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混凝土结构抗震设计规范精选(九篇)

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混凝土结构抗震设计规范

第1篇:混凝土结构抗震设计规范范文

关键词:混凝土框架结构;强柱弱梁;JC法;可靠度

在框架设计中我们虽然强调应符合“强柱弱梁”的设计原则,尽可能使柱子处于弹性阶段,但是实际上地震作用具有很大不确定性,同时也不可能绝对防止在柱中出现塑性铰。为了使柱子具有安全储备,还是要保证柱子也有一定的延性。在国内外历次大地震中,由钢筋混凝土柱破坏造成的震害是很多的,房屋是否能够坏而不倒,很大程度上与柱的延性好坏有关。而强柱弱梁这个重要的结构设计概念已经被国内外广大学者广泛接受了,我国现行的建筑结构抗震设计规范也采用了这一方法,并且根据不同的抗震等级,采用不同的柱端弯矩增大系数,强柱弱梁的概念就是通过这一系数实现的。本文提出基于可靠度计算方法JC法的钢筋混凝土框架结构强柱弱梁可靠度计算方法。

一、失效概率函数的构造

在最新国家标准建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中,为了实现强柱弱梁的概念设计,规定一、二、三级抗震设计框架在梁柱节点处,除框架顶层和柱轴压比小于0.15者及框支梁与框支柱的节点外,柱端组合的弯矩设计值应符合下式要求:

二、钢筋混凝土框架剪力墙结构强柱弱梁可靠度计算

得到柱端弯矩平均值与梁端弯矩平均值之间的关系之后就可以应用改进蒙特卡洛方法计算出框架结构强柱弱梁的失效概率了。

框架-剪力墙结构中,9度的一级框架其柱端弯矩增大系数为2,抗震等级为一级时其框架的柱端弯矩增大系数为1.4,抗震等级为二级时其框架的柱端弯矩增大系数为1.2,抗震等级为三、四级时其框架的柱端弯矩增大系数均为1.1。则框剪结构中的框架节点处强柱弱梁的可靠度指标计算结果见表2。

三、结论

对规范中柱端弯矩增大系数的规定进行分析,可知抗震等级越高框架――剪力墙中的框架柱所对应的柱端弯矩增大系数越大。对框架――剪力墙结构强柱弱梁的可靠指标计算结果分析,可知柱端弯矩增大系数值越大,结构的可靠指标计算结果越大,失效概率值越小;反之,随着柱端弯矩系数的减小,强柱弱梁的可靠指标也减小,失效概率增大,柱先于梁屈服的可能性增加。

参考文献:

[1]国振喜.简明钢筋混凝土结构计算手册[M].北京:机械工业出版社,2012:615-617.

[2]GB50153―2008工程结构可靠性设计统一标准[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

第2篇:混凝土结构抗震设计规范范文

关键词:砌体结构;概念设计;构造措施

1、建筑设计

1.1设计应符合抗震概念设计要求

平面不规则的建筑由于平面上质量和刚度中心偏移距离较大,而在地震中产生较大的扭转变形。地震作用计算一般采用底部剪力法,此法的前提是以剪切变形为主、且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构;竖向不规则的建筑、竖向抗侧力构件不连续,将影响水平力的传递途径,引起水平力的重分配和应力集中。2008年5月12日的汶川大地震就有力地诠释了这个概念:平面规则的建筑破坏相对较小,而那些平面不规则的如H型、L型、T型、回型等建筑破坏相对较大。

1.2设计应严格控制房屋高度、层数和层高

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第7.1.2条明确规定了各种设防烈度下房屋的层数和总高度限值。经过对多栋建筑(8烈度设防)抗震计算结果分析可知总高度和层数接近或达到抗震规范表7.1.2规定的限值时,不但横墙的间距、洞口的尺寸、窗间墙等都远大于本规范的限值,而且构造柱的设置数量远大于本规范的构造规定。即使计算能通过,建筑造价也要大幅增加。同样,抗震规范表7.1.5规定了砌体房屋的层高限值,若超过了限值则要通过一系列措施来加强,如增加墙的厚度、加密构造柱等,无形中增加了很多造价。因此,建筑方案设计时应尽量避免房屋的高度、层数和层高接近、达到或超过抗震规范规定的限值。

1.3控制房屋的高宽比和房屋中砌体墙段的局部尺寸

房屋的高宽较大时,在水平力作用下,建筑的变形中不仅有剪切变形,而且产生较大的整体弯曲变形,与底部剪力法的计算假定条件不符,计算结果可想而知。依据有关资料,多层砌体房屋一般可以不做整体变曲验算,但为了保证房屋的稳定性,在设计中一定要控制建筑的高宽比。

墙体是多层砌体房屋最基本的承重构件和抗侧力构件,地震时房屋的倒塌往往是从墙体破坏开始的。应保证房屋的各道墙体能同时发挥它们的最大抗剪强度,并避免由于个别墙段抗震强度不足首先破坏,导致逐个破坏进而造成整栋房屋的破坏甚至倒塌。抗震规范第7.1.6条明确对房屋中砌体墙段的局部尺寸作了详细的限值规定,这一条与地震剪力的分配密切相关。抗震规范第7.2.3条明确了墙段的高宽比对刚度计算的影响,如高宽比较大时,等效侧向刚度取0,在抵抗地震作用时,不能发挥作用。同样,在设计时必须注意洞口的大小和布置,避免形成许多高宽比较大的墙垛,影响墙体的侧向刚度。

1.4合理设置砌体房屋的变形缝、楼梯间并采用合理的结构体系

为防止或减轻砌体房屋在正常使用条件下,由温差和砌体干缩引起墙体竖向裂缝,应在墙体中设置伸缩缝,设置条件详见《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)第6.3.1条;当建筑物高度差异或荷载差异较大时,应设置沉降缝将其分开,以适应结构竖向沉降变形,沉降缝的设置详见《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011)第7.3.1、7.3.2条;在软弱地基上建设时,还要符合第7.4.3条对建筑长高比的限值。如果是在抗震设防区,需要设置沉降缝时,应符合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的相关要求。

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第7.1.7条明确规定:为保证房屋抗震能力,多层砌体的纵横向墙体数量不宜相差过大,在房屋宽度的中部应设有内纵墙且多道内纵墙开洞后累计长度≥房屋纵向长度的60%;避免采用混凝土墙与砌体墙混合称重的体系,防止不同材料性能的墙体各个被击破;房屋转角处不应设窗,避免局部破坏严重。

2、结构设计

2.1设计说明

首先依据《建筑结构可靠设计统一标准》(GB50068-2001)确定建筑的设计使用年限;按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第3.4.1条明确钢筋混凝土构件的环境类别;建筑结构的安全等级应根据《砌体结构设计规范》(GB5003-2011)第4.1.4条选用。对抗震设防区的结构设计,还须参照现行国家标准《建筑抗震设防分类标准区分建筑抗震设防类别》(GB50223-2008)。为了能准确采用块体和砂浆的强度等级,应注明砌体的施工质量控制等级;为了能合理地对地基基础进行设计,应注明地基基础设计等级。

2.2材料选用

《砌体结构设计规范》(GB50003-2011)对材料的等级进行了调整,如取消了MU7.5烧结普通砖等;《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第3.4.2~3.4.6条的规定限制了在各种环境类别和设计使用年限建筑应采用的混凝土等级及其它要求。如在抗震设防区须同时满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第3.9.2~3.9.3条中对混凝土结构材料的要求,如混凝土的强度等级中框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区不应低于C30;构造柱、芯柱、圈梁及其他类构建不应低于C20等。

2.3抗震设计

由于墙体材料为脆性和整体性能差,使得砌体房屋的抗震性能相对较低。因此,抗震设计尤其重要。2008年5月12日的汶川大地震表明,严格按照现行规范进行设计、施工和使用的建筑,在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下,没有出现倒塌破坏,有效地保护了人民的生命安全。进行抗震设计时,多层砌体房屋只要符合现行有关规范,可采用底部剪力法进行抗震计算。

