浅谈结构设计与施工

浅谈结构设计与施工冯晓宇设计创造美好生活三亚海棠湾国际购物中心设计创造美好生活北京青龙湖国际会展酒店设计创造美好生活乌兰察布财富广场项目规划设计工作的重要性1、规划设计是房地产开发的重要阶段地产项目的实现通常需要三个特定阶段：前期规划设计、施工建设、销售。其中，前期规划设计阶段是项目运作的龙头和开端，他包含了开发商最初的投资决策、目标分析和项目定位以及市场供需关系的深入研究。设计工作的重要性•设计对项目的建设工期、工程造价、建设质量及建成后能否获得预期效益均起着决定性作用。•设计费虽然只占工程全部投资的1～3%左右，但在决策正确的条件下，在初步设计阶段，设计影响项目投资的可能性为75%～95%；在技术设计阶段，设计影响项目投资的可能性为35%～75%；在施工图阶段，设计影响项目投资的可能性为5%～35%，如下图所示。设计工作的重要性规划设计工作内容一般房地产开发建设项目规划设计过程可分为两个阶段：规划和设计阶段，而规划又分为控制性详细规划和修建性详细规划，一般控制性详细规划由政府规划主管部门组织编制，修建性详细规划由开发企业委托规划设计院按照政府批准的控制性详细规划编制。完成后报政府主管部门审批。2、规划设计阶段的主要工作规划设计工作内容修建性详细规划的主要内容应包括⑴建设条件分析及综合技术经济论证；⑵作出建筑、道路和绿地等的空间布局和景观规划设计，布置总平面图；⑶道路交通规划设计；⑷绿地系统规划设计；⑸工程管线规划设计；⑹竖向规划设计；⑺估算工程量、拆迁量和总造价，分析投资效益。规划设计工作内容1、设计阶段又分为初步设计和施工图设计，初步设计包括设计说明、设计图纸和设计概算。在图纸中应明确主要设备和材料。施工蓝图是对初步设计的进一步细化，具体指导现场施工。（招标准备）2、规划阶段和设计阶段的最终产品分别是方案报建文本（控制性详细规划和修建性详细规划）和设计文件（初步设计文件和施工图蓝图）。这两个阶段的成果必须报政府部门审批通过，方可进行工程项目施工。结构设计的使命结构设计目标为安全+经济抗震设计的基本知识•1、地震灾害图片。•结构设计的基本过程•2、地震震级。•2、地震烈度等级。•3、结构计算地震作用惯性力计算•4、抗震构件与非抗震构件•5、结构构件抗震等级汶川地震照片汶川地震照片汶川地震照片汶川地震照片汶川地震照片汶川地震照片汶川地震照片地面1、常用术语震源震源深度震中距震中地面某处浅源地震(震源深度＜60km)中源地震(震源深度60~300km)深源地震(震源深度＞300km)抗震设计的基本知识2、地震震级M抗震设计的基本知识•地震震级是衡量一次地震本身强弱程度的指标。震级每增加一级，地震所释放出的能量约增加30倍。•一般地说，2级以下的地震，人们是感觉不到的，因此称为微震；2～4级的地震，在震中附近地区的人就有感觉，称为有感地震；5级以上的地震，会对地面上的建筑物造成不同程度的破坏，称为破坏性地震；7级以上的地震，则称为强烈地震；8级以上的地震，称为特大地震。3、地震烈度抗震设计的基本知识•地震烈度是指某一地区的地表和建筑物在一次地震时受到影响的强弱程度。•一次地震只有一个震级，然而同一次地震对不同地区的影响却不同，随着距离震中的远近不同会出现多种不同的烈度。一般来说，距震中距离越近，地震烈度越高。我国采用12度地震烈度区划，6～9度需设防。•抗震设防烈度是按国家批准权限审批或颁布的作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。抗震设计的基本知识抗震设计的基本知识4、房屋结构的抗震设防分类抗震设计的基本知识•房屋结构的抗震设防，是指通过对地震区的房屋进行抗震设计和采取构造措施，达到在地震发生时减轻地震灾害的目的。抗震设防的依据是抗震设防烈度。•《抗震规范》将房屋结构按其用途的重要性分为四类：•甲类建筑：指重大工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑。•乙类建筑：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑。•丙类建筑：除甲、乙、丁类建筑以外的一般工业与民用建筑。•丁类建筑：指次要建筑。