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超全!框架、剪力墙结构在设计中遇到的常见问题及设计要点汇总

 ◇◆◇◆◇◆剪力墙结构设计中遇到的纠结问题8条归纳   ◇◆◇◆◇◆

问题一:关于短肢剪力墙抗震等级需要提高一级采用的疑问

问题描述:《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002 )7.1.2中第3条提到“抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比本规程表4.8.0规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用”,但是我翻遍了《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)中没有提到关于短肢剪力墙需要提高抗震等级的条文?是不是新规范取消了这条规定?同事也说送审的短肢剪力墙计算数据中没有提高抗震等级,送审回复也没要求改。

解答:条文说明7.2.2“短肢剪力墙的抗震等级不再提高,但在第2款中降低了轴压比限值” 这个跟老版的高规不同。

问题二:设计上剪力墙连梁是否与有梁板的梁表示在一起

解答:连梁的定义

连梁:是指在剪力墙结构和框剪结构中,连接墙肢与墙肢、墙肢与框架柱的梁。连梁具有一般跨度较小(通常跨高比小于5)、截面大,且与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下,连梁的内力往往很大。

连梁、次梁、框架梁的区分:通常情况框架梁是框架结构中柱与柱之间的梁;次梁就是指两端搭在框架梁上的梁;连梁是剪力墙结构中墙与墙之间的梁,框架梁是以弯曲变形为主的构件;连梁是以剪切变形为主的构件。框架梁是由柱子支撑梁来承重的构件,上部荷载直接由梁承重,再由梁将荷载传达到柱子上;连梁是将荷载由连梁传递至墙体。从外形上来说,一般框架梁的跨高比大于5;而连梁的跨高比小于5。

问题三:剪力墙钢筋是否要求抗震,能否结合相关规范说一下?

解答:剪力墙结构是有抗震等级区别的,但是,建筑抗震设计规范从GB50011-2001到更新了的GB50011-2010上,从来没有条文规定剪力墙的钢筋必须满足代E字的钢筋指标(关于“屈屈比”、“屈强比”、“最大拉力下伸长率”)。楼主若查GB50011-2010不方便,先传个混凝土结构工程施工质量验收规范5.2.2条(强条)的图片,仔细琢磨。

1.jpg

问题四:为了保证剪力墙结构有良好的抗震性能,谈谈有哪些有关概念设计?

解答:《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中,第3章基本规定3.9结构材料3.10建筑抗震性能化设计、第4章场地与地基、第6章之抗震墙基本抗震构造措施章节......等等,无处不贯穿抗震概念设计思想,基本上贯穿全本规范文字,这个答题框容纳不下全部内容。

地震破坏力是仅次于宇宙力量的大自然力量,人类无法与之抗衡,我们能做到的,是尽量预防它、消耗它、避免它、延缓它、减少它的损害等等的一部分,用来源于震害调查所吸取的教训,得出综合的概念,用这种思想来指导我们的抗震设计、施工。

问题五:非抗震设计部分框支剪力墙结构是否要设置约束边缘构件(案例篇)

问题描述:在下在做一栋92米的带转换高层住宅,底部两层为商业裙房,上部26层住宅,转换层为裙房屋面(即转换层为第2层)。项目所在地为非抗震地区,不考虑抗震,请问其剪力墙的底部加强部位及其相邻上一层是否要设置约束边缘构件啊?还有,这种非抗震的高层建筑剪力墙轴压比限值该如何取?

解答:请见《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)7.1.6条;7.2.1 -4 非抗震设计时bw不应小于160mm;7.2.14 条......应按第7.2.16条设置构造边缘构件;7.2.16-5 非抗震设计的剪力墙,墙肢端部应配置不少于4Φ12的纵向钢筋,箍筋直径不应小于6mm、间距不宜大于250mm。7.2.25 剪力墙结构连梁中,非抗震设计时,应.....;   7.1.6......非抗震设计时暗柱、扶壁柱的纵筋配筋率≧0.5%;规范没有要求轴压比,也没有要求设置约束边缘构件。总之7.1及7.2节里还有非抗震设计的要求内容,届于你的房屋高92m接近超高,也不知属A级、B级高度,建议你比照四级抗震结构构造为好。

问题六:剪力墙二级抗震的钢筋要求?

