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文档简介
1、一、 概况高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史,1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起,到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长,以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高,使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率越来越大,在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时高强度钢材应运而生,在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平,也是建设部门财力雄厚的象征。我国的高层与超
2、高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史,并在设计和施工中积累了不少经验,已有我国自行编制的高层民用建筑钢结构技术规程JGJ 99-98.二、高层及超高层结构体系对于高层及超高层建筑的划分,建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定,一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑,建筑总高度超过60m为超高层建筑。对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙结构体系、框筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。高层和超高层建筑在
3、结构设计中除采用钢筋混凝土结构(代号RC)外,还采用型钢混凝土结构(代号SRC),钢管混凝土结构(代号CFS)和全钢结构(代号S或SS)。> 东南科技研发中心,建筑高度100m,柱网为8.4m,抗震设防烈度为6度,采用框架剪力墙或框筒结构体系较为经济合理,这种结构体系的剪力墙或筒体是很好的抗侧力构件,常常承担了大部分的风载和地震荷载产生的水平侧力,总体刚度大,侧移小,且满足玻璃幕墙的外装饰要求。三、材料的选用钢结构有很多优点,但其缺点是导热系数大,耐火性差。随着冶金技术的提高,耐火钢的研究成功并投入生产,为钢结构的进一步发展创造了条件。目前宝钢投入生产的有B400RNQ和B490RNQ两
4、种型号的耐火钢,其物理力学指标、化学性能及抗冲击韧性和可焊性,都能达到结构钢的要求。普通钢材当达到600的高温时已完全丧失承载能力,宝钢生产的这两个品种钢材当达到600时其屈服强度还有150220Mpa.一般高层和超高层建筑当采用框剪、框筒结构体系时的经济性统计为:钢结构造价=钢材费用(约占40%)+制作安装费用(约占30%)+防火涂料费用(约占30%),防火涂料所占总造价的比重较大。如果使用高强度耐火钢虽价格略有上升,但防火涂料价格有较大幅度下降,可望部分抵消由此带来的成本上升,而且可靠度及安全性有了一定的保障。四、制作与安装(一)统一测量仪器和钢尺量具建造一幢超高层大楼,涉及到土建、钢结构
5、、玻璃幕墙和各类设备的安装,使用的测量仪器和使用的钢尺必须由国家法定的同一计量部门由同一标准鉴定。高层、超高层建筑施工周期较长,尚需定期对测量仪器和钢尺量具进行定期校验以保证建筑物各项指标符合规定的指标。一般以土建部门的测量仪器和钢尺量具为准。(二)定位轴线、标高和地脚螺栓钢柱的定位轴线可根据场地的宽窄,在建筑物外部或内部设置控制轴线。本工程高度在100m,设置二个控制桩,以供架设经纬仪或激光仪控制桩的位置,要求以能满足通视、可视为原则。钢柱的长度以满足起重量的大小和运输的可能性,一般为23层为一节,对每一节柱子安装不得使用下一节柱子的定位轴线,应从地面控制轴线引到高空,以保证每节柱子安装正确
6、无误,避免产生累积误差。柱脚与钢筋混凝土基础的连接,一般采用埋入式刚性柱脚,地脚螺栓是在安装就位第一节钢柱时,控制平面尺寸和标高的临时固定措施。钢柱的制作与安装钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件,在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。100m高的超高层钢柱一般分为812节构件,钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形,所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度,即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换,要求对每节钢柱应编号予以区别,正确安装就位。矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊,不允
7、许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。钢柱标高的控制一般有二种方式:1. 按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm,不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形,建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格,这种制作安装一般在12层以下,层高控制不十分严格的建筑物。2. 按设计标高制作安装。一般在12层以上,精度要求较高的层高,应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高,每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。无论采用何种安装方式,都应在翻样下料制作过程中充分表达出来,并
8、应符合设计要求的总高度。框架梁的制作与安装高层、超高层框架梁一般采用H型钢,框架梁与钢柱宜采用刚性连接,钢柱为贯通型,在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。框架梁应按设计编号正确就位。为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性,在工厂制造时,在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿),悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝,腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁(短牛腿)连接,上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝,腹板采用高强螺栓连接。由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求,当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时,腹板的连接板
