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[論文摘要]在我國(guó)現(xiàn)在的多高層建筑中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最普遍,其中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是最常用的結(jié)構(gòu)形式。依據(jù)GB 5002022002 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和GB 5001122001 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,對(duì)抗震等級(jí)的選取,振型組合數(shù)的合理選取,軸壓比限值等問(wèn)題的計(jì)算容易被設(shè)計(jì)人員,進(jìn)行初步探討,并取得較好的效果,可供設(shè)計(jì)人員參考。
一、概述
在我國(guó)現(xiàn)在的多高層建筑中,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是最常用的結(jié)構(gòu)形式。因?yàn)槠渚哂凶銐虻膹?qiáng)度,良好的延性和較強(qiáng)的整體性,目前廣泛用于地震設(shè)防地區(qū)。
在多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,筆者通過(guò)切身體會(huì),總結(jié)歸納了一些不符合規(guī)范要求的問(wèn)題。較常見(jiàn)的有在結(jié)構(gòu)施工圖中將場(chǎng)地類別寫成了場(chǎng)地土類別,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限與建筑施工圖不一致,抗震措施和抗震構(gòu)造措施不明確,柱縱筋在基礎(chǔ)內(nèi)錨固長(zhǎng)度不足,周期該折減而未折減等,應(yīng)引起足夠的重視。
二、框架結(jié)構(gòu)的耗能機(jī)理
框架結(jié)構(gòu)主要是以壓彎構(gòu)件——豎向框架柱和以彎剪構(gòu)件——水平框架梁組成的。實(shí)際工程計(jì)算的例子表明,框架結(jié)構(gòu)的延性很大程度上取決于框架梁和框架柱構(gòu)件本身的延性和屈服彎矩。
在地震作用下,框架結(jié)構(gòu)每經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán),加載時(shí)先是結(jié)構(gòu)吸收或儲(chǔ)存能量,卸載時(shí)釋放能量,但兩者不相等。兩者之差為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在一個(gè)循環(huán)中的“耗失能量”(耗能) ,也即一個(gè)滯回環(huán)內(nèi)所含的面積。結(jié)構(gòu)吸收的地震能量可以由力——位移曲線所包圍的面積來(lái)表示。
三、鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)注意問(wèn)題
(一)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)。
(二)振型組合數(shù)的合理選取
應(yīng)按以下規(guī)則選取:對(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(yè)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(guò)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。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范在條文說(shuō)明中明確指出:振型數(shù)可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量90%所需的振型數(shù)。
目前satwe等程序已有這種功能,這是一個(gè)重要指標(biāo)。如:對(duì)于某一建筑,選取的振型數(shù)為15,但振型參與質(zhì)量系數(shù)只有50%,說(shuō)明振型數(shù)取得不夠,可能由于此建筑過(guò)于復(fù)雜或由于某些桿件不連續(xù)導(dǎo)致局部震動(dòng)引起的,應(yīng)仔細(xì)復(fù)核。
四、獨(dú)立基礎(chǔ)拉梁的問(wèn)題
當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深,為了減小底層柱計(jì)算高度及底層側(cè)向位移,可在±0. 000附近設(shè)置基礎(chǔ)拉梁,但不宜按構(gòu)造設(shè)置,宜按照框架要求設(shè)計(jì),應(yīng)注意此時(shí)需將板厚取為0,定義彈性結(jié)點(diǎn),按總剛分析法分析計(jì)算,且基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)成短柱基礎(chǔ)。
五、構(gòu)造方面的若干問(wèn)題
(一)框架梁的通常面積配筋率ρsv不滿足規(guī)范要求
GB 5001022002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范11.3.9明確規(guī)定了最小面積配筋率,容易被忽視。如:二級(jí)框架,500mm×800mm,C40,非加密區(qū)箍筋
(二)當(dāng)框架梁端縱向受拉筋配筋率大于2%時(shí),箍筋直徑?jīng)]有增大2mm
設(shè)計(jì)中經(jīng)常碰到梁端縱向受拉筋配筋率大于2%的情況,往往不注意GB 5001022002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范11.3.623的規(guī)定,導(dǎo)致箍筋直徑偏小。如:某二級(jí)框架梁截面尺寸為250mm×400mm,梁端負(fù)筋為4Φ25,混凝土為C30,箍筋為2%,故箍筋直徑應(yīng)至少為10mm,原配箍筋直徑偏小。
(三)框架梁加密區(qū)箍筋肢距不滿足規(guī)范要求
