住宅结构设计要点

/住宅结构设计通病住宅结构设计通病住宅工程质量的优劣干脆关系到人们的生命平安。住宅质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。相对而言，住宅设计是一项繁重而又责任重大的工作，干脆影响到建筑物的平安、适用、经济和合理性，但在实际设计工作中，经常发生住宅结构读者设计的种种概念和方法上的差错，这些差错的产生，有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果；有的则是由于设计对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊，不能建立正确的计算模式，对结构电算结果也缺乏推断正确和否的阅历。为了避开或削减类似的状况发生，确保住宅设计质量能上一个台阶，应从以下几个方面对结构设计中的常见病加以防范：一、结构设计人员应当及早介入建筑的概念设计建筑的概念设计在整个设计过程了起着举足轻重的作用，一幢建筑物的设计，假如没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再精确、计算再精确、配筋再合理，也不行能是一个经济、合理的优秀设计工程。依据最新的地震区域划分和规定，上海的设防烈度规定为7度（局部6度）。住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必需从抗震的角度，采纳二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必需及早介入建筑结构的概念设计，否则，将会导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计，应对不同形式的住宅建筑，驾驭各自概念设计中简洁疏忽的要点：1、对一般多层砌住宅结构，应按《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）要求做到：优先采纳横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系：纵横墙的布置宜匀称对称，沿平面内宜对齐，沿竖向应上下连续；楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处；不宜采纳无锚固的钢筋砼预制挑檐。2、对钢筋砼多、高层结构住宅，力求做到：（1）结构布置应尽量采纳规则结构。对困难结构，可以设置防震缝，把它分割成各自规则的结构单元，结构布置以少设缝为宜，一旦设缝，则应使防震缝的设置和伸缩缝、沉降缝相统一；（2）框架和抗震墙等抗侧力结构应双向布置，以便各自担当来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力；（3）框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态，除了限制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外，还需实行措施，保证楼、屋盖的整体性及其和抗震墙的可*连接。二、防止由于地基沉降或不匀称沉降引起的构件开裂或破坏预防或削减不匀称沉降的危害，可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以限制。诸如：避开采纳建筑平面形态困难、阴角多的平面布置；避开立面体形变更过大；将体形困难、荷载和凹凸差异大的建筑物分成若干个单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采纳同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。