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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!
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