混凝土剪力墙柱配筋设计要点及流程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,混凝土墙柱配筋设计要点及流程,2012,华,森,2012.05,邮箱：,新浪微博：,1,框架（异形）柱设计,框架（异形）柱设计,2,规范名称,规范条文,内容要点,混凝土结构设计规范,(GB 50010-2010),6.2.156.2.25,、,6.3.116.3.19,正（斜）截面承载力计算方法,9.3.19.3.3,柱配筋的一般构造要求,11.4.111.4.18,强柱若梁、强剪弱弯内力调整；,框架柱及框支柱截面及配筋构造要求,建筑抗震设计规范,（,GB 50011-2010),6.1.14,、,6.3.56.3.10,地下室顶部嵌固时的柱配筋要求；,柱截面及配筋构造要求,高层建筑混凝土结构技术规程,（,JGJ 3-2010),3.10.2,、,3.10.4,、,10.2.10,、,10.2.11,特一级柱及转换柱设计要求,6.4.16.4.11,框架柱构造要求,混凝土异形柱结构技术规程,(JGJ 149-2006),5.1.15.3.6,、,6.1.16.3.6,异形柱截面设计及结构构造,规范及图集汇总, 主要相关规范条文及要点,框架（异形）柱设计, 相关图集,1,：“平法”（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）,11G101-1,2,：混凝土结构剪力墙边缘构件和框架柱构造钢筋选用,04SG330,3,：混凝土异形柱结构构造,(,一,) 06SG331-1,3,手,算？,设计理论及手算方法,钢筋混凝土结构设计原理,框架柱部分,受压构件承载力,双向偏心受压,大偏心受压,小偏心受压,轴心受压,受拉构件承载力,单向受剪,大偏心受拉,小偏心受拉,轴心受拉,斜截面受剪,双向受剪,框架（异形）柱设计,4,构件电算小工具,框架（异形）柱设计,5,Satwe,计算结果查看, 矩形混凝土柱与型钢混凝土柱,框架（异形）柱设计,6,Satwe,计算结果查看, 矩形混凝土柱与型钢混凝土柱,框架（异形）柱设计,Asv,取值为,Asvx,Asvy,的较大值，具体设计时可按此值控制两方向配筋值，或按构件信息,Asvx,Asvy,具体数值分方向设计。,钢筋面积是按用户输入的钢筋强度和钢筋间距计算的，具体设计与计算输入不同时，应进行强度及间距的换算。,7,Satwe,计算结果查看, 矩形混凝土柱与型钢混凝土柱,框架（异形）柱设计,8,Satwe,计算结果查看, 配筋实例,框架（异形）柱设计,角筋计算值,3.8cm,2,，实配钢筋值为,1,根,25,，实配面积,4.9cm,2,；,X,向纵筋计算值,21cm,2,，实配钢筋值为,2,根,25+4,根,20,，实配面积,22.3cm,2,；,Y,向纵筋计算值,19cm,2,，实配钢筋值为,2,根,25+3,根,20,，实配面积,19.2cm,2,；,箍筋计算间距为,100mm,，核心区、加密区、非加密区箍筋计算面积分别为,3.0cm,2,、,2.5cm,2,、,0.0cm,2,。实配,X,向核心区、加密区箍筋面积为,5,（肢数）,*1.13(,直径为,12mm,的单肢面积,)*100/150,（间距换算）,=3.76cm,2,。实配,Y,向核心区、加密区箍筋面积为,6,*,1.13,*,100/150=4.52cm,2,。,9,Satwe,计算结果查看, 圆形及异形混凝土柱,框架（异形）柱设计,As,为圆柱全截面配筋面积,cm,2,Asz,为异形柱固定钢筋配筋面积,cm,2,，,Asf,为异形柱分布钢筋配筋面积,cm,2,其余符号含义同矩形混凝土柱,10,Satwe,计算结果查看, 圆形及异形混凝土柱,框架（异形）柱设计,异形柱固定钢筋,直线柱肢端部和相交处的钢筋,“异规”,6.2.3,将纵向受力钢筋“局限,”,于固定钢筋，而程序计算按“混规”,附录,E,计算，固定钢筋及分布钢筋均为受力钢筋。