采用经过批准使用的软件进行计算,其计算过程和结果不用怀疑。在计算通不过时应从两方面进行调查:其一,检查方案是否合理,即平面竖向是否规则、墙体水平和纵向错位是否较多、窗间墙是否满足等情况;在底部大开间的商住楼设计中还发现由于洞口过多、过大超出《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第7.3.14条第3款的限值,出现大量高宽比大于1的砌体墙段,这样墙体的抗侧向刚度必然减小,影响结构的抗震性能,此时应与建筑结构设计者协商变更方案。其二,经过建筑方案的调整抗震计算仍通不过时依然不能仅考虑增加墙厚和增设构造柱来调整,这样工程造价会增加过多。因此可以考虑在抗侧移能力较弱的方向设配筋砌体或将部分墙段由砌体改为钢筋混凝土,即增加部分剪力墙。

2.4构造措施

在抗震设防地区,为了增强房屋的整体性,提高房屋的抗震能力,结构设计时应严格按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第7.3节的多层砖砌体房抗震构造措施进行抗震设计。由于钢筋混凝土构造柱的作用主要在于对墙体的约束,构造柱截面不必很大,但须与各层纵横墙的圈梁或现浇楼板连接,才能发挥约束作用。现浇楼板允许不设圈梁,楼板内须有足够的沿墙体周边加强钢筋(一般2φ10或2φ12)伸入构造柱内并满足锚固要求。构造柱和圈梁等延性构件的设置,对整个砌体房屋而言,承载力提高不多,而变形能力和耗能能力却大大增加。这样可以大大提高砌体房屋的抗倒塌能力,改善砌体结构的抗震性能。

参考文献:

第3篇:混凝土结构抗震设计规范范文

【关键词】混凝土结构厂房;抗震设计;措施

当前国内对建筑物的抗震要求必须能够应对不同强度和频率的地震,具有较强的抵抗能力。目前很多厂房因为工艺的使用要求及限制,会出现多层单跨框架、大量错层和开洞、跨层柱等情况,从而造成结构的平面不规则及竖向不规则,在地震作用下,使结构产生严重扭转、应力过于集中等问题,进而使得建筑物损坏。

1、场地选择方面

在选择厂房厂址方面应该避开对厂房结构不利的地质结构,选择能够确保厂房结构稳定性的地质结构上,能够提升抗震性能的地质结构有稳定的基岩、坚硬土以及密实均匀的中硬土等,而非岩质的陡坡、山顶、河岸的边坡边缘都是不利于建筑物的抗震性能。厂房在选址方面应该注意以下几点:

首先是选择比较薄的场地覆盖层。分析世界各地的大地震对建筑物的破坏情况可以看出,位于柔性地质接哦股和厚土层的建筑物损坏最严重,而薄土层或者位于基岩上的建筑物损坏比较轻,最著名的是1967年的委内瑞拉大地震,同一地区的不同土层厚度上的建筑物损坏差异比较明显,薄土层上面的建筑物损坏程度要小于后土层。其次是尽量选择在坚实的场地上。地震损害研究表明,场地的刚度越大,地震损害程度就越低,反之则是越大,因此厂房应该选择的具有较大平均剪切波速的坚硬场地上。最后是使钢筋混凝土结构厂房的自振周期远离地震的卓越周期,避免产生共振,我们知道,如果建筑物的自振周期和地震的卓越周期比较接近或者相同,那么建筑物就会发生因共振而加大损害程度,因而必须避免这种情况的出现。

2、强柱弱梁设计方面

强柱弱梁能够并避免混凝土结构在达到预计延性能力前发生剪切损坏,通过对混凝土结构的动力反应分析表明,混凝土结构的变形能力和破坏机制有很大的关系。常用的强柱弱梁的调整措施是增加柱子的抗弯能力,使得在梁端先出现塑性铰,这是考虑到柱的弯矩在地震作用下可能会变大,在混凝土结构出现塑性铰以前,混凝土结构的构件会因为受压区混凝土的非弹性物质与受拉区混凝土的开裂,使得混凝土与钢筋之间的粘结效果降低,进而降低各个构件的刚度,而梁刚度会比受压的柱的降低程度要严重,混凝土结构也会在最初的剪切型变形向剪弯型变形过渡,柱内的弯矩比例增大,同时结构的周期加长也会影响到结构内各个振型参与系数的大小,当地震力系数发生变化将会导致部分柱的弯矩增加,但是因为人为增加钢筋,使得梁的实际屈服强度得到提升,从而使得梁在出现塑性铰的时候,柱内弯矩增加。钢筋混凝土结构出现塑性铰之后,因为上述原因,使得柱的弯矩会随着地震力的增加而增大。以上调整措施基本上强柱弱梁调整措施基本上能够确保结构的大震不倒的要求。

3、强剪弱弯设计方面

强剪弱弯能够保证混凝土结构的塑性铰截面在达到预期非弹性变形之前至于发生剪切损坏,通常是在梁端、柱端、剪力墙底部加强区域、梁柱节点核心区和剪力墙洞口连梁梁端提升作用剪力。对钢筋混凝土结构的连续梁和悬臂梁受到剪切承载力的实验表明,混凝土剪切强度降低、纵筋暗销力降低以及斜裂缝骨料咬合力降低都会导致梁受承载力降低。规范对混凝土的受剪承载力降为非抗震的60%,钢筋项没有降低。同样,对偏压柱受剪承载力实验表明,反复加载使柱受剪承载力降低10%~30% ,主要由混凝土项引起,采取与梁相同的作法。对剪力墙的实验表明,其反复加载比单调加载受剪承载力降低15%~20% ,采用非抗震受剪承载力乘以0.8的折减系数。梁柱抗震受剪承载力是由混凝土的水平箍筋和混凝土的斜压杆两部分所受的承载力组成,计算方法已经由相关专家给出,这里不再赘述。为了防止梁、柱、剪力墙、节点和连梁等结构不发生斜压破坏,我们可以对受剪截面设置受剪承载力上限,这样基本上能够满足强剪弱弯的设计要求。

4、构造措施方面

混凝土结构的构造措施是剪力墙铰区、梁、柱为了满足结构实际需要的苏醒转动能力,因而必须采取比较严的构造设计方案。

4.1梁的构造设计

梁塑性铰截面的延性都会随钢筋的屈服程度和配筋率的增加而降低,随着受压钢筋配筋率以及混凝土强度提升而增加,随着截面的增加而增加。对于梁的塑性铰区域的箍筋能够防止纵筋的压屈,进而提升混凝土极限压变,抵抗建立和组织斜裂缝产生的能力。梁高跨比越大,剪切变形比例基本上也就越小,梁的延性也就得到提升。梁的箍筋的配筋率过低,在梁开裂之后,钢筋可能产生屈服甚至是断裂,进而引起梁断裂,使得整个建筑物存在坍塌的可能性。因此必须结合《建筑抗震设计规范》,对于梁纵筋的最小配筋率、最大配筋率、箍筋加密区长度、最小直径、最大间距、体积配箍筋率和最大肢距都有严格的规定,抗震设计过程中必须予以重视。

4.2柱的构造设计

混凝土结构中的柱为压弯型受力构件,轴压比大小对柱的耗能性和延性影响比较大,当轴压比比较小的时候,柱子很容易发生偏压破坏,构件的延性就会得到提升,进而具有极强的变形能力,但是耗能性将会降低,当轴压比逐步增大,耗能性也会逐步增加,但是延性下降非常快并且构件的箍筋对延性的辅助作用将会降低。箍筋对柱的延性也是起到非常重要的作用,约束纵筋、提升混凝土的压实边能够阻止斜裂缝的产生和发展。柱的配筋通常采用对称配筋方式,纵筋的配筋率越大,柱的延性也就会越好,因而《建筑抗震设计规范》中都对主动 最大配筋率、最小配筋率、箍筋加密区的长度、最小直径、最大间距、体积配箍率和最大肢距都有严格的规定,同时还对柱的高宽比,剪跨比、截面的最小高度以及宽度都作出了明确的规定,进而提升钢筋混凝土结构的抗震性能。

