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混凝土结构设计常见问题2016年01月1结构体系分类框架结构1.框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用加气混凝土、空心砖砌筑或预制墙板装配而成。2.主要优点：空间分隔灵活，自重轻；具有可以较灵活地配合建筑布置的优点；3.缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏数量多，不适宜建造高层建筑。2剪力墙结构1.剪力墙结构(shearwallstructure）是用钢筋混凝土墙来代替框架结构中的柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。这种结构在高层房屋中被大量运用。2.剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（重力）、抵抗水平荷载（风、地震等）。3.剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是剪力墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造。3框架剪力墙结构1.框架－剪力墙结构是在框架结构中设置适当的剪力墙的结构。它具有框架结构平面的布置灵活，有较大空间的的优点，又具有侧向刚度较大的优点。框架－剪力墙结构中，剪力墙主要承受水平荷载，竖向荷载由框架承担。该结构一般适宜用于10－20层的建筑。不同结构的适宜高度为：以7度为例框架24米（三级）剪力墙80米（三级）框架抗震墙为60米（框架三级剪力墙二级）4结构平面布置与竖向布置1平面应简单规则，使结构的刚心与质心重合，减少位移比。避免薄弱构件，如大跨度梁，高轴压比柱。高层建筑应Tt/T10.9，多层无此要求，但应尽量减少扭转影响。2高层剪力墙应布置成井筒式，加大抗侧力刚度与抗扭刚度。按不同单元组成一个整体。3上下层结构平面布置不同时设转换层，转换构件应加强抗震措施。过渡层构件应适当加强。转换层上下端应满足刚度比要求。5温度和不均匀沉降作用1温度影响较大的地方：一：顶层，山墙和端开间，应加大配筋。二：混凝土水化热影响，筏板中伸缩后浇带以及膨胀加强带。2不均匀沉降影响。主楼和裙房之间设沉降后浇带，设在第一跨1/3处结构受力较小部位，并在说明交待加强支撑，避免结构倾覆。3后浇带的施工顺序应在说明中交待清楚，温度后浇带应在两个月后施工，沉降后浇带应在两侧结构单元沉降稳定后再进行浇筑。4防震缝只须在地面以上设置，地下结构可连为整体，基础无须设缝。67结构计算分析1三水准两阶段的设防小震不坏结构计算来保证中震可修构造措施大震不倒构造措施和结构的弹塑性动力分析来补充2复杂结构（转换层结构，连体结构，和加强层结构）应在整体分析后对简化处理过的转换层加强层和连接体做更细微的应力分析。3内力和位移计算中，楼板可假定为其自身平面内刚度无限大，平面内只有两个方向的位移和整体转动，但对比较狭长的楼板和开洞比较大的楼板不能采用。4施工过程中分层施加竖向荷载，不能简单按一次加载考虑，Satwe中采用模拟施工加载3的方式。5Satwe采用墙元模型进行剪力墙结构分析，它是一种板壳单元，其特点为1）具有平面内和平面外的刚度，可与任何空间构件相连，较好反映真实受力状态。2）允许剪力墙洞口不对齐，适用于较为复杂的结构。墙元的划分不是越细越好，过细时，当单元的长宽和单元的厚度比较接近时，不能作为墙元来划分。891011刚性楼板假定该假定成立的前提是：楼板在其自身平面内刚度很大，基本不产生轴向变形和剪切变形。由该假定出发，抗侧力结构之间由无限刚性的楼板联系。当结构有变位时，楼板只做刚体运动，因而各片结构的侧移值呈直线关系，如图。高规5．1．