9、可开椭圆孔,椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0(d0为螺栓孔径),并应保证孔边距的要求。框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度,需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核,确定其翻样下料的精确长度。框架梁上下翼缘的连接可采用高强螺栓连接或焊接连接,目前大部分采用带衬板的全熔透焊接连接。施工时先焊下翼缘再焊上翼缘,先一端点焊定位,再焊另一端。腹板则采用高强度螺栓连接,要充分理解设计时采用摩擦型还是承压型高强螺栓。采用摩擦型高强螺栓的摩擦系数应选用合理。采用高强螺栓群连接时,孔位的精度十分重要。目前制孔一般采用模板制孔和多轴数控钻孔,前者精度低,后者精度高,应优先考虑采用后者
10、。当采用模板制孔时,应保证模板的精度,以确保高强螺栓的组装孔和工地安装孔的精度要求。如果孔位局部偏差,只允许使用铰刀扩孔。严禁使用气割扩孔,若用气割扩孔,则应按重大质量事故处理。高强螺栓群应同一方向插入螺栓孔内,高强螺栓群的拧紧顺序应由中心按幅射方向逐层向外扩展,初拧和终拧都得按预先设定的鲜明色彩在螺帽头上加以表示。楼盖的设计高层、超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度,是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件,同时使钢柱与各竖向构件(剪力墙或筒体)起到变形协调作用。一般钢结构建筑物的楼板和屋盖,都采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土(简称钢承混凝土)楼板和屋盖,厚度一般不小于150mm.目前
11、在设计钢承混凝土楼板和屋盖时没有考虑钢承混凝土楼板和屋盖与钢梁共同作用。主要是对于板底呈波形的计算原理不甚了解或认为计算繁琐,就按平板计算,这样既不安全又增加了钢梁的用钢量。如果采用钢梁与钢承混凝土楼板共同作用,简称MST组合梁,只要计算正确,配筋合理,栓钉可靠,则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢量20%左右,而且不需对钢梁进行稳定验算。1. 结构设计说明主要是设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮抗渗做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3等等。2. 各层的结构布置图,包括
12、:(1).预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时, 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉, 宜采用水平线或垂直线的方法, 相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图。板缝尽量为40, 此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板, 尽量采用宽板, 现浇板带留在靠窗处, 现浇板带宽最好200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时, 板缝应大于60。整浇层厚50, 配双向6250, 混凝土C20。纯框架结构一般不需要加整浇层。构造柱处不得布预制板。地下车库由于防火要求不可用预制板。框架结构不宜使用长
13、向板,否则长向板与框架梁平行相接处易出现裂缝。建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。对楼层净高很敏感、跨度超过6.9米或不符合模数时可采用SP板,SP板120厚可做到7.2米跨。(2).现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。板厚一般取120、140、160、180四种尺寸或120、150、180三种尺寸。尽量用二级钢包括直径10(目前供货较少)的二级钢,直径12的受力钢筋,除吊钩外,不得采用一级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200。(一般跨度小于6.6米的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2米的板
14、上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排8200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。顶层及考虑抗裂时板上筋可不断,或50%连通,较大处附加钢筋,拉通筋均应按受拉搭接钢筋。板配筋相同时,仅标出板号即可。一般可将板的下部筋相同和部分上部筋相同的板编为一个板号,将不相同的上部筋画在图上。当板的形状不同但配筋相同时也可编为一个板号。应全楼统一编号。当考虑穿电线管时,板厚120,不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板,因电线管过多有可能要加大板厚至180(考虑四层32的钢管叠加)。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为6250,温度影
15、响较大处可为8200。板顶标高不同时,板的上筋应分开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下宜加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔1015米设一10mm的缝,钢筋不断。尽量采用现浇板,不采用予制板加整浇层方案。卫生间做法可为70厚+10高差(取消垫层)。8米以下的板均可以采用非预应力板。L、T或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚,双向双排配筋,并附加45度的4根16的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成,一可加快速度,二来尽量减小笔误。自动生成楼板配筋时建
16、议不对钢筋编号,因工程较大时可能编出上百个钢筋号,查找困难,如果要编号,编号不应出房间。配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.80.9的折减系数,将板下筋乘以1.11.2的放大系数。值得注意的是,按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大,否则将对梁产生过大的附加扭距。一般:板厚>150时采用10200;否则用8200。PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点:1.单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算,宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支
17、座配筋,增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。PMCAD生成的板配筋图为PM?.T。板一般可按塑性计算,尤其是基础底板和人防结构。但结构自防水、不允许出现裂缝和对防水要求严格的建筑, 如坡、平屋顶、橱厕、配电间等应采用弹性计算。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋,一是轻隔墙有可能移位,二是板整体受力,应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙,如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。坡屋顶板为偏拉构件,应双向双排配筋。(3).关于过梁布置及轻隔墙。现在框架填充墙一般为轻墙,过梁一般不采用预制混凝土过梁,而是现浇梁带。