4.3节点构造设计

节点作为钢筋混凝土结构的梁柱配筋的锚固区,因而是对钢筋混凝土结构的性能影响是非常大的。为了确保节点核心区剪压比较低的时候在收到地震作用以及建筑竖向荷载作用下,能够为节点核心区域提供必要的约束,使得阶段在不利的外部环境作用下能够具备基本的抗剪能力,使节点核心区的箍筋实现可靠锚固。《抗震规范》中对节点核心区的箍筋的最大间距、最小直径和最佳体积配箍率都有明确的要求,因而梁柱纵筋节点的锚固是梁柱钢筋设计中重要的内容之一。

4.4剪力墙构造设计

为了确保剪力墙的耗能能力以及混凝土结构的延性,约束墙肢,防止剪力墙出现大裂缝,《建筑抗震设计规范》中都对剪力墙的边缘构件做出了详细的规定,对剪力墙的轴压比也进行了明确的限制和最小墙厚的要求,剪力墙设计过程中必须为防止斜拉剪切破坏,限制斜裂缝的发展,减小温度收缩裂缝,严格设计剪力墙的水平、竖向分布筋的最小配筋率、最大间距、最小直径。

5、总结

钢筋混凝土厂房结构设计过程中,至始至终都要对结构体系、刚度分布以及构件延性做出精确的计算和制定施工方案,才能够消除建筑中抗震的薄弱环节,使得混凝土结构的厂房具有良好的抗震性能,保护人们的生命财产安全,确保震后尽快恢复生产。

第4篇:混凝土结构抗震设计规范范文

[关键词]抗震;延性;构造

中图分类号:TU375.4

1.结构抗震延性设计概述及要点

结构延性是指钢筋混凝土构件和结构在屈服开始到达最大承载力或者承载能力还没有明显下降期间的塑性变形能力。提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力。

抗震延性设计要点主要包括:应保证结构体系受力明确,地震作用传递途径合理;结构应具备必要的抗震承载力(如抗剪、弯、压、扭能力)、良好的变形能力(如塑性)和消耗地震能量的能力(具有好的延性及阻尼);对于结构的薄弱部位应采取有效的措施予以加强;具有多道抗震防线;结构平面上两个主轴方向的动力特性宜相近具有合理的刚度和强度分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑形变形集中。

抗震结构的各类构件之间应具有可靠的连接。抗震结构的支撑系统应能保证地震时结构稳定。非结构构件(维护墙、隔墙、填充墙等)要采取合理的抗震构造措施。

2.增加钢筋混凝土结构延性的设计措施

2.1梁柱框架截面设计

在地震作用下,梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落,故梁截面宽度过小则截面损失比例较大,所以一般框架梁宽度不宜小于200mm。同时为了提高节点剪力、避免梁侧向失稳及确定梁塑性铰区发展范围,分别要求梁宽不宜小于柱宽的1/2、梁的高宽比不宜大于4、梁的跨高比不宜小于4,以确保框架梁中箍筋对混凝土的有效约束。为保证框架柱有足够的延性,框架柱的截面尺寸在两个主轴方向刚度相差不宜太大,长宽比不宜大于3;应避免过早出现斜裂缝导致剪切破坏,剪跨比宜大于2;柱截面的宽度和高度,四级或不超过2层时不宜小于300mm,一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm;圆柱的直径,四级或不超过2层时不宜小于350mm,一、二、三级且超过2层时不宜小于450mm,以满足抗震构造要求。

2.2限制柱轴压比与纵筋配筋率

柱轴压比是指柱的轴向压力设计值与柱的混凝土强度设计值和柱截面面积的成积的比值。轴压比和混凝土极限压应变的关系,压弯构件随着轴压比的不同,截面的应变分布明显不同,低轴压比时截面的应变分布如同受弯构件,应变梯度较大。随着轴压比的增大,截面的应变梯度逐渐减小,当轴压比很高时,截面的应变分布近似于轴心受压构件。因为影响构件延性的主要因素是轴压比,尤其是在高轴压比情况下,在水平荷载施加之前,柱子己经产生了较大的预压应变,预压应变降低截面的塑性转动能力,使构件的延性变差,所以轴压比限值不能定的过高。通过对柱轴压比的限值希望框架柱在地震作用下柱子处于大偏心受压的弯曲破坏状态,从而保证框架柱不致发生脆性破坏。

约束混凝土的极限变形能力除与轴压比有关还与配箍率有关,混凝土的约束程度越高,极限变形能力越大。框架柱最小纵筋配筋率限制值应按《混凝土结构设计规范》第11.4.12条要求,避免少筋破坏,保证柱具有较好的塑性。配筋过多的柱在长期受压混凝土徐变后卸载,钢筋弹性回复会在柱中引起裂缝,并会导致梁柱节点施工困难,难以保证最终质量,因而柱纵向钢筋总配筋率要符合最大限值5%的要求,以避免产生超筋破坏。

2.3箍筋的设置

增加横向钢筋能提高构件抗剪能力,加密箍筋间距“约束”混凝土,提高延性,由于估计梁的塑性铰发生在梁端,该处箍筋应加箍筋相对纵筋来讲所占比例较小,可以考虑用HRB335或HRB400钢箍。

在地震力反复作用下,柱端钢筋保护层往往先碎落并发展距柱端1-1.5倍柱宽范围,如果箍筋不足,纵筋会被压曲,柱易破坏,而加密箍筋可提高构件及截面的延性和抗震能力,因此,必须在柱端等易破坏部位加密箍筋。

同时为避免非加密区抗剪能力突降,非加密区最小箍筋量要控制在加密区的50%以上,箍筋间距和最小直径限值是为了避免纵向受力钢筋被压曲,柱箍筋末端采用135?弯钩及保证大于10d长度弯后直线段,这样可让直线钢筋埋入核心区内,防止柱受压时混凝土保护层碎落使箍筋断开。

2.4梁柱节点区钢筋

在设计延性框架时,应使梁柱相交的节点区不过早破坏。保证节点区不发生过早剪切破坏的主要措施是在节点区配置箍筋,同时,在施工阶段保证节点区混凝土密实性也是十分重要的。

梁柱节点区的剪力大小与梁端、柱端内力有关。抗震设计时应当要求在梁端出现塑性铰以后,节点区仍不出现剪切破坏。因此节点区剪力设计值可由梁端达到屈服时平衡条件计算。在设计时,除9度设防结构及一级抗震的纯框架梁柱节点以外,一、二级抗震的梁柱节点核心区剪力设计值 可以用节点左、右两边梁的设计弯矩计算

如不满足上式,则要加大柱截面或提高节点核心区的混凝土等级。

(1)四级抗震的框架结构中,节点区不需进行抗剪验算,而是按构造要求配置箍筋,抗震设计时其间距和钢箍直径应与柱端箍筋加密区相同。

(2)节点区钢筋锚固与搭接。框架梁柱纵向受弯钢筋在节点区的锚固与搭接需要仔细设计,并注意施工质量,它们往往是容易被忽视而酿成事故的部位。特别是在抗震结构中,因为地震在短时间内反复作用于结构,钢筋和混凝土之间的粘结力容易退化,梁端和柱端又都是塑性铰可能出现的部位,塑性铰区裂缝多,如果锚固不好,会使裂缝加大,混凝土更易碎裂,抗震设计要求的锚固与搭接长度要比非抗震设计时大。

2.5强柱弱梁框架整体设计

延性框架在满足规范设计构造要求外还应设计成强柱弱梁框架。3.结语

本文主要通过对结构设计规范的理解,重点论述了钢筋混凝土结构或构件抗震设计中对结构延性设计的思考。

参考文献

[1]费文思.对钢筋混凝土建筑抗震设计的几点思考[J].铁道建筑技术.2010.

