震设防类别和抗震设防标准P101.5.1抗震设防类别的划分P101.5.2抗震设防标准的规定P101.6地震作用计算的原则P111.6.1地震作用计算原则一：水平、竖向地震作用的计算及扭转影响P111.6.2地震作用计算原则二：平面规则建筑结构的偶然偏心的影响P111.6.3地震作用计算原则三：地震作用计算时，规定结构的最小地震剪力P121.7地震作用计算所涉及的主要参数P131.7.1抗震设计反应谱P131.7.2地震影响P131.7.3设计基本地震加速度P131.7.4设计特征周期P1321.7.5设计地震分组P131.7.6场地对结构抗震的影响P141.7.8结构自振周期T1P151.7.9重力荷载代表值P161.7.10抗震等级P161.8各类建筑的水平、竖向地震作用计算方法P201.8.1底部剪力法简介及例题解析P211.8.2振型分解反应谱法简介及注意事项P221.8.3弹性时程分析法简介P221.8.4竖向地震作用的计算简介及例题解析P231.9极限状态设计方法中的作用、作用效应、抗力、荷载定义的区别P241.9.1极限状态设计方法简介P241.9.2结构上的作用、作用效应和结构抗力的定义P251.9.3荷载与作用的关系P251.9.4荷载的代表值P261.9.5荷载效应组合P271.9.6荷载效应组合设计值P281.10建筑结构的非抗震设计和抗震设计的区别与联系P291.10.1区分“地区抗震设防”和“建筑抗震设防”P291.10.2非抗震设计和抗震设计的区别和联系P291.11建筑结构抗震验算的主要内容P311.11.1多遇地震下结构承载力验算P311.11.2抗震变形验算P331.12建筑结构的抗震性能设计、抗连续倒塌设计P331.12.1结构抗震的性能设计P331.12.2结构抗震的抗连续倒塌设计P331.13结构计算的量化规定P341.13.1结构计算的一般规定P341.13.2连梁刚度的折减P351.13.3楼面梁刚度的增大P351.13.4框架梁弯矩的调幅P351.13.5楼面梁扭矩的折减P361.13.6结构整体稳定P361.13.7结构的抗倾覆规定P371.14非结构构件的抗震设计P381.14.1非结构构件的定义及分类P3831.14.2非结构构件的抗震设计P382建筑的结构形式及结构设计的注意事项2.1框架结构P392.1.1框架结构的简介P392.1.2框架结构体系设计的注意事项P392.1.3框架结构的构件设计P402.1.4框架结构梁上立柱子的设计方法P452.1.5框架结构因基础较深致首层层高较高的设计方法P462.2剪力墙结构P472.2.1剪力墙结构的简介P472.2.2剪力墙结构的墙体布置要求P472.2.3剪力墙结构的洞口布置要求P482.2.4剪力墙结构的延性设计P492.2.5与剪力墙平面外相连的楼面梁设计P502.2.6剪力墙结构外墙角部开设角窗的设计方法P502.2.7剪力墙结构中设置较长剪力墙的缺点及处理措施P512.2.8不宜将楼面梁支承在剪力墙连梁上P512.2.9剪力墙连梁剪力超限时可采取的措施P522.3框架-剪力墙结构P532.3.1框架-剪力墙结构的简介P532.3.2框架-剪力墙结构的组成形式P532.3.3框架-剪力墙结构的布置要求P532.3.4仅布置少量剪力墙的框架结构和剪力墙量较少的框架-剪力墙结构设计注意事项P552.4筒体结构P562.4.1筒体结构的简介P562.4.2框架-核心筒结构的布置要求P582.4.3筒中筒结构的布置要求P602.4.4筒体结构楼盖角区楼面梁的布置P612.5混合结构及复杂结构P622.5.1混合结构的简介P622.5.2混合结构的延性设计P632.5.3连体结构的设计P642.5.4多塔结构的设计P662.5.5体育场馆的设计P682.6方案设计的选择及注意事项P702.6.1如何看懂地勘报告P702.6.2确定建筑物抗震等级的完整步骤及其注意事项P7142.6.3确定地震作用方向的注意事项P722.6.4混凝土结构其耐久性设计的注意事项P732.6.5结构设计时如何合理选用混凝土强度等级P742.6.6建筑物内有游泳池和大型浴室时如何划分其环境类别P742.6.7新建建筑与老建筑紧靠时设计的注意事项P752.6.8高层主楼和低层裙房之间是否设沉降缝的方案选择及处理措施P752.6.9地下室平面长度超过伸缩缝最大间距要求时所采取的构造措施P772.6.10建筑物的结构单元长度过长时所采取的可靠措施P772.6.11建筑工程中的“一带四缝”的定义及区别P782.6.12框架结构设有少量混凝土墙体时结构的正确计算及分析P862.6.13结构抗震时对楼梯设计的注意事项P872.6.14概念设计和延性设计的重要性及用钢量大结构反而不安全的实例P872.6.15楼板有较大的凹入或洞口时应采取的加强措施P892.6.16框架结构中雨篷板和楼层板不能整体现浇时的处理方法P902.7构件设计的注意事项及处理措施P912.7.1地下室外墙设计时的注意事项P912.7.2基础拉梁的设置及其配筋的正确计算P942.7.3越层柱配筋设计时的注意事项P952.7.4框架结构边梁的抗扭箍筋和纵筋配置的注意事项P952.7.5体育馆中的斜向悬挑大梁箍筋配置注意事项P952.7.6刀把形板配筋计算及配筋构造的注意事项P962.7.7同一区格内局部降板时，配筋计算及构造注意事项P972.7.8框架结构中的填充墙设计时的注意事项P972.7.9框架梁、柱中心线偏心距较大时应采取的措施P982.7.10框架梁受扭配筋构造设计应当注意的问题P992.7.11连梁或框架梁上开洞设计的注意事项P1012.8设计荷载的选取P1032.8.1楼面和屋面均布活荷载P1032.8.2地下室顶板均布活荷载P1042.8.3雪荷载及风荷载P1042.8.4地下水压力P1042.8.5土压力P1042.8.6地下室室外地面活荷载P1042.8.7地面堆料荷载P1042.8.8自动扶梯荷载P1042.8.9医院建筑中布置有医疗设备房间的楼(地)面均布活荷载P1052.8.10电信建筑中楼面等效均布活荷载P1052.8.11各类机房的楼面等效均布活荷载P1072.8.12各类轻质材料隔墙的自重标准值P1092.8.13商业仓库库房楼(地)面均布活荷载P1092.8.14物资仓库楼(地)面均布活荷载P1102.8.15专业性很强的工业建筑楼面安装、检修荷载P11153结构整体计算时设计参数的合理选取(以SATWE软件为例)3.1总信息P111P113.1.3恒活荷载计算信息P1123.1.4施工模拟次序的指定P1133.1.5风荷载计算信息P1153.1.6地震作用计算信息P1163.1.7规定水平力的确定方式P1163.1.8水平力的夹角和斜交抗侧力构件方向的附加地震数P1163.1.9裙房层数和转换层所在层号P1173.1.10地下室层数与嵌固端所在层号P1183.1.11是否对全楼强制采用刚性楼板假定P1193.1.12墙元、弹性板细分最大控制长度(单位m)P1213.1.13墙梁转框架梁的控制跨高比P1213.2荷载