应当引起重视的是：对高层建筑来说，由于须要肯定的埋置深度，从经济的角度考虑，基础一般采纳桩箱或桩筏结合的形式，此时应保证箱体的整体刚度，群桩布置的形心应和上部结构重心相吻合。当土层有较大起伏时，应运用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中，并应考虑可能产生的液化影响。而对多层建筑而言，从经济的角度考虑，一般不情愿采纳长桩的方案，但上海地区的软土层覆盖层厚度较大，一般都须要经过地基处理的方式来达到限制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必需仔细探讨上部结构和地基两方面的特点及环境状况，并依据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的阅历，进行多方案比较，最终选定平安好用、经济合理的处理方案。地基经处理后，还必需满意规范所规定的强度和变形要求。三、从结构计算和构造上满意规范要求（一）从结构计算角度，看结构计算应留意的问题：1、避开荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料和实际计算不符，基础底板上多算或少算土重。2、底框砌体结构验算时就应留意：①底部剪力法仅适用于刚度比较匀称的多层结构，对具有薄弱层的底层框架混合结构，应考虑塑性变形集中的影响，通常对底层地震剪力乘以1.2-1.5的增大系数。②底层框架混合结构的剪力安排不能简洁地按框架抗震墙的方法。因为底框架结构中只有底层框架抗震墙，应采纳双保险的方法，抗震墙担当全部剪力，框架按刚度比例担当剪力。刚度计算时，框架不折减，抗震墙折减到弹性刚度的20％-30％。③应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。3、避开楼板计算中不正确方法。①连续板计算不能简洁地用单向板计算方法代替。②双向板查表计算时，不能忽视材料泊松比的影响，否则，由于跨中弯矩未进行调整，将使计算值偏小。4、以电算结果的正确性不能作出鸽蝗评价。目前结构计算大多采纳结构设计计算程序进行计算，如何对计算结果进行分析、评价，是一个特别重要的方面。必需依据工程设计的阅历对计算结果进行分析、推断，依据其正确和否，确定能否作为施工图设计的依据。（二）从构造角度看应留意的问题：1、留意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有肯定的延性，又必需满意最小配筋的要求。2、严格依据规范要求，保证钢筋在各个部位所需满意的锚固、延长和搭接长度，材料选用也必需满意强度要求。3、为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂，必需实行有效的通风融热措施。4、按抗震构造要求设置的构造柱，应在整个建筑物高度内上下对准贯穿，上至女儿墙压顶，下至浅于500毫米基础圈梁，或伸入室外地面以下500毫米，构造柱和圈梁、楼板和墙体的拉接必需符合规范要求。综上所述，通过对各类常见结构错误问题的分析，可以加强结构设计人员对常见结构设计错误的辨别实力，提高对结构设计通病的防治实力，使住宅的结构设计工作做行更平安、更合理。转自：中国工程询问网结构人员在设计中的留意事项(某院的规定)结构人员在设计中的留意事项2000系列新规范执行初期结构设计留意事项依据建设部要求2003年1月1日起全面执行新规范，相应的89系列规范废止。为正确理解、有效执行各有关2000系列规范，提出以下要点，请各结构设计人员予以留意：一．一般规定1、设计说明应注明工程设计运用年限，平安等级，选用的建筑材料，应注明规格、型号、性能等技术指标，其质量必需符合国家标准的要求。