,11,矩形柱单向、双向偏心受力配筋方法选择,框架（异形）柱设计, 选用双向偏心受力,空间结构分析模型，根据实际受力理论应进行双向偏心计算，一般情况下安全可靠、经济合理,双向偏心配筋计算，由于布筋方式不同结果不唯一,双向偏心配筋计算由程序自动进行布筋有可能不合理，结果偏大时应调整布筋并使其通过验算, 选用单向偏心受力,单向偏心计算方法是双向偏心的特例，是传统的计算方法,单向偏心配筋计算应进行双向验算，特别是角柱、边柱、斜柱及大偏 心受压柱,由于单向偏心配筋两组最不利荷载同时出现概率很小，且未考虑对边钢筋作用，一般可以通过双向验算,12,矩形柱单向、双向偏心受力配筋方法选择,框架（异形）柱设计, 若结构分析时考虑双向地震作用，且由地震作用组合控制截面配筋时，,由于计算方法已考虑双向弯矩的放大作用，可采用单向偏心受力配筋方法, 双偏压验算,PKPM2010,墙梁柱施工图 柱平法施工图 双偏压,13,框架柱计算长度及越层柱设计,框架（异形）柱设计, 柱的计算长度按“混规”,6.2.20,取，一般来说，底层柱取,1.0,，其余楼层取,1.25,越层柱, 越层柱的特点是：在越层点不受楼板的约束：,14,框架柱计算长度及越层柱设计,框架（异形）柱设计, 非刚性楼板假定下，,Satwe,会自动搜索越层柱信息并正确计算其长度系数。各段柱的净长度乘以本段柱的计算长度系数就等于真实的柱计算长度：,Lo3,Lo,Lo2,Lo1,3,2,1,各段柱长度和总长度,各段柱长度系数和按全长计算的长度系数,长度,系数满足,：,Lo1*1 = Lo2* 2 = Lo3* 3 = Lo* ,15,框架柱计算长度及越层柱设计,框架（异形）柱设计, 地下室计算会强制采用刚性楼板假定，设计时应按实际情况修改：,SATWE,前处理 接,PMCAD,生成,SATWE,数据,7,修改构件计算长度系数, 设计修改柱计算长度系数后，可按如下方式处理：,（,1,）不再进行“形成,SAIWE,数据”和“数据检查”等操作，直接计算,（,2,）“形成,SAIWE,数据”时勾选“保留用户自定义的柱、梁、支撑长度系数”一项,16,无地下室框架结构底层柱,设计,框架（异形）柱设计, 基础埋置较浅时，框架结构底层层高为从基础顶面到一层楼盖顶面, 基础埋置较深时，按上述取法，可能出现底层层间位移太大，不满足规范要求；框架柱配筋偏大或超筋；二层框架梁配筋偏大等问题，可采取如下措施处理,:,(1),：在正负零一下适当位置设置基础拉梁层。模型一：上部结构嵌固于基础顶面，定义拉梁层楼板全房间开洞，采用弹性楼板总刚分析，不考虑回填土约束。模型二：上部结构嵌固于拉梁顶面。最终配筋取两者的较大值。,(2),：按照,建筑地基基础设计规范,第,8.2.6,条设计成高杯口基础，满足杯壁厚度的要求，底层层高取为底层短柱顶面到一层楼盖顶面。,17,受拉吊柱,设计,框架（异形）柱设计,计算参数，总信息处：,计算模型中，吊柱输入层应为柱顶所在标准层；,PMCAD,退出时的提示错误可忽略；,可采用“模拟施工加载,1,”或“模拟施工加载,3,”并按受力性质调整施工次序进行计算,受拉吊柱,18,自校单及施工图常见问题解析,框架（异形）柱设计, 转换柱的箍筋配箍特征值比普通框架柱要求增加,0.02,采用，且箍筋体积配箍率不应小于,1.5%,（高规,10.2.10),当采用,HRB400,级钢筋且混凝土强度不高于,C60,时,，转换柱纵向受力钢筋最小配筋率，抗震等级一级时为,1.15,，二级为,0.95,（高规,6.4.3,）,19,自校单及施工图常见问题解析,框架（异形）柱设计, 短柱（包括楼梯休息平台产生的）应全高加密，角柱（一、二级）箍筋应全高加密，异形柱的角柱（二、三级）箍筋全高加密。