18、应注明采用的轻墙的做法及图集,如北京地区的京94SJ19,并注明过梁的补充筋。当过梁与柱或构造柱相接时,柱应甩筋,过梁现浇。不建议采用加气混凝土做围护墙,装修难做并不能用在厕所处。(4).雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度<900,最小板厚100;高度>900时,最小板厚120。阳台的竖板应尽量现浇,预制挡板的相交处极易裂缝。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰柏板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用
19、混凝土结构。挑板挑出长度大于2米时宜配置板下构造筋,较长外露挑板(包括竖板)宜配温度筋。挑板内跨板上筋长度应大于等于挑板出挑长度,尤其是挑板端部有集中荷载时。内挑板端部宜加小竖沿,防止清扫时灰尘落下。当顶层阳台的雨搭为无组织排水时,雨搭出挑长度应大于其下阳台出挑长度100,顶层阳台必须设雨搭。挑板配筋应有余地,并应采用大直径大间距钢筋,给工人以下脚的地方,防止踩弯。挑板内跨板跨度较小,跨中可能出现负弯距,应将挑板支座的负筋伸过全跨。挑板端部板上筋通常兜一圈向上,但当钢筋直径大于等于12时是难以施工的,应另加筋。(5).楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间,并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯,方便设计
20、及施工,也较美观。(6).板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高,厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。(7).梁布置及其编号,应按层编号,如L-1-XX,1指1层,XX为梁的编号。柱布置及编号。(8).板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋,附加筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋,如果洞口处板仅有正弯距,可只在板下加筋;否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围,并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。住宅跃层楼梯在楼板上所开大洞,周边不宜加梁,应采用有限元程序计算板的内力和配筋。板适当加厚, 洞边加暗梁。(9).屋
21、面上人孔、通气孔位置及详图。(10).在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面,可在建筑墙体剖面做法的基础上,对应画结构详图。3. 基础平面图及详图:(1).在柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。(2).当基础下有防空洞或枯井等时,可做一大厚板将其跨过。(3).混凝土基础下应做垫层。当有防水层时,应考虑防水层厚度。(4).建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。地下室底板,当地基承载力满足设计要求时,可不再外伸以利于防水。每隔3040米设一后浇带,并注明两个月后用微膨胀混凝土浇注。设置地
22、下室可降低地基的附加应力,提高地基的承载力(尤其是在周围有建筑时有用),减少地震作用对上部结构的影响。不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。可在筏板区格中间挖空垫聚苯来调整高低层的不均匀沉降。(5).地下室外墙为混凝土时,相应的楼层处梁和基础梁可取消。(6).抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝,连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。(7).新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5至2倍,否则应打抗滑移桩,防止原有建筑的破坏。建筑层数相差较大时,应在层数较低的基础方格中心的区域内垫焦碴来调整基底附加应力。(8).独立基础偏心不能过
23、大,必要时可与相近的柱做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大,必要时可作成三面支承一面自由板(类似筏基中间开洞)。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底板的形心宜重合,基础底板可做成梯形或台阶形,或调整挑梁两端的出挑长度。(9).采用独立柱基时,独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求,除非此基础非常重要,但配筋也不得过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础,方便施工。(10).独立基础的拉梁宜通长配筋,其下应垫焦碴。拉梁顶标高宜较高,否则底层墙体过高。(11).底层内隔墙一般不用做基础,可将地面的混凝土垫层局部加厚。(12).考虑到一般建筑沉降为锅
24、底形、结构的整体弯曲和上部结构和基础的协同作用,顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断1/2或1/3),且纵向基础梁的底筋也应拉通。暖沟图及基础留洞图:(1).沟盖板在遇到电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的覆土。(2).注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。(3).洞口大于400时应加过梁,暖沟应加通气孔。(4).基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。(5).湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。(6).暖沟一般做成1200宽,1000的在维修时偏小。楼梯详图:(1).应
25、注意:梯梁至下面的梯板高度是否够(楼梯平台的结构下缘至人行通道的垂直高度不应低于2.0m),以免碰头,尤其是建筑入口处。 楼梯平台净宽不得小于楼梯梯段净宽,且不应小于1.2m。(2).踏步高度不宜大于0.2m,以免易摔跤(3).两倍的踏步高度加踏步宽度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。(4).楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,折梁还应加附加箍筋(5).楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同,注意楼梯板标高与楼面板的衔接。(6).楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80100,梯段板厚100130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/10的计算系数,并上下配筋相同;当休息平台板