问题描述:图纸说明中抗震等级为剪力墙二级,在材料说明里:剪力墙端柱及楼梯板中纵向钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不应小于 1.25;且钢筋屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于 1.3;最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。但是混凝土结构验收规范里提到:对有抗震设防要求的结构,其纵向受力钢筋的性能应满足设计要求;当设计无具体要求时,对按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件(含梯段)中的纵向受力钢筋应采用HRB335E、HRB400E、HRB500E、HRBF335E、HRBF400E或HRBF500E钢筋,其强度和最大力下总伸长率的实测值应符合下列规定:《就是那三条》。

问题七:图纸里我到底什么地方应该用到抗震钢筋?可不可以跟设计院沟通,除了筏板和挡土墙其余部位全部为抗震钢筋(即带E),因为已经进场了。或者有其他什么具体要求 ?

解答:楼主叙述的对抗震钢筋力学指标要求的规定,见于《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2011)(2011版)第5.2.2条(强条)。该条已清楚规定其适用范围是:一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件(含梯段)中的纵向受力钢筋,并未包括剪力墙的钢筋(除连梁的十字斜撑外)。筏板和挡土墙、次梁、板、基础等构件,没有抗震构造措施,这是抗震设计规范里的内容。这些本来可以不必要跟设计院沟通,但是,楼主题述“图纸在材料说明里”说了要‘抗震钢筋’,也不知是否是工程性质太重要,划为了特殊设防类别,还是设计人没有把规范吃透?

假如您是施工单位,因为已按图纸做的预算,完全采购抗震钢筋相安无事,省去现场材质管理的麻烦,不会发生混用的过失。抗震、非抗震钢筋外观一样,工人容易忽视而混用。

问题八:图集11G101-1第74页,75页,剪力墙梁箍筋开口都是向下,感觉是图集又错了

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解答:参照(建筑施工手册第五版第3册第33页)对封闭箍筋弯钩位置的要求,认为图集出错是吻合的!

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①第一张截图确实不是规范、规程、标准的规定。是《建筑施工手册》第五版第3册中对封闭箍筋弯钩位置的要求。他的要求:当梁顶部或底部均无现浇板时(理解上部是墙或预制板的普通梁L),弯钩位置设置于梁顶部。理解为LL、AL、BKL不包括在内。

问题九:对于图集08G101-11规定梁箍筋开口朝上怎么解释?

解答见下图:

3.jpg

问题十:请问剪力墙被开洞影响到的是不是只是房子的抗震性,修复剪力墙时用的混凝土标号为什么要比原材料高一号?

解答:是刚性结构强度。剪力墙内有大量的钢筋受力与荷载都是计算好的,如果在做好的墙上开洞,无异于在完好的纸板上开洞,纸板强度就不足了。修复时因为原结构的混凝土以破坏必须用高一标号的修复,相当于给加强一样。简单说就是补强,肯定用料要好一些。

◇◆◇◆◇◆框架结构设计12个要点分析◇◆◇◆◇◆

一、结构设计说明

主要是设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮抗渗做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3等等。

二、各层的结构布置图

包括:

(1)预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。

(2)现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。

(3)关于过梁布置及轻隔墙。

(4)雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。

(5)楼梯布置。采用X型斜线表示楼梯间,并注明楼梯间另详。尽量用板式楼梯,方便设计及施工,也较美观。

(6)板顶标高。可在图名下说明大多数的板厚及板顶标高,厨厕及其它特殊处在其房间上另外标明。

(7)梁布置及其编号,应按层编号,如L-1-XX,1指1层,XX为梁的编号。柱布置及编号。

(8)板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋,附加筋不必一定锚入板支座,从洞边锚入La即可。

