框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意:1、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值不當(dāng)鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),《抗震規(guī)范》指出,當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí),不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房,可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。
這就是說,在8度地震區(qū),大多數(shù)鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。但這些房屋在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。
因此,在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計(jì)算分析中,必須輸入風(fēng)荷載,不能因?yàn)樵诘卣饏^(qū)高層建筑以外的一般建筑風(fēng)荷載不起控制作用就不輸入。另一種情況是,在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí),作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載(柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值)只取軸力設(shè)計(jì)值和彎矩設(shè)計(jì)值,無剪力設(shè)計(jì)值,或者甚至只取軸力設(shè)計(jì)值。
以上兩種情況都會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小,配筋偏少,影響基礎(chǔ)本向和上部結(jié)構(gòu)的安全。2、框架計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋,獨(dú)立基礎(chǔ)埋置較深,在-0.05m左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時(shí),應(yīng)將基礎(chǔ)拉梁按層1輸入。
以某學(xué)生宿舍樓為例,該項(xiàng)目為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),丙類建筑,建筑場(chǎng)地為Ⅱ類;層高3.3m,基礎(chǔ)埋深4.0m基礎(chǔ)高度0.8m,室內(nèi)外高差0.45m。根據(jù)《抗震規(guī)范》,在8度地震區(qū)該工程框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)。
設(shè)計(jì)者按3層框架房屋計(jì)算,首層層高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在-0.05m處的基礎(chǔ)拉梁頂面;基礎(chǔ)拉梁的斷面和配筋按構(gòu)造設(shè)計(jì);基礎(chǔ)按中心受壓計(jì)算。顯然,選取這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖是不妥當(dāng)?shù)摹?/p>
因?yàn)?,第一,按?gòu)造設(shè)計(jì)的拉梁無法平衡柱腳彎矩;第二,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,框架結(jié)構(gòu)底柱的高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明,這樣的框架結(jié)構(gòu)宜按4層進(jìn)行整體分析計(jì)算,即將基礎(chǔ)拉梁層按層1輸入,拉梁上如作用有荷載,應(yīng)將荷載一并輸入。
這樣,計(jì)算剪力的首層層高為H1=4-0.8-0.05=3.15m,層2層高為3.35m,層3、4層高為3.3m。根據(jù)《抗震規(guī)范》,框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25。
當(dāng)設(shè)拉梁層時(shí),一般情況下,要比較底層柱的配筋是由基礎(chǔ)頂面處的截面控制還是由基礎(chǔ)拉梁頂面處的截面控制??紤]到地基土的約束作用,對(duì)這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖,在電算程序總信息輸入中,可填寫地下室層數(shù)為1,并復(fù)算一次,按兩計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)圖進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)底層柱的配筋3、基礎(chǔ)拉梁層的計(jì)算模型不符合實(shí)際情況基礎(chǔ)拉梁層無樓板,用TAT或SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體計(jì)算時(shí),樓板厚度應(yīng)取零,并定義彈性節(jié)點(diǎn),用總剛分析方法進(jìn)行分析計(jì)算。
