构筑物结构设计
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建筑工程结构设计过程及注意事项摘要:随着社会经济不断发展,人民生活水平的不断提高,城镇规模不断扩大,建筑物越来越多,型式及结构越来越多样、复杂化,对结构设计提出了更高的要求。
建筑工程结构设计是设计阶段重要组成部分,也是后续施工的重要依据,直接影响到建筑安全及造价。
本文分析了结构设计的过程及注意事项,供结构设计人员参考。
关键词:结构设计;结构分析;基础设计;1.结构设计原则结构设计应遵守国家现行有关标准、规范,规程、规定及工程所在地的地方标准,并结合工程实际情况,与建筑专业、设备专业紧密合作,精心设计,做到安全适用、耐久舒适、经济合理、技术先进、确保质量。
1.1概念设计概念设计指工程设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验,在方案阶段及初步设计阶段,从宏观上、总体上和原则上去决策和确定结构设计中最基本、最本质也是最关键的问题。
主要包括结构方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配等等。
目的是要做到结构简单均匀规则,刚柔适度,整体稳定性强,轻质高强且多道设防【1】。
1.2抗震设计抗震设防目标是:小震不坏,中震可修,大震不倒。
抗震设计主要包括以下内容:(1)选择适宜的建筑抗震场地,对不力地段应提出避开要求,当无法避开时应采取有效的措施。
对危险的地段,严禁建造甲乙类建筑,不应建造丙类建筑。
(2)建筑形体及其构件布置宜规则,侧向刚度沿竖向均匀变化,避免侧向刚度和承载力突变。
建筑形体及其构件布置不规则时,应按规范要求进行地震作用计算和内力调整,并对薄弱环节采取有效的抗震构造措施【2】。
(3)结构体系应而根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经技术、经济和使用条件综合比较确定。
(4)强柱弱梁是指使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求,用以提高结构的变形能力,防止在强烈地震作用下倒塌。
结构设计辅导知识:建筑结构设计流程之初
步设计
初步设计由设计说明书、设计图纸、主要设备及材料表和工程概算书等四部分内容组成。
对于结构工程师而言,在初步设计阶段,要了解工程所在地区的地震基本烈度和工程水文地质情况,要特别注意有无特殊的地质条件,如软弱地基、抗震不利地段等,是否要进行必要的地基处理,要了解是否对结构设计有特殊要求。
结构工程师在这个阶段要进行结构选型,确定合理的计算方法,估算主要构件的截面,进行结构整体计算,确定基本结构形式和构件尺寸,根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件,确定地基处理和基础形式,并合理设置伸缩缝、沉降缝、防震缝等,主要的技术问题尽量在初步设计中予以考虑和解决。
对复杂的建筑或构筑物进行结构方案比较,以便确定合理经济的结构方案。
1。
构筑物抗震设计1 总则1.0.1为贯彻预防为主的地震工作方针,减轻构筑物的地震破坏程度,避免人员伤亡,减少经济损失,制订本规范。
1.0.2按本规范进行抗震设计的构筑物,当遭受低于本地区设防烈度的地震影响时,一般不致损坏或不需修理仍可继续使用;当遭受本地区设防烈度的地震影响时,可能损坏,但经一般修理或不需修理仍可继续使用;当遭受高于本地区设防烈度一度的地震影响时,不致倒塌或发生危及生命或导致重大经济损失的严重破坏。
1.0.3 本规范适用于抗震设防烈度为6度至9度地区的构筑物抗震设计。
设防烈度为10度地区和行业有特殊要求的构筑物抗震设计,应进行专门研究并应按有关规定执行。
1.0.4 抗震设防烈度可采用现行的《中国地震烈度区划图》规定的地震基本烈度;对做过抗震设防区划的地区或厂矿,可按经批准的抗震设防区划确认的设防烈度或抗震设计地震动参数进行抗震设计。
1.0.5构筑物应按其重要性分为下列四类:甲类构筑物——特别重要或有特殊要求的构筑物,遇地震破坏会导致极严重后果;乙类构筑物——重要的构筑物,遇地震破坏会导致人员大量伤亡、严重次生灾害、重要厂矿较长期中断生产等严重后果;丙类构筑物——除甲、乙、丁类以外的构筑物;丁类构筑物——次要的构筑物,遇地震破坏不易造成人员伤亡和较大经济损失。
1.0.6各类构筑物的抗震设计,应符合下列要求:1.0.6.1甲类构筑物的地震作用,应按专门研究的抗震设计地震动参数计算;其它各类构筑物的地震作用,应按本地区设防烈度计算,但设防烈度为6度时,除本规范另有规定者外,可不进行地震作用计算。
