《房屋结构设计》PPT课件.ppt

2021年 4月 17日 房屋结构施工图设计 兰州大学土木工程与力学学院 西部灾害与环境力学教育部重点实验室 张敬书 一 必备材料 平、立、剖面图 平面： 功能要求（抗震设防分类，是否有特 殊设备？活荷载取值，人防地下室）、平面 规则性、墙体（材料，主要墙下布臵梁，是 否形成短柱？）、楼梯间 剖面： 层数、层高（梁高是否有限制？）、 总高、屋面是否上人（活荷载取值） 立面： 装饰构架（是否参与结构计算？与主 体结构如何连接？荷载怎么取值？） 一 必备材料 岩土工程勘察报告 地形地貌 ：是否属于条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非 岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘，故河道、疏松的断层破碎 带、暗埋的塘滨沟谷和半填半挖地基？是否平整？ 土层： 从上至下，填土（一般不作为持力层），稳定的持力 层：卵石土、基岩、密实的黏土、粉土、砂土，承载力特征 值 特殊土 ：湿陷性黄土（自重？非自重？湿陷等级），液化土 ，是否有腐蚀性？ 地下水： 水位、是否有腐蚀性？ 原地面与设计高程的关系 ？挖方、填方，桩长 抗震地段划分 ， 场地类别，抗震设防烈度，设计地震分组 建议的地基基础形式 规则性要求： 不规则的建筑应按规定采取加 强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究 和论证，采取特别的加强措施；严重不规则 的建筑不应采用 特别不规则： 超限 超限： (一 ) 超高 (见规范 ) ； (二 ) 特别不规 则； (三 ) 超限大跨度建筑 二 结构方案 二 结构方案 同时具有下列三项及以上 序号 不规则 类型 简要涵义 1a 扭转不规则 考虑偶然偏心的扭转位移比大于 1.2 1b 偏心布置 偏心率大于 0.15或相邻层质心相差大于相应边长 15% 2a 凹凸不规则 平面凹凸尺寸大于相应边长 30%等 2b 组合平面 细腰形或角部重叠形 3 楼板不连续 有效宽度小于 50%，开洞面积大于 30%，错层大于梁高 4a 刚度突变 相邻层刚度变化大于 70%或连续三层变化大于 80% 4b 尺寸突变 竖向构件位置缩进大于 25%,或外挑大于 10%和 4m,多塔 5 构件间断 上下墙、柱、支撑不连续，含加强层、连体类 6 承载力突变 相邻层受剪承载力变化大于 80% 7 其它不规则 如局部的穿层柱、斜柱、夹层、个别构件错层或转换 具有下列某一项 序号 不规则类型 简要涵义 1 扭转偏大 裙房以上的较多楼层，考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.4 2 抗扭刚度弱 扭转周期比大于 0.9, 混合结构扭转周期比大于 0.85 3 层刚度偏小 本层侧向刚度小于相邻上层的 50% 4 高位转换 框支墙体的转换构件位置： 7度超过 5层， 8度超过 3层 5 厚板转换 7 9度设防的厚板转换结构 6 塔楼偏置 单塔或多塔与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长 20% 7 复杂连接 各部分层数、刚度、布置不同的错层 连体两端塔楼高度、体型或者沿大底盘某个主轴方向的振 动周期显著不同的结构 8 多重复杂 结构同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔等复杂类型的 3种 二 结构方案 具有下列某一项 二 结构方案 序 号 简称 简要涵义 1 特殊 类型 高层 建筑 抗震规范、高层混凝土结构规程和高层钢结构规 程暂未列入的其他高层建筑结构，特殊形式的大 型公共建筑及超长悬挑结构，特大跨度的连体结 构等 2 超限 大跨 空间 结构 