[2] GB50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社. 2010.

第5篇:混凝土结构抗震设计规范范文

【关键词】结构计算基础砌体结构钢筋砼结构钢结构

中图分类号:TU391 文献标识码:A 文章编号:

一、 结构计算

1.荷载取值中常遇问题。

A) 风荷载问题,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3―2002第3.2.2条及条文说明,一般情况下房屋高度大于60m的高层建筑可按100年一遇的风压值采用。

B) 关于书库、档案库的活荷载表中的数值是书架2m时的取值,当书架的高度大于2m时,书库活荷载尚应按每米书架高度不小于2.5KN/m2确定。

C) 汽车通道及停车库活荷载:消防车单向板时为35KN/m2,不全是20KN/m2。注意柱网尺寸不小于6mx6m。

2.确定抗震等级时忽视主体与裙房之间有无设缝,笼统按高层部分来定抗震等级。当高层部分与裙房之间不设缝时,应按高层部分来定抗震等级;当两者之间设有缝时,高层和裙房应按各自的情况确定抗震等级。 地下室的抗震等级:应按《建筑抗震设计规范》(GB 50011―2001)6.1.3条或《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)4.8.5条,既:当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时(应满足《建筑抗震设计规范》6.1.14条),地下一层的抗震等级应与上部结构相同,地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。地下室中无上部结构的部分,可根据具体情况采用三级或更低。

3.平面不规则的结构需进行耦联计算,框-剪结构、框架-核心筒结构、框支剪力墙结构中框架柱的地震剪力应按《高规》进行框架总剪力的调整。

4.选择正确的振型数才满足有效质量系数的要求。

5.扭转不规则的建筑,应考虑偶然偏心的地震作用,严格控制楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值在规范允许的要求之内。

6.选用标准图的标准构件时必需进行必要的验算。特别选用悬挑构件时,必须判断其抗倾覆荷载是否能满足被套用的构件。

7.混凝土容重应考虑建筑抹面,一般取值26.5-28KN/m3。

8.地下室外墙抗弯计算时,设计中荷载分项系数取错。土压力引起的效应应为永久荷载效应,当考虑由可变荷载效应控制的组合时,土压力的荷载分项系数取1.2;当考虑由永久荷载效应控制的组合时,其荷载分项系数取1.35。地下室外墙的土压力应为静止土压力。

9.地下室底板在水位较高时,根据《荷载规范》强度计算时,板、覆土的自重对结构有利,板、覆土的自重的荷载分项系数应取1.0。抗漂浮计算时,板、覆土的自重的荷载分项系数应取为0.9。

10.地下防水混凝土结构未进行裂缝计算。应满足《地下工程防水技术规范》第4.1.6条裂缝宽度不得大于0.2mm的要求。

11.设计梁、墙、柱及基础时,活荷载应根据《荷载规范》要求进行折减,特别注意办公楼及商业用房不得折减。

12.框架及框架-剪力墙等结构,由于填充墙的存在,结构的实际刚度大于计算刚度,应根据实际情况进行周期折减。设计时应进行正确的周期折减。 对砌体填充墙较多,应根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)第3.3.17条确定。框架结构可取0.6~0.7;框架-剪力墙结构可取0.7~0.8。剪力墙可取0.9~1.0。当填充墙较少时,根据《全国民用建筑工程设计技术措施/结构》P204框架结构可取0.7~0.8;框架-剪力墙结构可取0.8~0.9。剪力墙可取1.0。

13.顶层装饰物(包括高女儿墙)在抗震地区应该进行抗震计算,并采取抗震构造措施。

14.高层建筑中,一般情况下,应允许在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算;有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

15.关于结构计算,应当注意计算机出来的数值的正确性。

二、下部结构

1.基础方案选择不妥时不是产生不安全就会产生浪费,特别是复合地基应注明持力层要求,置换率的选择,水泥土搅拌桩的合理复喷长度,垫层厚度的选择要求等等能做天然地基,就不做桩基,桩基应针对地质状况选择合理桩型。在基础选用中应结合地基和上部结构的情况,对基础之间设拉结,如独立柱基之间或与条基,筏基之间应加强不要忽略。

2.由于没弄不清楚地质报告提供的是特征值,故而将特征值充当设计值使用,故而大大增加了用桩量,还好,在图审时就消除了此类问题。因此,一定把握住详细阅读地质报告,合理选用桩的承载值。

3.地基反梁计算常会在大洞口下及桩在大洞口下时梁配筋不足。

4.在桩基础中,特别是有大承台的基础中,由于大承台的原因,连接基础承台的地梁的有效跨度大大减小,因此地梁配筋的合理取值也很重要,可以减少不必要的浪费。

5.地下工程防水混凝土底板混凝土垫层不满足《地下工程防水技术规范》要求。应按《地下工程防水技术规范》要求不应小于C15,厚度不应小于100 mm,在软弱土层中的厚度不应小于150mm。防水混凝土结构厚度不应小于250mm。

6.地下室外墙与底板连接构造不合理;外墙钢筋的搭接不符合《混凝土结构设计规范》根据纵向钢筋搭接接头面积百分率修正搭接长度的要求。

7.地下室外墙设计中应考虑楼梯间,车道等支承条件不同的外墙计算与设计,不能与一般外墙相同。当顶板不在同一标高时,应注意外墙上部支座水平力的传递问题。

8.地下水位较高时,应特别注意只有地下室部分和地面上楼层不多时的抗浮验算,并采取可靠的抗浮措施。

9.高层地下室采用独立柱基或条基加抗水底板时,应在抗水板下设褥垫,以保证实际受力与设计计算模型相同。

10.防潮层以下墙体采用水泥砂浆时应注意验算其强度。(因为水泥砂浆对砌体强度的折减)。

11.柱基高度应满足柱纵向钢筋的锚固长度要求。

12.墙下条形基础相交处,不应重复计入基础面积。

13.地下室墙的门(窗)洞口应按计算设置基础梁或暗梁。

14.地下室顶板作为钢筋混凝土结构房屋上部的嵌固部位时,不能采用无梁楼盖的结构形式。

15.独立柱基、条基、桩基等混凝土的强度等级不能满足相应环境类别混凝土耐久性的要求。

16.大直径灌注桩侧阻力尺寸效应系数及端阻力尺寸效应系数应按《建筑桩基技术规范》JGJ94—94中的5.2.9条取用。

17.考虑桩侧土的孔隙水压力在打桩的时候瞬时提高,可以用1.0的设计值来打桩,打桩时采用双控,要求进入持力层2米,进入持力层后,如果还不能达到极限值也可以停止再压。对于沙土,因其孔隙水压力消散速度快,而且打桩时产生桩头的挤密效应在桩身受到扰动的时候容易消失,所以沙士压桩后期的提高不多。

18.建造在斜坡上或边坡附近的建筑物和构筑物,应验算其稳定性。

19.基础设计中,单凭按竖向荷载作用进行承台设计是不够的,还应增加弯矩和 剪力。

20.抗拔桩设计时,桩身配筋量仅按强度要求进行计算,缺少裂缝宽度验算,按裂缝宽度控制计算 结果的配筋量远大于按强度要求计算的配筋量,在设计中往往缺抗拔桩静载试验及其配筋做法等要求说明。有抗拔要求的承台按一般桩基受压的承台进行配筋,承台顶部受拉区未配筋,筏基基础梁或地下室底板梁的受力方向与一般楼屋面梁板不同,其梁配筋设计也采用平法表示但未附加图示说明,存在安全隐患。

21.目前建筑工程大量采用截面尺寸较小的预应力管桩,且在多层建筑中采用单柱单桩或一柱两桩基础,柱底弯矩由基础梁和桩共同承受。单柱单桩或垂直于两桩连线方向的基础梁设计中,未考虑平衡该方向柱脚在水平风荷载或地震作用下所产生弯矩因素,基础梁两端箍筋未按框架梁抗震构造要求设置箍筋加密区,基础梁的上下主筋在桩台内锚固长度与构造做法要求未加说明。桩身考虑承受上部结构传来的弯矩作用时也未进行抗弯承载力计算,存在着抗震薄弱环节,给工程留下潜在的隐患。