2、2003年签订合同的设计项目，一律采纳和新规范配套的软件作计算分析，TBSA用6.0版，SATWE用2003.1及以后的版本。3、用新版本软件计算结果用钢量将会提高，我院规定用新版本软件计算梁、柱主筋，钢材优先采纳HRB400。一级柱箍筋优先采纳HRB400.4、风荷载取值，南京地区设计周期50年，w0＝0.40Kpa，设计周期100年w0＝0.45，对风荷载敏感的建筑以及60米以上的高层建筑按w0＝0.45取值。5、基本雪压，南京地区设计周期50年，取0.65Kpa，设计周期100年取0.75Kpa。6、对小塔楼的界定应慎重，当塔楼高度对房屋结构相宜高度有影响时，小塔楼应报院结构专业委员会确定。7、施工图涉及到钢网架、电梯及其它设备予留的孔洞、机坑、基础、予埋件等肯定要写明：“有关尺寸在浇筑混凝土之前必需得到设备厂家签字认可方可施工。”8、砌体结构不允许设转角飘窗。9、钢结构工程设计必需注明：焊缝质量等级，耐火等级，除锈等级，及涂装要求。10、砌体工程设计必需注明设计采纳的施工质量限制等级。（一般采纳B级）。11、砌体结构不宜设置少量的钢筋混凝土墙。12、砌体结构楼面有高差时，其高差不应超过一个梁高（一般不超过500mm）。超过时，应将错层当两个楼层计入总楼层中。二．结构计算13、结构整体计算总体信息的取值：（1）混凝土容重（KN/m3）取26~27，全剪结构取27，若取25，对于剪力墙需输入双面粉层荷载。（2）地下室层数，取实际地下室层数，当含有地下室计算时，不指定地下室层数是不对的，请审核人把关。（3）计算振型数，取3的倍数，高层建筑应至少取9个，考虑扭转耦联计算时，振型应不少于15个，对多塔结构不应少于塔数×9。计算时要检查Cmass-x及Cmass-y两向质量振型参和系数，均要保证不小于90％，达不到时，应增加振型数，重新计算。（4）地震信息中的“活荷质量一般折减系数”RMC取0.5，具体问题时依据《抗震》5.1.3条）。（5）自振周期应考虑填充墙体对刚度的影响进行折减。当添充墙为砖墙时：框架结构0.6-0.7，框剪结构0.7-0.8，剪力墙结构0.9-1.0。（6）活荷载信息中“柱、墙活荷载是否折减”，一般不折减，“传到基础的活荷载是否折减”，应折减。（7）调整信息中“中梁刚度增大系数”BK取2.00；“梁端弯矩调幅系数”BT＝0.85～0.9；“梁跨中旁矩增大系数”BM＝1.05～1.10，一般取1.05；活荷载大于3.0Kpa的多高层，1.1～1.2“连梁刚度折减系数”BLZ取0.50～0.7，在内力和位移计算中，最小取0.50，一般取0.55,当结构位移由风荷载限制，不宜小于0.8；“梁扭矩折减系数”TB，一般取0.40；“全楼地震力放大系数”一般1.0，当λ不满意”抗震规范“5.25条时，用此系数调至满意；“0.2Q0”框剪结构必须要求调整；“顶塔楼内力放大”当振型数多于9个，取1，否则需放大取3。14、结构审核人应在初步设计阶段对电算结果进行审核把关。对主要参数应作限制，如：剪重比、周期比（以扭转为主的基本周期和第一平动周期之比）、位移比（最大弹性层间位移和层间平均位移之比），满意规范基本要求。15、有斜楼座的看台、剧场由于整体性差，楼层刚度无穷大的假定难于形成，应补充单榀验算三、对地质勘察报告的基本要求：16、假如由设计院布置钻孔，提勘察要求，须加注明：勘察部门应依据勘察规范及现场地质状况作必要调整。若业主托付设计已完成钻探，设计人应依据以下基本要求作审查：（1）钻孔限制点的布置应布置在建筑物的外围，即建筑物四角应有钻孔。（2）钻孔分一般性钻孔和限制性钻孔，对孔深要求：勘探孔深应能限制主要持力层，当基础底面宽度不大于5m时，勘探孔的深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对单独基础不应小于1.5倍，且不小于5米；对高层建筑和需作变形验算的地基，限制性勘探孔的深度应超过地基变形计算深度。