信息与荷载组合信息P1221风荷载信息P1223.2.2活荷载信息P1233.2.3荷载组合信息P1243.3地震信息P1243.3.1地震作用计算信息P1243.3.2结构的地震反应分析方法P1263.3.3计算振型个数P1273.3.4周期折减系数P1273.4调整信息P1283.4.1梁端负弯矩调幅系数P1283.4.2梁活荷载内力放大系数P1283.4.3梁扭矩折减系数P1283.4.4连梁刚度折减系数P1283.4.5中梁刚度放大系数P1293.4.6是否按抗震规范第5.2.5条调整楼层地震剪力P1293.4.70.2V0的分段调整P1303.4.8全楼地震作用放大系数P1303.4.9指定薄弱层个数及薄弱层地震内力放大系数P1303.5设计信息P1313.5.1结构重要性系数P1313.5.2柱计算长度计算原则P1313.5.3梁柱重叠部分简化为刚域P1313.5.4柱配筋计算原则P13163.63.6.24.1.14.24.2.24.2.34.2.44.2.54.3.24.3.34.3.44.3.54.3.65.1.15.25.2.2.4地下室信息P132回填土对地下室的约束P132回填土容重和回填土侧压力系数P132室外地面附加荷载P1324PKPM应用的设计经验及计算结果的控制与分析PKPM应用的设计经验P133结构建模的原始数据应尽可能准确P133楼面活荷载折减系数在PKPM中的应用P134次梁的输入方法对结构设计的影响P135井字梁结构的计算P136转换柱结构的荷载导算P137特殊模型的处理P138斜坡梁的建模方式及封口梁的归并处理P138错层结构的建模P139越层柱、越层支撑的建模P139板-柱结构的建模P140厚板转换层结构的建模P140PKPM中震不屈服与中震弹性的实现方法P140SATWE软件计算结果的控制目标及可靠分析P142控制轴压比P142控制周期比P142控制位移比和位移角P144控制层刚度比P145控制楼层受剪承载力比P146控制剪重比P147控制刚重比P1485地基与基础设计土的成因与分类、土的相关设计指标P148土的成因及分类P148土的三相组成P149土的物理性质(三相比例)指标P149土的物理状态指标P151土的自重应力和附加应力、基底压力、基底附加压力P153土的压缩性指标P154地基沉降的设计方法及计算举例P156地基沉降的简介P156地基沉降的计算方法P157应力面积法(规范法)计算地基最终沉降量举例P159JCCAD程序中的沉降计算方法P16275.2.5沉降观测的注意事项P1665.3地基处理的方案选定及设计举例P1675.3.1地基处理的简介P1675.3.2地基处理的方法及设计举例P1685.3.3地基处理方案的确定P1765.3.4液化土地基简介及抗液化措施P1785.4基础抗浮设计的注意事项及设计举例P1785.4.1基础抗浮设计的注意事项P1785.4.2抗浮设计水位与防水设计水位的关系P1835.4.3防水板抗浮在JCCAD程序中的设计P1845.5地基基础的类别及设计重点P1865.5.1地基基础设计的简介P1865.5.2地基基础的类别P1875.5.3基础埋置深度P1875.5.4地基承载力P1895.6柱下独立基础设计的注意事项及设计举例P1935.6.1柱下独立基础设计时的注意事项P1935.6.2柱下独立基础在JCCAD程序中的设计P1965.6.3柱下独立基础加防水板的设计P1995.7柱下条形基础设计的注意事项及设计举例P2015.7.1柱下条形基础设计时的注意事项P2015.7.2柱下条形基础在JCCAD程序中的设计P2035.8筏形基础设计的注意事项及设计举例P2095.8.1筏形基础设计时的注意事项P2095.8.2筏形基础在JCCAD程序中的设计P2115.9桩承台、桩筏基础设计的注意事项及设计举例P2175.9.1桩基础设计时的注意事项P2195.9.2桩的选择、布置及构造P2235.9.3承台的计算与设计P2435.9.4桩承台基础在JCCAD程序中的设计P2535.9.5桩筏基础在JCCAD程序中的设计P2645.9.6JCCAD桩承台计算和筏板有限元计算结果差异简析P2805.9.7预应力混凝土管桩基础设计举例P2815.9.8建筑基桩的试桩与检测P2915.9.9基桩检测数量汇总P297《桩基规范》第5章的桩基计算的脉络总结P2985章的相关条文之间的联系P29985.9.13桩基疑难问题汇总P3095.9.14灌注桩施工方法简介P3125.10JCCAD程序计算基础时荷载的正确选择P3145.10.1读入上部结构计算传来的各种荷载P3155.10.2上部结构传来荷载的作用位置P3165.10.3上部结构传来荷载的校核方法P3175.10.4附加荷载的输入P3195.10.5各类基础设计时荷载的选用P3195.10.6各类荷载工况的重点说明P3205.11JCCAD程序计算基础时覆土重和基床反力系数K的正确计算P324JCCAD计算P324JCCADKP5.12重力式挡土墙设计的注意事项及设计举例P325力式挡土墙的简介P3255.12.2朗肯、库伦土压力理论P3265.12.3重力式挡土墙的构造及稳定性验算P3305.12.4地面均布荷载转换成地下室挡土墙侧向面荷载的计算P3326建筑结构施工图设计与校审6.1施工图设计过程中的注意事项P3336.1.1结构设计总说明的编写要求P3336.1.2结构设计总说明的内容P3336.1.3区分钢筋机械连接接头的等级和应用部位P3356.1.5钢筋采用并筋时的主要形式及计算方法P3376.1.6钢筋的等截面代换、等强度代换计算方法P3386.1.7电梯结构设计注意事项P3396.1.8特殊字符的输入方法P3406.1.9设计基准期、设计使用年限、结构设计寿命的区别P3416.1.10钢筋混凝土连梁、框架梁、次梁和基础拉梁之间的区别P3426.1.11结构设计优化与成本控制P3446.1.12房地产建筑成本(2012年新)P3456.1.13一份完整的结构设计计算书都应包含哪些内容P3476.2结构施工图中的常见问题汇总P3476.2.1关于结构说明的常见问题P3476.2.2关于结构计算的常见问题P3486.2.3关于结构构造的常见问题P3486.2.4关于结构布置的常见问题P3496.2.5关于地基基础及基础梁的常见问题P35196.2.6关于地下室结构及人防结构的常见问题P3516.2.7关于框支梁、柱结构及其他转换结构的常见问题P3536.2.8关于剪力墙及柱结构的常见问题P3536.2.9关于梁及板结构的常见问题P3546.2.10关于电梯井、电梯坑及电梯机房结构的常见问题P3566.2.11关于自动扶梯支承结构的常见问题P3566.2.12关于楼梯结构的常见问题P3566.2.13关于构架及雨篷结构的常见问题P3576.2.14关于设备管井的常见问题P3576.2.15关于结构大样的常见问题P3576.2.16关于幕墙支承结构的常见问题P3586.2.17关于室外结构的常见问题P3586.3结构专业施工图的校审内容汇总P3596.3.1结构布置及总说明校审内容P3596.3.2基础平面布置图的校审内容P3596.3.3基础剖面图的校审内容P3606.3.4有关地下室的校审内容P3616.3.5有关模板图的校审内容P3626.3.6有关梁、板平面图的校审内容P3626.3.7有关柱、墙平面图的校审内容P3636.3.8有关平面交接大样的校审内容P3656.3.9有关楼梯图的校审内容P3656.3.10有关荷载及计算书的校审内容P365期较长，振幅较大。