屋盖的跨度大于 120m或悬挑长度大于 40m或单向长 度大于 300m，屋盖结构形式超出常用空间结构形 式的大型列车客运候车室、一级汽车客运候车楼 、一级港口客运站、大型航站楼、大型体育场馆 、大型影剧院、大型商场、大型博物馆、大型展 览馆、大型会展中心，以及特大型机库等 砌体结构 层数和总高 层高 高宽比 抗震横墙间距 局部尺寸限值 墙体布置 ： 宜均匀对称，沿平面内宜对齐，沿竖向 应上下连续；且纵横向墙体的数量不宜相差过大， 应设臵内纵墙，不应设臵转角窗 底部框架 -抗震墙砌体房屋 ， 慎用，甘肃禁用 注意 乙类建筑提高一度 的要求 二 结构方案 砌体结构 钢结构 门式刚架 门式刚架： 轻型屋盖和轻型外墙、吊车起重量不大 于 20t 或 3t悬挂式起重机； 排架：不符合门式刚架要求 框架 柱距 6 9m 柱、梁：焊接 H型钢或热轧 H型钢 檩条： C型钢 屋面板：压型钢板夹芯板 楼板：钢筋混凝土楼板、压型钢板组合楼板 二 结构方案 钢结构 “ 门钢 ” 与 “ 普钢 ” 的区别 1、计算门钢无吊车时柱顶 h/60，门式刚架梁挠度限值 L/180 （ L/400有悬挂起重机），主要受压构件长细比 180，其他构件 支撑和隅撑最大长细比 220； 普钢无吊车时柱顶 h/150，主梁挠度限值 L/400，主要受压 构件长细比 150，其他构件支撑和隅撑最大长细比 200 2、构造 门钢：主刚架之间的屋面与柱间的交叉支撑可采用张紧的圆 钢，当设有起重量不小于 5t的桥式吊车时，柱间宜用型钢支撑 普钢：屋盖支撑杆件宜用型钢 ;柱间支撑应采用型钢 3、构件局部稳定控制指标也不同 二 结构方案 钢结构 柱距 6 9m 剪力墙布置： 双向 布臵，两个方向的侧向刚度不宜相差过大 自下到上 连续 布臵，避免刚度突变 门窗洞口宜上下 对齐 、成列布臵；宜避免造成墙肢宽度相差 悬殊的洞口设臵 剪力墙不宜过长， 墙段长度不宜大于 8m 楼面梁 不宜支承在连梁上 当剪力墙或核心筒墙肢与其平面外相交的楼面梁刚接时，墙 内设臵暗柱 不应全部采用 短肢剪力墙 梁与柱或柱与剪力墙的 中线宜重合 均匀布臵在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状 变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大，凸出部分的 端部附近布臵剪力墙 二 结构方案 钢筋混凝土结构 基础选型：无筋扩展基础（墙下条形基础或柱下独 立基础） 、扩展基础（柱下钢筋混凝土独立基础 和墙下钢筋混凝土条形基础），柱下条形基础，筏 形和箱形基础，桩基础 有地下室： 筏形，桩筏基础，桩基础 无地下室： 柱下钢筋混凝土独立基础和墙下钢筋混 凝土条形基础 桩基础 ：钢筋混凝土灌注桩优先（预制桩存在沉桩 问题），钻孔灌注桩、人工成孔灌注桩优先 地基处理 埋深 二 地基基础 基础选型 1 地基处理措施 消除地基的全部或部分湿陷量，或采用桩基础穿透全部湿陷 性黄土层，或将基础设臵在非湿陷性黄土层上 2 防水措施 1）基本防水措施 ：在建筑物布臵、场地排水、屋面排水、 地面防水、散水、排水沟、管道敷设、管道材料和接口等方 面，应采取措施防止雨水或生产、生活用水的渗漏 2）检漏防水措施 ：在基本防水措施的基础上，对防护范围 内的地下管道，应增设检漏管沟和检漏井 3）严格防水措施 ：在检漏防水措施的基础上，应提高防水 地面、排水沟、检漏管沟和检漏井等设施的材料标准，如增 设可靠的防水层、采用钢筋混凝土排水沟等 3 结构措施 减小或调整建筑物的不均匀沉降，或使结构适应地基的变形 类似于抗震要求 二 地基基础 湿陷性黄土地基 地基处理方法 垫层： 包括土垫层和灰土垫层。一般采用灰土垫层 强夯 ： 8 10m，振动、噪音，一般地区不用 挤密 ： 15m 预浸水法 ：一般不用 单液硅化法和碱液加固法 ：既有建筑加固 桩基础 ：负摩擦力 二 地基基础 湿陷性黄土地基 平面图为主 上下对照 ：柱、剪力墙能否直接到基顶？ 