（3）桩基勘探深度a.布置1/3-1/2的勘探孔为限制性孔，且平安等级为一级建筑桩基场地至少布置3个限制性钻孔，平安等级为二级的建筑桩基不应少于2个限制性钻孔，限制性孔深度应穿过桩端以下压缩层厚度，一般性钻孔应深化桩端平面以下3～5米。b.嵌岩桩钻孔应深化持力层岩层不小于3～5倍桩径，当持力层较薄时，限制性钻孔应穿过持力岩层，岩溶地区，应查明溶洞、溶沟分布状况。（4）勘察报告，除了要作取土勘探孔，还应要求现场原位测试，单桥静力触探和标准贯入测试，对于适于采纳予制桩基的场地，应要求供应JGJ94-94公式5.2.6-1所要求的单桥静力触探比贯入阻力值估算的桩周侧阻力和桩端阻力。（5）嵌岩桩基，应要求勘察报告供应南京地基规范，嵌岩桩公式9.9.4-3所要求的各项系数、岩石单轴抗压强度以及基岩的完整性。（6）对于有地下室的工程，应要求勘察报告供应基坑支护设计所要求的各项工程特性指标。（7）当地下水埋藏较浅，建筑地下室存在上浮问题时，应要求勘察报告供应用于计算地下水浮力的设计水位。（8）勘探报告应划分场地土类型和场地土类别，并对饱和砂土及粉土进行液化判别。（9）桩基设计应要求勘探报告供应各种桩型的参数，以便作多种桩基方案的技术经济对比，避开只有一种桩基参数，思路受到勘探部门的限制，而不能选择更好的基础方案。四、基础设计17、地基基础设计时，确定基础面积或桩数量，上部的荷载效应按正常运用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采纳地基承载力特征值或单桩承载力特征值。18、计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应按正常运用极限状态下荷载效应的准永久组合，不计入风荷载和地震作用。19、基础底板的配筋，应按抗弯计算确定，地基反力采纳的是荷载效应基本组合时的地基反力设计值。承台配筋计算时，采纳相应于荷载效应基本组合时的桩竖向力设计值。20、静载试验所确定的单桩竖向极限承载力除以平安系数2为单桩竖向承载力特征值Ra。21、（1）人工挖孔桩的桩长不宜大于40m，亦不宜小于6m，桩长少于6m的按墩基础考虑，桩长虽大于6m，但L/D(D为扩大端直径)<3亦按墩基计算。（2）人工挖孔桩计算单桩承载力时，桩侧阻力可按混凝土护壁外直径计算，计算桩端阻力和桩身强度时，仅取内径为桩身计算直径。（3）支承在微风化岩上长径比L/d≤5的端承桩，只计端阻，不计侧阻，支承于其它土层或中风化岩、强风化岩土的桩，端承桩计算摩阻力，但有扩大头的桩，其扩大部分及以上1～2m范围内不计桩周侧阻力。22、对桩基设计，应作两种以上桩型的技术经济对比。五、构造设计23、钢筋连接有三种基本型式：搭接、焊接、机械连接。由于现场质量有时得不到保证，对于22及以上直径的钢筋，优先采纳机械接头，不宜焊接。24、用以削减温度和收缩不利影响的后浇带浇筑间隔时间，一般要求60天以上（GB50010-9.1.3条说明）。25、混凝土收缩及温度变更引起的拉应力是沿板的整个厚度作用，所以特殊强调上、下表面同时配置附加钢筋的必要性，GB50010-10.1.9条，依据国内、外工程阅历给出板上、下表面每个方向的附加钢筋均不宜小于0.1％的建议。我院已发的暂行规定有关条款需修改，对于阳角房间、屋面全部板块，计算不配钢筋的部位另加抗温度、收缩分布钢筋，板厚120，φ6-200，板厚100，φ6-220。26、受力钢筋的直径和构件截面高度及跨度应呈肯定的比例，GB50010-10.2.1对梁最小钢筋直径作了规定。对现浇板，一般考虑（建议）：板厚120以下的、相宜的钢筋直径为8～12板厚120～150以下的、相宜的钢筋直径为10～14板厚150～180以下的、相宜的钢筋直径为12～16板厚180～220以下的、相宜的钢筋直径为14～18板厚150以上的板，应采纳HRB335。