与体波相比，面波的周期长，振幅大，速度慢，衰减慢，能传到较远的地方。在距离震中近的地方，面波成分较少，随着震中距离的增加，面波的成分也增加。P波使建筑物产生上下颠簸，S波使建筑物产生水平摇动，而面波则使建筑物既产生上下颠动又产生水平摇动，一般是在S波和面波都到达时振动最为剧烈。由S波和面波产生的水平振动是导致建筑物地震破坏的重要因素；在震中区，由P波产生的竖向振动所造成的破坏也不容忽视。2.地震波的三要素地震引起地面运动。地面运动的位移、速度和加速度可以用仪器记录下来。在地震波的特性中，对工程抗震有重要意义的量是地震波的强度(最大振幅或叫峰值)、频谱(波形)和持续时间等三者，常被称为地震波三要素。1.1.5震级与烈度的关系1.震级：震级是衡量地震本身强度的等级标度。震级用以说明某次地震的大小，用M表示。震级的原始定义：在离震中100km处用伍德-安德生式标准地震仪所记录到的最大水平位移(即振幅A，以微米(μm)计)的常用对数值：M=logA。例如，在距震中100km处标准地震仪记录到的最大振幅A=100mm=100000μm，则M=logA=log105=5，即这次地震为5级。一般地说，小于2级的地震，人们感觉不到，叫微震；2~5级地震，人们能感觉到，叫有感地震；大于5级的地震，能造成不同程度的破坏，叫做破坏性地震；大于7级的地震，则称为强烈地震。1976.07.28发生的唐山地震，震级为7.8级。2.烈度：地震烈度是用来衡量地震后果的一种度量，它表示某一地区地面和各类建筑物遭受某一次地震影响的强弱程度。对于一次地震来说，震级只有一个，烈度则随着地点的变化，而有若干个。一般来说，距震中越远，地震影响越小，烈度越低；反之，距震中越近，地震影响越大，烈度越高。震中的烈度最高。地震烈度值是根据人的感觉、器物的反应以及地面、建筑物的破坏程度等宏观现象，以地震烈度表为标准综合评定的。地震烈度的划分如下：1)地震烈度1~2度：人无感觉，只有仪器能记录到。2)地震烈度3度：少数人有感，仪器能记录到。3)地震烈度4~5度：睡觉的人会惊醒，吊灯摆动。4)地震烈度6度：器皿倾倒，房屋轻微损坏。5)地震烈度7~8度：房屋破坏，地面裂缝。6)地震烈度9~10度：桥梁、水坝损坏、房屋倒塌，地面破坏严重。7)地震烈度11~12度：毁灭性的破坏。3.震中烈度与震级的关系震中烈度与震级的大致对应关系(M=1+I0)表1.1.5-12345678震中烈度I34~567~8910~1111~121.1.6地震灾害、地表破坏及地震区的划分1.地震灾害一般可分为一次灾害、二次灾害和三次灾害。1)一次灾害是指地震造成的直接灾害，如地表的破坏，建筑物的倒塌等；二水准烈度。地震发生的地点、时间和强度是随机的，地震区划所能提供的也只是一定区域、一定年限和一定概率水准基础上的地震参数。具体设计时还有待商讨。1.2.3建筑结构的抗震设防目标是小震不坏，中震可修，大震不倒抗震设防的目标是减少地震灾害的损失，它是对于建筑结构应具有的抗震安全性的要求，且建筑结构的抗震设防是以现有的科学水平和经济条件为前提。与三水准烈度对应的抗震设防目标是：1.遭遇第一水准烈度(小震)时，一般情况(不是所有情况)，建筑物处于正常使用状态，从结构抗震分析角度，可视结构为弹性体系，应用反应谱进行弹性地震反应分析；2.遭遇第二水准烈度(中震)时，结构进入一定程度的非弹性工作阶段，但非弹性的变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围；3.遭遇第三水准烈度(大震)时，结构可以有较大的非弹性变形，但应控制在不倒塌的范围。严重破坏而不倒塌的房屋，虽然没有修理价值，但可以避免人员和设备的严重损失。1.2.4三水准的设防目标所对应的结构性能要达到三水准的设防目标，建筑结构所对应的三种性能表现如下：1.第一水准(小震不坏)时：建筑在其使用期间，当遭遇多遇地震(50年超越概率约63%，重现周期50年)时，建筑不损坏，不需要修理，结构应处于弹性状态。建筑进行承载力极限状态验算及弹性变形不超过规定的弹性变形限值。2.第二水准(中震可修)时：建筑在抗震设防烈度地震(50年超越概率10%，重现周期475年)作用时，允许结构达到或超过屈服极限，产生非弹性变形，但非弹性变形或结构体系的损坏控制在可修复的范围，不发生不可修复的破坏。3.第三水准(大震不倒)时：遭遇罕遇地震(50年超越概率2%~3%，重现周期为1600年~2400年)作用时，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值，以免倒塌。1.3建筑结构抗震设计的核心：概念设计建筑结构抗震设计包含了两个设计范畴，即概念设计和参数设计。建筑结构抗震概念设计主要针对地震的不确定性和有限元分析的近似性，从概念上，特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策；建筑结构的参数设计主要是采用二阶段的抗震设计方法(地震作用计算、构件强度验算和结构变形验算等)实现三水准的抗震设防要求。两者是相辅相成的。作为一个正确的抗震设计，必须重视抗震概念设计，灵活而又合理地运用抗震设计思想，才能不致陷入盲目的计算工作。1.3.1结构概念设计的主要内容1.合理的建筑体型和结构形体：1)使风荷载效应最小；2)使地震作用效应最小。2.合理的结构选型：1)应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。2)应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。力3)应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。4)宜有多道抗震防线。5)宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。6)结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。3.合理的结构布置：1)结构平面布置宜规则对称：(1)竖向构件沿周边对称布置；(2)剪力墙带翼缘；(3)承载力大的地方布置竖向构件。2)结构侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。(1)刚度如太小，则地震时的侧移大，导致非结构构件和结构构件的破坏加重；刚度如太大，则地震力将增加。(2)结构的抗剪、抗弯、抗压、抗拉、抗扭等强度均应满足抗震要求。 (3)四强四弱：①强柱弱梁；②强剪弱弯；③强节点弱构件；④强压弱拉。3)整体为弯曲变形而非剪切变形，尽量避免扭转变形。4.采用高强轻质的材料，充分发挥构件材料性能：延性(变形能力)要强。结构在保持一定强度条件下，如具有稳定的塑性变形能力，则在地震中可消耗输入于结构的地震能量，减少地震力，防止结构发生严重脆性破坏或倒塌。5.整体性要好。整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。6.合理设置抗震缝、伸缩缝、沉降缝。7.合理选择基础类型。8.施工质量要精良。9.造价要合理。1.3.2场地与地基的概念设计场地影响结构的地震反应，结构地震反应的大小决定了结构的震害。一般来说，在深厚的软土层上，高层建筑的地震反应较为强烈；在浅薄的硬土层上，则自振周期较短的结构的地震反应较为强烈。因此，在设计软土地基上的房屋时，要注意柔性结构的反应；反之，在设计硬土地基上的房屋时，要注意刚性结构的反应。在地基和基础设计中，要注意同一结构单元不宜设置在性质截然不同的地基土上以及采用不同类型的基础，地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，宜加强基础的整体性和刚性。1.3.3结构布置的概念设计地震后的震害调查和理论分析证明，结构体型简单，刚度中心和质量中心一致，沿平面、竖向的质量分布及刚度分布均匀的建筑物，有更好的抗震能力，震害小。因此，在概念设计中，对结构的布置要注意以下几点：1.建筑物平面布置宜简单、对称、质量中心与刚度中心重合。从抗震观点看，方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面最有利。平面伸出的翼部较长，有凹角，而且在某一方向上不对称，属于不规则平面，地震时，扭转效应将使远离刚度中心的翼肢端产生较大的位移而开裂、倒塌，或使凹角处产生应力集中而开裂。这里要注意，即使平面规则、对称的建筑，仍要求质量和刚度的平面分布使刚度中心与质量中心一致，否则扭转效应仍会发生，使远离刚度中心的构件产生较大的震害。2.建筑物竖向的刚度分布应均匀和连续，不宜有刚度突然消弱的层次，否则地震时易造成塑性变形集中的薄弱层；也不宜使最上面几层的刚度减去太多，否则地震时易形成鞭梢效应，加重震害。3.建筑物平、立面布置很复杂时，可以考虑用防震缝将结构分离成若干个独立的单体，但要注意两点：1)设置防震缝的目的是把复杂平、立面的建筑，分割成简单体型的建筑物。由于设缝后也改变了结构的自振周期(一般情况下周期变长)，反而有可能和地基土的固有周期接近；而且分隔后的各单体的抗震构件要安排得当，刚度均匀对称，否则也会增加震害。由此可见，防震缝的设置与否应根据地震反应大小和结构布置以及地基土的特性，从概念上加以决策，必要时还要作地震反应分析的比较。2)如决定设置防震缝，则结构要自上而下(基础以上)断开，缝两侧设双柱或双墙，并有足够的缝宽，注意不能被建筑垃圾堵塞而不起作用，也不能因硬质封盖材料卡缝而失效。防震缝的相关条文详见《抗规》-3.4.5条和《高规》-3.4.9条。1.3.4构件及结构的大变形利用在抗震概念设计中，人们应不仅着眼于小震不坏，还要考虑大震不倒。长期实践使人们认识到，仅利用材料的弹性阶段去抗御罕遇的大地震是不明智的，应该利用材料的弹塑性性能通过构件以至结构的塑性变形性能来消耗地震时输入结构的能量。钢、钢筋混凝土的适筋受弯构件，因其都有明显的屈服点，可以通过大变形来消耗输入的地震能量，而钢筋混凝土受剪构件、轴压比高的柱子、短柱、节点以及砌体等却不太具备这些特点。因此，在概念设计中要扬长避短，或加以改造使之改性：1.在钢筋混凝土框架结构中，梁、柱、节点三者的关系是：任何一部分进入屈服，另外两个部分可得到一定的保护。因此，考虑到梁、柱、节点的塑性性能的差异，在设计中，要考虑强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的关系，促使梁以受弯屈服的形式产生大变形来消耗地震时输入的能量，从而避免修复困难的柱、节点的破坏和尽可能的防止倒塌。2.砌体是一种脆性材料，但在达到极限承载能力后还有一定的变形能力。为了利用这些变形能力，可以用内配筋，即在水平灰缝和竖缝中配筋；或外配筋，即在墙的双面用钢筋网水泥砂浆面层以充分利用砌体大变形，使砌体在大变形时仍具有一定的强度。此外，在砌体内设置构造柱，形成约束砌体，从而可以充分利用砌体原有的变形能力。1.3.5平面刚度分布不均匀、不对称产生的震害建筑平面复杂，结构刚度不对称，地震时容易引起扭转和局部应力集中(尤其在凹角处)，若未采取相应的加强措施，则将会造成严重震害。例如，天津市一栋六层的现浇钢筋混凝土框架结构，高27m，平面呈L形。由于设计时没有充分估计扭转的影响，唐山地震时其处于8度区，震后调查发现，二、三层角柱严重破坏，边柱在窗台处有水平裂缝，外墙和内填充墙产生不少裂缝。又如天津市754厂11号厂房，平面为矩形，中间为五层现浇钢筋混凝土框架，两端均与刚度很大的砖砌楼电梯间相连，总平面布置对称。但由于房屋长度达110m，在中央处设置了一道伸缩缝，把整个房屋分成了两个刚度分布不均匀、不对称的独立单元，唐山地震时，该厂房产生了显著的扭转，致使框架柱严重扭裂，楼梯间墙体产生严重开裂和错位。1.3.6竖向刚度突变产生的震害结构刚度沿竖向分布局部消弱或突然变化时，在地震中往往形成薄弱部位，产生较大的2.1.5框架结构因基础较深致首层层高较高的设计方法1.多层钢筋混凝土框架结构，当首层层高较高，独立基础埋深又较深，抗震设计时楼层的弹性层间位移角常常难以满足《抗震规范》的要求。如要使框架结构楼层的弹性层间位移角满足《抗震规范》的要求，当不考虑设置少量剪力墙时，通常可以采用下列三项措施的一种：1)加大框架结构梁、柱截面尺寸，提高混凝土强度等级。2)采用短柱基础，使框架柱嵌固在基础短柱顶面，从而减小框架结构首层层高。3)在框架结构±0.000地面以下靠近地面处，设置拉梁层，将框架结构首层分为两层。在这三种措施中，第一种措施常因建筑使用功能的要求，受到限制，不便任意加大梁、柱截面尺寸，而提高混凝土强度等级对改善结构侧向刚度又不明显；在第二种和第三种措施中，编者建议首先采用短柱基础，短柱基础受力明确，构造简单，施工方便。短柱的截面尺寸和配筋构造要求可参照《地基规范》第8.2.5条的规定确定。2.当采用设置拉梁层时，设计中应注意以下几个问题：1)拉梁层的拉梁应按框架梁设计；抗震设计时，拉梁应按相应抗震等级的框架梁设置箍筋加密区。2)拉梁层无楼板，在PMCAD交互式建模时，应定义楼面全部房间开洞或定义零厚度楼板；结构整体计算时再定义弹性楼板(弹性膜)并采用总刚分析。3)有填充墙等荷载的拉梁，应如实输入作用在拉梁上的线荷载或其他荷载，如楼梯立柱的集中荷载等。4)设有拉梁层的框架结构，多了一个拉梁层，宜计算两次：第一次，将框架柱嵌固在基础顶面进行结构整体计算；第二次，假定拉梁层为地下室，即定义一层地下室后将框架柱嵌固在地下室顶面进行结构整体计算；框架梁、柱配筋取两次整体计算结果的较大值。