墙下设 梁 ，看上一层梁的位臵，画在平面图上。框架 梁宽 ： 250 350mm， 跨高比： 1/10 1/15。次梁一般比主梁低 50mm。同一 节点处，纵横两方向梁高宜有差异 板： 板跨：一般 4.8m以内，板厚： 3.0， 100mm； 3.3m， 110mm； 3.6m， 120mm； 3.9 4.2m， 130mm； 4.2 4.8： 140mm。卫生间、 厨房很小的板： 80mm 注意板面高差问题 框架柱 ：楼梯间四角设框架柱。按受荷面积、荷载（砌体结构、 钢筋混凝土结构多层建筑 9 12，钢筋混凝土结构高层建筑 14 16，钢结构房屋 6 8）和轴压比估算，一般 方形截面 ，最小 400 400mm 剪力墙： 一般最小墙厚 200mm，电梯间可以 160mm。一、二级剪力 墙底部加强部位可选层高或无支长度二者较小值的 1 16，其他 部位为层高或剪力墙无支长度二者较小值的 1 20；三、四级剪 力墙底部加强部位可选层高或无支长度二者较小值的 1 20，其 他部位为层高或剪力墙无支长度二者较小值的 1 25 禁忌： 梁平面外挑梁 三 构件布置 四 荷载计算 活荷载 礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台 3.0 商店、展览厅、车站、港口、机场大厅及其旅 客等候室，无固定座位的看台 3.5 健身房、演出舞台，舞厅 4.0 4.0 (1)书库、档案库、贮藏室 (2)密集柜书库 5.0 12.0 通风机房、电梯机房 7.0 餐厅的厨房 4.0 走廊、门厅、楼梯： (2)办公楼、教室、餐厅，医院门诊部 (3)消防疏散楼梯，其他民用建筑 2.5 3.5 阳台： (1)一般情况 (2)当人群有可能密集时 2.5 3.5 四 荷载计算 其他活荷载 高钢规 （ JGJ99-98）补充 酒吧间、展销厅 3.5 饭店厨房、洗衣房 4.0 屋顶花园 4.0 健身房、娱乐室 4.0 档案库、贮藏室 5.0 办公室灵活隔断 0.5 全国民用建筑工程设计技术措施 部分补充 阶梯教室： 3；制冷机房： 8；变配电房： 10；管道层： 4； 有分隔的蹲厕公共卫生间（包括填料、隔墙）： 8； 水泵房： 5；综合商品仓库楼面： 15； 贮存轻泡商品的楼面： 8 10；建筑材料库： 20 四 荷载计算 恒载 混凝土小型空心砌块墙体： 10 15 加气混凝土砌块：干体积密度： 300 800 轻骨料混凝土： 12.5 19.5 轻骨料混凝土砌块： 5 14 计算要求： 准确 。不漏项、不少算，也不 能多算 计算步骤：屋面荷载、楼面荷载、墙体荷 载 四 荷载计算 计算书 屋面举例： 05J909 WM12-屋 5，上人 铺 10厚防滑地砖，干水泥擦缝 ： 0.01 21 0.21 10厚低强度等级砂浆隔离层 ： 0.01 20 0.2 4厚 SBS改性沥青防水卷材 ： 0.1 20厚 1:3水泥砂浆找平层 ： 0.02 20 0.4 90厚聚苯乙烯泡沫塑料板 ： 0.09 0.5 0.045 最薄 30厚 LC5.0轻集料混凝土 2找坡层 ： 14.5 (0.03+6 2 /2) 1.305 板底抹灰： 0.4 合计：恒载： 2.66，活载： 2 注意： 找坡层荷载取平均值计算（选板时应采用 最大值），占的比重最大。