如:寬300mm框架梁,箍筋為
(四)框架柱縱筋間距和凈距不滿足規(guī)范要求
按GB 5001022002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范10.3.123和11.4.13的規(guī)定,框架柱縱筋的凈距不宜小于50mm,且當(dāng)柱截面尺寸大于400mm時(shí)縱筋的間距不宜大于200mm。邊柱有可能會(huì)遇到這種情況,特別是當(dāng)邊跨較長(zhǎng),柱的計(jì)算長(zhǎng)度較長(zhǎng),沿邊跨方向框架的抗側(cè)剛度較弱時(shí)。這時(shí)框架柱邊跨方向計(jì)算配筋較大,另一方向配筋較小,如某框架柱高7.0m,截面尺寸為500mm×700mm,短邊配8Φ25,長(zhǎng)邊配4Φ25,兩方向均不滿足規(guī)范要求。
(五)地下室頂板厚度不夠
按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范6.1.4的規(guī)定,當(dāng)作為上部嵌固部位時(shí),應(yīng)避免開(kāi)大洞口,采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),且板厚不宜小于180mm,實(shí)際設(shè)計(jì)中在此種情況下經(jīng)常會(huì)忽視此條規(guī)定,導(dǎo)致板厚偏小。
(六)短柱位置未明確
樓梯平臺(tái)梁或者雨篷梁支撐在框架柱上,容易形成短柱,應(yīng)按要求全長(zhǎng)加密箍筋??蚣芡鈬畛鋲﹂_(kāi)窗,由于窗臺(tái)處砌體對(duì)框架柱作用,容易形成短柱,也應(yīng)全長(zhǎng)加密。若不加密,可將砌體墻與框架柱設(shè)成柔性連接(如:墻柱之間留有縫隙,填充一些松散材料,但應(yīng)有鋼筋與柱拉結(jié)),或從邊框梁處出挑挑耳,上砌砌體填充墻,消除對(duì)框架柱的作用。
六、關(guān)于框架結(jié)構(gòu)電梯井的問(wèn)題
由于在地震作用下高層框架結(jié)構(gòu)的位移較難控制,而多層框架結(jié)構(gòu)的位移控制要比其容易許多,故對(duì)于多層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)電梯井,完全可以采用框架加填充墻形式,只是這時(shí)應(yīng)加密填充墻構(gòu)造柱,且應(yīng)注意加強(qiáng)電梯井周圍的框架梁柱的配筋,因其剛度影響在計(jì)算中無(wú)法反映出來(lái)。若要將電梯井做成鋼筋混凝土形式,由于井筒會(huì)吸收較大地震力,相應(yīng)減少框架部分吸收的地震力,則框架部分偏于不安全,且井筒基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也較為困難,故應(yīng)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)按有無(wú)鋼筋混凝土井筒分別計(jì)算,取最不利結(jié)果配筋,且對(duì)井筒墻壁采取做薄墻厚、構(gòu)造配筋、開(kāi)豎縫、開(kāi)計(jì)算洞等辦法來(lái)弱化電梯井剛度。這樣的墻體布置,在地震作用下不至于由于電梯井筒的破壞,而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體喪失穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
[1]GB 5001022002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[2]GB 5001122001,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高層建筑 安全性
中圖分類號(hào):TU208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市用地日趨緊張,這使得高層建筑成為了目前階段建筑設(shè)計(jì)的主要形式。高層建筑的廣泛出現(xiàn),既節(jié)約了建筑的占地面積,增加了使用空間,又豐富了城市的景觀。但高層建筑美化城市的同時(shí),也給建筑設(shè)計(jì)師們?cè)诎踩O(shè)計(jì)性方面提供了諸多挑戰(zhàn)。其中,結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)就是一個(gè)十分重要的部分。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑的精髓,是整個(gè)建筑工程的骨骼,因此對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。其合理的設(shè)計(jì)是保證建筑質(zhì)量及安全性的重要方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是需同時(shí)承受水平和豎向的荷載或間接作用。低層建筑結(jié)構(gòu)通常以抵抗豎向荷載為主,水平荷載和作用的影響較小。如風(fēng)荷載和地震作用,它們所產(chǎn)生的內(nèi)力和位移較小,一般可以忽略。因此在低層建筑結(jié)構(gòu)中,豎向荷載往往就是設(shè)計(jì)的控制因素。但在高層建筑結(jié)構(gòu)中,較大的建筑高度造成了完全不同的受力情況,水平荷載和作用不僅是主要荷載的一種,跟豎向荷載共同起作用,而且往往還成為設(shè)計(jì)中的控制因素。因此,在水平荷載作用下,若高層建筑結(jié)構(gòu)的抵抗側(cè)向變形能力或側(cè)向剛度不足,將會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)向變形,不僅使人產(chǎn)生不舒服的感覺(jué),而且會(huì)使結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下產(chǎn)生附加內(nèi)力,會(huì)使填充墻、建筑裝修和電梯軌道等服務(wù)設(shè)施出現(xiàn)裂縫、變形,甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)性的損傷或裂縫,從而危及結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性。