5)首层楼面以下基础顶面以上的框架柱，宜取拉梁层以上及以下框架柱纵向受力钢筋的较大值通长配筋；抗震设计时，拉梁以下的框架柱宜全高加密箍筋。6)设有拉梁层的框架结构，之所以要进行两次整体计算，其原因是：其一、仅将框架柱嵌固在基础顶面处进行结构整体计算，可以使拉梁层顶面以下、基础顶面以上框架柱的配筋较为合理，但可能会使拉梁层顶面以上框架柱的配筋不合理，特别是抗震设计时，一、二、三级抗震等级的框架结构，其底层柱底截面的弯矩增大系数，在这时增大的是基础顶面处的结构底层柱下端截面的弯矩，因而可能会使拉梁层顶面以上结构的底层柱的配筋偏少。其二、仅假定拉梁层为地下室，将框架柱嵌固在地下室顶面即拉梁层顶面处进行结构整体计算，这时结构的底层柱下端截面弯矩增大系数是增大拉梁层顶面处结构的底层柱下端截面的弯矩，因而可以使拉梁层顶面以上结构底层框架柱的配筋较为合理，但拉梁层顶面以下、基础顶面以上框架柱的配筋，及拉梁层拉梁的配筋和结构底层顶部框架梁的配筋就未必合理。所以，设置拉梁层的框架结构，应进行两次结构整体计算。2.2.6剪力墙结构外墙角部开设角窗的设计方法高层建筑剪力墙结构的角部是结构的关键部位，在角部剪力墙上开设转角窗，实际上是取消了角部的剪力墙肢，代之以角部曲梁，这不仅削弱了结构的整体抗扭刚度和抗侧力刚度，而且临近洞口的墙肢、连梁内力增大，扭转效应明显。因为角窗的存在破坏了墙体的连续性和整体性，降低了结构的抗扭刚度和抗扭承载力，对结构抗震不利。所以在地震区，特别是在高烈度地震区，应尽量避免在剪力墙结构外墙角部开设角窗，必须设置时应采取加强措施。1.在剪力墙结构外墙角部开设角窗时，《全国民用建筑工程设计技术措施(结构)》的建议是，B级高度的高层剪力墙结构不应在剪力墙外墙角部开设角窗；抗震设计时，8度及8度以下地震区的高层剪力墙结构不宜在剪力墙外墙角部开设角窗，必须设置时，应进行专门研究，并宜采取下列措施：1)角窗洞口不应过大，连梁不宜过小，并应上下对齐。2)角窗洞口附近应避免采用短肢剪力墙和单片剪力墙，宜采用T形、L形、[形等截面形式的墙体，墙厚宜适当加大。3)转角处楼板宜局部加厚，配筋宜适当加大，并配置双层的直通受力钢筋；必要时，可于转角处的板内设置连接两侧墙体的暗梁。2.北京市建筑设计研究院编著的《建筑结构专业技术措施》的建议是，抗震设防烈度为8度时，高层剪力墙结构不宜在外墙角部开设角窗，必须设置时应加强其抗震措施，如：1)宜提高角窗两侧墙肢的抗震等级，并按提高后的抗震等级满足轴压比限值的要求。2)角窗两侧的墙肢应沿全高设置约束边缘构件。3)抗震计算时应考虑扭转耦联的影响(结构电算时，转角梁的负弯矩调幅系数、扭矩折减系数均应取1.0)。4)角窗处房间的楼板宜适当加厚，配筋宜适当加强。5)宜加强角窗窗台连梁的配筋与构造。6)角窗墙肢厚度不宜小于250mm。图2.6.10屋顶层局部伸缩缝示意图2.6.11建筑工程中的“一带四缝”的定义及区别建筑工程中的“一带四缝”指后浇带、施工缝、伸缩缝、沉降缝和防震缝。设计过程中很多人将其各自的功能和作用混为一谈，分不清他们之间的区别和联系。1.后浇带1)后浇带的定义后浇带指在现浇整体钢筋混凝土结构中，只在施工期间留存的临时性的带形缝，根据工程需要，保留一定时间后，再用混凝土浇筑密实成为连续整体的结构。2)后浇带的作用后浇带的主要作用在于减小施工阶段的结构长度，以减少混凝土的收缩应力及消除施工期间的差异沉降等；后浇带只能解决施工期间的混凝土自收缩，它不能直接减少使用期间由于温度变化引起的结构应力集中，更不能替代伸缩缝，不宜仅采用施工后浇带来解决结构超长(见《高规》-3.4.12、《混凝土规范》-8.1.1)的温度应力问题。对温度应力问题应采取综合措施加以解决。3)后浇带的设置后浇带的平面位置应结合基础及其以上结构布置综合考虑，后浇带应从受力影响小的部位通过(如梁、板1/3跨度处，连梁跨中等部位)，上部结构后浇带宜与地下室后浇带位置相同，也可与基础后浇带平面位置错开，但必须在同一跨内，可曲折而行。4)后浇带的分类及浇筑时机习惯上可将后浇带分为沉降后浇带和伸缩后浇带。后浇带混凝土的浇筑时机如下：(1)混凝土收缩需要相当长的时间才能完成，在其浇筑完60天时，大致可完成收缩量的70%(《防水规范》指出：混凝土的收缩变形在龄期为6周后才能基本稳定)。(2)沉降后浇带，主要用以消除施工期间建筑物差异沉降对结构的影响，后浇带混凝土与其两侧混凝土的浇筑时间间隔应有足够的保证。一般要求沉降后浇带应在主体结构完工1个月后浇注，因为只有在主体封顶后，也就是静荷载都添加完了，再放置一个月(如沉降观测记录在高层封顶时，沉降曲线平缓可在高层封顶一个月后封闭后浇带；沉降曲线不缓和则宜延长封闭后浇带时间)，才能保证沉降后浇带两侧的主体都在满静荷载作用下有一定的时间去完成自身的沉降，且沉降后浇带处需要做厚，并在底层添加不小于直径为10的钢筋网片，用构造措施再次加强或抵抗以后的沉降差。(3)伸缩后浇带，主要用以减少早期混凝土收缩对结构的影响。一般要求伸缩后浇带在两侧结构浇筑2个月后合缝，因为现在的混凝土多数都用C30及以上的的强度，C30及以上强度的混凝土的和易性不好，所以在出场前生产时都向混凝土里加入了粉煤灰，加了粉煤灰虽然提高了其和易性，但却使混凝土早期强度增长的速度降低了，原来需要28天就可以达到强度，加了粉煤灰后就需要60天后才能达到强度，即两个月，伸缩后浇带的每一层在达到两个月后都可浇筑，不必等主体施工完再一起浇筑。5)后浇带的设计(1)后浇带的间距由设计确定，一般为30m，后浇带宽度一般为800~1000mm，见图2.6.11-1。通过后浇带的板、墙构件宜断开搭接，以便两部分的混凝土各自自由收缩；梁主筋断开问题较多，可不断开。施工时后浇带两边梁板必须支撑好，直到后浇带封闭并混凝土达到设计强度后拆除。后浇带内的混凝土等级采用比原构件提高一级的微膨胀混凝土。如沉降观测记录在高层封顶时，沉降曲线平缓可在高层封顶一个月后封闭后浇带；沉降曲线不缓和则宜延长封闭后浇带时间。基础后浇带封闭前要求施工时覆盖，以免杂物垃圾掉落难于清理，并提出清除杂物垃圾的措施，如后浇带处垫层局部降低等。有必要时后浇带中设置适量加强钢筋，如梁面、底钢筋相同等措施。图2.6.11-1后浇带的设计(2)为减小后浇带封闭后由剩余差异沉降差所引起的结构内力，尚应采取其他措施，通常可考虑以下方法：①高层建筑采用桩基或其他地基基础处理方法，或补偿基础，尽量扩大高层建筑基础与地基接触面积，减小高层建筑基础底面接触压力，而裙房则采用埋深较浅的独立柱基或条形基础等，调节高层建筑与裙房之间的差异沉降。②尽量减小裙房部分基础与地基的接触面积，即尽量增大裙房部分的基础底面接触压力，加大裙房的沉降量。③结合高层建筑埋置深度要求，调整高层建筑地下室高度，使地基持力层落在压缩性小、地基承载力高的土层上，可有效地减小高层建筑的沉降量。6)后浇带的设计规范相关规定及举例(1)《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2010第12.2.3条规定：高层建筑地下室不宜设置变形缝。