板底不要漏掉 四 荷载计算 计算书 楼面举例： 05J909 LD16-楼 13A，地砖面层 10厚地砖，干水泥擦缝： 0.01 21 0.21 20厚 1:3干硬性水泥砂浆结合层，表面撒水泥粉： 0.02 20 0.4 1.5厚聚氨酯防水层： 0.05 最薄 30厚 C20细石混凝土 2找坡层： 24 (0.03+3 2 /2) 1.44 水泥浆一道： 0.05 板底抹灰： 0.4 合计：恒载： 2.55，活载： 2 注意：板底不要漏掉 墙体举例： 200厚加气混凝土，双面抹灰，高 2.4m： 2.4 (0.2 7.5+0.8) 5.52 注意： 外墙面装修、开较大门窗洞口应按实际计算，梁高应扣除 （至少 400左右） 五 主体结构计算 准备工作 平面图： 梁柱墙布臵，尺寸，梁、板荷载 剖面图： 结构计算标准层和层数、层高 基础： 嵌固端 总信息 钢筋混凝土容重： 26 28，材料强度、箍筋间距 抗震等级： 是否有调整（下部抗震设防类别提高、局部单跨框架 ）？ 周期折减系数、连梁刚度折减系数、梁端弯矩调幅系数、梁刚度 增大系数 框剪结构： 0.2Q调整 基本风压、周期 一般考虑偶然偏心，不考虑双向地震作用；考虑活荷载不利布臵 地下室层数、水平力夹角 剪力墙加强区起算层号，柱配筋按单偏压计算 梁柱墙板混凝土保护层厚度 五 主体结构计算 建模 全部按主梁 连梁：跨高比 2.5，按开洞口输入， 5，按框架梁输入 不用的节点、轴线要删掉（清理网点） 善用层间编辑菜单 楼板自重程序计算，构造柱 修改恒载和活荷载，特别关注挑阳台、楼梯间、电梯间、电梯机 房、走廊 弹性楼板假定，角柱定义，人防地下室定义（临空墙） 计算结果分析 超筋超限信息、剪重比、刚重比、有效质量系数 周期比、层间位移角、位移比、 层刚度比（三种刚度计算方法，适用于不同场合，判断嵌固端、 框支刚度判断、竖向不规则判断） 层间承载力比 水平地震作用最大方向（ 15度，水平力夹角） 五 主体结构计算 问题及处理 周期比、位移比超限 ，抗扭，减小偏心、增加周边构件布臵和刚 度，减少中心部位构件布臵和刚度 剪 重比不满足要求 ：一般计算有问题，如果计算没有问题，则结 构刚度偏小 层间位移角（两方向应接近）不满足要求 ：刚度偏小 层刚度比不满足要求： 竖向不规则，应增大软弱层刚度 层间承载力比不满足要求： 竖向不规则，应增大薄弱层承载力 连梁超筋： 适当降低连梁刚度（减小梁高、增大跨度、降低连梁 刚度折减系数） 其他超筋信息： 针对规范条文具体问题具体分析 六 其他构件 楼梯： 一般在设计手册上查表，注意人防地下室的要求 雨篷： 手算 过梁： 查标准图或设计手册 砖混结构： PMCAD 排架、门式刚架： PK 多高层： SATWE 基础梁： 查标准图，电算： 张敬书 ,汪朝成 , 金德保 , 冯立平 .钢筋混凝土基础梁的设计方法 .建筑结构 .2011, (41S1):1356-1359 条形基础， 参考标准图 桩基础： 大直径桩一般手算，带承台的可手算（承台设计手 册），也可电算 筏基、独立基础： 电算；独立基础也可查标准图 地基处理： 手算，剩余湿陷量 沉降计算： 电算 七 画图 建筑工程设计文件编制深度规定 (2008年版 )，计算结果 +构造要求 图纸目录、设计说明、设计图纸、计算书 基础平面图 基础详图 结构平面图 钢筋混凝土构件详图 混凝土结构节点构造详图 其他图纸：楼梯图，预埋件，特种结构和构筑物 钢结构设计施工图 认真学习和使用： 平法标准图，制图规定，设计文件编制深 度规定 多学习 ：标准图 八 计算书要求 手算的结构计算书 ，应给出构件平面布臵简图和计算简 图、荷载取值的计算或说明；结构计算书内容宜完整、 清楚，计算步骤要条理分明，引用数据有可靠依据，采 用计算图表及不常用的计算公式，应注明其来源出处， 构件编号，计算结果应与图纸一致 计算机程序计算时 ，应在计算书中注明所采用的计算程 序名称、代号、版本及编制单位，计算程序必须经过有 效审定 (或鉴定 )电算结果应经分析认可；总体输入信 息、计算模型、几何简图、荷载简图和输出结果应整理 成册 采用标准图或重复利用图时 ，宜根据图集的说明，结合 工程进行必要的核算工作，且应作为结构计算书的内容 所有计算书应校审，并由设计、校对、审核人 (必要时 包括审定人 )在计算书封面上签字，作为技术文件归档 谢谢！