26、厚为80100,梯段板厚160200,梯段板跨度约6米左右时,应采用1/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/31/4,并且不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。梯段板板厚一般取1/251/30跨度。(7).注意当板式楼梯跨度大于5米时,挠度不容易满足。应注明加大反拱或增大配筋。(8).当休息平台板为悬挑板时,其内部的楼梯梯段板负筋应大于休息平台板的板上筋,长度也应大于平台板筋。(9).楼层处的休息平台板的配筋应与楼层板统一考虑配筋,主要是板的负筋。梁详图:(1).梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加
27、箍筋。梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。可在结构设计总说明处画一节点,有次梁处两侧各加三根主梁箍筋,荷载较大处详施工图。(2).当外部梁跨度相差不大时,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时,宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽,并宜小于1/3柱宽。(3).折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋(4).梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。(此条是从弹性计算角度出发)。当采用现浇板时,抗扭问题并不严重
28、。(5).原则上梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距,箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁,上、下部纵筋均应采用同直径的,尽量不在支座搭接。(6).端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。(7).考虑抗扭的梁,纵筋间距不应大于300和梁宽,即要求加腰筋,并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。1.柱详图:(1).地上为圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,并按
29、规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。(2).原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。(3).柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时,可不必验算。柱内不得穿暖气管。(4).柱断面不宜小于450X450,混凝土不宜小于C25,否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求,不满足时应加横筋。异型柱结构,梁纵筋一排根数不宜过多,柱端部纵筋不宜过密,否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时,应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近,不要相差太大。(5).柱应尽量采用高强度混凝土来
30、满足轴压比的限制,减小断面尺寸。(6).尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。(7).考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。(8).独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时,挑梁长度应有限制。在用PKPM软件计算梁柱时,应尽量采用TAT或SATWE三维软件。相对平面框架PK来讲,第一,计算结果更接近实际受力状态,如地震力或风力是按抗侧移刚度分配,而不是按框架的楼面从属面积,还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形,内力重分布,从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。第二,快速方便,三维软件整体计算,不必生成单榀框架,再人工归并,可整楼归并。第三,TA
31、T或SATWE还可以进行井式梁的计算,由于PKPM软件计算梁时仅按矩形计算,而井式梁的断面较小,有可能超筋,此时可取出弯距再按T型梁补充计算,不必直接加大梁高。在绘制施工图时,较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接,造价相差不大,但机械连接可靠并易于检查。机械连接接头位置可任意,但一次截断的钢筋不大于50%,接头位置应错开70d。2. 重点注意或设计原则:(1).抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁
32、上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。(2).雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。(3).框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。(4).由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。(5).出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。(6).框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其它地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利。(7
33、).建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等。(8).柱子轴压比宜满足规范要求。(9).当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。(10).过街楼处的梁上筋应通长,按偏拉构件设计。(11).电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。(12).构件不得向电梯井内伸出, 否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。(13).验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。(14).当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖
34、沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。(15).采用扁梁时,应注意验算变形。(16).突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层,不宜直接锚入顶层梁内,并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面梁,上下层板均锚入此梁。(17).等基底附加压力时基础沉降并不同。(18).应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。(19).