27、对卧置于地基上的基础筏板，板厚大于2M,除应沿板的上、下表面布置纵横方向的钢筋外，需沿板厚度向不超过1M设置和板面平行的构造钢筋网片，其直径不小于12mm,纵横方向的间距不大于200mm.28、地下室外墙板以及剪力墙中温度收缩应力较大部位（顶层、外墙），水平分布钢筋配筋率不宜小于0.30％，不应小对于于0.25％。当墙厚超过400，单侧水平分布筋配筋率不宜小于0.2％。29、屋面天沟、雨蓬应考虑满水荷载，当天沟、鱼蓬深度超过500时，应在天沟、雨蓬侧板设泄水孔，此时水重可计至泄水孔底面，此外还须考虑找坡层的重量。30、现浇板楼面，考虑在运用周期敏捷布置轻质隔墙时，可将隔墙每米长自重的30％作为每平方米楼面的均布荷载标准值计算，且不小于1.0Kpa，其永久值系数可取0.5。31、现浇板内埋设设备暗管时，管外径不得大于板厚的1/3，交*管线应妥当处理，并使管壁至板上下边净距不小于25mm。32、挑檐转角位于阳角时的加强配筋。图挑檐转角位于阴角时的加强配筋。图33、结构平面图中，全部受力构件都应相对于轴线标注定位尺寸（阳台、雨篷挑出长度、梁距轴线距离等）。34、转换层现浇板最小厚度180,最小配筋率0.3%。转换层上下各一层现浇板需加强，板厚宜150mm,最小配筋率0.25%.35、连续跨梁配钢筋时，支座两侧的钢筋直径尽可能相同，以便钢筋穿过支座，避开两侧不同的钢筋都在支座锚固，造成节点钢筋过密，影响节点混凝土浇灌筑。某商业公寓结构设计的若干问题吴国翔李英陈谦董斌陈作勤摘要：商业公寓是一座设备先进，管理现代化的高级公寓式写字楼，93年起先施工，96年5月建成运用。本文总结了此工程结构设计及施工中采纳的新技术，新材料和新方法，重点介绍了无粘结预应力宽扁梁，钢-砼组合结构以及新型无机铝盐防水剂等的应用。关键词：无粘结预应力，钢-砼组合结构，刚性防水剂，新型墙体，钢筋套管联接一，工程简介1，工程概况本工程地下两层深9.0m，地下二层为战时人防地下室；地上二十八层，出屋顶四层，共计三十四层，其中裙楼四层，一至三层为商场，四层为写字楼运用的多功能大厅及其它房间，五层为设备层及屋顶平台花园六~二十八层为标准写字楼，屋顶上四层分别为设备用房和高位水池。占地面积为6343.75平方米，总建筑面积72290平方米，标准层面积为1559.5平方米，大楼总高度122.1米。标准层平面及剖面简图见图1，2所示。2，地基和基础依据地质勘查报告，本工程地质自上而下分为两部分，上部为第四系的人工积累，冲击，残积土层，下部为白恶系上统大朗山组黄花岗段的沉积基岩，其岩性可分为粉砂质泥岩（含砾），泥质粉砂岩，砾岩等，基岩部分的一般规律是随着深度的增加而风化程度减弱，岩面强度增大，微风化带岩体较完整，整体稳定性可*，一般埋深20.30~30.20m,桩端承载力标准值0.5mpa.据此，结合本工程的荷载要求，采纳人工挖桩基础，以微风化岩为持力层，周边采纳一柱一桩，核心筒则采纳大底板加群桩，最大桩径为3000。3，结构及施工方法结构按7度地震设防，筒体和框架的抗震等级为二级，地基类别2类，基本风荷0.45kN/平方米。本工程主楼采纳框架和筒体协同工作体系（框-筒结构），主楼中部（楼梯间和电梯间）纵横向剪力的墙组成反抗纵横向剪力的核心筒。裙房采纳框架结构，在主楼和裙楼房间加后浇带。地下室至五层为一般砼梁板结构，六~二十八层受层高限制，采纳后张无粘结预应力宽扁梁结构，楼板为一般钢筋砼板。本工程结构计算程序采纳TBSA4.2软件。二，结构设计新技术1，后张无粘结预应力宽扁梁结构本工程结构设计的最大特点是在七~二十九层采纳了后张无粘结预应力宽扁梁结构。其布见标准层平面图1，设计思路如下：(1)设计原则A、无粘结预应力筋主要用于平衡楼板和扁梁自重，并满意梁的抗裂度及变形要求。