有時(shí)雖然樓板厚度取零,也定義彈性節(jié)點(diǎn),但未采用總剛分析,程序分析時(shí)自動(dòng)按剛性樓面假定進(jìn)行計(jì)算,與實(shí)際情況不符。房屋平面不規(guī)則,要特別注意這一點(diǎn)。
4、基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)不當(dāng)多層框架房屋基礎(chǔ)埋深值大時(shí),為了減速小底層柱的計(jì)算長度和底層的位移,可在±0.000以下適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁,但不宜按構(gòu)造要求設(shè)置,宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì),并按規(guī)范規(guī)定設(shè)置箍筋加密區(qū)。但就抗震而言,應(yīng)采用短柱基礎(chǔ)方案。
一般說來,當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋置不深,或者過去時(shí)置雖深但采用了短柱基礎(chǔ)時(shí),由于地基不良或柱子荷載差別較大,或根據(jù)抗震要求,可沿兩個(gè)主軸方向設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁。基礎(chǔ)拉梁截面寬度可取柱中心距的1/20~1/30,高度可取柱中心距的1/12~1/18。
構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面可取上述限值范圍的下限,縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設(shè)計(jì)值的10%作為拉力或壓力來計(jì)算,當(dāng)為構(gòu)造配筋,除滿足最小配筋率外,也不得小于上下各2Ⅱ14,配筋不得小于Ⅰ8-200。當(dāng)拉梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來的荷載時(shí),拉梁截面應(yīng)適當(dāng)加大,算出的配筋應(yīng)和上述構(gòu)造配筋疊加。
構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁頂標(biāo)高通常與基礎(chǔ)高或短柱頂標(biāo)高相同。在這種情況下,基礎(chǔ)可按偏心有受壓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
當(dāng)框架底層層高不大或者基礎(chǔ)過去埋置不深時(shí),有時(shí)要把基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)得比較強(qiáng)大,以便用拉梁來平衡柱底彎矩。這時(shí),拉梁正彎矩鋼筋應(yīng)全跨拉通,負(fù)彎矩鋼筋至少應(yīng)在1/2跨拉通。
拉梁正負(fù)彎矩鋼筋在框架柱內(nèi)的錨固、拉梁箍筋的加密及有關(guān)抗震構(gòu)造要求與上部框架梁完全相同。此時(shí)拉梁宜設(shè)置在基礎(chǔ)頂部,不宜設(shè)置在基礎(chǔ)頂面之上,基礎(chǔ)則可按中心受壓設(shè)計(jì)5、框架結(jié)構(gòu)帶樓電梯小井筒框架結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼筋混凝土樓電梯小井筒。
因?yàn)榫驳拇嬖跁?huì)吸收較大的地震剪力,相應(yīng)地減少框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)的地震剪力,而且井筒下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也比較困難,故這些井筒多采用砌體材料做填充墻形成隔墻。當(dāng)必須設(shè)計(jì)鋼筋混凝土井筒時(shí),井筒墻壁厚度應(yīng)當(dāng)減薄,并通過開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞等辦法進(jìn)行剛度弱化;配筋也只宜配置少量單排鋼筋,以減小井筒的作用。