35、当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。(20).较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。(21).挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。3.常用轻隔墙(加气块或陶粒)自重(含双面抹灰):150墙:1.66,200墙:1.98,250墙:2.30,300墙:2.62 KN/M2。泰柏板:1.10 KN/M2。
36、4.关于降水问题:当有地下水时,应在图纸上注明采取降水措施,并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉),及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。5. 进行框架结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。6. 关于绘图:(1).一般钢筋粗线宽度为.45, 距边界线1,圆点直径为.6。(2).应注意墙身剖面、连梁剖面、墙出挑梁的水平筋位置。(3).注意一、二级钢是否加弯钩,二级钢的断点一般不加45度直钩,
37、除非不能表达清楚。(4).字高应为2.5,3.5,5,7,10,14, 高宽比:0.8。在图面中,一般英文字高取2.5或3.5, 汉字取3.5或5,在说明处多用7。当多个数字一样时,个数在前,如11X280=3080。混凝土的变形混凝土的变形有两类:一类是受力变形;另一类是由温度和干湿变化引起的体积变形。1. 混凝土单轴向受压时的应力应变曲线。2.混凝土的弹性模量、变形模量1) 弹性模量Ec弹性模量是反映材料的弹性变形的能力。通过曲线上原点O引切线,把此切线的斜率定义为混凝土的弹性模量Ec,又称原始弹性模量。2)变形模量应力-应变曲线上任一点A与原点相连的割线的斜率称为混凝土的变形模量。3.混
38、凝土的徐变混凝土的应力不变,应变随时间而增长的现象称为混凝土的徐变。混凝土的徐变对结构既不利,也有利。当应力较小时(例如 ),徐变变形与应力成正比,称为线性徐变。当混凝土应力较大(例如 )时,徐变变形与应力不成正比,称为非线性徐变。当应力过大时,徐变不再收敛,呈非稳定徐变的现象。梁、板的一般构造一、梁、板形式:矩形、T形、工字形、槽形、空心板等;二、梁、板的截面尺寸:符合模数,且截面尺寸统一;三、混凝土的强度等级的选择:常用C20、C25、C30,高强混凝土贡献不显著;四、钢筋强度等级及常用直径:梁纵筋常用级、级,直径从12到25;梁的箍筋常用级、级,直径是6、8、10mm;五、混凝土最小保护
39、层厚度:在室内常温下,混凝土最小保护层厚度对梁是25mm,对板是15mm;六、纵向钢筋在梁截面内的布置要求:钢筋间的净距要求;七、纵向受拉钢筋的配筋百分率:配筋率定义。房屋结构主要分为以下门类1、木结构(住宅):指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑,楼板、屋架等用木结构。2、砖混结构(住宅):建筑中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑,柱、梁、楼板、屋面板等采用钢筋混凝土结构。通俗地讲,砖混结构是以小部分钢筋混凝土和大部分砖墙承重3、钢筋混凝土(住宅):指建筑物中主要承重结构如墙、柱、梁、楼板、楼体、屋面板等用钢筋混凝土制成,非承重墙用砖或其它材料填充。这种结构抗震性能好,整体性
40、强,耐火性、耐久性、抗腐蚀性强。4、钢结构(住宅):指建筑物中主要承重结构以钢制成。适用于超高层建筑。自重最轻。从结构上分上面四类就可以了,其中钢筋混凝土结构里面,还可以再细分:1、框架结构,由梁、板、柱组成建筑承重结构,墙体仅作为分隔和保温用途。2、剪力墙结构,由梁、板、墙体组成建筑承重结构,部分墙体承在结构中受力。将上面两个小类组合起来,就衍生了:框架剪力墙结构、框支剪力墙结构等。目前在武汉新房住宅市场上,楼盘基本采用的是砖混结构和框架结构。两者的区别在于承重方式,砖混结构的承重是由板和墙构成的,混凝土现浇楼板的重量传导给墙体,由墙体传导至基础。框架结构是由楼板、梁、柱组成的承重结构,由楼