22.浅基础施工图中经常未注明基槽开挖后应进行基槽检验的要求,桩基础施工图中经常未注明桩端持力层检验、施工完成后的工程桩进行竖向承载力检验的要求。

23.天然地基扩展基础持力层或桩基持力层下面存在软弱下卧层,应进行沉降和软弱下卧层地基承载力验算。

24.压实填土地基处理问题,有的工程处于部分挖方、部分填方地段,填方地段采用压实填土人工处理地基,其压实填土地基的填料、施工、压实填土的范围以及压实填土地基检验等均应提出具体要求说明,以及应注明压实填土的密实度要求和地基承载力特征值要求。

三、上部结构

(一) 砌体结构

1.注意纵、横墙不能过少。

2.女儿墙应设置构造柱,构造柱间距不宜大于4米。

3.五层及五层以上房屋的墙,以及受振动或层高大于6米的墙、柱所采用的材料的最低强度等级为:砖采用MU10;砌块采用MU7.5;石材采用MU30;砂浆采用M5。

4.挑梁设计除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关规定外,还应该满足下列要求:(1)纵向受力钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾端,且不少于2根12。其余钢筋伸入支座的长度不应小于2/3倍的挑梁埋入砌体长度。(2)挑梁埋入砌体长度与挑出长度之比宜大于1.2;当挑梁上无砌体时候,其比值宜大于2。

5.砌体结构应注明施工质量控制等级。

6.严禁采用实心粘土砖。

7.多层砌体结构,在抗震设防地区,楼板面有高差时,其高差不应超过一个梁高,超过时,应将错层当两个楼层计入房屋的总层数中。 当错层楼盖高差不大于1/4层高且不大于700mm,错层交界的墙体,除两侧楼盖处圈梁照常设置外,还应沿墙长每隔不大于2m设一根构造柱。

8.在抗震设防区,多层砌体房屋不应设转角窗。

9.托墙梁侧向腰筋应满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 7.5.4(3)条。即:沿梁高应设腰筋,数量不应少于2Ф14,间距不应大于200mm。

10.对小墙垛和梁端支承处应验算砌体的局部承压。

11.挑梁外露部分与墙内部分标高不同时应注意梁在折角处的宽度及钢筋的锚固。

12.在冻胀地区,地面以下或防潮层以下的砌体,不宜采用多孔砖,如采用时,其孔洞应用水泥砂浆灌实。当采用混凝土砌块砌体时,其孔洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土灌实。

13.砌体结构的大梁(跨度大于6米),当梁跨度超过规定数值时,其支承处应采取措施。

14.外凸窗台板应验算抗倾覆。

15.坡地上多层砌体房屋的层数和总高度,结构每层楼板与山体没有可靠的锚固、连接时,室外地坪应从低 处计算。

(二) 钢筋混凝土结构

1.框架上立柱如承上层梁板时构造宜按框支梁。

2.框架短柱(指剪跨比不大于2的框架柱,现有大部分计算软件未提供剪跨比计算结果,现仍按框架柱的净高是否大于柱截面高度的4倍判断)应全高加密箍筋;

3.框架梁梁跨相差较大(大、小跨)时,应根据弯矩包络图设计,有时小跨的负钢筋要通长设,这一点,本人在以前的设计中确实是重视不够。

4.抗震设计的框架梁、框支梁均应设箍筋加密区。

5.抗震设计时,以下情况抗震等级应提高:短肢剪力墙抗震等级;部分框支剪力墙结构,当转换层的位置设置在3层及3层以上时的框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级;带加强层高层建筑结构的加强层及其相邻层的框架柱和核心筒剪力墙的抗震等级;错层高层建筑,错层处的框架柱和剪力墙的抗震等级;连体高层建筑,连接体与连接体相邻的结构构件的抗震等级。以上提高原抗震等级为特一级则不再提高。

6.框支剪力墙结构,应注意转换层上、下结构侧向刚度比符不符合要求。

7.框架梁搭在剪力墙时,梁纵向钢筋平直段的锚固长度应满足要求。

8.悬挑板厚度超过相近房间板厚时,应验算房间板的强度。

9.大跨度的梁、板应进行挠度、裂缝计算。

10.框架梁高小于400时加密区箍筋间距偏大(不应小于梁高的四分之一)。

11.抗震设计时,不应采用部分砌体墙承重部分框架的混合形式;框架结构中楼、电梯间及局部出屋面的电梯机房、水箱间等均应采用框架承重,不得采用砌体墙承重;雨篷等构件应从承重梁、柱上挑出,不得从填充墙上挑出;楼梯梁和夹层梁等应支承在混凝土柱上,不得支承在填充墙上。

12.单层钢筋混凝土柱厂房:厂房的同一结构单元内,不应采用不同的结构型式;厂房端部应设屋架,不应采用山墙承重;厂房单元内不应采用横墙和排架混合承重。

13.内折角梁,纵筋宜在受压区锚固,见《混凝土结构设计规范》GB50010―2002第10.2.14条。

14.准确判断房屋的高度、高宽比及结构平面的规则性。

15.剪力墙结构中,连梁注意高大于700mm时,两侧沿梁高腰筋d>10mm,跨高比不大于2.5时,两侧腰筋面积配筋率≥0.3%。

16.高规第8.1.3条规定:框架-剪力墙结构在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架部分的抗震等级应按框架结构采用,其最大适用高度和高宽比限值可比框架结构适当增加。

17.根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3―2002第10.2.4条:底部带转换层的高层建筑结构,其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。

(三) 钢结构

1.准确设置柱间支撑和隅撑。

2.注意角钢柱间支撑、水平支撑及刚性系杆的长细比符不符合规范规定。

3.门式刚架转折处(柱顶及屋脊)应设通长刚性系杆。

4.檩条、墙梁间应设拉条(包括斜拉杆及撑杆)。

5.柱脚底部的水平剪力大于摩擦力时,应设置抗剪键。

四、结束语

然而,在结构设计中还存在许多我们不太注意就会出现的失误或者问题。本人列举的内容也相当有限,希望大家加强对规范的学习和了解,掌握规范条文解释的内涵,加强对常见结构设计错误的辨别力,提高对结构设计问题的防治能力。本人自当抛砖引玉,希望能同大家互相学习,取长补短,旨在提高结构设计工作的安全性、合理性。

参考文件

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)

[2]《建筑抗震设计规范》(50011—2001)

[3]《混凝土结构设计规范》(GB50010—2002)

[4]《建筑结构荷载规范》(2006年版)(GB50009—2001)

[5]《建筑地基基础设计规范》《GB50007—2002》

[6]《砌体结构设计规范》(GB50003—2001)

第6篇:混凝土结构抗震设计规范范文

【关键词】结构构造;结构计算

前 言

随着《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)(以下简称《抗规》)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称《高规》)及《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(以下简称《混规》)相续颁布实施及计算软件PKPM2010的升级,对结构设计提出更新的要求。笔者将结合新的规范和计算软件就一些容易忽略的问题做一些探讨。

一、结构构造问题

1、在很多工程的结构设计中,结构楼板有很大的凹入 或开大洞,使结构平面出现细腰、弱连接部位,结构平面不 满足混凝土《高规》第 3.4.6 条规定。这种情况宜采用考虑弱连接楼板变形影响的计算方法(如考虑弹性楼板计算);构造上应对弱连接部位的梁板采取相应的加强措施。

