土木工程文献综述

毕业设计（论文）文献综述院系：土木工程与建筑系年级专业：姓名：学号：题目名称：多高层公共建筑结构设计多高层公共建筑构设计文献综述【内容摘要】：在进行混凝土结构设计时，要注意诸多方面的问题。结构计算的简图要选取正确，其直接影响到计算结果的准确性。有许多的设计参数需要我们去选取。例如框架结构由于填充墙的存在，对结构的计算周期进行折减是必要的，折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7〜0.9。结构设计中，必需注意设计构造和概念设计是完善结构的必要手段。强柱弱梁，强剪弱弯都是构造措施。本文也总结了些关于结构中设计各个部位时要注意的一些细节。【关键词】：结构设计，概念设计，设计构造，基础，柱，梁，板。导言工业与民用建筑中，钢筋混凝土框架结构是一种常见的结构形式。它具有建筑平面灵活，易于满足建筑造型及大空间的要求，自重轻、自振周期较长，在较坚硬的地基上地震作用较小，有利于抗震的特点。因此，在多层工业厂房、办公楼等共用建筑中被广泛使用。但随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，在结构设计中遇到的各种难题也日益增多。因而在钢筋混凝土框架结构设计中，我们要注意诸如结构计算方面，设计构造方面，概念设计方面及基础、梁、柱、板等具体部位设计方面等的问题。正文第一章结构计算方面计算简图的处理结构计算中，计算简图选取的正确与否，直接影响到计算结果的准确性，其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下，基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时，其断面和配筋可按构造设计，截面高度取柱中心距的1/12〜1/18，纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是，当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁［1］此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱，应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是，当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免)，计算简图一定要按实际情况输入，否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。结构计算参数的选取2.1设计基本地震加速度值《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)中规定：抗震设防烈度为7度时，设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种，抗震设防烈度为8度时，设计基本地震加速度值分别为O.2g和0.3g两种，这与89规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值，这一项对地震作用效应的影响极大。2.2结构周期折减系数框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7〜0.9[2]2.3梁刚度放大系数SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。2.4活荷载的最不利布置多层框架，尤其是活荷载较大时，是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数，也不一定能反映出工程的实际受力情况，有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快，作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。独立梁箍筋计算结果需复核《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定：对集中荷载作用下的独立梁，应按公式进行计算，且集中荷载作用点至支座间的箍筋，应均匀配置。但SATWE软件计算梁箍筋时，未考虑独立梁这一情况，都按公式进行计算，有时会造成计算结果偏小，设计中若遇到有独立梁存在的情况，应对梁箍筋的计算结果进行手算复核。第二章设计构造方面框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%，0.4%。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”这是新增加的要求，设计中应重点说明框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm.”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400X400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。第三章概念设计方面关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施［3］柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。关于“强剪弱弯”措施：强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。注意构造措施。①对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯问处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密⑷。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视。②对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施［5］。③对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝（规范规定裂缝宽度小于0.3mm），建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。第四章具体部位设计基础部分1.1对于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。1.2建筑地段较好，基础埋深大于3米时，应建议甲方做地下室。当地基承载力满足设计要求时，地下室底板可不再外伸以利于防水。每隔30~40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［6］。1.3地下室外墙为混凝土时，相应的楼层处梁和基础梁可取消。1.4抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设，连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。1.5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高差的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［7］。1.6独立基础偏心不能过大，必要时可与相近的基础做成柱下条基。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版的形心宜重合，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。1.7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。1.8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。1.9考虑到一般建筑沉降为锅底形，结构的整体弯曲和上部结构与基础的协同作用，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。1.10基础底板混凝土不宜大于C3O,一是没用，二是容易出现裂缝。1.11基础底面积不应因地震附加力而过分加大，否则地震下安全了而常规情况下反而沉降差异较大，本末倒置。柱部分2.1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⑻。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。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。2.2原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200卬］。2.3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。2.4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；否则在梁柱节点处钢筋太密，混凝土浇筑困难。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［10］。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。2.5柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。2.6尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。2.7考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。2.8独立柱上或柱的中部（半层处）有挑梁时，挑梁长度应有限制。梁部分3.1梁上有次梁处（包括挑梁端部）应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不应绝对。规范说的清楚，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。3.2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平齐。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u。3.3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。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。3.4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、下纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。3.5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。3.6上反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。3.7挑梁宜作成等截面（大挑梁外露者除外）。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。3.8梁上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。3.9挑梁出挑长度小于梁高时，应按牛腿计算或按深梁构造配筋。3.10扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影响不大，加宽一倍，挠度减小20%左右［12］。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60%左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小20%。3.11当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。3.12梁宽大于350时，应采用四肢箍。现浇板部分4.1板的钢筋宜采用大直径大间距，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）。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。4.2相连几个房间的同型号同间距板底钢筋宜连通。4.3配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8〜0.9的折减系数，将板下筋乘以1.1〜1.2的放大系数。4.4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610@200；否则用68@200。4.5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，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。4.6非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。4.7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