因此設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí),不僅要求結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度,而且要求結(jié)構(gòu)有合理的剛度,使水平荷載所產(chǎn)生的側(cè)向變形限制在規(guī)定的范圍內(nèi)。同時(shí),有抗震設(shè)防要求的高層建筑還應(yīng)具有良好的抗震性能,使結(jié)構(gòu)在可能的強(qiáng)震作用下當(dāng)構(gòu)件進(jìn)入屈服階段后,仍具有良好的塑性變形能力,即具有良好的延性性能。綜合高層建筑的上述受力特點(diǎn)可知,與低層結(jié)構(gòu)不同,高層建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度和延性三方面要滿足更多的設(shè)計(jì)要求??箓?cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)體系,框架剪力墻,結(jié)構(gòu)計(jì)算
Abstract: This paper briefly introduces the design and calculation process of 28 # building project of No.13 land in Lvshun navy camp by Dalian Ruixin real estate Co. Ltd., and explains the foundation design, structure system, calculation analysis of this project.Keywords: structure system; the frame shear wall; structure calculation
中圖分類號(hào):TU973+.19文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、工程概述
大連瑞鑫房地產(chǎn)旅順?biāo)畮煚I(yíng)十三號(hào)地塊28#樓位于大連市旅順口區(qū)水師營(yíng)街道,建筑面積4640.06 m2,,地下車庫(kù)和半地下車庫(kù)各一層,地上八層,該住宅樓總高度26.90m,地下車庫(kù)層高3.0m,半地下車庫(kù)2.6m,地上各層層高均為3.0m。標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面圖見(jiàn)圖一:圖一
二、結(jié)構(gòu)體系及截面設(shè)計(jì)
根據(jù)建筑功能要求和平面布置特點(diǎn),本工程結(jié)構(gòu)采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu),建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)二級(jí),設(shè)計(jì)使用年限50年??拐鸬燃?jí):框架:三級(jí);剪力墻:二級(jí)。 抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本加速度值為0.1g,所屬地震分組為第二組。電梯井道,水暖井為剪力墻,建筑物東西兩側(cè)在A~C軸之間布置剪力墻。本工程計(jì)算軟件為PKPM CAD結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件2010版。
1.荷載的取值:基本雪壓: 0.4KN/ m2;
基本風(fēng)壓:0.65KN/ m2;
屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值: 機(jī)房:7.0 KN/ m2;樓面:2.0 KN/ m2;樓梯:3.5 KN/ m2;懸挑陽(yáng)臺(tái):2.5KN/ m2;屋面:0.5 KN/ m2。
2.材料選用:
(1)混凝土:C30;基礎(chǔ)墊層: C15。:圈梁、過(guò)梁及構(gòu)造柱采用C25混凝土。
(2)鋼筋:熱軋鋼筋HPB300(),HRB400()。
(3)填充墻:非承重填充墻采用輕集料混凝土空心砌塊;其強(qiáng)度等級(jí)不低于MU3.5(外墻不
低于MU5.0),砂漿強(qiáng)度等級(jí)不低于Mb5。
3.主要受力構(gòu)件截面尺寸:
(1) 擋土墻墻厚250mm,剪力墻墻厚200mm。通過(guò)PKPM軟件中SATWE的計(jì)算,底層墻肢底截面的軸壓比滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50011-2010中6.4.5條的規(guī)定,軸壓比不大于0.3,墻肢兩端設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件。根據(jù)6.1.10規(guī)定,抗震墻底部加強(qiáng)部位為地下一層至地上一層的范圍。
(2)柱截面尺寸:初步按400X400mm設(shè)計(jì)。
(3)標(biāo)準(zhǔn)層梁布置見(jiàn)圖二:
圖二
(4)板:根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3-2010第3.6.3條,地下室頂板厚度為160mm。半地下室板厚120mm,地下及半地下室采用雙層雙向配筋。一~七層板厚100mm,其中圖三中標(biāo)注的樓板①板厚為110mm。八層及機(jī)房層板厚均為120mm,雙層雙向配筋。
三、結(jié)構(gòu)計(jì)算
1建立模型:根據(jù)建筑圖及初步設(shè)計(jì)的主要構(gòu)件截面尺寸在PKPM結(jié)構(gòu)軟件的PMCAD中建立模型。注意:填充墻上荷載加到梁上時(shí),計(jì)算墻荷載應(yīng)是層高減去梁高。在設(shè)計(jì)參數(shù)的地震信息中,根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.17規(guī)定,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)取0.7~0.8。.