5、抗震设防标准抗震设计的基本知识•甲类建筑在6～8度设防区应本地区按设防烈度提高一度计算地震作用和采取抗震构造措施，当为9度区时，应作专门研究。•乙类建筑按本地区设防烈度进行抗震计算，抗震构造措施提高一度考虑。•丙类建筑的抗震计算与构造措施均按本地区设防烈度考虑。•丁类建筑按本地区设防烈度进行抗震计算，抗震构造措施可适当降低要求（设防烈度为6度时不再降低）。•抗震设防烈度为6度时，除另有规定外，对乙、丙、丁类建筑可不进行地震作用计算。6、抗震设防目标抗震设计的基本知识•我国《抗震规范》明确提出了三个水准的抗震设防要求：•第一水准：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需修理可继续使用。•第二水准：当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，建筑物可能损坏，但经一般修理或不修理仍可继续使用。•第三水准：当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时，建筑物不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏。7、地震影响系数计算抗震设计的基本知识结构设计的基本过程•1、接收建筑条件图，平面、立面。•2、根据建筑功能，高度，平面布局选择结构体系，布置竖向构件，选择结构材料。•3、建立结构模型，输入地震资料，荷载数值，计算出构件受力及各种整体抗震指标。•4、核查结构各种抗震指标（六个比值），对结构进行优化调整。•5、根据计算结果配筋。•6、制图。•所以说结构设计的答案在设计师的脑子中，而不是电脑中。复核六个比值。•位移比、周期比、刚度比、刚重比、剪重比、轴压比•1、位移比（层间位移比）•（1）位移比：即楼层竖向构件的最大水平位移与平均水平位移的比值。（2)层间位移比：即楼层竖向构件的最大层间位移角与平均层间位移角的比值。•2、周期比即结构扭转为主的第一自振周期（也称第一扭振周期）Tt与平动为主的第一自振周期（也称第一侧振周期）T1的比值。周期比主要控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，使结构的抗扭刚度不能太弱。复核六个比值。•3、刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值（也称层刚度比），该值主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。•4、刚重比，结构的侧向刚度与重力荷载设计值之比称为刚重比。它是影响重力二阶效应的主要参数,且重力二阶效应随着结构刚重比的降低呈双曲线关系增加。复核六个比值。•5、剪重比即最小地震剪力系数λ，主要是控制各楼层最小地震剪力，尤其是对于基本周期大于3.5S的结构,以及存在薄弱层的结构,出于对结构安全的考虑,规范增加了对剪重比的要求•6、柱(墙)轴压比N/(fcA)指柱(墙)轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，为了使柱墙具有很好的延性和耗能能力，规范采取的措施之一就是限制轴压比。结构设计基本规定-结构平面及竖向布置规则性。结构设计基本规定-结构平面及竖向布置规则性。结构设计基本规定-结构平面及竖向布置规则性。结构设计基本规定-结构平面及竖向布置规则性。避免扭转，掰一把筷子与拧一把筷子的区别。结构构件抗震等级抗震构造措施•抗震构造措施—根据抗震概念设计原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。1）多层砌体房屋抗震构造措施如下：—圈梁，构造柱，墙体配筋等。2）混凝土结构抗震构造措施如下：—把框架设计成延性框架，遵守强柱弱梁、强节点弱构件、强剪弱弯，避免短柱、加强角柱，框架沿高度不宜突变，避免出现薄弱层，控制最小配筋率，限制配筋最小直径。构造上采取受力筋锚固适当加长，节点处箍筋适当加密等措施。抗震构件与非抗震构件•1、混凝土结构抗震构件。•1）竖向抗震构件：柱，剪力墙，支撑。•2）水平抗震构件：主梁，转换层楼板。•2、非抗震构件。•次梁•楼板•填充墙等。