,柱的剪跨比 ，其中 为与弯矩平行方向柱截面有效高度。,其中，,（当柱反弯点在柱高度 中部，即,),称为,长柱；当 称为短柱； 称为极短柱。,角柱是指位于建筑角部、与柱的正交的两个方向各只有一根框架梁,与之相连接的框架柱。对复杂的情况，可认为当钢筋混凝土楼板与柱的四边,能直接连接少于三边时，也可判定为角柱。角柱需在计算模型中单独指定。, “混规”,4.2.1,，柱纵向受力钢筋应采用,HRB400,级钢筋以上。,20,自校单及施工图常见问题解析,框架（异形）柱设计,“,抗规”,6.1.14,，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的,1.1,倍,增加说明：,( ),内的仅用于地下室顶板以下,空心圆所表示钢筋仅地下室有,锚入一梁板内。,21,自校单及施工图常见问题解析,框架（异形）柱设计, 截面几何形状围,L,形、,T,形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚比不大于,4,的柱均为异形柱,(,肢厚不一定是,200mm,）；, 异形柱按全截面面积计算的柱肢各肢端纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于,0.2,；全部纵筋最小配筋率应满足“异规”表,6.2.5,规定；, 异形柱加密区箍筋最大间距应满足“异规”表,6.2.10,规定，二级、三级受力钢筋直径分别不宜小于,18,和,16,，否则箍筋间距,100,。,22,剪力墙配筋设计,剪力墙配筋设计,23,规范名称,规范条文,内容要点,混凝土结构设计规范,(GB 50010-2010),6.2.19,、,6.2.24,、,6.2.25,、,6.3.206.3.23,正（斜）截面承载力计算方法,9.4.19.4.8,墙设计的一般构造要求,11.7.111.7.19,内力调整及边缘构件设置,建筑抗震设计规范,（,GB 50011-2010),6.4.16.5.4,、,6.7.4,墙截面及边缘构件设置,高层建筑混凝土结构技术规程,（,JGJ 3-2010),7.1.17.2.28,剪力墙结构设计,10.2.1910.2.22,部分框支剪力墙墙体设计,规范及图集汇总, 主要相关规范条文及要点,剪力墙配筋设计, 相关图集,1,：“平法”（现浇混凝土框架、剪力墙、梁、板）,11G101-1,2,：混凝土结构剪力墙边缘构件和框架柱构造钢筋选用,04SG330,构造边缘构件建议按“高规”图,7.2.16,设置,剪力墙水平钢筋计入约束边缘构件体积配箍率的构造做法详,11G101-1,第,72,页，,目前公司范图（包括结构设计总说明）均按不考虑设计！,24,手算及构件电算小工具,剪力墙配筋设计,剪力墙配筋设计,大偏心受压,小偏心受压,偏心受拉,斜截面受剪,连梁设计,25,Satwe,计算结果查看,剪力墙配筋设计, 墙,-,柱结果查看,钢筋面积是按用户输入的钢筋强度和钢筋间距计算的，具体设计与计算输入不同时，应进行强度及间距的换算。,当墙,柱长小于,3,倍墙厚或一字形墙截面高度,=800mm,时，按柱配筋。此时,Asw,为单边钢筋面积。,程序采用直线段配筋模式，不考虑面外墙翼缘作用，特别地，,L,形边缘构件的配筋，是两个墙肢配筋的叠加，配筋偏大,26,Satwe,计算结果查看,剪力墙配筋设计, 配筋实例,27,底部加强部位的选取,剪力墙配筋设计,高层建筑底部加强部位地面以上的高度从地下室顶板起算，取底部两层及,H/10,较大值（框支剪力墙结构取至框支层以上两层且不小于,H/10,）。