1.0.6.2 甲类构筑物,应采取特殊的抗震措施;乙类构筑物可按设防烈度提高一度采取抗震措施,但设防烈度为9度时可适当提高;丙类构筑物应按设防烈度采取抗震措施;丁类构筑物可按设防烈度降低一度采取抗震措施,但设防烈度为6度时不宜降低。
注:①本规范将“设防烈度”简称为“烈度”;“烈度为6度、7度、8度、9度”简称为“6度、7度、8度、9度”;②本规范中有关降低一度采取抗震措施的规定,当有多种有利因素时,仅降低一次。
水池设计
一、总则
1.配筋是按标准值0.2mm裂缝控制和设计值强度控制。
2.关于水池砼保护层厚度,如下规定(一般迎水30,背水20):
板、壳:与水土接触:30;与污水接触:35
梁、柱:与水土接触:35;与污水接触:40
底板:有垫层下层筋:40;无垫层下层筋:70
如保护层厚度大于或等于50,应采取防裂构造措施,如配置防裂钢筋网(|a4@100)等。
3.池壁与池壁,池壁与底板交界处增设腋角。此处应力集中,加腋角后可以改善这种情况。
池壁腋角坡度1:1,池壁底腋角坡度1:2。
4.池壁内外的温度差一般取8~10℃。
5.洞口构造加强:1)当矩形洞口的截断主筋方向的尺寸小于300mm,可以将板中主筋绕过
洞口,不必加配附加筋。
2)当截断主筋方向的矩形洞口尺寸界于300mm~500mm,在平行于主筋方向两侧配置附加
筋,附加筋的数量不小于被切断钢筋的数量且每边不少于2|b12,并在角部加设斜钢筋。
3)圆形洞口尺寸直径界于300mm~600mm时,周围加设环向筋,被切断的钢筋勾在环向
筋上。
4)圆形洞口直径不小于600mm时,应将池壁加厚200mm,同时增设环向加强筋,配置较
密的箍筋。
二、水池顶板
1.顶板和壁板的连接介于刚接和铰接,应进行人工调整,一般上下配筋相同。
水池壁板
1.壁厚一般取150~300mm,最大不宜超过350mm。
2.池壁荷载组合:1)池内有水,池外无土;2)池内无水,池外有土。
3.池壁的计算简图,常用3种计算模式:1)当池壁高度H/宽度b不大于1.5时,按三边嵌
固顶端自由(或简支)的三边(或四边)支撑双向板计算;2)当H/b大于1.5时,可将池
壁划分为两部分,以底板算起1.5b的部分按三边嵌固一边自由的三边支承双向板计算,以
上部分按水平闭合框架计算; 3)当H/b小于0.5时,按悬臂板计算,但是要注意顶端的支
撑条件:当和盖板现浇时按铰接计算,为预制顶盖时按自由边考虑。 [调整:如无顶板,统
一按悬臂板考虑。]
4.计算池壁的土压力时,活荷载取值不应小于10,而且还要了解一下看看是否过消防车(若
过的话,要取相应的荷载),堆载和车载取大者。
5.侧壁的竖向钢筋在外,水平钢筋在内。
6.壁外土压力应按主动土压力计算。
7.为了节省钢筋,可以考虑池壁配筋为14@200,另外在池壁下侧高度1/3以下附加14@200
的钢筋。
8.池壁水平筋中的外筋伸入邻壁,并且其直线长度不小于200mm,垂直筋中的外筋折入底
板,其长不小于1/3~1/4的底板短边长度。
三、水池底板
1.板厚不小于200,应按(1.2~1.5)池壁厚选取;
2.1)(水池侧壁+水池顶板自重+覆土自重+顶板活荷载+地下水浮力-底板自重)/底板面积,
当作均布载荷作用在底板上,混凝土容重取0,按四边嵌固板计算。2)荷载只取池内水重,
如直接放置在地面上,地面回填夯实时,考虑土的反力80kN/m2,抵消部分水荷载。
3.水池底板钢筋一般是双层双向的,短向钢筋应布置在最外侧。
4.对于伸缩缝最大间距,钢筋混凝土现浇水池(土基)地面式20m,地下式或有保温措施的
30m。(对于地下式和有保温措施的构筑物,应考虑施工条件及温度、湿度环境等因素,外
露时间较长时,应按地面式设置伸缩峰)。
打桩时底板计算
将底板视为无梁楼盖模型,把桩看作支撑柱,不考虑土的反力,把底板当作是支撑于桩上的
无梁楼盖,该模型对于端承型的刚性桩,尤其是对于嵌岩桩基比较符合底板实际受力情况。
四、抗浮计算
1.计算出水池受的水浮力F,就是用物理中的浮力公式计算,地下水位一般取室外设计地面以
下0.5m。
2.计算水池自重G。
3.控制抗浮:0.9G-(1.05~1.1)F应不小于0,若是上海地区,自重G的分项系数用1.0;若是
外地G的分项系数用0.9。
4.若自重不足以抗浮,一般措施:1)加大底板外挑长度,外伸板上的覆土贡献给G。2)打
抗拔桩。
五、地下水池施工缝的钢板止水带问题
算例、地下消防水池长×宽×高=15.95×7.1×4.55m,埋深0.6m,底板需在基础梁上留施工
缝,施工缝处决定预埋钢板止水带。
施工时止水带怎么固定在基础梁钢筋笼上,保证浇注混凝土时不位移。
止水带钢板厚3mm,宽300mm,水平施工缝位置在基础底板面以上不少于250mm处。固
定的方法是用斜撑钢筋的两端一端焊在竖向钢筋上,另一段焊在止水钢板上,注意电焊电流,
不要焊穿钢板。