設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),除按框架確定抗震等級(jí)并計(jì)算外,還應(yīng)按帶井筒的框架(當(dāng)平面不規(guī)則時(shí),宜考慮耦聯(lián))復(fù)核,并加強(qiáng)與井墻體相連的柱子的配筋。此外,還要特別指出,對(duì)框架結(jié)構(gòu)出屋頂?shù)臉请娞蓍g和水箱間等,應(yīng)采用框架承重,不得采用砌體墻承重;而且應(yīng)當(dāng)考慮鞭梢效應(yīng)乘以增大系數(shù);雨篷等構(gòu)件應(yīng)從承重梁上挑出,不得從填充墻上挑出;樓梯梁和夾層梁等應(yīng)承重柱上,不得支。
框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意:1、獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)荷載取值不當(dāng) 鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),《抗震規(guī)范》指出,當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘性土層時(shí),不超過8層且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房,可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。
這就是說,在8度地震區(qū),大多數(shù)鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。但這些房屋在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮風(fēng)荷載的影響。
因此,在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計(jì)算分析中,必須輸入風(fēng)荷載,不能因?yàn)樵诘卣饏^(qū)高層建筑以外的一般建筑風(fēng)荷載不起控制作用就不輸入。另一種情況是,在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí),作用在基礎(chǔ)頂面上的外荷載(柱腳內(nèi)力設(shè)計(jì)值)只取軸力設(shè)計(jì)值和彎矩設(shè)計(jì)值,無剪力設(shè)計(jì)值,或者甚至只取軸力設(shè)計(jì)值。
以上兩種情況都會(huì)導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)尺寸偏小,配筋偏少,影響基礎(chǔ)本向和上部結(jié)構(gòu)的安全。2、框架計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理 無地下室的鋼筋混凝土多層框架房屋,獨(dú)立基礎(chǔ)埋置較深,在-0.05m左右設(shè)有基礎(chǔ)拉梁時(shí),應(yīng)將基礎(chǔ)拉梁按層1輸入。
以某學(xué)生宿舍樓為例,該項(xiàng)目為3層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),丙類建筑,建筑場(chǎng)地為Ⅱ類;層高3.3m,基礎(chǔ)埋深4.0m基礎(chǔ)高度0.8m,室內(nèi)外高差0.45m。根據(jù)《抗震規(guī)范》,在8度地震區(qū)該工程框架結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)為二級(jí)。
設(shè)計(jì)者按3層框架房屋計(jì)算,首層層高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在-0.05m處的基礎(chǔ)拉梁頂面;基礎(chǔ)拉梁的斷面和配筋按構(gòu)造設(shè)計(jì);基礎(chǔ)按中心受壓計(jì)算。顯然,選取這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖是不妥當(dāng)?shù)摹?/p>
因?yàn)?,第一,按?gòu)造設(shè)計(jì)的拉梁無法平衡柱腳彎矩;第二,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,框架結(jié)構(gòu)底柱的高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至首層樓蓋頂面的高度。工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明,這樣的框架結(jié)構(gòu)宜按4層進(jìn)行整體分析計(jì)算,即將基礎(chǔ)拉梁層按層1輸入,拉梁上如作用有荷載,應(yīng)將荷載一并輸入。
這樣,計(jì)算剪力的首層層高為H1=4-0.8-0.05=3.15m,層2層高為3.35m,層3、4層高為3.3m。根據(jù)《抗震規(guī)范》,框架柱底層柱腳彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.25。
