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环亚集团结构设计的主要步骤

时间:2020-11-05 04:12

  结构设计的主要步骤_工程科技_专业资料。结构设计的主要步骤(上) 【摘要】 本文主要介绍结构设计的主要步骤。对于刚接触结构设计的人员会有一些 启发和帮助。 【关键词】 竖向布置、平面布置、估算截面、构件选取、基础选型 一、竖向布置的原则

  结构设计的主要步骤(上) 【摘要】 本文主要介绍结构设计的主要步骤。对于刚接触结构设计的人员会有一些 启发和帮助。 【关键词】 竖向布置、平面布置、估算截面、构件选取、基础选型 一、竖向布置的原则 1.《高规》P22 4.4 条 2.《高规》P41 5.3.7 规定:地下室结构的楼层侧移刚度不应小于相邻上部结构的楼层侧向 刚度的 2 倍。 2.1楼层侧向刚度比可以按《高规》P151 附录 EJI 计算。 2.2老规范的公式更简单,便于估算: r= Gi+1Ai+1/GiAi×(hi/hi+1) A=AW+0.12AC Aw全部剪力墙在计算方向上的有效截面面积(不包括翼缘面积)有夹角时取投影面积。 Ac全部柱的截面面积 2.3如有转换层 2.3.1转换层的设计原则 尽量降低转换层的层位,尤其是抗震设计,宜避免高位转换,三层以下为宜,一般不超过六层。 上部墙和下部柱尽可能形成对应关系,中心筒上下贯通,并加强落地剪力墙。保证转换大梁的刚度 和平面外的稳定性。强化下部,环亚集团弱化上部,保证下部大空间有适当的刚度,强度,延性和抗震能力。 转换层上下主体结构的刚度及变形特征应尽量接近,层间位移角包罗线转换大梁的设置 当短肢墙和柱子形成一一对应的关系时,相应短肢墙下的转换梁实际仅承受了位于下部柱以外 的短肢墙引起的内力,大部分内力直接传给了柱子,所以转换梁的截面,内力远小于框支剪力墙结 构中转换梁,仅两端突出框架柱以外的短肢墙引起的剪力较大, 可以采取在转换层两端加腋的办法。 以抵抗其剪力。 2.3.3转换层刚度突变的处理 1)规范要求上下刚度比不大于 2,方法见(2) 2)当不满足时的处理方法 a.加大落地墙的厚度 b.可以和建筑配合,在转换层设置一些单层的剪力墙 c.可能的话,减少上部墙的数量,长度,厚度。 d.可能的话,减少转换层下层层高尽量压缩,转换层上层层高尽量酌情给予提高。 e.转换层及以下各层提高砼等级。 f.企望通过加大柱子截面的办法来实现调整上下的刚度的效果不明显。 g.注意:低位转换时,一般控制层剪切刚度比基本能控制转换层附近层的位移转角不突变,高 位转换时,仅控制剪切刚度比是不够的,还应该控制转换层下部的结构的等效刚度,使得转换层上 下刚度和变形特征接近。避免突变。 2.3.4构造要求 中心筒在转换层以下应加厚,一般比住宅厚度增加 100~150mm,砼等级宜提高 5~10MP,必要时 可在转换层增设剪力墙或在矩形柱侧增加墙肢以补偿底部刚度。 转换层楼板应加厚, 2) 板厚大于180, 双层双向配筋,配筋率大于 0.25%。 板也要适当加强。 如建筑许可, 最好将转换层设在裙房屋面。 《建筑抗震设计规范》 (GB50011 一 2001)第6.1.3 条、 《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJt2002) 第 4.8.6 条规定,主楼结构在裙房顶部上、下各→层应适当加强抗震构造措施。,程序中此项参数 作用暂时没有反映,实际工程中可参考《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3 一 2002)第 10.6.4 条规定,将裙房顶部上、 下各一层框架柱(含剪力墙端柱)箍筋全高加密,适当提高纵筋配筋率,予以构 造加强。 二、楼层平面布置的原则 《高规》P24-27 面 4.3 条结构平面布置。 1.主次框架关系明显的结构(即柱网为长方形的平面),应布置为典型的交梁楼盖,即多跨连 续次梁支承于长向框架主梁上,次粮间距控制在 2.2~2.8 米之间为好,而短向框架主梁梁高宜与 次梁同高。梁宽可略大于次梁。 2.柱网接近正方形时, 两向框架梁通常取相同的截面, 中间布置交叉梁系, 区格不宜大于3mx3m, 常规柱网(7.2mx8.4m)不宜布置成十字型交叉梁,因为十字型交叉梁传到框架梁跨中的集中力致使 框架梁的弯矩分布极不均匀,不符合构件内力力求均匀和充分发挥材料的受力性能的原则,此外, 它形成的板跨较大,必须加大板厚,造成不经济。 3.大尺寸的方形或接近方形平面最适合布置井字梁系,可以采用正交正放,斜放正交,斜放斜 交等形式,在同等条件下(荷载,梁截面,区格尺寸)下,后者的受力性能优于前者,竖向桡度也 小于前者,且有利用楼面灵活布置隔墙和活荷载的布置,注意:斜放井字梁在周边梁支承处不宜交 于一点,否则会造成钢筋放置重叠,影响砼的浇注。