41、板将力传导给梁,再传导给柱,再由柱传导给基础。理论上讲,框架结构要优于砖混结构:一是空间开敞,因为梁和柱的结构使得框架结构的空间可以做到6米以上,而砖混因为砖的承重能力有限,做到5米就不错了;二是楼层高度,砖混结构最高只能做到6层,而框架结构可以做到100米以上的楼高。也因此,在2004年之前,由于武汉市住宅以多层和小高层为主,很多房屋在开发建设中都选择砖混结构,2004年以后,由于土地成本增加,加之小高层和高层房屋逐渐被市民所接受,市区新建房屋基本以框架结构为主,而在江夏、蔡甸等武汉郊区还是有不少砖混结构房屋。由于材质的原因,框架结构的使用寿命和抗震强度要高于砖混结构。但在实际中,国家对建筑
42、的抗震性能有标准,一个地区的建筑一定要满足抗震指标,所以开发商在设计建筑的时候,都以满足这个抗震指标为前提,即使是框架结构,也不会增加成本提高抗震性能的。所以在牢固程度上讲,砖混和框架的住宅是差不多的。从实用性上来说,由于框架结构用的都是填充墙,可以方便以后用户装修,不象砖混结构一样受到很多的限制,因此很多消费者更愿意买框架结构的房子。从造价上来说,框架结构比砖混结构高5%15%,工艺也更复杂一些。所以框架结构房屋比砖混结构房屋的销售价格要高,具体到武汉市情,价格相差约200-500元/平方米左右。不仅如此,后期的二手房交易中,房屋结构的不同也将直接影响交易价格。钢材的锈蚀指其表面与周围介质发
43、生化学作用或电化学作用而遭到破坏。钢材锈蚀不仅使截面积减小,性能降低甚至报废,而且因产生锈坑,可造成应力集中,加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环交变荷载作用下,将产生锈蚀疲劳现象,使钢材的疲劳强度大为降低,甚至出现脆性断裂。根据锈蚀作用机理,钢材的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种。1、化学锈蚀:化学锈蚀:指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。这种锈蚀多数是氧化作用,使钢材表面形成疏松的氧化物。在常温下,钢材表面形成一薄层氧化保护膜FeO,可以起一定的防止钢材锈蚀的作用,故在干燥环境中,钢材锈蚀进展缓慢。但在温度或湿度较高的环境中,化学锈蚀进展加快。2、电化学锈蚀:电化学锈蚀:指钢材与
44、电解质溶液接触,形成微电池而产生的锈蚀。潮湿环境中钢材表面会被一层电解质水膜所覆盖,而钢材本身含有铁、碳等多种成分,由于这些成分的电极电位不同,形成许多微电池。在阳极区,铁被氧化成为Fe2+离子进入水膜;在阴极区,溶于水膜中的氧被还原为OH-离子。随后两者结合生成不溶于水的Fe(OH)2,并进一步氧化成为疏松易剥落的红棕色铁锈Fe(OH)3.电化学锈蚀是钢材锈蚀的最主要形式。影响钢材锈蚀的主要因素:有环境中的湿度、氧,介质中的酸、碱、盐;钢材的化学成分及表面状况等。一些卤素离子,特别是氯离子能破坏保护膜,促进锈蚀反应,使锈蚀迅速发展。在连续梁桥中,采用吊装施工时,一般采用肋梁截面装配式肋梁截面
45、具有下列优点:1)将主梁划分成多片标准化预制构件,构件标准化,尺寸模数化,简化了模板,可工厂化成批生产,降低了制作费用。2)主梁采用工厂或现场预制,可提高质量,减薄主梁尺寸,从而减轻整个桥梁自重。3)桥梁上部预制构件与下部墩台基础可平行作业,缩短了桥梁施工工期,节省了大量支架,降低桥的造价。当连续梁桥采用悬臂施工时,则一般采用箱梁,它具有下列优点:箱形截面是一种闭口薄壁截面,其抗扭刚度大,并具有较T型截面高的截面效率指标,同时它的顶板和底板面积均比较大,能有效地承担正负弯矩,并满足配筋的需要。此外,当桥梁承受偏心荷载时,箱形截面梁抗扭刚度大,内力分布比较均匀;在桥梁处于悬臂状态时,具有良好的静
46、力和动力稳定性,对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。由于箱型截面整体性能好,因而在限制车道数通过车辆时,可以超载通行。土的压缩性是指土体在外部压力和周围环境作用下体积减小的特性。土体体积减小包括三个方面:土颗粒发生相对位移,土中水及气体从孔隙中排出,从而使土?L隙体积减小;上颗粒本身的压缩;土中水及封闭在土中的气体被压缩。在一般情况下,土颗粒及水的压缩变形量不到全部土体压缩变形量的1/400,可以忽略不计。因此,土的压缩变形主要是由于土体孔隙体积减小的缘故。土体压缩变形的快慢取决于土中水排出的速度,排水速率又决于土体孔隙通道的大小和土中粘粒含量的多少。对于透水性大的砂土,其压缩过程在加荷后较短时期