當(dāng)設(shè)拉梁層時(shí),一般情況下,要比較底層柱的配筋是由基礎(chǔ)頂面處的截面控制還是由基礎(chǔ)拉梁頂面處的截面控制??紤]到地基土的約束作用,對(duì)這樣的計(jì)算簡(jiǎn)圖,在電算程序總信息輸入中,可填寫地下室層數(shù)為1,并復(fù)算一次,按兩計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)圖進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)底層柱的配筋3、基礎(chǔ)拉梁層的計(jì)算模型不符合實(shí)際情況 基礎(chǔ)拉梁層無樓板,用TAT或SATWE等電算程序進(jìn)行框架整體計(jì)算時(shí),樓板厚度應(yīng)取零,并定義彈性節(jié)點(diǎn),用總剛分析方法進(jìn)行分析計(jì)算。
有時(shí)雖然樓板厚度取零,也定義彈性節(jié)點(diǎn),但未采用總剛分析,程序分析時(shí)自動(dòng)按剛性樓面假定進(jìn)行計(jì)算,與實(shí)際情況不符。房屋平面不規(guī)則,要特別注意這一點(diǎn)。
4、基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)不當(dāng) 多層框架房屋基礎(chǔ)埋深值大時(shí),為了減速小底層柱的計(jì)算長度和底層的位移,可在±0.000以下適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁,但不宜按構(gòu)造要求設(shè)置,宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì),并按規(guī)范規(guī)定設(shè)置箍筋加密區(qū)。但就抗震而言,應(yīng)采用短柱基礎(chǔ)方案。
一般說來,當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)埋置不深,或者過去時(shí)置雖深但采用了短柱基礎(chǔ)時(shí),由于地基不良或柱子荷載差別較大,或根據(jù)抗震要求,可沿兩個(gè)主軸方向設(shè)置構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁?;A(chǔ)拉梁截面寬度可取柱中心距的1/20~1/30,高度可取柱中心距的1/12~1/18。
構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁的截面可取上述限值范圍的下限,縱向受力鋼筋可取所連接柱子的最大軸力設(shè)計(jì)值的10%作為拉力或壓力來計(jì)算,當(dāng)為構(gòu)造配筋,除滿足最小配筋率外,也不得小于上下各2Ⅱ14,配筋不得小于Ⅰ8-200。當(dāng)拉梁上作用有填充墻或樓梯柱等傳來的荷載時(shí),拉梁截面應(yīng)適當(dāng)加大,算出的配筋應(yīng)和上述構(gòu)造配筋疊加。
構(gòu)造基礎(chǔ)拉梁頂標(biāo)高通常與基礎(chǔ)高或短柱頂標(biāo)高相同。在這種情況下,基礎(chǔ)可按偏心有受壓基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
當(dāng)框架底層層高不大或者基礎(chǔ)過去埋置不深時(shí),有時(shí)要把基礎(chǔ)拉梁設(shè)計(jì)得比較強(qiáng)大,以便用拉梁來平衡柱底彎矩。這時(shí),拉梁正彎矩鋼筋應(yīng)全跨拉通,負(fù)彎矩鋼筋至少應(yīng)在1/2跨拉通。
拉梁正負(fù)彎矩鋼筋在框架柱內(nèi)的錨固、拉梁箍筋的加密及有關(guān)抗震構(gòu)造要求與上部框架梁完全相同。此時(shí)拉梁宜設(shè)置在基礎(chǔ)頂部,不宜設(shè)置在基礎(chǔ)頂面之上,基礎(chǔ)則可按中心受壓設(shè)計(jì)5、框架結(jié)構(gòu)帶樓電梯小井筒 框架結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免設(shè)置鋼筋混凝土樓電梯小井筒。
因?yàn)榫驳拇嬖跁?huì)吸收較大的地震剪力,相應(yīng)地減少框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)的地震剪力,而且井筒下基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也比較困難,故這些井筒多采用砌體材料做填充墻形成隔墻。當(dāng)必須設(shè)計(jì)鋼筋混凝土井筒時(shí),井筒墻壁厚度應(yīng)當(dāng)減薄,并通過開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞等辦法進(jìn)行剛度弱化;配筋也只宜配置少量單排鋼筋,以減小井筒的作用。