2模型計(jì)算
在PKPM結(jié)構(gòu)軟件板施工圖中,計(jì)算參數(shù)的選?。簶前遑?fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)取0.8,裂縫按0.3mm控制,地下室頂板按0.20mm控制。(混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010-2010中表3.4.5結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)及最大裂縫寬度的限制)。在樓板計(jì)算中,裂縫和撓度均滿足規(guī)范要求。
在SATWE分析與設(shè)計(jì)參數(shù)補(bǔ)充定義中:
在計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移比時(shí),要選“對(duì)所有樓層采用剛性板假定”,在計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和配筋時(shí),則宜不選。
恒活荷載計(jì)算信息:選模擬施工加載3。
地震信息中:考慮偶然偏心,結(jié)構(gòu)位移比大于1.2時(shí),需要考慮雙向地震作用。如果偶然偏心和雙向地震作用同時(shí)選取時(shí),PKPM軟件程序兩者取大值。
活荷信息:柱 墻設(shè)計(jì)時(shí)活荷載折減。
調(diào)整信息:連梁剛度折減系數(shù)取0.7。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》8.1.4規(guī)定,經(jīng)軟件計(jì)算,Vf
在分析結(jié)果圖形和文本顯示中:在邊緣構(gòu)件信息修改中,將邊緣構(gòu)件設(shè)置成構(gòu)造邊緣構(gòu)件。
3.對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析及調(diào)整
(1)軸壓比:柱(墻)軸壓比N/(fcA)指柱(墻)軸壓力設(shè)計(jì)值與柱(墻)的全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比。它是影響墻柱抗震性能的主要因素之一,為了使柱墻具有很好的延性和耗能能力,規(guī)范采取的措施之一就是限制軸壓比。 查看: 混凝土構(gòu)件配筋,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.6和6.4.2,《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》6.4.2和7.2.13對(duì)墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求。軸壓比不滿足時(shí)需增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度。
經(jīng)SATWE計(jì)算,地下室及半地下室部分框架柱軸壓比大于0.85,不滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.6的規(guī)定,需要加大柱的截面尺寸。
當(dāng)墻肢的軸壓比雖未超過(guò)上表中限值,但又?jǐn)?shù)值較大時(shí),可在墻肢邊緣應(yīng)力較大的部位設(shè)置邊緣構(gòu)件,以提高墻肢端部混凝土極限壓應(yīng)變,改善剪力墻的延性,見(jiàn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》6.4.5和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7.2.14的規(guī)定。PKPM程序?qū)Φ撞考訌?qiáng)部位及其上一層所有墻肢端部均按約束邊緣構(gòu)件考慮。
(2)周期比:周期比即結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期(也稱第一扭振周期)Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期(也稱第一側(cè)振周期)T1的比值。周期比主要控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng),減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響,使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。
查看:WZQ.OUT 。
周期、地震力與振型輸出文件
(VSS求解器)
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考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)的振動(dòng)周期(秒)、X,Y 方向的平動(dòng)系數(shù)、扭轉(zhuǎn)系數(shù)
振型號(hào)周 期轉(zhuǎn) 角平動(dòng)系數(shù) (X+Y) 扭轉(zhuǎn)系數(shù)
1 0.9482179.920.99 ( 0.99+0.00 )0.01
2 0.7631 90.041.00 ( 0.00+1.00 )0.00
3 0.5888 26.210.01 ( 0.01+0.01 )0.99
4 0.26220.100.99 ( 0.99+0.00 )0.01
5 0.1935 90.210.96 ( 0.00+0.96 )0.04
調(diào)整標(biāo)準(zhǔn):《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.4.5。周期比不滿足要求時(shí),說(shuō)明結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)于側(cè)移剛度較小,結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)過(guò)大。調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)墻、柱或梁的剛度,適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)中間墻、柱的剛度。 本工程在建筑物東西兩側(cè)A~C軸之間布置剪力墻,經(jīng)計(jì)算周期比為0.62,小于0.9,滿足規(guī)范要求。
結(jié)構(gòu)的第一、第二振型宜為平動(dòng),扭轉(zhuǎn)周期宜出現(xiàn)在第三振型及以后。見(jiàn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》3.5.3條3款及條文說(shuō)明“結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性(周期和振型)宜相近”。
剪重比:剪重比即最小地震剪力系數(shù)λ,主要是控制各樓層最小地震剪力?!督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.5和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.12規(guī)定,抗震驗(yàn)算時(shí),結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力不應(yīng)小于最小地震剪力系數(shù)λ。查看:WZQ.OUT,滿足規(guī)范要求。
剛度比:剛度比指結(jié)構(gòu)豎向不同樓層的側(cè)向剛度的比值(也稱層剛度比),該值主要為了控制高層結(jié)構(gòu)的豎向規(guī)則性,以免豎向剛度突變,形成薄弱層。
查看:WMASS.OUT,剛度比滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》3.4.3-2和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.5.2的要求。
剛重比:結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度與重力荷載設(shè)計(jì)值之比稱為剛重比。查看:WMASS.OUT:結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果
X向剛重比 EJd/GH**2=8.67
Y向剛重比 EJd/GH**2= 12.68
該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于1.4,能夠通過(guò)高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算
該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH**2大于2.7,可以不考慮重力二階效應(yīng)
(6)位移比:即樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移與平均水平位移的比值。查看:WDISP.OUT調(diào)整標(biāo)準(zhǔn):抗規(guī)3.4.4,5.5.1,高規(guī) 3.4.5,,3.7.3.
