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深圳总院培训资料:结构问题思考
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结构设计中的若干问题思考
一、设计使用寿命问题
一般为50年,100年宜慎重采用。
设计原则:设计前,必须对建筑物的安全性、耐久性和舒适性等使用要求,以及施工技术条件、材料供应情况及工程地质条件、地形等情况进行补充调查研究,做到心中有数,以使设计符合实际情况。
二、设防地下水位问题及抗渗等级
一般地设防地下水位应由地质勘察报告提供,当地质勘察报告中未明确提出设防水位时,宜采取以下措施:
1、对重要工程进行水文试验,并经专家论证后确定;
2、对一般工程的设防水位取建筑物设计年限内可能产生的最高水位和最大水压。
◆对于北京地区,建筑之地下室是否按防水要求进行设计,以及水位高度之确定,可参照下列原则(本条第一、二款,指的是地下室外包建筑防水做法,与抗浮设计无关):
1、凡地下室内设有重要机电设备,或存放贵重物资等,一旦进水将使建筑物正常使用受到重大影响或造成巨大损失者,应按该地区71~73年最高水位进行防水设计(水位高度包括上层滞水);
2、凡地下室为一般人防或车库、仓库等,万一进水不致有重大影响者,其地下水位标高,可取71~73年最高水位与最近三至五年的最高水位之平均值(水位高度包括上层滞水);
3、验算地下室外墙承载力时,水位高度可按最近三至五年的最高水位(水位高度不包括上层滞水);
4、框架结构(包括高层建筑之裙房)采用单独柱基加防水板之做法时,应验算防水板之承载力,设防水位可按最近三至五年的最高水位。上层滞水对于建筑物地下室之影响,应视具体情况而定。
在图a的情况下,基础底板受到水浮力作用,其水头高度为h。
在图b中,基础埋置在隔水层土中(例如较密实的粘性土),因此可认为基础底板不受上层滞水的浮力作用。
5、对于地下室层数较多而地上层数不多之建筑物,应慎重验算地下水之水浮力作用。在验算建筑物之抗浮能力时,应不考虑活载,抗浮安全系数取1.0。即
建筑物重量(不包括活载)
≥
1.0
水浮力
建筑重及水浮力之分数系数取1.0。
◆关于抗渗等级问题:
钢筋混凝土地下室基础结构防水分四级,各级防水的选用范围和防水设防要求可按《地下工程防水技术规范》GB50108—2001第3章设计,地下构件防水构造细节按第4、5章设计,其中防水混凝土的抗渗等级见规范第4.1.3条,如表1。
表1防水混凝土抗渗等级
抗震等级
特一级
一级(9度)
一级(7、8度)
二级
配箍特征
值λv
≤C60
0.24
0.2
0.2
0.2
>C60
0.26
0.22
0.22
0.22
Lc
暗柱
0.25hw
0.25hw
0.20hw
0.20hw
端柱或翼墙
0.20hw
0.20hw
0.15hw
0.15hw
箍筋直径
d≥10
d≥8
箍筋竖向间距S
≤100
≤100
≤100
≤150
纵筋配筋
≥1.4%Ac
≥1.2%Ac
≥1.2%Ac
≥1.0%Ac
≥6φ16
≥6φ16
≥6φ16
≥6φ14
注:λv——配箍特征值;Lc——约束边缘构件沿墙肢长度;
hw——剪力墙墙肢长度;Ac——为下图中阴影部分面积;
S——箍筋竖向间距,箍筋体积中应扣除重叠部分的箍筋体积;
ρv——体积配箍率(ρv=λv·fc/fyv)
体积配箍率ρv计算时ρv=(一层箍筋的体积/AcorS)。
Acor——外排箍筋内表面范围的面积。
举例,构造ρv在砼C35,Ⅰ级钢筋情况下
ρv=0.2·(16.7/210)=1.59%
即200厚以下墙φ10@100的3支就够,250厚4支,300厚5支。
九、结构布置问题
1、结构刚与柔的选择。将变形限制在规范许可的范围,并使结构有足够的刚度,同时,按场地来设计结构,硬土地基上设计的结构可柔一些,软土上的结构可刚一些,使其自振周期偏离场地的卓越周期。要考虑结构进入开裂和塑性状态时的结构自振周期加长。
2、结构平置宜刚度均匀,减少扭转。
3、竖向刚度宜均匀,避免软弱层,减少鞭梢效应。
·要控制大底盘高度占总高度的比例;
·设计要采取措施,加大部分楼层设计力、承载力;
·计算时应选取适宜的振型数。
4、预估结构的破坏形态,调整某些部位承载力。不能盲目地按照内力组合法来配置钢筋,应使其自下而上均匀地减少,避免出现中间某一层承载力突然减小的情况。注意计算分析估计受力不利部位和薄弱部分,注重采用合理的结构形式,剪力墙开洞。
5、设计延性结构和延性构件:
构件延性比=极限变形/屈服变形
结构延性比=极限顶点位移/屈服时顶点位移
·控制轴压比;
·避免短柱,尤其是避免长短柱;
·提高角柱、框支柱部位承载力。
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