設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),除按框架確定抗震等級(jí)并計(jì)算外,還應(yīng)按帶井筒的框架(當(dāng)平面不規(guī)則時(shí),宜考慮耦聯(lián))復(fù)核,并加強(qiáng)與井墻體相連的柱子的配筋。此外,還要特別指出,對(duì)框架結(jié)構(gòu)出屋頂?shù)臉请娞蓍g和水箱間等,應(yīng)采用框架承重,不得采用砌體墻承重;而且應(yīng)當(dāng)考慮鞭梢效應(yīng)乘以增大系數(shù);雨篷等構(gòu)件應(yīng)從承重梁上挑出,不得從填充墻上挑出;樓梯梁和夾層梁等應(yīng)承重柱上,不得。
(1)抗震驗(yàn)算時(shí)不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛?cè)?、柔性理論?jì)算??拐痱?yàn)算時(shí)應(yīng)特別注意場(chǎng)地土類別。8度超過5層有條件時(shí),盡量加剪力墻,可大大改善結(jié)構(gòu)的抗震性能??蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向梁柱剛接體系,但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應(yīng)加強(qiáng)垂直地震作用的設(shè)計(jì),從震害分析,規(guī)范給出的垂直地震作用明顯不足。
(2)雨蓬不得從填充墻內(nèi)出挑。大跨度雨蓬、陽臺(tái)等處梁應(yīng)考慮抗扭。考慮抗扭時(shí),扭矩為梁中心線處板的負(fù)彎距乘以跨度的一半。
(3)框架梁、柱的混凝土等級(jí)宜相差一級(jí)。
(4)由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時(shí),應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的最小配筋率。
(5)出屋面的樓電梯間不得采用磚混結(jié)構(gòu)。
(6)框架結(jié)構(gòu)中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑,但不能采用磚墻承重。應(yīng)采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構(gòu)造柱,層高較高時(shí)宜在門洞上方位置加圈梁。因樓電梯間位置較偏,梯井采用混凝土墻時(shí)剛度很大,其它地方不加剪力墻,對(duì)梯井和整體結(jié)構(gòu)都十分不利。
(7)建筑長度宜滿足伸縮縫要求,否則應(yīng)采取措施。如:增大配筋率,通長配筋,改善保溫,鋪設(shè)架空層,加后澆帶等。
(8)柱子軸壓比宜滿足規(guī)范要求。
(9)當(dāng)采用井字梁時(shí),梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不計(jì)。周邊一般加大截面的邊梁。
(10)過街樓處的梁上筋應(yīng)通長,按偏拉構(gòu)件設(shè)計(jì)。
(11)電線管集中穿板處,板應(yīng)驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度或開洞形成管井。電線管豎向穿梁處應(yīng)驗(yàn)算梁的抗剪強(qiáng)度。
(12)構(gòu)件不得向電梯井內(nèi)伸出,否則應(yīng)驗(yàn)算是否能裝下。電梯井處柱可外移或做成L型柱。
(13)驗(yàn)算水箱下、電梯機(jī)房及設(shè)備下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。水箱不得與主體結(jié)構(gòu)做在一起。
(14)當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),暖溝應(yīng)做防水。一般可做U型混凝土暖溝,暖氣管通過防水套管進(jìn)入室內(nèi)暖溝。有地下室時(shí),混凝土應(yīng)抗?jié)B,等級(jí)S6或S8,混凝土等級(jí)應(yīng)大于等于C25,混凝土內(nèi)應(yīng)摻入膨脹劑?;炷镣鈮?yīng)注明水平施工縫做法,一般加金屬止水片,較薄的混凝土墻做企口較難。
(15)采用扁梁時(shí),應(yīng)注意驗(yàn)算變形。
(16)突出屋面的樓電梯間的柱為梁托柱時(shí)應(yīng)向下延伸一層,不宜直接錨入頂層梁內(nèi),并且托梁上鐵應(yīng)適當(dāng)拉通。錯(cuò)層部位應(yīng)采取加強(qiáng)措施。女兒墻內(nèi)加構(gòu)造柱,頂部加壓頂。出入口處的女兒墻不管多高,均加構(gòu)造柱,并應(yīng)加密。錯(cuò)層處可加一大截面梁,上下層板均錨入此梁。
(17)等基底附加壓力時(shí)基礎(chǔ)沉降并不同。
(18)應(yīng)避免將大梁穿過較大房間,在住宅中嚴(yán)禁梁穿房間。
(19)當(dāng)建筑布局很不規(guī)則時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑布局做出合理的結(jié)構(gòu)布置,并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。如建筑方案為兩端較大體量的建筑中間用很小的結(jié)構(gòu)相連時(shí)(啞鈴狀),此時(shí)中間很小的結(jié)構(gòu)的板應(yīng)按偏拉和偏壓考慮。板厚應(yīng)加厚,并雙層配筋。