当大尺度空间周边柱网有规律时,也可布置成 大井字梁套小井字梁的形式,则可收到构件受力合理,节省材料的功效。 4.如果大尺度的平面为长方形(LX/LY≧1.5),布置井字梁系一定要采用斜放形式,避免布置成 单向密肋楼盖,也应避免布置成正交井字梁,因为其中长梁所起的作用很小甚至不起作用,如净高 不受限制,也可布置主次梁体系。 5.悬挑部位的结构布置,由于封口梁一般不会太小,所以应让一半荷载通过边梁直接传给框架 悬挑梁再传给柱,所以一般不宜设中间挑梁支承边梁,当外挑部分有隔墙时,由于外挑部分通常为 跨度不太大的单向板,墙体的部分荷载可以采用在墙下板中加筋的方式解决,而计算时将墙体的全 部荷载作为集中力传给边梁和外框架挑梁。 6.转换层或加强层的上下楼板,其厚度取值较大(往往取 180,200,250 甚至更大),其平面 内和平面外刚度足够大,若再在柱网间布置次梁没什么意义。合理的布置应采用平板,既满足结构 受力需要又方便施工。 7.屋面当没其他条件限制时,应尽量采用(1)的形式,因为该形式楼板布筋(尤其是面筋)有 规律,板的抗裂性能好,有利于屋面抵抗温度应力,保证屋面的质量。 8.住宅中要摈弃凡有隔墙就布置梁的做法,小面积的厨房,厕所相邻时可做同一块板,有时也 可将几块小板按其中最低标高的板浇注,板面高的部分用低标号混凝土填补。 9.板似楼梯在半平台高处,当斜板跨度不大时,宜设计成折板。以简化平台处的支撑构造,只有当 斜板跨度较大时才设计半平台梁。 三、估算梁柱墙等的截面时,应首先初定其砼强度 1.一二级抗震砼≥C30,三四级及非抗震≥C20,梁柱强度宜差≤5Mpa 否则要做专门处理,梁板 不宜大于 C40 2.一般情况下墙柱宜相等,板梁相等 3.对于层数比较多的建筑,要充分考虑可能要变截面或砼强度,故下面的砼强度宜大些,为变 化留有余地。 4.目前高层 C60 已经用得很普遍,他可以减少柱截面面积 30%左右(与 C40 相比) 5.墙柱为偏心受压构件,砼强度对其截面大小及配筋量影响较大,故其砼强度一般取较高值, 对于高层建筑,最高可达 C40~C60。梁板为受弯构件,砼等级对截面尺寸及配筋率影响很小,加上 考虑砼收缩的影响及抗裂的要求,起砼等级一般不宜太高。常用的是C20~C25~C30。 6.砼强度等级不应和竖向构件截面变化处同一水平楼层,通常的做法是向上延伸 1~2 层。 7.从抗震的角度而言,转换层和其上一层的砼等级应该取为一样,不要突变好。 8.一般砼结构的合理选配见下表《张元坤 》建议建 :(适应于所有结构 ) 9.框架结点区采用楼盖砼强度等级的“表现强度”具体见《建筑结构设计实用指南》 一般当竖向构件的砼等级和水平构件相差 15Mpa 甚至 20Mpa 时,结点区完全可以采用楼盖的砼等 级浇注。 对初定砼等级的指导意义:当竖乡向构件的砼等级较高时,相应楼层的砼等级也应取较高值, 如:竖向构件为 C50~C60 时,则楼盖应取 C30 或 C30 以上。当竖乡向构件的砼等级不太高时,相 应楼层的砼等级也不必太高,如:竖向构件为 C40 时,则楼盖应取 C25 甚至 C20,而不必取 C30。 四、结构构件选取 (一)柱布置 1.基本要求《高规》P58 6.4.1 条及《抗规》P57 6.3.6 条. 2.柱截面可以根据下式估算:轴压比 uc=N/bhfc≤0.7(抗震一级)≤0.8(抗震二级)≤0.9 (抗震三级)(轴压比具体见《抗规》P57 6.3.7 条) 其中 N——柱轴力,N=(1.1~1.2)NV, NV=负荷面积 x(12~14)KN/M2 一般对于高层建筑而言,平均荷载约为 15kn/m2,其中,框架及框剪结构为 12~14,剪力墙及筒 体结构为 14~16 也可按《谈钢筋混凝土框架优化设计中的若干问题》提供的方法估计截面: 2.1可按表2中相应公式(《建筑抗震构造手册》)对柱截面Ac进行粗略估计。 2.2也可按公式《建筑抗震设计实例》 ( 提供) 计算框架柱截面面积AC=(12~15) 〖 n·F/fC λN-0.1) ( *10 〗φ 式中:n———验算截面楼层数; F———验算柱的负荷面积; φ———地震及中边柱的相关调整系数, 中柱: 7度取1; 8度取 1.1; 竖载估算按12kN/m2~15kN /m2。 λN———柱轴压比限值。 2.3矩形柱截面之 b 和 h 应不小于(1/15~1/20)H,(H 为层高)且 b≥300mm,(高层建筑 之 b≥350mm,h≥400,对于抗震结构,当 b≤800 时宜取 h/b≤2,b>800mm 时宜取 h/b≤1.5。 2.4异性柱的净翼缘宽度不小于 200,长宽比不大于 3。即保证异性柱接近柱的受力状态。 2.5矩形柱收柱方法,每次收级每侧不宜超过 100~150mm,边柱和角柱应单边收,且两个方向交 替收进,中柱可两边同时收级,也要两个方向交替收。一般 3 到 5 层收一次,尤其是顶部几层, 多层建筑常常按最小截面控制就能满足要求,所以不必太大。 3