当地下室长度超过伸缩缝最大间距(见《高规》-3.4.12、《混凝土规范》-8.1.1)时，可利用混凝土后期强度，降低水泥用量；也可每隔30m~40m设置贯通顶板、底部及墙板的施工后浇带。后浇带可设置在柱距三等分的中间范围内以及剪力墙附近，其方向宜与梁正交，沿竖向应在结构同跨内；底板及外墙的后浇带宜增设附加防水层；后浇带封闭时间宜滞后45d以上，其混凝土强度等级宜提高一级，并宜采用无收缩混凝土，低温入模。(2)《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6－2011第7.4.2条规定：当筏形与箱形基础的长度超过40m时，应设置永久性的沉降缝和温度收缩缝。当不设置永久性的沉降缝和温度收缩缝时，应采取设置沉降后浇带、温度后浇带、诱导缝或用微膨胀混凝土、纤维混凝土浇筑基础等措施。第7.4.3条：后浇带的宽度不宜小于800mm，在后浇带处，钢筋应贯通。后浇带两侧应采用钢筋支架和钢丝网隔断，保持带内的清洁，防止钢筋锈蚀或被压弯、踩弯。并应保证后浇带两侧混凝土的浇筑质量。第7.4.4条：后浇带浇筑混凝土前，应将缝内的杂物清理干净，做好钢筋的除锈工作，并将两侧混凝土凿毛，涂刷界面剂。后浇带混凝土应采用微膨胀混凝土，且强度等级应比原结构混凝土强度等级增大一级。第7.4.6条：沉降后浇带应在其两侧的差异沉降趋于稳定后再浇筑混凝土。第7.4.7条：温度后浇带从设置到浇筑混凝土的时间应不宜少于两个月。第7.4.8条：后浇带混凝土浇筑时的环境温度宜低于两侧混凝土浇筑时的环境温度。后浇带混凝土浇筑完毕后，应做好养护工作。(3)《混凝土结构设计规范》GB50010－2010第8.1.3条规定，如有充分依据和可靠措施，本规范表中的伸缩缝最大间距可适当增大，混凝土浇筑采用后浇带分段施工。(4)《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011第8.4.20条规定，带裙房的高层建筑筏形基础应符合下列规定：当高层建筑与相邻的裙房之间不设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置用于控制沉降差的后浇带，当沉降实测值和计算确定的后期沉降差满足设计要求后，方可进行后浇带混凝土浇筑。当高层建筑基础面积满足地基承载力和变形要求时，后浇带宜设置在与高层建筑相邻裙房的第一跨内。当需要满足高层建筑地基承载力、降低高层建筑沉降量、减小高层建筑与裙房的沉降差而增大高层建筑基础面积时，后浇带可设在距主楼边柱的第二跨内。(5)《地下工程防水技术规范》GB50108－2008第5.2.2条规定：后浇带应在其两侧混凝土龄期达到42d后再施工；高层建筑的后浇带施工应按规定时间进行。第5.2.3条：后浇带应采用补偿收缩混凝土浇筑，其抗渗和抗压强度等级不应低于两侧混凝土。第5.2.4条：后浇带应设在受力和变形较小的部位，其间距和位置应按结构设计要求确定，宽度宜为700~1000mm。5.2.5-1~5.2.5-3。第5.2.10条：后浇带混凝土施工前，后浇带部位和外贴式止水带应防止落入杂物和损伤外贴止水带。第5.2.13条：后浇带混凝土应一次浇筑，不得留设施工缝；混凝土浇筑后应及时养护，养护时间不得少于28d。认真分析各规范的相关条文对后浇带要求的差异。从以上规范相关条文可以看出，规范不同对后浇带的规定和要求不尽一致，主要存在以下差异：①后浇带宽度不一致。有的规定不宜小于800mm，有的规定为700~1000mm。②后浇带间距不一致。有的规定为30~40m，有的规定为30~60m，有的规定为超过40m。③后浇带浇筑时间不一致。有的规定两侧混凝土龄期为2个月后，有的规定为42d后。④后浇带混凝土的养护时间不一致。有的规定为不少于14d，有的规定为不少于28d。⑤后浇带钢筋是否贯通不一致。有的规定基础部位必须贯通，有的规定基础部位不宜断开，措词份量有别。某工程的后浇带的设计要求举例：(1)后浇带部位的构件钢筋在此处贯通不断；(2)后浇带采用比相应结构部位高一级的微膨胀混凝土浇筑。伸缩后浇带在两侧结构浇筑2个月后合缝，沉降后浇带应在主体结构完工1个月后浇注。后浇带养护时间不得低于28天。施工期间后浇带两侧构件应妥善支撑以确保构件和结构整体在施工阶段的承载力和稳定性。膨胀混凝土的配制及施工应遵照相关规范的规定执行。7)基础底板、外墙的后浇带超前止水构造在实际建筑工程中，由于后浇带的保留时间一般都较长。当建筑物基础位于地下水位以下时采用传统的后浇带方式，后浇带必须在主体结构施工完成后再浇筑后浇带的混凝土。这就要求在主体施工过程中持续进行降水，保证地下水保持在基础以下，等到主体结构完工并浇筑后浇带混凝土后才能停止降水。这样有很多缺点：第一、增加工程成本；第二、基础长时间暴露于空气中，由于昼夜温差的存在，基础、外墙易产生伸缩裂缝；第三、基础完工后不立即回填土存在安全隐患；第四、基础土方不回填影响后续工序的施工。为了避免这些不利因素，在实际的工程中，采用对基础底板、外墙的后浇带进行超前止水的新方法。超前止水后浇带技术适用于所有基础底板、外墙的后浇带。尤其适用于基础位于地下水位以下的高层建筑或主体施工时间较长的基础后浇带工程，也适用于须留设后浇带但基础不能长时间暴露需立即进行基础土方回填的工程，同时适用于施工场地狭小或工期紧需进行砌体等后续工序穿插的工程。当工程基础部分需留设沉降后浇带或伸缩后浇带时，在基础底板或外墙的后浇带部位增设一道含30mm~40mm宽的伸缩缝混凝土底板或导墙，伸缩缝设置橡胶止水带。该底板或导墙与基础底板墙体同时浇筑，并留设后浇带。在基础工程完成后，进行外墙防水、土方回填等后续工作。当上部结构荷载能够抵抗地下水浮力时停止降水。在主体完成后，可以浇筑后浇带时，再浇筑后浇带处的混凝土。基础底板、外墙的后浇带超前止水构造见图2.6.11-2~图2.6.11-2后浇带超前止水构造图2.6.11-3后浇带超前止水施工现场基础底板、外墙的后浇带超前止水施工技术的特点：(1)与通常的后浇带施工技术相比，基础后浇带超前止水施工技术可以缩短基坑降水时间，降低施工费用，同时有效的保护了水资源，节能环保。(2)后浇带超前止水技术采用了多道防水构造措施，能保证混凝土的防水效果，防水质量满足规范要求。(3)基础后浇带超前止水技术可以在基础完成后，及时进行基础外墙防水、室外土方回填，降低因地下室暴露期间昼夜温差产生结构裂缝的概率，同时消除了深基坑带来的安全(4)同时，及时进行土方回填后，可以进行砌体等后续工序的施工，更加合理的进行工序穿插，缩短工期。(5)基坑及时回填增加了主体施工的施工场地，为文明施工创造了更好的条件。2.施工缝1)施工缝的定义由于施工技术或施工组织的原因，不能连续将结构整体浇筑完成，按计划中断施工，因后浇注混凝土超过初凝时间，而与先浇注的混凝土之间存在一个结合面，该结合面就称之为施工缝。2)施工缝的作用混凝土结构由于分层浇筑，在本层混凝土与上一层混凝土之间形成的缝隙，就是最常见的施工缝，所以施工缝并不是一种真实存在的“缝”，而是一个面。