2、一、二级框架梁纵向配筋时容易疏忽的问题:

a. 梁 端截面底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值分别小于0.5和0.3,不符合《高规》第 6.3.2-3 条要求;

b. 沿梁全长的顶面 拉通钢筋少于梁两端顶面纵向配筋中较大截面面积的 1/4,不符合《高规》第6.3.3-3 条要求。

c. 当梁端纵向受拉钢筋配筋率>2%时,按《高规》第 6.3.2-4 条,要注意梁箍筋直径应比《高规》表6.3.2-2的要求增大2mm;

d. 出现梁端纵向受 拉钢筋配筋率>2.75%情况,不符合《高规》第 6.3.3-1 条要 求。

3)设计的框支梁所配腰筋直径为14,不符合《高规》第10.2.7-3条构造要求。

3、设计高层剪力墙结构的连梁,当跨高比不大于2.5时,设置腰筋不满足《高规》第7.2.27-4条要求。

4、在抗震设计时应注意下列情况,结构构件的抗震等级应比《高规》表3.9.3和表3.9.4的相应规定提高,主要有:

a. 部分框支剪力墙结构,当转换层的位置设置在3层及3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜提高一级采用,见《高规》第 10.2.6 条要求;

b. 带加强层的高层建筑,加强层及其相邻层的框架柱和核心筒剪力墙的抗震等级应提高一级,见《高规》第 10.3.3条要求;

c. 错层高层建筑,错层处的框架柱和剪力墙的抗震等级应提高一级,见《高规》第 10.4.4条要求;

d. 连体高层建筑,连接体及与连接体相邻的结构构件的抗震等级应提高一级,,见《高规》第 10.5.6条要求;

以上提高原则:当抗震等级为特一级时则不再提高。

5、设计的剪力墙结构在角部设有转角窗时,应对角窗部位的结构构件适当加强。参见图集[3]。

6、设计地震区填充墙时,填充墙的拉结筋不符合《抗规》第13.3.3条。

7、桩基础设计,有抗震要求的柱下独立承台未在两个主轴方向设置联系梁;不符合地基规范第 8.5.20 条要求。

8、在设计基础防水板时,应注意防水板配筋除满足地下水浮力要求外,应满足抗弯构件最小配筋率要求,依据《混规》 8.5.2条,配筋率应不小于 0.15%。

二、结构计算应注意的问题

采用 SATWE 程序进行结构整体计算时,对计算参数取用不当,会影响计算结果的准确性、可靠性,有可能造成计算结果偏于不安全。

1、计算中对是否点取"对所有楼层强制采用刚性楼板假定"选用不当。当计算模型存在楼板开大洞、不连续、弱连接的情况,不符合刚性楼板假定时,应采用"弹性楼板假定"计算。

2、在输入风荷载信息中的结构基本周期时,其取值与结构计算第一周期相差过大。

3、多层钢筋混凝土结构整体计算,当楼层的弹性水平位移比大于 1.3 时,而仍未计入双向水平地震作用下的扭转影响。根据《抗规》第 3.4.3 条及第5.1.1条规定应计入双向水平地震作用下的扭转影响。

4、计算有斜交抗侧力构件的结构,当其斜交角度大于15°时,未按《抗规》第5.1.1.2条规定,分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

5、计算柱、墙和基础时,采用的活荷载折减系数应符合《建筑结构荷载规范》(GB50009-2002)(简称荷载规范)第 4.1.2条。当建筑的使用功能不属于荷载规范表4.1.1 中第 1(1)项时,活荷载应按 4.1.2 条内的相应规定进行折减。

三、其它计算应注意的问题

1、计算钢筋混凝土框架或框架-剪力墙结构时,当框架梁与柱偏心较大(偏心距大于柱宽的 1/4)时,设计须考虑偏心对梁柱节点核心区的不利影响。设计应特别注意,在 9 度抗震设计时,不应采用梁柱偏心较大的结构,见《高规》第 6.1.7 条的条文说明。

2、在计算有较小高差的楼板配筋时(如高差≤300mm),对板在高差处的支座按简支边模型计算和配筋。对于计算较大跨度悬挑板结构,当悬挑板厚度大于支座内跨板厚度时,设计应注意,悬挑板根部的内跨板支座抗弯承载力应满足悬挑板根部倾覆弯矩的要求。

3、 当地基基础设计等级为甲级、乙级时,设计未按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)(简称地基规范)第 3.0.1条、第 3.0.2 条要求,进行地基变形计算。

4、人防外墙的土压力计算,其分项系数不应取 1.0。按《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)第 4.10.2条,永久荷载分项系数,当其效应对结构不利时取 1.2。

5、在高层建筑地基基础设计时,按混凝土高规第12.1.6 条规定:对高宽比大于 4的高层建筑,基础底面不宜出现零应力区。

6、计算独立柱基+防水板基础时,防水板计算简图取四边支撑板不妥。具体计算原则和计算方法建议参考文[3]。

参考文献

[1] 陈岱林,等.多层及高层结构 CAD软件高级应用——PKPM 系列软件应用指南丛书[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[2] 朱炳寅,等.建筑地基基础设计方法及实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.

[3] 05SG109-3 民用建筑工程设计常见问题分析及图示(混凝土结构).

[4]朱炳寅.建筑结构设计规范应用图解手册[M].中国建筑工业出版社,2005.

[5] 建筑抗震设计规范(GB50011-2010)[S],北京:中国建筑工业出版社,2010.

[6] 混凝土结构设计规范(GB 50010-2010),北京:中国建筑工业出版社,2010.

第7篇:混凝土结构抗震设计规范范文

关键词:基础拉梁;地震倾覆力矩所占的比例;抗震构造措施

中图分类号:TU998.13 文献标识码:A文章编号:

1 关于基础拉梁

在实际工作中,多层钢筋混凝土框架结构中,独立基础设置拉梁的情况随处可见。这主要是基础梁既要承担上部结构,同时也要拉结基础,减小和调整基础沉降。

1.1 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)6.1.11条:框架单独柱基有下列情况之一时,宜沿两个主轴方向设置基础系梁:

①一级框架和Ⅳ类场地的二级框架;

②各柱基础底面在重力荷载代表值作用下的压应力差别较大;

③基础埋置较深,或各基础埋置深度差别较大;

④地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、液化土层或严重不均匀土层;

⑤桩基承台之间。

1.2 单独柱基之拉梁:

1.2.1 拉梁的计算可选下列两种方法之一:

①取拉梁所拉结的柱子中轴力较大者的1/10,作为拉梁轴心受拉的拉力或轴心受压的压力,进行承载能力的计算。按此方法计算时,柱基础按偏心受压考虑。基础土质较好时,用此法较为节约;

②以拉梁平衡柱底弯矩,柱基础按中心受压考虑。拉梁正弯矩钢筋全部拉通,负弯矩钢筋有1/2拉通。此时,梁的高度宜取第三款中的较高值。此时,梁的构造应满足抗震要求。

1.2.2 如拉梁承托隔墙或其它竖向荷载,则应将竖向荷载所产生的拉梁内力与上述两种计算方法之一所得之内力组合计算。

1.2.3 拉梁截面宽度≥1/25L~1/35L,高度≥1/15L~1/20L(L为柱间距)。如按0.1N方法计算,配筋应上下相同,总量不少于4φ14,箍筋不少于φ8@200。按本条第一款第一法者,拉梁截面可取下限(承托较重隔墙者除外)。

1.2.4 如拉梁承托隔墙或其他竖向荷载,则应将竖向荷载所产生的弯矩与上述两种方法之一计算的内力进行组合,按拉(压)弯构件或受弯构件计算拉梁纵向受力钢筋。拉梁截面配筋应上下相同,各不小于2φ14,箍筋不少于φ8@200。拉梁纵向受力钢筋除满足计算要求外,正弯矩钢筋应全部拉通,负弯矩钢筋50%拉通。

1.2.5 凡框架层数不超过三层,基础埋置较浅,各基础埋置深度差别不大,地基土主要受力层范围内不存在软弱土层,液化土层和很不均匀土层者,可以不设置基础拉梁。对于大型公共建筑,另行考虑。