對(duì)于計(jì)算結(jié)果的判讀,應(yīng)注意以下幾點(diǎn):a.若位移比(層間位移比)超過(guò)1.2,則需要在總信息參數(shù)設(shè)置中考慮雙向地震作用;b.驗(yàn)算位移比需要考慮偶然偏心作用,驗(yàn)算層間位移角則不需要考慮偶然偏心c.驗(yàn)算位移比應(yīng)選擇強(qiáng)制剛性樓板假定,但當(dāng)凸凹不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí),應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型,當(dāng)平面不對(duì)稱時(shí)尚應(yīng)計(jì)及扭轉(zhuǎn)影響d.最大層間位移、位移比是在剛性樓板假設(shè)下的控制參數(shù)。構(gòu)件設(shè)計(jì)與位移信息不是在同一條件下的結(jié)果(即構(gòu)件設(shè)計(jì)可以采用彈性樓板計(jì)算,而位移計(jì)算必須在剛性樓板假設(shè)下獲得),故可先采用剛性樓板算出位移,而后采用彈性樓板進(jìn)行構(gòu)件分析。
四、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
根據(jù)地質(zhì)部門提供的地質(zhì)報(bào)告,工程場(chǎng)地土層依次為耕土,含碎石粉質(zhì)粘土,全風(fēng)化板巖,強(qiáng)風(fēng)化板巖,中風(fēng)化板巖,本工程基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁,樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖,樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為6000Kpa(不考慮樁側(cè)摩阻)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002中8.5.5計(jì)算,采用樁徑為0.8m,擴(kuò)大頭為1.2m,樁長(zhǎng)為6~7米,樁端嵌入巖層均不少于0.5m,樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。
以上主要介紹了大連瑞鑫房地產(chǎn)旅順?biāo)畮煚I(yíng)十三號(hào)地塊28#樓工程的設(shè)計(jì)與計(jì)算過(guò)程,本文不足之處還望批評(píng)指正。
參考文獻(xiàn)
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3.《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010
4.《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002
關(guān)鍵詞:變形縫 種類 設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào): S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言:建筑物在外界因素作用(括溫度變化、地基不均勻沉降以及地震等)下往往會(huì)產(chǎn)生變形,導(dǎo)致開(kāi)裂甚至破壞。不考慮這些外在因素的影響,將會(huì)影響建筑物的使用和壽命。因此在工程設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)在變形的敏感部位或其它必要的部位將建筑物沿全高斷開(kāi),令各部分成為獨(dú)立的單元,或分為簡(jiǎn)單、規(guī)則、單一的段,并在其中設(shè)縫以利變形需要,這就是變形縫。變形縫一般分為伸縮縫、沉降縫以及抗震縫,下面將對(duì)三種縫的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)依據(jù)進(jìn)行闡述。
1伸縮縫
伸縮縫是建筑工程中最常見(jiàn)的一種變形縫。它的設(shè)置主要是為了防止建筑構(gòu)件因溫度變化而產(chǎn)生熱脹冷縮,使房屋出現(xiàn)裂縫甚至發(fā)生破壞。伸縮縫一般沿建筑物長(zhǎng)度方向每隔一定距離垂直設(shè)置。
伸縮縫設(shè)置時(shí)主要考慮溫度和收縮變形因素的影響,在應(yīng)力集中、容易產(chǎn)生裂縫的部位,自基礎(chǔ)以上將建筑物的墻體、樓板層、屋頂?shù)鹊孛嬉陨喜糠秩繑嚅_(kāi)。基礎(chǔ)部分因溫度變化影響較小,不需斷開(kāi)。
根據(jù)材料特性和結(jié)構(gòu)類型的漲縮指數(shù)而制定的分類允許范圍就是溫度區(qū)間,其空隙就是伸縮縫寬度。兩個(gè)伸縮縫之間的允許距離,即溫度區(qū)間的長(zhǎng)度,也就是伸縮縫間距。伸縮縫的構(gòu)造,應(yīng)該滿足建筑結(jié)構(gòu)沿水平方向變形的要求。伸縮縫寬度一般取為20~30mm。對(duì)于設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到的砌體和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般參照《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003—2011)表6.5.1及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2010)表8.1.1。