因混凝土先后浇注形成的结合面容易出现各种隐患及质量问题，因此，不同的结构工程对施工缝的处理都需要慎之又慎。3)施工缝的设置施工缝的位置应设置在结构受剪力较小和便于施工的部位(如图2.6.11-4)，且应符合下列规定：图2.6.11-4施工缝的位置(1)柱子应留水平缝(梁、板、墙应留垂直缝)，柱子施工缝宜留在基础的顶面、梁或吊车梁牛腿的下面、吊车梁的上面、无梁楼板柱帽的下面。(2)和板连成整体的大断面梁，施工缝留在板底以下20~30mm处；当板下有梁托时，留在梁托下面。(大断面梁，没有具体规定断面尺寸，一般认为和板连成整体的梁应和板同时浇注，只有当梁的高度大于1m时，才允许将梁单独浇注并按规范规定留置施工缝。)(3)对于单向板,施工缝应留置在平行于板的短边的任何位置。(4)有主次梁的楼板,宜顺着次梁方向浇筑，施工缝应留置在次梁跨度中间1/3的范(5)墙体的施工缝可留在门洞口过梁跨中1/3范围内，也可留在纵横墙的交接处。(6)楼梯上的施工缝应留置在楼梯段中间的1/3部位，但要注意接缝面应斜向垂直于楼梯轴线方向。(7)雨蓬由于浇注量少且属于悬臂构件，应一次浇注混凝土完毕，不能留施工缝。2.7构件设计的注意事项及处理措施2.7.1地下室外墙设计时的注意事项1.确定作用于地下室外墙的荷载(1)地下室外墙应根据实际情况考虑其荷载作用影响，一般竖向荷载有上部结构和地下室楼盖传来的荷载及本身自重；水平方向有室外地面活荷载，土和地下水等侧向压力、邻近建筑物、构筑物的侧压力影响。通常容易漏计考虑消防车道及过街楼部位活荷载的作用影响。有人防部分应考虑人防的等效静荷载，其取值应符合《人防规范》GB50038第4.3.14条规定且应注意5级人防时，当上部建筑物外墙为钢筋混凝土承重墙时，上部建筑物自重取全部重量，其他结构形式时只取其自重之半。在实际工程中，地下室外墙的配筋主要由垂直于墙面的水平荷载(包括室外地面活荷载产生的侧压力、地基土的侧压力、地下水压力等)控制(见图2.7.1-1)，近似按受弯构件设计。1)在计算地下室外墙的荷载时，室外地面活荷载标准值不应低于10kN/㎡，如室外地面为行车通道，则应按有关标准的规定考虑行车荷载。2)回填土的重度，可取为18kN/m³；地下水位以下回填土的浮重度，可取为11kN/m³；水的重度，可取为10kN/m³。3)地下室外墙在垂直于墙平面的地基土侧压力作用下，通常不会发生整体侧移，土压力类似于静止土压力。对一般固结土工程上宜取静止土压力系数Ka=0.5来进行计算。当地下室施工采用护坡桩(或当基坑支护结构采用排桩或地下连续墙)时，静止土压力系数Ka可以乘以折减系数0.7而取Ka=0.35。图2.7.1-1中，q1为室外地面活荷载产生的侧压力；q2为地基土的侧压力；q3为地下水位以下地基土的侧压力；q4为地下水产生的侧压力。图2.7.1-1普通地下室外墙水平荷载及计算简图2.地下室外墙计算假定应与实际相符：地下室外墙的设计应考虑到上部结构作用的影响；当地下室外墙为上部结构的落地剪力墙时，墙体的截面配筋应按压弯构件验算，不能只考虑室外荷载作用按纯受弯构件计算。一般情况，外墙顶端与地下室顶板铰接，下端和地下室底板固接，地下室外墙可根据工程实际情况按单向板或双向板计算弯矩，也可考虑塑性内力重分布计算弯矩。当需按双向板设计时，外墙所设扶壁柱必须有足够的强度和刚度，扶壁柱布置应符合双向板受力要求，且应验算扶壁柱的承载力。扶壁柱宜向内凸出，向外凸出不利于防水处理。地下室外墙按支承条件可能是单向板，也可能是双向板，在实际工程中要对这些板块逐一进行计算是相当麻烦的，一般情况下也没必要这么做。工程中常采用的实用方法如下：1)视地下室楼板和基础底板为地下室外墙的支点，取1m宽的外墙按以层高为计算跨度的单向板(单跨或多跨)来计算地下室外墙的弯矩配筋，计算简图见图2.7.1-2(a)。(1)单层地下室时，单向板的支承条件：上端简支、下端固定、两侧自由；(2)多层地下室时，单向板的支承条件：上端简支、中间简支、下端固定、两侧自由。2)当外墙与塔楼剪力墙连在一起或有较强的侧向支承，且外墙水平方向肋墙间距与层高之比l/h＜2.0时，可按双向板计算，计算简图见图2.7.1-2(b)。(1)单层地下室时，双向板的支承条件：上端简支、下端固定、两侧简支；(2)多层地下室时，双向板的支承条件：上端简支、中间简支、下端固定、两侧简支。3)当地下室外墙为采光井处的挡土墙时，由于上端没有楼板，取1m宽的外墙按以层高为计算跨度的悬臂板(单跨或多跨)来计算地下室外墙的弯矩配筋：(1)单层地下室时，悬臂板的支承条件：上端自由、下端固定、两侧自由；(2)多层地下室时，悬臂板的支承条件：上端自由、中间简支、下端固定、两侧自由。(a)(b)图2.7.1-2侧壁计算简图一般情况，地下室外墙均应参与地下室的侧向刚度计算，仅当地下室顶板沿外墙开洞过大，地下室外墙距离上部主体结构很远(如超过40m)才不考虑地下室外墙参与地下室的侧向刚度计算。按《抗规》第6.1.14条规定，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的2倍。3.地下室外墙截面尺寸等设计应符合有关规定：1)地下室外墙的截面尺寸和混凝土强度等级应根据荷载、受力情况、防水、抗渗、人防抗爆和有关规范的构造要求确定。《地基规范》第8.4.5条规定采用筏形基础时的地下室外墙厚度不应小于250mm；《地下工程防水技术规范》GB50108第4.1.7条要求采用防水混凝土、结构厚度不应小于250mm，且裂缝宽度不得大于0.2mm，并不得贯通，迎水面钢筋保护侧厚度不应小于50mm。《人防规范》GB50038规定，非全埋式人防部位抗力等级为6级时，其室外地面以上的混凝土外墙厚度应大于等于250mm，而各抗力等级的临空墙最小防护厚度应满足第3.2.9条和第3.2.11条等有关条文规定。2)地下室外墙的混凝土强度等级宜低不宜高(地下室底板、楼板及侧墙混凝土强度等级不应超过C40)，混凝土强度等级过高，水泥用量大，易产生收缩裂缝，但高层建筑不应低于C30，多层建筑不应低于C25，并应符合相应环境类别的要求。当地下室有防水要求时，地下室外墙抗渗等级应由最大水头与墙厚之比确定，但在任何情况下都不应低于P6。3)地下室外墙应能承受上部结构通过地下室楼面传来的水平力，图2.7.1-3中地下室一层的墙尚应按深受弯构件进行验算。当为上部结构的落地剪力墙时则尚应满足《抗震规范》的有关要求。当上部结构嵌固于地下一层顶板时，地下一层的抗震等级同地上一层，而其他地下层可为3~4级。如图2.7.1-3所示墙厚200及240mm不符合要求，而且防水混凝土应为C30，受力钢筋保护层厚度迎水面应按《防水规范》规定，不应小于50mm。考虑到地下二层外墙有外贴120mm砖墙，地下二层外墙受力钢筋保护层厚度可取35mm。图2.7.1-3地下室外墙的错误做法4.地下室外墙的承载力及裂缝的验算与控制：1)计算地下室外墙受弯及受剪承载力时：由可变荷载控制的基本组合，永久荷载(如土压力)的分项系数G取1.2；由永久荷载控制的基本组合，永久荷载(如土压力)的分项系数G取1.35；可变荷载的分项系数Q取1.4。