通过这几年的工作,我有了以下一些心得:a)在做无地下室的多层框架结构,柱下独立基础埋置深度又较深时,由于建筑首层层高较高,抗震设计时楼层的弹性层间位移角一般很难满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)5.5.1条的要求。为使其满足要求,减小底层柱的计算长度和底层位移,在±0.000m的位置设置了基础拉梁,从基础顶面至拉梁顶面做为第一层,从拉梁顶面到首层顶面做为第二层,也就是将原有结构增加一层进行分析。b)在做无地下室的多层框架结构,柱下独立基础埋置深度又较浅时,基础梁一般是设置在与基础平齐,此时拉梁的配筋计算,可采用上述第2项中的方法。c)在做钢筋混凝土多层框架结构,如果场地不是很好时,通常我们会要求把拉梁做在基础底面,以增强结构的整体性减小沉降。

2 关于地震倾覆力矩所占的比例

老版本《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2002; J186-2002)8.1.3条:抗震设计的框架-剪力墙结构,在基本振型地震作用下,框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%时,其框架部分的抗震等级应按框架结构采用,柱轴压比限值宜按框架结构的规定采用;其最大适用高度和高宽比限值可比框架结构适当增加。其实,框架-剪力墙结构在规定的水平力作用下,结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值不尽相同,结构性能有较大的差别。在以前的工作中,抗震设计的框架-剪力墙结构中的框架部分承受的地震倾覆力矩到底占总地震倾覆力矩的比值一直困扰着我,因为,以50%为界太笼统了,而且8.1.3条的条文说明中也没有具体提起总的地震倾覆力矩是指每一层的还是结构底层。

新版本的高层规范对此的规定更为具体明确,新版本《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2010; J186-2010)8.1.3条抗震设计的框架-剪力墙结构,应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值,确定相应的设计方法,并应符合下列规定:① 框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时,按剪力墙结构进行设计,其中的框架部分应按框架-剪力墙结构的框架进行设计;②当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时,按框架-剪力墙结构进行设计;③当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时,按框架-剪力墙结构进行设计,其最大适用高度可比框架结构适当增加,框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用;④当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%时,按框架-剪力墙结构进行设计,但其最大适用高度宜按框架结构采用,框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。当结构的层间位移角不满足框架-剪力墙结构的规定时,可按本规程第3.11节的有关规定进行结构抗震性能分析和论证。

3 关于抗震构造措施

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)2.1.10条.抗震措施是指:除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施;2.1.11条.抗震构造措施是指:根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。从“抗震措施”和“抗震构造措施”的定义来看,它们是既有联系又有区别的概念。“抗震措施”定义中的 “包括抗震构造措施”,表面看来好像可以直接理解为,它们均应对应着相同的抗震设防烈度的要求,但事实却并非如此。“抗震措施”中的“抗震构造措施”所对应的设防烈度与“抗震措施”所对应的设防烈度是可以不同的。它们的关系可以理解为整体与局部的关系。也就是说,“抗震构造措施”的抗震等级通常与“抗震措施”的抗震等级相同,但还是可能有一些细小的调整。就拿我们营口来说,建筑场地类别多为Ⅲ、Ⅳ类场地,而且设计基本地震加速度为7度(0.15g),根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)3.3.3条.建筑场地为Ⅲ、Ⅳ类时,对设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区,除本规范另有规定外,宜分别按抗震设防烈度8度(0.20g)和9度(0.40g)时各抗震设防类别建筑的要求采取抗震构造措施。这本无可厚非,但是对于我们营口,其设计基本地震加速度为7度(0.15g)、而建筑场地类别又为Ⅲ、Ⅳ类的时,这时如果建筑物再为乙类建筑时,我们又该如何考虑其相应的抗震构造措施呢?提出这样的疑问是主要是因为《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)3.0.3条第2款中指出:重点设防类(《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)3.0.2条第2款.重点设防类:指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑,以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果,需要提高设防标准的建筑。简称乙类。),应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施;但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施;地基基础的抗震措施,应符合有关规定。同时,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。也就是说,当我们这里要建的建筑物为乙类建筑时,应该按设防烈度为8度来考虑抗震措施所采用的抗震等级,又因为设计基本地震加速度为7度(0.15g)、而且建筑场地类别又为Ⅲ、Ⅳ类,这时按照上述规范规定,应按设防烈度为9度来考虑抗震措施所采取的抗震等级。这也符合施岚青老师主编的《多高层混凝土结构》中第30页上的观点。然而,朱丙寅老师在他的《建筑抗震设计规范应用与分析》一书中却又指出:对于场地类别为Ⅲ、Ⅳ类、设计基本地震加速度为0.15g的乙类建筑,考虑其双重调整的特殊性,建议对7度(0.15g)可按提高一度即为8.5度考虑,这样采取的抗震措施比8度更高。但是规范并未给出更高要求的规定,所以处理起来会有很多争议。还需要与当地审图中心探讨研究。

总之,结构设计是个系统、全面的工作,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。千里之行,始于足下。设计人员要从一个个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其它专业来进行设计,在工作中应事无巨细,善于反思和总结工作中的经验和教训。因此,只有热爱结构设计工作,能从结构设计中获得快乐的人才能更适应结构设计工作。

参考文献:

[1]. 《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)

[2]. 《高层建筑混凝土结构设计规程》(JGJ3-2010;J186-2010)

[3]. 《北京市建筑设计技术细则—结构专业》,北京市建筑设计标准化办公室

[4]. 《PKPM新天地》

[5]. 《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)

第8篇:混凝土结构抗震设计规范范文

【关键词】钢筋混凝土结构;结构构件;延性设计

0.前言

在现代建筑物结构设计中,延性设计越来越重要,钢筋混凝土结构延性的研究是塑性设计和抗震设计理论发展的基础。在地震作用下,混凝土结构或构件的破坏可分为脆性破坏和延性破坏两种,其中脆性破坏的危害很大,而延性破坏是指构件承载力没有显著降低的情况下,经历很大的非线性变形后所发生的破坏,在破坏前能给人以警示。结构构件延性设计的目标是使其在一定条件下只耗能,不崩溃。结构延性的提升能够使整体结构抗倒塌、抗震潜力都得到大幅度提升,借助塑性铰区域变形将地震能量有效耗散与吸收[1]。

对于混凝土构件,除了要满足强度、刚度、稳定性等方面的要求还应具有良好的延性,主要以下原因引起:(1)延性破坏过程;(2)调整和适应动力荷载产生的附加内力和变形;(3)混凝土连续梁板和框架超静定结构塑性设计,要求某些截面能够形成塑性铰,实现内力重分布;(4)抗震设防要求的结构,具有良好的延性,能够吸收和消化地震能量,降低动力反应,减轻地震破坏,防止结构倒塌。

延性设计在实际工程中有重大的意义:第一,采用偏小的计算安全可靠度,破坏前有明显预兆,确保生命安全,减少财产损失;第二,出现偶然超载,荷载反向,温度升高或基础沉降引起附加内力等情况下,有较强的承受和抗衡能力;第三,有利于实现超静定结构的内力重分布。第四,在承受动力作用下,能减小惯性力,吸收动能,降低动力反应,减轻破坏程度,防止结构倒塌。因此,延性结构的后期变形能力,可以作为各种意外情况时的安全储备[2]。

1.影响构件延性的因素

1.1梁截面尺寸

一般框架梁宽度不宜小于200mm,在地震作用下,梁端塑性铰区混凝土保护层容易剥落,梁截面宽度过小则截面损失比较大,不利于对框架节点的约束。为了提高节点剪力、避免梁侧向失稳破坏以及梁塑性变形的能力,要求梁宽不宜小于柱宽的1/2、梁的高宽比不宜大于4、梁的跨高比不宜小于4[3]。