5规定进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其自身平面内为无限刚，相应地设计时应采取必要措施，保证楼板平面内的整体刚度。当楼板会产生明显的面内变形时，计算时就应考虑楼板的面内变形或对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果，再进行适当调整。所以：计算位移比、层刚比、周期比时选用刚性楼板假定[是]，计算内力、配筋及其他内容时选用刚性楼板假定否]。刚性楼板假定在工程设计中应用得最多，其物理意义是假定楼板平面内无限刚，平面外刚度为零。计算分析和工程实践证明，刚性楼板假定对于绝大多数建筑的分析具有足够的计算精度。因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第5.1.5条规定：进行高层建筑内力与位移计算时，一般可假定楼板在其自身平面内为无限刚性。1213程序总信息中各种参数1周期折减系数目的是为了考虑框架结构和框架剪力墙结构填充墙对计算周期的影响。取值如下表。2框架剪力墙结构中，框架地震力调整为了让结构有多道防线，让剪力墙开裂后框架还有一定的承载力，所以需要让框架部分承担至少20%的基底剪力与1.5Qfmax(最大楼层剪力)两者较小值。只调整弯矩和剪力，不调整轴力。143地震作用调整系数一般情况下1.0，为提高或降低结构的安全度可调整为0.85-1.05.4计算振型数高层建筑至少取9，考虑扭转耦联影响时，振型数不小于15。多塔结构不小于总塔数×9，且计算振型质量不小于总质量的90%。5梁端负弯矩调整系数现浇框架取0.8-0.9。框架梁端弯矩调整后，跨中弯矩相应增大。6连梁刚度折减系数为使剪力墙结构破坏时有多道防线，有意进行连梁刚度折减，系数6-7度时取0.7，8-9度时取0.5。7梁刚度增大系数现浇楼面边框梁取1.5，中梁2.0.8梁扭矩折减系数楼板对梁受扭有约束作用，在梁受扭配筋计算时可折减，一般取0.4。15计算结果分析判断和调整1对重要的高层结构、复杂的高层应用两个不同的力学模型的结构分析程序进行比较，并对结果的合理性进行确认后方可用于工程设计。1)结构的合理性A关于周期框架结构T1＝（0.1-0.15）N框剪结构T1＝（0.08-0.12）N剪力墙结构T1＝（0.04-0.08）N其中N为结构计算层数。B计算位移和结构的整体刚度有关，计算位移越小，结构的总体刚度越大。宜刚好满足规范要求为宜，刚度越大，地震力越大，构件的配筋也越大。2）构件的合理性梁的适宜配筋率1%柱应控制轴压比，同时配筋率0.5-5%不应太大墙暗柱的配筋合理性，有时还要复核。1617Satwe计算中常见问题1嵌固端宜把地下室顶板做为上部结构的嵌固端，这样符合计算假定和力学模型，宜调整地下室层的刚度为上层刚度的2倍，当有车库时，计算地下室侧向刚度时，可计算主楼周围向外取2倍地下室层高范围内构件。2地下车库当有消防车荷载时，消防车荷载应按土层厚度折减，计算板时直接按此荷载计算。计算梁时按《荷载规范》5.1.2再取折减系数0.8；计算基础时可不考虑消防车荷载，但计算墙和柱时消防车活荷载应按实际考虑。3框架结构基础拉梁层设置拉梁层的目的：1)增加基础刚度，调节不均匀沉降。2）降低一层柱的计算高度。基础拉梁宜设在+0.000附近，在结构模型中做为一层输入。4框架柱节点核心区配筋抗震等级二级时，底层部分柱的核心区的抗剪配筋往往大于柱加密区配筋，要特别注意施工图表达。18偶然偏心和双向地震1.何时考虑“偶然偏心”?《高规》第3.3.3条规定：计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5％。控制偶然偏心的主要目的是控制结构的扭转效应。当结构在偶然偏心作用下的位移比大于1.2时，则说明该结构的质量和刚度的分布比较不均匀，抗扭转的能力比较差。对于高层建筑，即便是均匀、对称的结构，也应考虑偶然偏心的影响；对于多层建筑，则可以不考虑偶然偏心的影响。