(9)屋面上人孔、通气孔位置及详图。

(10)在平面图上不能表达清楚的细节要加剖面,可在建筑墙体剖面做法的基础上,对应画结构详图。

三、基础平面图及详图

(1)在柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。

(2)当基础下有防空洞或枯井等时,可做一大厚板将其跨过。

(3)混凝土基础下应做垫层。当有防水层时,应考虑防水层厚度。

(4)建筑地段较好,基础埋深大于3米时,应建议甲方做地下室。

(5)地下室外墙为混凝土时,相应的楼层处梁和基础梁可取消。

(6)抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝,连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。

(7)新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。

(8)独立基础偏心不能过大,必要时可与相近的柱做成柱下条基。

(9)采用独立柱基时,独立基础受弯配筋不必满足最小配筋率要求,除非此基础非常重要,但配筋也不得过小。

(10)独立基础的拉梁宜通长配筋,其下应垫焦碴。拉梁顶标高宜较高,否则底层墙体过高。

(11)底层内隔墙一般不用做基础,可将地面的混凝土垫层局部加厚。

(12)考虑到一般建筑沉降为锅底形、结构的整体弯曲和上部结构和基础的协同作用,顶、底板钢筋应拉通(多层的负筋可截断1/2或1/3),且纵向基础梁的底筋也应拉通。

(13)基础平面图上应加指北针。

(14)基础底板混凝土不宜大于C30,一是没用,二是容易出现裂缝。

(15)可用JCCAD软件自动生成基础布置和基础详图。生成的基础平面图名为JCPM.T,生成的基础详图名为JCXT?.T。

(16)基础底面积不应因地震附加力而过分加大,否则地震下安全了而常规情况下反而沉降差异较大,本末倒置。

请参照《建筑地基基础设计规范GBJ7-89》和各地方的地基基础规程。

四、暖沟图及基础留洞图

(1)沟盖板在遇到电线管时下降(500),室外暖沟上一般有400厚的覆土。

(2)注明暖沟两侧墙体的厚度及材料作法。暖沟较深时应验算强度。

(3)洞口大于400时应加过梁,暖沟应加通气孔。

(4)基础埋深较浅时暖沟入口底及基础留洞有可能比基础还低,此时基础应局部降低。

(5)湿陷性黄土地区或膨胀土地区暖沟做法不同于一般地区。应按湿陷性黄土地区或膨胀土地区的特殊要求设计。

(6)暖沟一般做成1200宽,1000的在维修时偏小。

五、楼梯详图

(1)应注意:梯梁至下面的梯板高度是否够(楼梯平台的结构下缘至人行通道的垂直高度不应低于2.0m),以免碰头,尤其是建筑入口处。楼梯平台净宽不得小于楼梯梯段净宽,且不应小于1.2m。

(2)踏步高度不宜大于0.2m,以免易摔跤

(3)两倍的踏步高度加踏步宽度约等于600。幼儿园楼梯踏步宜120高。

(4)楼梯折板、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,折梁还应加附加箍筋

(5)楼梯的建筑做法一般与楼面做法不同,注意楼梯板标高与楼面板的衔接。

(6)楼梯梯段板计算方法:当休息平台板厚为80~100,梯段板厚100~130,梯段板跨度小于4米时,应采用1/10的计算系数,并上下配筋相同;当休息平台板厚为80~100,梯段板厚160~200,梯段板跨度约6米左右时,应采用1/8的计算系数,板上配筋可取跨中的1/3~1/4,并且不得过大。此两种计算方法是偏于保守的。任何时候休息平台与梯段板平行方向的上筋均应拉通,并应与梯段板的配筋相应。梯段板板厚一般取1/25~1/30 跨度。

(7)注意当板式楼梯跨度大于5米时,挠度不容易满足。应注明加大反拱或增大配筋。

(8)当休息平台板为悬挑板时,其内部的楼梯梯段板负筋应大于休息平台板的板上筋,长度也应大于平台板筋。

(9)楼层处的休息平台板的配筋应与楼层板统一考虑配筋,主要是板的负筋。

六、梁详图

(1)梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。可在结构设计总说明处画一节点,有次梁处两侧各加三根主梁箍筋,荷载较大处详施工图。