B、为保证构件延性，依据《无粘结预应力砼结构技术规程》梁内配置适当一般钢筋。C、耐火极限为两小时，无粘结预应力筋的爱护层厚度不小于40mm。（2）计算模型楼板厚150mm，扁梁尺寸bxh=1000x500(1500x500)，计算模型取柱和扁梁组成的刚架，并假定扁梁和内筒连接为固接，扁梁截面为T形。（3）预应力设计楼板、扁梁的砼为C35，扁梁采纳无粘结预应力砼结构体系，无粘结预应力筋为7f5钢丝束，抗拉强度标准值为1570Mpa，一般钢筋采纳II级螺纹钢，锚固体系采纳中国建筑科学探讨院的无粘结预应力锚固体系。张拉限制应力取scon=0.7x1570=1099mpa,张拉时超张拉到1.03scon=1132mpa，同时采纳张拉力和伸长值双限制。抗裂验算依据《无粘结预应力砼结构技术规程》要求，扁梁按二级裂等级设计，适当放松；强度验算中，外荷载在扁梁内产生的弯矩取TBSA程序内力组合结果并考虑预尖力产生的次弯矩。当对扁梁施加预应力是，柱中的轴向压力很小，因此对柱子要进行大偏压或纯弯强度肯定值算，并在柱子强度设计的荷载组合中考虑次内力的影响。扁梁采纳单根无粘结预期应力筋张锚体系QMU，张拉端为夹片式错具，固定端为挤压锚具，任取一根典型扁梁，配筋如图4所示。（4）经济效益1、取标准层一层作为计算单元，将无粘结预应力宽扁梁结构和一般钢筋砼梁结构相比较，前者砼用量（包括柱、梁和砼墙）及钢筋用量（不包括预应力筋）增加约20%左右，介从整体平看，由于采纳无粘结预应国力宽扁梁可以降低层高，虽然建筑物高度受到限制不允许提高，却可以增加了建筑面积，有很现实的经济意义，本工程原设计标准层层高3.6m，因为规划高度限制100m，因此仅能建26层，现在采纳无粘结顾应力宽扁梁结构后，标准层层高3.3m，则可以建28层。2、型钢奏在一般钢筋砼中的应用五层楼面亦即裙楼天面，其建筑运用功能较多，有屋顶花园、光棚，还有游泳池及更衣室等，楼面标高变更多，荷载大。另外分别有两根16M跨和两根20M跨框架梁，由于承受荷载很大，经TBSA程序计算，梁端弯矩过大，按一般钢筋配已严峻超筋，为了解决这个能量，经探讨确定将个四根梁改为型钠砼梁，由此梁两端的柱相应也改为型钢砼柱，以便于梁柱节点连接，一般砼中局部采纳型钢砼组合结构，给设计和施工带来了肯定的麻烦，但我们最终胜利发解决了这两者之间困难的节点构造成，下面列出典型的大样图。图5、6为型钢砼梁和型钢砼柱及一般砼框及一般砼框架梁的节点连接大样图，特别困难，纵筋、箍筋和腰筋交织，而且框架梁1和型钢砼梁和型钢砼柱顶面标高不同，假如按原设计框架梁1的纵筋全部焊接在型钢柱的翼缘上，纵筋过于密集，将造成框架梁1的纵筋施工无法顺当进行，达不到设计强度要求，所以我们将框架梁1的截面由原来的300X800改为500X800顶部的纵筋全部越过型钢柱焊接在型钢梁翼缘上，对底部的纵筋，假如焊在型钢柱的翼缘上，为仰焊，且此节点钢筋密集，不便利焊接施工，质量很难保证，所以在底纵筋和型钢柱连接处焊接一块钢托，纵筋干脆平焊在钢托上即可，如图6所示，为防止和钢托焊接处，型钢受减弱，在此处增设三角形加劲板，见图B，加劲板和框架梁1的底纵筋平齐。三、新材料1、新型防水材料地下室防水工程中，变更了传统的柔性防水做法，采纳了建设部国家科委一九九三年、一九九五年国家级科技成果重点推广的新型刚性防水材料，即广西大新建材化工总厂生产的无机铝盐防水剂，达到了刚性防水的目的，该项产品是多功能系列防水材料，具有微膨胀、减水、缓凝、提高抗压强度，节约水泥用量，降低砼水化热等功能，本工程采纳的无机铝盐防水剂BSⅡ型，是一种砼结构自身防水材料，在具体施工过程中，特点如下：（1）材料性能好、施工工艺简便，运用时，只需在砼中掺入水泥用量百分之三的无要铝盐防水剂BSⅡ型，即可使一般砼坍落度由5-6提高到14-16左右，缓涨时间可处长4-6小时