(20)較大跨度的挑梁下柱子內(nèi)跨梁傳來的荷載將大于梁荷載的一半。挑板道理相同。
(21)挑梁、板的上部筋,伸入頂層支座后水平段即可滿足錨固要求時(shí),因鋼筋上部均為保護(hù)層,應(yīng)適當(dāng)增大錨固長度或增加一10d的垂直段。
(1)抗震等級(jí)的選取。
對(duì)于乙類建筑,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范3.1.322規(guī)定:地震作用應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的要求,但是抗震措施(主要體現(xiàn)為抗震等級(jí))在一般情況下,當(dāng)抗震設(shè)防烈度為6度~8度時(shí),應(yīng)符合本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求。實(shí)際設(shè)計(jì)中經(jīng)常發(fā)生抗震等級(jí)選錯(cuò)的情況,如:位于8度區(qū)的某乙類建筑,應(yīng)按9度由建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范表6.1.2確定,為一級(jí)抗震等級(jí)。
(2)振型組合數(shù)的合理選取。應(yīng)按以下規(guī)則選?。簩?duì)于較高層建筑,當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí),振型數(shù)應(yīng)不小于3;當(dāng)振型數(shù)多于3時(shí),宜取為3的倍數(shù)(由于程序按3個(gè)振型一頁輸出),但不能多于層數(shù)。
當(dāng)房屋層數(shù)不大于2時(shí),振型數(shù)可取層數(shù)。對(duì)于不規(guī)則建筑,當(dāng)考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí),振型數(shù)應(yīng)不小于9,但不能超過結(jié)構(gòu)層的3倍,只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時(shí),才可以取更多的振型。
多高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)如下: 1、應(yīng)當(dāng)注意防震縫的設(shè)計(jì),必須留有足夠的寬度。
2、平面形狀或剛度不對(duì)稱,會(huì)使建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn),震害嚴(yán)重。 3、凸出屋面的塔樓受高振型的影響,產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng),破壞嚴(yán)重。
4、高層部分和低層部分之間的連接構(gòu)造應(yīng)合理。 5、框架柱截面太少,箍筋不足,柱子的延性和抗震能力不夠而發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。
6、由于沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大,是樓層變形過分集中而產(chǎn)生破壞。 7、地基的穩(wěn)定性問題要特別注意。
8、伸縮縫和沉降縫寬度過小,碰撞破壞很多。 9、不應(yīng)在建筑物端部設(shè)置樓梯間,樓板有大洞口,因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。
10、外縱墻門窗洞口過大,連梁尺寸太小,容易產(chǎn)生破壞。 11、中間部分樓層柱子截面和材料改變或取消了部分剪力墻,產(chǎn)生剛度或承載力突變,形成結(jié)構(gòu)薄弱層。
1框架計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定 1.1無地下室的多層框架房屋 1)基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)現(xiàn)澆的框架結(jié)構(gòu)梁柱剛接,計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定主要是確定底層柱的計(jì)算長度。
根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-200(以下簡(jiǎn)稱《結(jié)構(gòu)規(guī)范》)第7.3.11條規(guī)定:一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu),底層柱的計(jì)算長度取基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度H:裝配式框架取1.25H。 2)基礎(chǔ)埋深較大時(shí)為了增加房屋底部的整體性,減小位移有時(shí)在0.000m附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。