程序在进行偶然偏心计算时，总是假定结构所有楼层质量同时向某个方向偏心，对于不同楼层向不同方向运动的情况（比如某一层向X正向运动，另一楼层沿X负向运动），程序没有考虑。2.何时考虑“双向地震作用”？《抗震规范》5.1.1条规定：质量和刚度分布明显不对称、不规则的结构，应计入双向地震作用下的扭转影响。注意：规范规定只有质量和刚度明显不对称、不均匀的结构，才考虑双向地震作用。目前，工程界普遍做法为：在刚性楼板假定下，结构位移比1.2，需要考虑双向地震作用。3.“偶然偏心”和“双向地震作用”同时选择，程序如何处理？程序允许设计人员同时选择“偶然偏心”和“双向地震作用”，若同时选择，则程序在计算内力时自动选择二者之间的较大值进行设计——摘自《PKPM结构CAD软件问题解惑及工程应用实例解析》陈岱林赵兵刘民易编著2005年版第24页191柱截面的确定应首先按抗震等级确定允许轴压比，根据轴压比条件初步确定截面尺寸，如二级允许轴压比为0.75，而确定截面的柱轴压比应达到允许值的50-80%左右的；2进行试算后，再观察其结构位移角，框架结构的允许位移角为1/550，而实际结构的位移角应接近这一要求，不宜差别为一倍以上。3同一层的轴压比分布宜均匀，不同负荷的柱选择不同的截面，方可做到破坏时共同起作用，不致出现个别柱先坏，再各个击破的现象。按受剪承载力的要求，柱截面宜上下变化。4柱的做图应满足相应的构造要求。一二级角柱应全高加密。同时，楼梯间柱因休息平台形成短柱应全高加密。底层柱还应注意核心区的箍筋是否满足设计要求。柱设计20211：剪力墙布置大原则：均匀、分散、对称、周边。2：剪力墙布置尽量以小型筒状结构为一个单元。3：楼梯、电梯处剪力墙布置应有所加强，尽量布置多些剪力墙。4：X、Y向计算侧向刚度应接近（短向应比长向多布置些剪力墙）。计算部分：1：轴压比控制在规范规定最大轴压比的0.7倍左右。2：位移比控制在1/1000左右。3：剪力墙长度尽量控制在墙长≥8倍墙厚，尽量避免短肢剪力墙。4：剪力墙形状尽量采用L型C型，墙垛尽量大于3倍墙厚。周边墙体应考虑搭梁。墙的布置和设计22231框架梁截面高度应为跨度的1/10-1/18，悬臂梁为跨度的1/4到1/5，应尽量减少梁的布置，上部无墙部分不宜布梁，顶层屋盖处应尽量取消梁，在一矩形房间内次梁宜沿短跨布置。周边梁为满足建筑要求可以上翻。2一端与墙顺交的梁仅一端做加密区，和悬臂梁相连的梁不编框架梁。只有一端垂交墙，另一端不顺交墙的梁为一般梁。3宽度小于等于250的梁构造钢筋应选用10的钢筋，宽度大于300的梁构造钢筋应选用12的钢筋。宽度大于400的梁构造钢筋应选用14的钢筋。边梁宜设受扭钢筋。梁配筋宜用一排，当需要用两排时，应尽可能多的把钢筋放到第一排。4注意对大跨梁，楼梯间梁以及承担重要设备梁的设计。梁的设计不仅要满足承载力要求还要满足正常使用状态下的挠度和裂缝要求。5井字梁的梁高可按跨度的1/15~1/18，形成的区格长宽比宜为1~1.25，两个方向的井字梁的高度h应相等。井字梁间距一般取值在L=2～3ｍ较为经济,但不应超过3.5ｍ。6梁图中梁的上翻加剖面表示或直接用文字表示。梁设计24251板设计中应注意平面规则性，对于两个洞口之间的楼板要加强，加大板厚并采用双层双向配筋。2双向板厚度为跨度的1/40，悬挑板为跨度的1/10，卫生间板筋直径不小8，其他跨度较小的板如阳台板可用90厚。3板图中要校核挠度和裂缝。4高层建筑中顶层板厚宜为120厚双向双层配筋。5作为嵌固端的板厚为180，双层双向，配筋率不小于0.25%。6地下室防水底板的最小厚度为250，最小配筋率0.2%。7对于降标高的板应在图中用文字注明，降板处负钢筋应断开。8对于重复的标准层中板图要画得精细些，可取得较好的经济性。9折梁和折板应在图中标明，画出轮廓，注明标高，并给出折梁节点。10板图上宜表示构造柱。板设计2627谢谢大家！28