底部加强部位向下延伸至计算嵌固端；,旧版规范未明确底部加强部位的起算位置，且旧版“抗规”,6.1.10,条文说明将底部加强部位延伸至嵌固部位下移一层，新版规范明确起算位置为地下室顶板且取消相关条文说明，建议按新版规范执行,28,底部加强部位的选取,剪力墙配筋设计,裙房屋顶上、下各一层应适当加强抗震措施的大底盘高层结构，实际设计时，若裙房层数较少，可直接将底部加强部位直通至裙房上一层。裙房层数较多的结构，可对裙房顶上下层单独提高抗震构造措施，设置约束边缘构件。,仅加强抗震构造措施，无需内力调整,塔楼中与裙房相连的外围柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，应满足“高规”,10.6.3,、,10.6.5,相关规定。,29,小墙肢超筋或配筋过大时的处理方法,剪力墙配筋设计,调整结构布置或增大墙肢截面,考虑面外墙翼缘作用，按组合墙（参考异形柱）计算配筋,Satwe,分析结果图形及文本显示 剪力墙组合配筋修改及验算,配筋较大的小墙肢应按实际截面尺寸进行整体计算,30,转换层上一层墙体超筋时的处理方法,(Satwe),剪力墙配筋设计,问题原因：,当采用梁单元模拟转换梁，壳单元模拟剪力墙时，实际情况应该是剪力墙下边缘与转换梁的上表面变形协调，计算模型的情况是剪力墙下边缘与转换梁的中性轴变形协调，在（重力）荷载下转换梁上表面与剪力墙脱开，刚度偏柔，转换梁的受弯挠度引起的计算失真（从定性的角度，墙体内力突变时确实存在的）；,采用更合理，更先进的结构设计软件，应用壳元模拟转换梁，,（按应力）,进行配筋计算,，如盈建科；,传统处理方法：,加大转换梁高度，,或设置型钢，,减少变形,；,增加转换层上一层墙体厚度；,转换梁分段输入，与墙体划分节点对应；,增加托墙梁刚度系数，该系数需设计人根据软件推荐,（,100,）,及经验控制，效果不明显,且取值无依据；,31,转换层上一层墙体超筋时的处理方法,(Satwe),剪力墙配筋设计,Satwe,变通处理方法一（接近有限元计算结果）：,严格控制转换层上两层墙轴压比；,读取转换层上第二层墙体内力,F1,；,将转层梁定义为刚性梁并进行整体计算，读取转换层上第一、二层墙体内力，算出差值,F2,；,将,F1+F2,作为转换层上一层墙体内力设计值，计算其配筋；,Satwe,变通处理方法二（可接受的工程结果，不推荐）：,楼层组装的时增加一层并进行整体计算，按转换层上第二层墙体结果进行设计,32,连梁超筋时的处理方法,剪力墙配筋设计,剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，其名义剪应力限制比较严，在很多情况下设,计计算会出现“超筋”情况，强剪弱弯、连梁屈服早于墙肢屈服是处理超筋问题,的指导方向；,较强连梁（净）跨高比小于,5,的连梁）应采用墙开洞模型计算，弱连梁应采,用梁单元输入。连梁混凝土强度同剪力墙；,“高规”建议处理方法：,减少连梁截面、增加连梁跨度、加大连梁宽度、增加剪力墙数等,第二选择；,连梁弯矩调幅处理，,风荷载起控制作用的高层建筑中，连梁刚度可以折减，但不宜小于,0.8,，,地震作用控制的高层混凝土结构，连梁刚度可折减，,6,7,度时可取,0.7,；,8,9,度时可取,0.5,第一选择；,当连梁破坏对,竖向,承载力无明显影响时，可按独立墙肢计算简图,（超,筋部位连梁,按梁单元输入，,铰接处理,）,进行二次多遇地震作用下的内力分析，墙肢截面应按两次计算较大值计算配筋,末选；,33,连梁超筋时的处理方法,剪力墙配筋设计,“剪力铰”处理方法,第三选择：,适用于确无其他手段增加结构侧向刚度，以满足结构的层间弹性位移角要求的情况；,处理思路,寻求与连梁梁端最大抗剪承载力相匹配的最大梁端弯矩，形成以梁端抗剪承载力控制的塑性铰，称“剪力铰”，实现连梁与剪力墙的半刚接；,处理步骤：,计算模型,1,，连梁截面为,bxh1,，读取剪力设计值,V,，,M,；,根据,V