2沉降縫
地基沉降不均勻引起房屋裂縫甚至破壞也是建筑工程經(jīng)常遇到的問(wèn)題。為預(yù)防這種破壞,我們?cè)诮ㄖ锏南鄳?yīng)部位設(shè)置的垂直縫隙稱為沉降縫。沉降縫將建筑物分為幾個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)承重體系,能有效的消除部分建筑物因不均勻沉降產(chǎn)生的剪力,防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
沉降縫一般設(shè)置在建筑物不均勻沉降而遭到破壞的部位:
(1) 地基土的壓縮性有明顯差異處;
(2)平面形狀復(fù)雜的建筑物轉(zhuǎn)折部位;
(3)高度差異或荷載差異處;
(4)建筑結(jié)構(gòu)(或基礎(chǔ))類型不同處;
(5)長(zhǎng)高比過(guò)大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位;
(6)局部地下室的邊緣;
(7)地基基礎(chǔ)處理方法不同處;
(8)分期建造房屋的交界處。
沉降縫的寬度與一般取決于建筑物高度,具體可按照表1采用。
表1房屋沉降縫的寬度
注:沉降縫內(nèi)一般不填塞材料,當(dāng)必須填塞時(shí),應(yīng)防止縫內(nèi)兩側(cè)因房屋內(nèi)傾而相互擠壓影響沉降效果。
由于沉降縫兩側(cè)基礎(chǔ)同樣需要斷開(kāi),對(duì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)就稱為設(shè)置伸縮縫的難點(diǎn)和重點(diǎn)。一般而言,對(duì)砌體結(jié)構(gòu)沉降縫兩側(cè)基礎(chǔ)可做如下處理:
沉降縫兩側(cè)均設(shè)承重墻及其基礎(chǔ)。這種處理方式使沉降縫兩側(cè)形成兩個(gè)相似獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元,每個(gè)單元形成基本的砌體結(jié)構(gòu)模式。
沉降縫一側(cè)設(shè)置承重墻及其基礎(chǔ),另一側(cè)設(shè)置輕質(zhì)隔墻,采用挑梁或其他結(jié)構(gòu)形式承擔(dān)上部墻體荷載。
當(dāng)承重墻間距較小時(shí),還可以采用交叉式基礎(chǔ)。這種方式是設(shè)置兩排交錯(cuò)的獨(dú)立基礎(chǔ),沉降縫兩側(cè)墻體分別坐落在不同的獨(dú)立基礎(chǔ)上。
在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中,沉降縫基礎(chǔ)的處理一般采用雙柱懸挑梁或簡(jiǎn)支梁。
不同于伸縮縫,沉降縫將建筑物從基礎(chǔ)到屋頂全部斷開(kāi)。沉降縫寬度一般大于伸縮縫的寬度。在同一個(gè)建筑物內(nèi),當(dāng)某個(gè)部位既需要設(shè)置伸縮縫又需要設(shè)置沉降縫時(shí),可用沉降縫代替伸縮縫。
3防震縫
防震縫是考慮地震對(duì)建筑的破壞而設(shè)置的。設(shè)置防震縫,可以將復(fù)雜結(jié)構(gòu)分割為較為規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元,有利于減少房屋的扭轉(zhuǎn)并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。一般情況下,符合下列情況宜設(shè)置防震縫:
(1)建筑平面尺寸不規(guī)則而無(wú)加強(qiáng)措施;
(2)房屋有較大錯(cuò)層;
(3)各部分結(jié)構(gòu)的剛度或荷載相差懸殊而未采取有效措施;
在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2011)3.4.5條規(guī)定:體型復(fù)雜、平立面不規(guī)則的建筑,應(yīng)根據(jù)不規(guī)則程度、地基基礎(chǔ)條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素的比較分析,確定是否設(shè)置防震縫。
當(dāng)設(shè)置伸縮縫和沉降縫時(shí),其寬度應(yīng)符合防震縫的要求。
對(duì)于防震縫寬度的要求,在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2011)7.1.7條規(guī)定:多層砌體房屋設(shè)置防震縫時(shí),縫兩側(cè)均應(yīng)設(shè)置墻體,縫寬應(yīng)根據(jù)烈度和房屋高度確定,可采用70mm~100mm;在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011—2011)6.1.4條及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3—2010)3.4.10條中也確定了框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)等的防震縫寬度設(shè)置要求。