47、内即可完成;对于粘性土,尤其是饱和软粘土,由于透水性小,孔隙水的排出速率很低,其压缩过程很长。土体在外部压力下,压缩随时间增长的过程称为土的固结。依赖于孔隙水压力变化而产生的固结,称为主固结。不依赖于孔隙水压力变化,在有效应力不变时,由于颗粒间位置变动引起的固结称为次固结。岩土工程勘察的内容、方法及工程量的确定取决于:工程的技术要求和规模;建筑场地地质条件的复杂程度;岩土性质的优劣。通常勘察工作都是由浅人深、逐步深化。地基勘察的任务应按建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数,对地基进行岩土工程评价,对基础设计、地基处理、不良地质现象的防治提出论证和建议。地基勘察主要应进行
48、下列工作:1)取得附有坐标及地形的拟建建筑物总平面位置图,各建筑物的地面整平标高,建筑物的性质、规模、结构特点,可能采用的基础形式、尺寸、预计埋置深度,对地基基础设计、施工的特殊要求等;2)查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度,并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议;3)查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性,计算和评价地基的稳定性和承载力;4)对需要进行沉降计算的建筑物,提供地基变形计算参数;5)查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;6)查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度;7)在季节性冻土地区,提供场地土的
49、标准冻结深度;8)判定环境水和土对建筑材料及金属的腐蚀性。平面或竖向不规则的建筑结构,其计算模型有特别要求,计算工作量大,计算难度提高;而且,虽然计算手段增多了,但并不能保证其计算结果“准确”,造成结构安全度难以控制。因此,设计中(特别是建筑设计)应尽量避免采用不规则的设计方案,尤其不应采用严重不规则的设计方案,除非该方案的使用功能特殊需要或建筑效果是唯一最好的。设置防震缝是解决体型复杂、平面立面特别不规则的建筑结构由于变形复杂而避免碰撞的一种好方法。但对于高层,尤其是超高层建筑宜选用合理的建筑结构方案而不设防震缝,同时采用合适的计算方法和有效的措施,以消除不设防震缝带来的不利影响;此外,要注
50、意由于设置了防震缝而形成结构高宽比超限问题。防震缝同时又能兼作温度缝,对于超长建筑则是比较理想的选择。“结构在两个主轴方向的动力特性宜相近”,体现在具体设计中,一是注意建筑平面的长宽比不宜过大,二是对于矩形平面,在剪力墙的布置、柱截面bh的摆向以及楼层结构布置中,应采取增强结构横向(短方向)刚度的设计方法而不是其相反,否则将本已有差距的两主轴动力特性进一步扩大,对结构的杭震不利。抗震设计不是结构专业人员应该或能够全部包办的,其它专业人员也应有抗震设计的意识、责任和能力。一般的建筑物通常都是采用抗震方法(设置抗震构件、抗震墙)和防震措施(如设置防震缝)来预防地震灾害的,隔震和减震仅适用于特殊要求
51、和高烈度抗震结构。由于强调“强剪弱弯”故需改变传统的做法箍筋只用级钢,现在提倡用、级钢箍;砼强度越高,其脆性越大,抗裂性能越低,所以对砼强度等级的采用是有所限制的,不是越高越好,正确的设计方法是恰当、适用就行。在附录B中可体会到,采用高强砼时,有关构件剪力、轴压比、柱墙箍筋特征值都比普通砼要求严。“部分框支抗震结构”指首层或底部两层框支抗震墙结构,意即不包括高位转换层框支结构,换句话说,即高位转换层结构的最大高度从严控制。部分框支抗震墙结构的框支层框架,不管设防烈度高低也不管房屋高度如何,其抗震等级最低为二级,不存在三级,意即其结构计算及构造措施要求都较严。与旧规范不同的是,出现“抗撞墙”的新概念,什么情况下需设置抗撞墙,如何合理设置,规范中都有明确规定。框架剪力墙结构中的抗震墙连梁刚度要求大,而
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