將基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層,柱的H值取基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度,而把實(shí)際建筑的底層作為第二層考慮,層高H取連系梁頂層至一層樓面高度。 1.2帶地下室的多層框架房屋 對(duì)于帶地下室的多層框架結(jié)構(gòu),合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是一個(gè)關(guān)鍵問題。
《結(jié)構(gòu)規(guī)范》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001(以下簡(jiǎn)稱《抗震規(guī)范》),都沒有明確地提出具體位置,需要具體問題具體分析對(duì)于能夠滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或采用箱型基礎(chǔ)時(shí),可將地下室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置,在利用PKPM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),樓層總數(shù)僅輸入地下室以上的實(shí)際層數(shù),底層的層高H取實(shí)際層高。這樣計(jì)算出的地震作用與實(shí)際情況較為接近。
對(duì)于不能滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或者采用筏板式基礎(chǔ)時(shí),嵌固位置最好取在基礎(chǔ)頂面。此時(shí),利用電算進(jìn)行樓層組合時(shí),總層數(shù)應(yīng)為實(shí)際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。
2基礎(chǔ)寬度和面積的計(jì)算 在計(jì)算基礎(chǔ)寬度或面積時(shí),往往由于力學(xué)模型不明確或考慮問題不周詳,導(dǎo)致基礎(chǔ)寬度或面積不足。如墻體上作用有較大集中力的情況,當(dāng)墻體上有較大的集中力作用時(shí),通過墻體和基礎(chǔ)可將集中力向地基擴(kuò)散,但這種擴(kuò)散是有一定范圍的,且基底土反力并不均勻分布。
若設(shè)計(jì)時(shí)用該集中力除以墻段長度得到的平均線荷來確定基礎(chǔ)寬度,則導(dǎo)致局部基礎(chǔ)寬度不足。因此,必須加大基礎(chǔ)寬度以滿足地基承載力的要求。
通常采用局部調(diào)整系數(shù)調(diào)整基礎(chǔ)寬度的方法解決此類問題。 目前常用的框架結(jié)構(gòu)空間分析計(jì)算軟件都是以整幢樓的梁、柱整體參加工作進(jìn)行計(jì)算分析的,對(duì)部分梁而言,盡管相交梁截面尺寸不同,相互之間卻不存在主、次梁關(guān)系,設(shè)計(jì)人員在繪制施工圖時(shí),應(yīng)注意配筋形式與受力分析相匹配。
框架結(jié)構(gòu)經(jīng)空間分析程序電算,所有按主梁輸入模型的梁是整體工作的,部分梁將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)問題。一些三維空間分析軟件,雖已調(diào)整梁的抗扭剛度,但計(jì)算出來框架邊梁扭矩筋仍很大,因程序不計(jì)樓板對(duì)梁的約束作用(即實(shí)際扭矩設(shè)計(jì)算值那么大),實(shí)際受力與計(jì)算模型不符。
可把次梁支座改為鉸支座,并配以構(gòu)造處理。 框架梁的抗剪配筋施工圖繪制時(shí),往往為省事,而不查閱構(gòu)件配筋打印資料,僅以配筋簡(jiǎn)圖進(jìn)行設(shè)計(jì),并通常對(duì)簡(jiǎn)圖上梁端加密區(qū)箍筋放大一倍間距置于跨中,此法如遇該梁上次梁集中力較大,剪力包絡(luò)圖趨于平緩,就會(huì)產(chǎn)生加密區(qū)外箍筋抗剪不足,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。
3鋼筋混凝土保護(hù)層厚度的取值 混凝土保護(hù)層的作用是保護(hù)鋼筋不發(fā)生銹蝕,并保證鋼筋的粘結(jié)錨固性能,直接影響構(gòu)件的耐久性和鋼筋的受力性能,但由于設(shè)計(jì)人員的不重視,常會(huì)出現(xiàn)以下問題:1)梁或柱中,只注意到主筋的保護(hù)層厚度,而忽略了箍筋的保護(hù)層厚度,造成箍筋外露或保護(hù)層厚度不足;2)主梁與次梁交叉處、主梁、次梁和板的鋼筋關(guān)系處理不明確,造成板負(fù)筋保護(hù)層厚度不足或構(gòu)件有效截面高度損失,直接影響到構(gòu)件的安全性;3)地上部分與地下部分的柱子因所處的環(huán)境條件不同,根據(jù)規(guī)范要求,應(yīng)采取不同的保護(hù)層厚度。 因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意:1)正確處理構(gòu)件內(nèi)各類鋼筋的相互關(guān)系,按鋼筋的正確位置確定構(gòu)件內(nèi)鋼筋的保護(hù)層厚度及構(gòu)件有效截面高度,并進(jìn)行構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)。