理論上,防震縫的寬度不宜小于兩側(cè)建筑物在較低建筑物屋頂高度處的垂直防震縫方向的側(cè)移之和??紤]到我們的設(shè)防目標(biāo)是“小震不壞、中震可修、大震不倒”,即建筑物在中震狀態(tài)下不應(yīng)出現(xiàn)嚴(yán)重破壞,因此,在確定防震縫寬度時(shí),應(yīng)取基本烈度下的側(cè)移,即近似地將我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的在小震作用下彈性反應(yīng)的側(cè)移乘以3的放大系數(shù),并應(yīng)附加上地震前和地震中地基不均勻沉降和基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的側(cè)移。
歷次地震震害調(diào)查表明,合理設(shè)置防震縫能有效保護(hù)建筑物免遭縫側(cè)縫側(cè)建筑震害影響,但縫寬過(guò)小易使建筑構(gòu)件碰撞破壞,不當(dāng)設(shè)縫則易造成建筑物局部破壞。因此,在設(shè)置防震縫時(shí),應(yīng)遵循以下設(shè)置原則及要求:
(1)能不設(shè)置沉降縫時(shí)盡量不設(shè)置沉降縫縫。當(dāng)不設(shè)置防震縫時(shí),必須充分考慮地震作用下的各種不利工況,分析判明其應(yīng)力集中、變形集中或地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等導(dǎo)致的易損部位,采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施,滿足建筑物的抗震設(shè)防要求。
(2)當(dāng)設(shè)置防震縫時(shí),需充分考慮抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)高度、扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)等因素,設(shè)置足夠的縫寬,盡量避免防震縫兩側(cè)建筑物在地震下發(fā)生碰撞而造成局部破壞。
抗震縫的設(shè)置要求比伸縮縫和沉降縫更加嚴(yán)格。在抗震設(shè)防地區(qū),當(dāng)需要設(shè)置伸縮縫或者沉降縫時(shí),要考慮抗震需要,縫的設(shè)置必須同時(shí)滿足抗震縫的設(shè)置要求。
4結(jié)束語(yǔ)
每個(gè)建筑物都有各自不同的特點(diǎn),是否需要變形縫、如何設(shè)置變形縫,應(yīng)根據(jù)每個(gè)工程不同的建筑要求、結(jié)構(gòu)形式和地理環(huán)境來(lái)確定??紤]到變形縫施工困難,施工過(guò)程中易出現(xiàn)各種問(wèn)題,特別是在抗震區(qū),在地震力作用下,變形縫兩側(cè)的建筑易發(fā)生碰撞從而加劇震害的影響,因此,應(yīng)慎重設(shè)計(jì)使用變形縫。在高烈度地震區(qū),應(yīng)避免采用不規(guī)則的建筑方案,實(shí)現(xiàn)少設(shè)甚至不設(shè)防震縫,達(dá)到從源頭上避免由于設(shè)縫而加劇震害的目的。對(duì)于伸縮縫和沉降縫,也可通過(guò)采取構(gòu)造和施工措施減少設(shè)縫,如設(shè)置后澆帶解決沉降差及減少收縮應(yīng)力,提高結(jié)構(gòu)整體剛度抵抗不均勻沉降造成的附加應(yīng)力等。
參考文獻(xiàn)
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[5] 《簡(jiǎn)明鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)》(第三版) 國(guó)振喜 機(jī)械工業(yè)出版社
【關(guān)鍵詞】底層框架—抗震墻砌體房屋;抗震設(shè)計(jì);托墻梁框架
底層框架—抗震墻砌體房屋是我國(guó)砌體房屋中的一種特殊形式。底部框架砌體房屋是由底部托墻梁框架—抗震墻和上部砌體結(jié)構(gòu)所組成。這種由上下不同材料組成的混合結(jié)構(gòu),其抗震性能存在明顯的不利因素。事實(shí)證明,在歷次地震震害中,這種結(jié)構(gòu)的震害是相對(duì)比較重的。結(jié)合新規(guī)范,底層框架—抗震墻砌體房屋的抗震設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)如下:
一、房屋的平、立面布置應(yīng)規(guī)則、對(duì)稱。
歷次震害調(diào)查說(shuō)明,體型復(fù)雜或結(jié)構(gòu)構(gòu)件(墻體、柱網(wǎng)等)布置不合理,將加重房屋的震害.對(duì)于底層框架抗震墻磚房,其抗震性能相對(duì)于多層鋼筋砼房屋要差一些。因此,這類房屋平、立面布置的規(guī)則要求應(yīng)更嚴(yán)格一些,即房屋體型宜簡(jiǎn)單、對(duì)稱,結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的 布置也應(yīng)盡量對(duì)稱,這樣可以減少水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)。
二、嚴(yán)格限制房屋層數(shù)和高度。