地下室外墙承受的土压力宜取静止土压力。水位稳定的水压力按永久荷载考虑，分项系数可取1.2；水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑，分项系数宜取1.3。有人防要求的地下室外墙的永久荷载分项系数，当其效应对结构不利时取1.2，有利时取1.0；抗爆等效静荷载分项系数取1.0。2)无人防荷载组合时，地下室外墙应根据内外表面的裂缝宽度限值的要求进行裂缝验算与控制。计算地下室外墙裂缝时，取荷载的准永久组合值，水位不急剧变化的水压力一般可按永久荷载考虑，此时应注意，水压的准永久值系数应取1.0；迎水面钢筋的保护层厚度可取为30mm(《混凝土结构耐久性设计规范》-3.5.4)。关于防水混凝土裂缝宽度，一般钢筋混凝土工程都是以混凝土裂缝宽度0.2mm进行设计，在地下工程中宽度小于0.2mm的裂缝多数可以自行愈合，所以规定裂缝宽度不得大于0.2mm，且不得贯通(《防水规范》-4.1.6)。3)为控制超长地下室底板及侧墙大面积混凝土的裂缝，除设计要求的各项加强措施外，设计图纸上应要求在材料的选用上优先选用水化热低、收缩率低和抗裂性高的矿渣水泥，同时施工中应加强养护以减少混凝土的收缩开裂。当混凝土中掺加一定量的粉煤灰时，混凝土可采用60天或90天龄期强度。5.地下室外墙配筋注意事项：1)地下室外墙应根据地下室的层数和隔墙间距等具体条件，按单跨或多跨单向板或双向板分析其内力。地下室外墙在基础处按固接，顶部一般情况可按铰接，当顶板沿外墙边缘开大洞时，则按自由端考虑，当外墙为上部结构的落地墙时可按固接考虑。多层地下室时，因上下荷载差别大，可分段确定截面配筋。当只有一层地下室时，墙身不能满足上部柱子荷载扩散刚性角时，在基底反力作用下墙身应按深受弯构件验算外墙的水平配筋。地下室尚应注意满足结构抗震等级规定。《高规》第12.2.5条：高层建筑地下室外墙设计应满足水土压力及地面荷载侧压作用下承载力要求，其竖向和水平分布钢筋应双层双向布置，间距不宜大于150mm，配筋率不地下室超长时为了阻止裂缝，水平筋宜适当加大，上部没有剪力墙时，顶部宜附加2根不小于Φ20钢筋，底部由于基础底板配筋较大不必另附加水平钢筋，水平钢筋间距宜不m2)内外皮钢筋之间应设梅花形拉结钢筋，间距一般为600mm，有人防部位应为500mm。3)注明钢筋的接头位置及搭接要求。外侧竖筋宜在距楼板1/3~1/4层高处接头，内侧竖筋可在楼板处；外侧水平钢筋宜在柱(隔墙)中部接头；内侧水平筋宜在柱(隔墙)处接头。当外侧竖向构件伸入基础底板的竖向长度不满足锚固长度时，可沿水平方向弯折，弯折后的水平长度不应小于15d。基础底板不外挑时，地下室外墙外侧竖向钢筋应与基础底板钢筋搭接连接。4)北京地区外墙可按塑性内力重分布计算配筋，但裂缝宽度宜不大于0.2mm。5)地下室外墙水平钢筋与竖向钢筋的位置关系由设计人员确定。地下室外墙一般为平面外受弯构件，竖向钢筋设置在外侧，可充分利用截面有效高度，对受力有利；水平钢筋设置在外侧，可起到抵抗地下室外墙的温度收缩应力，对裂缝的控制有利。6)在地下室楼层楼面大梁支承处，地下室的外墙宜设钢筋混凝土扶壁柱；当不宜设置扶壁柱时，宜设暗柱。6.窗井或汽车通道外墙设计的注意事项：窗井或汽车通道外墙一般情况下按上端自由，下端与底板固接设计，设计中底板厚度不应小于外墙厚度；当底板与基础不同标高时，应对底板下土层提出处理要求采取有效措施，防止主体沉降引起窗井或车道混凝土开裂。严寒地区窗井底板应设防冻措施，当为单层地下室时冬季施工中尚应提醒施工单位采取措施防止室内沿外墙部位地基土受冻，造成底板或墙体开裂。3.1.11是否对全楼强制采用刚性楼板假定1.“全楼强制刚性楼板假定”和“刚性楼板假定”是两个相关但不等同的概念，应注意(1)“刚性楼板假定”是假定楼板平面内无限刚，平面外刚度为零。每块刚性板内的所有节点均有三个面内公共自由度，即沿X、Y向的平动自由度和绕Z轴的扭转自由度。而绕X、Y向的扭转自由度和沿Z轴的平动自由度则忽略不计。这样能大大减少结构的自由度，提高分析效率。但在某些工程中采用刚性楼板假定可能误差较大，为提高分析精度，可在“设计模型前处理”→“弹性板”菜单中将这部分楼板定义为适合的弹性板，还可能存在独立的弹性节点。对于刚性楼板，程序将自动执行刚性楼板假定，弹性板或独立节点则采用相应的计算原则。(2)“全楼强制刚性楼板假定”不区分刚性板、弹性板或独立的弹性节点，只要位于该层楼面标高处的所有节点，在计算时都将强制从属同一刚性板(特别指出：地下室也包含在内)。“强制刚性楼板假定”可能改变结构的真实模型，因此其适用范围是有限的，一般仅在计算位移比、周期比、刚度比这三项整体指标时才建议选择，其余设计结果(即进行结构内力分析和配筋计算时)必须采用非强制刚性楼板假定的模型结果。(3)在采用刚性楼板假定进行结构整体电算时，应采取必要的措施，如采用现浇钢筋混凝土楼板、局部削弱的楼板宜局部加厚并加大楼板配筋、楼板上较大的洞口边宜设置边梁等，以保证楼板在平面内有必要的整体刚度。多、高层建筑的混凝土楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板。当采用混凝土预制装配式楼、屋盖时，应从楼、屋盖体系和构造上采取措施确保各预制板之间连接的整体性。(4)刚性板假定由于忽略了楼板的平面外自由度，所以主要用于楼板形状比较规则的结构。对于楼板平面布置不规则的结构，比如楼板有效宽度狭窄的环形楼面、局部变窄产生弱连接的楼面、楼板开大洞后使结构的楼面刚度大大削弱，无法再采用刚性板假定的结构、多塔连体结构等，这些结构的楼板面内刚度有较大的削弱而且分布极不均匀，楼板的面内变形会使楼层内抗侧刚度较小的构件的位移和内力加大，从而使计算结果失真。另外，对于一些特殊的结构体系，比如板柱体系、厚板转换层结构等，也不宜采用刚性板假定。注意：在进行结构的位移比计算时，应采用刚性板假定。楼板的平面外刚度从某种意义上讲可以理解为楼面梁的有效翼缘，《高规》-5.2.2给出了用近似以梁刚度放大系数形式来间接考虑楼板的平面外刚度。2.对于《抗震规范》和《高规》所列举的平面不规则结构，在结构整体电算时，应按《抗震规范》第3.4.4条、《高规》第5.1.5条的要求，采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计入扭转的影响。为此，SATWE软件除刚性楼板假定外，还设置了弹性楼板的计算假定，可供结构工程师根据工程实际情况灵活选用。对于同一项工程，可整体采用一种楼板假定，也可采用几种不同的楼板假定。弹性楼板是以房间为单元进行定义的，当一个房间被定义为弹性楼板后，在内力分析时程序将考虑该房间楼板的弹性变形影响。弹性楼板单元分为三种，分别为弹性楼板6、弹性楼板3和弹性膜。(1)弹性楼板6：是针对板柱结构和板柱-剪力墙结构提出的。对于板柱体系或板柱-剪力墙结构，按照《高规》-5.3.3条：对平板无梁楼盖，在计算中应考虑板的面外刚度影响，其面外刚度可按有限元方法计算或近似将柱上板带等效为框架梁计算。根据此项规定，板柱体