首先根據(jù)規(guī)范要求確定梁柱內(nèi)箍筋的保護(hù)層厚度,即確定箍筋的正確位置,主筋的保護(hù)層厚度可采用a+d(1a為箍筋保護(hù)層最小厚度,d1為箍筋直徑),并大于規(guī)范規(guī)定的最小厚度,以此確定主筋的正確位置;根據(jù)各種鋼筋的正確位置,確定相關(guān)構(gòu)件的有效截面高度并進(jìn)行配筋計(jì)算,在施工圖中標(biāo)出相關(guān)構(gòu)件中鋼筋的位置。2)正確區(qū)分同一構(gòu)件所處的環(huán)境條件,區(qū)別對(duì)待不同環(huán)境下的混凝土保護(hù)層厚度。
地下部分的柱子可將其斷面加大,滿足其保護(hù)層厚度的要求,同時(shí)保證柱子鋼筋上下位置的一致性,滿足鋼筋受力要求。 4框架結(jié)構(gòu)抗震構(gòu)造措施 4.1梁的抗震構(gòu)造 1)梁截面尺寸:為了防止梁發(fā)生斜裂縫破壞、斜壓型脆性破壞,框架梁截面尺寸必須滿足如下要求:梁的截面寬度與高度之比為b/h≥0.25,且b不宜小于200mm,也不宜小于1/2柱寬;同時(shí)應(yīng)滿足高跨比ln/h≥4;梁最大平均剪應(yīng)力為V/bh0≤0.20fc。
其中,b、h、h0分別為梁截面寬度、高度、有效高度;V為梁端組合剪力設(shè)計(jì)值;fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 2)梁的配筋率:為了保證梁的變形能力,使框架結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能,梁端縱向受拉鋼筋的配筋率應(yīng)能使梁端截面的受壓區(qū)相對(duì)高度滿足以下要求:一級(jí)框架x≤0.25h0;二級(jí)框架x≤0.35h0,同時(shí),縱向受拉鋼筋的配。
一、結(jié)構(gòu)平面布置
平面形狀簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱盡量使質(zhì)心和鋼心重合。偏心大的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大,會(huì)加大端部構(gòu)件的位移,導(dǎo)致應(yīng)力集中。平面突出部分不宜過長。扭轉(zhuǎn)是否過大,可用概念設(shè)計(jì)方法近似計(jì)算鋼心、質(zhì)心及偏心距后進(jìn)行判斷,還可以比較結(jié)構(gòu)最遠(yuǎn)邊緣處的最大層間變形和質(zhì)心處的層間變形,其比值超過1.1者,可以認(rèn)為扭轉(zhuǎn)太大而結(jié)構(gòu)不規(guī)則。
高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)布置,當(dāng)由于使用功能與建筑的要求,結(jié)構(gòu)平面布置嚴(yán)重不規(guī)則時(shí),應(yīng)將其分割成若干比較簡(jiǎn)單、規(guī)則的獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元。對(duì)于地震區(qū)的抗震建筑,簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的原則尤為重要。
二、結(jié)構(gòu)立體布置
結(jié)構(gòu)豎向布置最基本的原則是規(guī)則、均勻規(guī)則,主要是指體型規(guī)則,若有變化,亦應(yīng)是有規(guī)則的漸變。體型沿豎向的劇變,將使地震時(shí)某些變形特別集中,常常在該樓層因過大的變形而引起倒塌。
均勻是指上下體型、剛度、承載力及質(zhì)量分布均勻,以及它們的變化均勻。結(jié)構(gòu)宜設(shè)計(jì)成剛度下大上小,自下而上逐漸減小。下層剛度小,將使變形集中在下部,形成薄弱層,嚴(yán)重的會(huì)引起建筑的全面倒塌。如果體型尺寸有變化,也應(yīng)下大上小逐漸變化,不應(yīng)發(fā)生過大的突變。上不樓層收進(jìn)使得體型較小的情況經(jīng)常發(fā)生,但是對(duì)于收進(jìn)的尺寸應(yīng)當(dāng)限制。收進(jìn)的部位越高,收進(jìn)后的平面尺寸越小,高振型的影響明顯加大。如果上部樓層外挑,造成“頭重腳輕”的狀況,將使扭轉(zhuǎn)反映明顯加大,豎向地震影響也明顯變大。
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