在唐山大地震、汶川大地震中,未經(jīng)抗震設(shè)防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴(yán)重。其主要原因是 底層沒(méi)有設(shè)置為框架抗震體系。在震害較為嚴(yán)重的底層框架磚房中,底層為半框架沿街一 跨為框架另一跨為磚墻承重體系,底層為內(nèi)框架體系以及底層大部分為框架體系而山墻與樓梯間墻處不設(shè)框架梁柱等?;诳偨Y(jié)震害經(jīng)驗(yàn)等,《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011一2010(以下簡(jiǎn)稱2010規(guī)范)結(jié)合砌體的種類,按設(shè)防烈度對(duì)房屋的總層數(shù)及高度給予了強(qiáng)制性的限制。2010規(guī)范特別規(guī)定了乙類建筑,以及丙類建筑8度0.30g和9度設(shè)防時(shí)不推薦采用此類底部托墻梁框架—抗震墻上部砌體結(jié)構(gòu)的房屋。
三、嚴(yán)格控制底部框-墻結(jié)構(gòu)和上部砌體結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度比。
在地震作用下底層框架抗震墻磚房的彈性層間位移反應(yīng)均勻和減少在強(qiáng)烈地震作用下的 彈塑性變形集中,能夠能夠提高房屋的整體抗震能力。2010規(guī)范對(duì)底層框架抗震墻磚房的彈性和彈塑性位移以及層間極限剪力系數(shù)進(jìn)行了分析,強(qiáng)制性規(guī)定:第二層計(jì)入構(gòu)造柱影響的砌體剛度與底層托墻梁框架—抗震墻的側(cè)移剛度比,6、7度不大于2.5,8度不大于2.0,同時(shí)不小于1.0;底部?jī)蓪油袎α嚎蚣堋拐饓r(shí),除底部一二層的側(cè)移剛度應(yīng)相互接近外,對(duì)第三層計(jì)入構(gòu)造柱影響的砌體剛度與第二層側(cè)移剛度比,6、7度不大于2.0,8度不大于1.5,且均不應(yīng)小于1.0;
四、抗震墻的最大間距限值。
底層框架抗震墻磚房的抗震墻間距分為底層和上部磚房?jī)刹糠?,上部磚房備層的橫墻間距要求應(yīng)和多層磚房的要求一樣;底層框架抗震墻部分,由于上面幾層的地震作用要通過(guò)底層的樓蓋傳至底層抗震墻,樓蓋產(chǎn)生的水平變形將比一般框架抗震墻房屋分層傳遞地震作用的樓蓋水平變形要大。因此,在相同變形限制條件下,底層框架抗震墻磚房底層抗震墻的間距要比框架—抗震墻的間距要小一些。
五、合理布置上、下樓層的墻體。
首先應(yīng)盡量使上層承重墻體落在下層框架梁上,即上部砌體抗震墻與底部框架梁“對(duì)齊”。不能落在框架梁上的砌體改為非抗震墻;若確實(shí)有困難時(shí),可以部分落在框架次梁上,但是數(shù)量不能過(guò)多,以利于荷載傳遞。上部砌體抗震墻與底部框架梁的中心有偏差時(shí),底部框架梁應(yīng)考慮偏心引起的扭轉(zhuǎn)。
六、加強(qiáng)拖墻梁及其樓蓋和過(guò)渡層的墻體。
承托上層砌體墻的托墻梁,由于所受的荷載比較集中,在靜力作用下可以考慮為墻梁的作用,使墻梁荷載由于內(nèi)拱作用而有所分散。但是在地震作用下,尤其是抗震設(shè)防原則允許墻體裂而不倒,因此,對(duì)其墻梁作用的程度和荷載的大小,在計(jì)算上和靜載下有不同的假設(shè),可以參考有關(guān)資料確定。對(duì)于過(guò)渡層,作為剛度變化較大的樓層,理應(yīng)加強(qiáng)處理,如考慮底部框架柱與上層構(gòu)造柱的連接,樓蓋水平剛度的加強(qiáng),墻體適當(dāng)配置水平鋼筋等措施,以利豎向剛度的漸變。
七、提高底部托墻梁框架及抗震墻的抗震等級(jí)。
對(duì)底部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),通過(guò)抗震等級(jí)來(lái)確定其主要抗震措施。對(duì)于抗震墻,一般要求采用鋼筋混凝土墻。對(duì)于底部框架-抗震墻的鋼筋混凝土部分原則上都要求符合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求。但對(duì)于抗震墻可針對(duì)低矮墻的特點(diǎn)設(shè)計(jì)或開(kāi)設(shè)豎縫形成帶縫混凝土墻。托墻梁框架的抗震等級(jí)要高于框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中框架的等級(jí)且接近抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層框架的要求。
底層框架—抗震墻砌體房屋除了按上述要點(diǎn)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)外,尚需嚴(yán)格按照規(guī)范要求采取抗震構(gòu)造措施。汶川地震震害表明,只要嚴(yán)格遵循《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,可以大大減輕地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞和倒塌。
參考文獻(xiàn)
[1] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50011-20 10.