优秀设计+严格施工=生命线优秀设计+严格施工=生命线优秀设计+严格施工=生命线优秀设计+严格施工=生命线优秀设计+严格施工=生命线建造这座房屋的中国建筑西南建筑设计院，在四川有六十年历史。在汶川地震中，该院设计于2005年－2007年，建造于2006年－2008年的地震区校舍共有104座，其中65座位于9度以上的地震烈度极重区，这些房子无一垮塌。•这座建筑不倒的秘密，并非高昂的造价，也不是特殊的高科技，而是依据经验的设计、严格按照质量标准施工。该院设计的其余校舍，也按照类似结构设计。这些教学楼和宿舍一般为3~4层砖混结构,楼板是预制空心板，个别采用框架结构。由于充分考虑了抗震问题，512地震后全部站立。建筑的体重•1、建筑单平米自重估算•框架结构单层自重14-15kN/m2•框剪结构单层自重15-16kN/m2•剪力墙结构单层自重16kN/m2•地下室结构单层自重20kN/m2•例子：中央商务广场项目4地块B楼，地下一层，地上11层，框架结构。•单平米自重估计：20*1+11*15=185kN/m2建筑每平米钢筋及混凝土用量。•按抗震7度区规则结构设计普通住宅建筑混凝土用量和用钢量：1、多层砌体住宅：钢筋30KG/m2砼0.3—0.33m3/m2•2、多层框架：钢筋38—42KG/m2砼0.33—0.35m3/m23、小高层11—12层钢筋50—52KG/m2砼0.35m3/m24、高层17—18层钢筋54—60KG/m2砼0.36m3/m25、高层30层H=94米钢筋65—75KG/m2砼0.42—0.47m3/m26、高层酒店式公寓28层H=90米•钢筋65—70KG/m2砼0.38—0.42m3/m27、别墅混凝土用量和用钢量介于多层砌体住宅和高层11—12层之间钢筋•1、混凝土设计规范(GB50010-2010)•4.2.1混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：•1、纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋；•2、梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋；•3、箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋•注意同一工程中尽量避免外形相似的钢筋混用。•例如：常规搭配HPB300/HRB400，此时不再用HRB335。钢筋抗震指标•3.9.2结构材料性能指标，应符合下列最低要求：•2）抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构建（含梯段），其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3，且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。•2、只限用于关键部位的按一、二、三级抗震等级设计的框架梁、柱和斜撑的杆系构建中的纵向受力普通钢筋。抗震结构其余部分的构件，完全可以不作“抗震钢筋”的要求。钢筋基本锚固长度•基本锚固长度的计算•lab=α（fy/ft）d•lab-受拉钢筋的基本锚固长度；•fy、fpy-普通钢筋、预应力钢筋的抗拉强度设计值；•ft-混凝土轴心抗拉强度设计值；当混凝土强度等级高于C60时按C60取值；•d--钢筋的公称直径；•α-钢筋的外形系数，光面钢筋为0.16，带肋钢筋为0.14。钢筋锚固长度•锚固长度的计算•la=ξalab•la-受拉钢筋锚固长度•ξa-锚固长度修正系数，新旧规范按对比表取用。项目2002版2010版修正对象修正条件修正系数修正条件修正系数带肋钢筋d≥251.1d≥251.1c≥3d且配置箍筋0.8c≥3d且配置箍筋0.8c≥5d且配置箍筋0.7环氧涂层钢筋-1.25-1.25施工扰动-1.1-1.1配筋富裕-具体计算-具体计算注意任何情况下修正系数不小于0.7且≥250mm任何情况下修正系数不小于0.6且≥200mm钢筋抗震锚固长度•抗震锚固长度的计算•laE=ξaEla•laE-受拉钢筋抗震锚固长度；•ξaE-锚固长度修正系数。•一、二级抗震等级：ξaE=1.15•三