(2)当外部梁跨度相差不大时,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时,宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽,并宜小于1/3柱宽。

(3)折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋

(4)梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。(此条是从弹性计算角度出发)。当采用现浇板时,抗扭问题并不严重。

(5)原则上梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距,箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁,上、下部纵筋均应采用同直径的,尽量不在支座搭接。

(6)端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。

(7)考虑抗扭的梁,纵筋间距不应大于300和梁宽,即要求加腰筋,并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。

(8)反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

(9)挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。对于大挑梁,梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

(10)梁上开洞时,不但要计算洞口加筋,更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

(11)梁净高大于500时,宜加腰筋,间距200,否则易出现垂直裂缝。

(12)挑梁出挑长度小于梁高时,应按牛腿计算或按深梁构造配筋。

(13)尽量避免长高比小于4的短梁,采用时箍筋应全梁加密,梁上筋通长,梁纵筋不宜过大。

(14)扁梁宽度不必过大,只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时,梁宽对刚度影响不大,加宽一倍,挠度减小20%左右。相对来讲,增大钢筋更经济,钢筋加大一倍,挠度减小60%左右,同时梁的上筋应大部分通长布置,以减小混凝土徐变对挠度的增大,如果上筋不小于下筋,挠度减小20%。

(15)框架梁高取1/10~1/15跨度,扁梁宽可取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应延伸至另一方向的梁边。

(16)当一宽框架梁托两排间距较小的柱时,可加一刚性挑梁,两个柱支承在刚性挑梁的端头。

(17)梁宽大于350时,应采用四肢箍。

七、柱详图

(1)地上为圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。

(2)原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。

(3)柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时,可不必验算。柱内不得穿暖气管。

(4)柱断面不宜小于450X450,混凝土不宜小于C25,否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求,不满足时应加横筋。异型柱结构,梁纵筋一排根数不宜过多,柱端部纵筋不宜过密,否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时,应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近,不要相差太大。

(5)柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制,减小断面尺寸。

(6)尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。

(7)考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

(8)独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时,挑梁长度应有限制。

八、重点注意或设计原则

(1)抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。

(2)雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。

(3)框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。

(4)由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。

(5)出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。

(6)框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其它地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利。

(7)建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等。

(8)柱子轴压比宜满足规范要求。

(9)当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。

(10)过街楼处的梁上筋应通长,按偏拉构件设计。

(11)电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。

(12)构件不得向电梯井内伸出, 否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。

(13)验算水箱下、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。

(14)当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做U型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。

(15)采用扁梁时,应注意验算变形。

(16)突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时应向下延伸一层,不宜直接锚入顶层梁内,并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面梁,上下层板均锚入此梁。

(17)等基底附加压力时基础沉降并不同。

(18)应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。

(19)当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。

(20)较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。

(21)挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加一10d的垂直段。

九、常用轻隔墙(加气块或陶粒)自重(含双面抹灰):

150墙:1.66,200墙:1.98,250墙:2.30,300墙:2.62 KN/m2。泰柏板:1.10 KN/m2。

十、关于降水问题

当有地下水时,应在图纸上注明采取降水措施,并采取措施防止周围建筑及构筑物因降水不能正常使用(开裂及下沉),及何时才能停止降水(通过抗浮计算决定)。

十一、进行框架结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:

建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。

十二、关于绘图:

(1)一般钢筋粗线宽度为.45, 距边界线1,圆点直径为.6。

(2)应注意墙身剖面、连梁剖面、墙出挑梁的水平筋位置。

(3)注意一、二级钢是否加弯钩,二级钢的断点一般不加45度直钩,除非不能表达清楚。

(4)字高应为2.5,3.5,5,7,10,14, 高宽比:0.8。在图面中,一般英文字高取2.5或3.5, 汉字取3.5或5,在说明处多用7。当多个数字一样时,个数在前,如11X280=3080。

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