,及“高规”,7.2.22,，计算出能承受此剪力值的连梁截面,bxh2,；,按连梁截面,bxh2,，内力,V,M,，进行超筋连梁的施工图设计（若连梁高度由于建筑功能受限制，应按允许最大截面设计并减少计算模型,1,连梁截面，满足最大截面的抗剪要求；）,补充连梁截面为,bxh2,的计算模型,2,；,整体指标控制及水平构件设计按计算模型,1,；,剪力墙取两计算模型的包络进行设计,34,连梁超筋时的处理方法,剪力墙配筋设计,“双连梁”处理方法,第四选择：,当连梁超筋时，采取在连梁中部设置水平缝，将整个截面高度的连梁分割成两个截面高度相等（相进）的小截面连梁，称为“双连梁” ；,传统计算方法按连梁抗剪截面面积等效的原则（等效连梁宽度取小截面连梁宽度的,2,倍，高度与小截面连梁相等）进行结构分析验算及设计；,传统计算方法忽略了上、下设置的连梁附加轴力形成的内力偶对外力的平衡作用，实际“双连梁”的抗弯刚度与等效连梁之间存在较大差异，连梁分担的地震作用偏小（墙肢偏大）；,PKPM,层间梁无法解决上述问题。,35,剪力墙配筋设计的经济性控制,剪力墙配筋设计,几个项目的剪力墙钢筋含量：,36,剪力墙配筋设计的经济性控制,剪力墙配筋设计,经济性控制原则,：,方案阶段控制结构体型、总刚度、首层是否转换及首层层高四个问题，涉及业主及建筑各专业,开发式设计征询单；,精心合理布置结构体系，形成有效的抗侧力体系，反复电算，尽量避免超限；,采用构造配筋的暗柱及剪力墙分布钢筋，可仅满足规范最低要求即可，无需人为放大。计算配筋的剪力墙，可复核其计算截面并采用组合墙配筋；,某个剪力墙暗柱配筋沿高度变化时，应分层设计；,各栋塔楼分别编号配筋，单独出图；,超限设计分析的重要部位，应严格按分析结果加强设计；,箍筋采用,HRB400,及以上级别钢筋；,37,自校单及施工图常见问题解析,剪力墙配筋设计,检查墙体配筋,(,包括,AZ,、水平筋）是否满足计算要求，尤其是转换层上二层、首层等,。,框支结构，检查底部加强部位墙体最小配筋率是否满足,0.3%,（抗震）,矩形独立小墙肢,hw/bw,3,时,按,KZ,构造,底部加强部位,1.2%,其余部位,1.0%,全高加密,hw/bw,为,35,时，复核轴压比，也宜全高加密。,剪力墙的端柱宜接,KZ,构造,AZ,的无支长度不应大于,300,，,AZ,的箍筋不应小于墙体水平筋。,墙体厚度较厚时，应修改范图约束边缘区域的钢筋级别,38,剪力墙配筋设计流程,剪力墙配筋设计,安装探索者软件及,华森结构插件,；,将墙柱外部参照拷贝一份并绑定；,使用探索者剪力墙菜单自动生成暗柱，,Lc,模数取,100mm,，暗柱合并限值取,500mm,，出图比例取,1:25,；,隐去生成的暗柱表标注及钢筋，并将暗柱表按,0.25,倍缩放；,由于探索者生成的暗柱为非封闭多义线,(,待与软件公司沟通调改），应将所有暗柱炸开后用,”pe_hs”,连成多义线；,将暗柱逐个摆放至详图框内；,使用华森结构命令“,h”,进行初始设置，“,vz”,命令进行详图绘制，“,vj”,命令进行配筋（箍）率计算；,使用华森结构命令“,AZ_HS”,、,“GJ_HS”,、“,LAJ_HS”,等逐个调整暗柱钢筋设置，使之为满足规范构造要求的最小值；,整理定位平面图，插入轴线及墙柱参照；,核对计算结果，不满足者单独编号设计；,核对参照修改部分并整理出图。,华森范图出图版,39,参考资料,混凝土结构设计规范,(GB 50010-2010),建筑抗震设计规范（,GB 50011-2010),高层建筑混凝土结构技术规程（,JGJ 3-2010),混凝土异形柱结构技术规程,(JGJ 149-2006),钢筋混凝土构件设计原理及算例,(,陈岱林,),SATWE,用户手册,其它来源于网络的共享资源,40,By,：吴伟河 邮箱：,新浪微博：,能干的熊,41,