1.2纵向钢筋配筋率

试验表明,当梁纵向受拉钢筋配筋率很高时,在弯矩达到最大值时,弯矩-曲率曲线出现下降;当配筋率较低时,弯矩达到最大值后能保持很长的水平段,提高了梁的延性和耗散能量的能力。当梁的纵向配筋率取为平衡配筋率时纵向受拉钢筋屈服与受压区混凝土压碎同时发生,截面延性系数为零。因此,应限制纵向受拉钢筋配筋率,保证构件具有足够的延性。混凝土受压区配置受压钢筋,可以减少相对受压区高度,改善构件延性。

1.3材料的强度

提高混凝土的强度,则降低构件的轴压比,可以提高构件的位移延性。在纵向配筋率相同的条件下,提高混凝土标号等于减少钢筋在换算截面中所占的比重,也就意味着纵向钢筋配筋率的减少,反而会使位移延性降低。

1.4轴压比

试验表明,轴压比是影响压弯构件位移延性的最重要因素。当轴压比过大时,使压弯构件中钢筋的压应变增大,因此,截面必须转动更大的角度才能使受拉区钢筋屈服,这使屈服位移大大增加,从而导致构件延性的大幅降低。

1.5约束构件延性

在受压构件或压弯构件中配置封闭式箍筋、螺旋筋等密排横向钢筋,能约束混凝土的横向变形,提高构件的承载力和极限变形能力,使混凝土构件在极限荷载下具有良好延性性能。不同形式的箍筋对核心区混凝土的约束作用是不同的,螺旋箍筋对核心区混凝土产生均匀分布的侧向压力,使混凝土处于三向受压状态,因此配有螺旋箍筋的构件,其延性好于配有矩形箍筋的构件。另外箍筋间距较小的构件有着较高的延性。

2.钢筋混凝土结构的延性保证

钢筋混凝土结构中钢筋的塑性变形性能、混凝土的韧性及钢筋与混凝土的粘结锚固性能对结构的延性影响较大。构件的纵筋易选用延伸率较大、与混凝土粘结性能好的Ⅱ、Ⅲ级钢筋。采用冷拉钢筋、高强钢筋(丝)和钢绞线等延伸率较低的钢筋配制预应力混凝土结构,只要适当配置热轧非预应力钢筋、保证配筋指数不超过一定限制和适当提高箍筋构造要求,结构的延性也可满足抗震要求。

2.1框架柱对延性的构造要求

梁端区域能通过采取抗震构造措施而具有相对较高的延性,常通过“强柱弱梁”措施引导框架中的塑性铰首先在梁端形成。设计框架梁时,控制梁端截面混凝土受压区高度的目的是控制梁端塑性铰区具有较大的塑性转动能力,以保证框架梁端截面具有足够的曲率延性。梁的延性随截面受压区高度减小而增大,根据国内的试验研究结果和参考国外经验,当相对受压区高度控制在0.25~0.35时,梁的位移延性可达到4.0~3.0左右。所以规范规定,一级抗震等级时,χ≤0.25ho,二、三级抗震等级时,χ≤0.35ho,并且要求受压钢筋与受拉钢筋之比控制在一定范围内。为防止过多的纵向受拉钢筋在地震中使梁产生粘结劈裂破坏,规范还规定ρs≤2.5%[4]。

2.2框架柱对延性的构造要求

柱的轴压比是影响框架结构延性的重要因素。柱的延性随轴压比增大而减小,轴压比超过界限值将发生小偏压脆性破坏。在抗震设计中应控制柱的轴压比不超过限值,使其发生大偏压破坏并具有一定延性。抗震规范规定,对于框架柱相应于一、二、三级抗震时,轴压比限值分别为0.65、0.75、0.85。这里规定的轴压比限值系指柱轴压力设计值与柱轴压承载力设计值得比值。为防止地震作用下柱子少筋脆性破坏和超筋粘结劈裂破坏,柱的纵向配筋率不得少于0.8%、0.7%、0.6%、0.5%(相应于一、二、三、四级抗震等级),角柱的上述限值相应提高0.1%;柱的纵向配筋率最大间距不宜超过200mm[5]。

2.3箍筋的构造要求

箍筋提供构件和节点的抗剪能力,确保实现“强柱弱梁”和“强节点、强锚固” 设计目的,还对梁、柱塑性铰区混凝土和受压钢筋提供约束作用,延缓塑性铰的破坏过程,从而改善结构的延性和耗能能力。梁和柱的剪切破坏区和弯压塑性铰区均发生在构件的两端,因此应加密构件两端的箍筋。加密区的构造要求包括加密区的长度、箍筋最小直径、最大间距和最小体积率。其中柱加密区和节点的箍筋最小体积率与抗震等级、柱的轴压比和箍筋的类型有关。抗震等级高要求的最小体积率高、轴压比高要求的最小体积率高,采用普通箍筋比采用螺旋箍筋要求的体积率高。可见,箍筋的构造规定是保证“大震不倒”设计目标实现的最重要的措施。

3.结语

综上所述,建筑物越高,对地震反应也越大,对延性的要求也越高。延性设计的正确实现是当今地震设防地区急需解决的问题之一,我们需要进一步加深研究结构在动力荷载作用下的反应机理,探索提高结构延性的有效方法,使建筑物既能达到国家抗震设计标准,又能够符合经济合理的原则。 [科]

【参考文献】

[1]付海斌.结构延性与抗震设计的相关研究[J].建材发展导向,2012,(03).

[2]李宏.建筑结构延性抗震设计分析[J].科技创新导报,2010,(03).

[3]彭超.谈框架结构延性的抗震设计[J].四川建材,2010,(03).

第9篇:混凝土结构抗震设计规范范文

关键词:少墙框架结构薄弱层结构超长

中图分类号:TU323.5文献标识码: A

1 工程概况

该项目为某综合实训中心工程,主要功能为实训实验室。该工程东西长97.5米,南北长56.7米,未设置抗震缝;建筑高度23.85m,地上五层,无地下室;其中一层层高为6.25m,二~五层层高均为4.25m;工程结构安全等级为二级,抗震设防烈度7度,抗震设防类别丙类,结构形式为框架结构;建筑平面如图1所示,首层只在中部有通道相连,连接薄弱;内部有两个开敞庭院,且不在对称位置上,楼梯分布在建筑物四角及中部。

图1 (1)一层平面图

图1 (2)二~五层平面图

2问题分析与总结

2.1 结构扭转不规则

采用纯框架结构方案,经建模型计算,虽结构的弹性层间位移角满足规范要求,但是第一扭转周期与第一平动周期比达到0.95,超出规范不大于0.9要求较多,且第二周期扭转因子偏大,属抗扭不利建筑。而调整梁柱截面对于改善抗扭指标效果不明显。经过方案对比及与建筑方案协调,最终确定采用设置少量抗震墙的框架结构(以下称为少墙框架结构)来解决以上问题。结合建筑四角的楼梯间在建筑布置一定数量的剪力墙,以调整结构扭转控制指标,使之满足规范要求,纯框架及少墙框架结构的抗震性能指标对比见表1、表2。由表中数据可见,设置剪力墙后,第一扭转周期与第一平动周期比为0.92,虽仍大于0.9,但已有所改善,特别是第二、第三周期分别为较纯的平动周期及扭转周期,说明结构布置较为合理。

图2 标准层剪力墙布置图

表1 纯框架结构地震抗震性能指标

表2 少墙框架结构地震抗震性能指标

由于少墙框架结构形式是规范新增的内容,而且《高层建筑混凝土结构技术规程》[1]和《建筑抗震设计规范》[2](以后分别简称《高规》和《抗规》)在此种结构形式上的规定内容也不尽相同。《抗规》第6.1.3条和第6.2.13条分别规定了少墙框架结构构件抗震等级的确定原则以及框架部分地震剪力值的取用方法,其中在确定框架部分的抗震等级时,是按照底层框架部分所承担的地震倾覆力矩是否大于总地震倾覆力矩的50%划分的;而《高规》第8.1.3条对于结构形式、抗震等级、轴压比限值以及结构的层间位移角等内容的设计方法则是根据框架部分承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值分区段划分的。因此《高规》关于少墙框架结构的规定更细微明确。本工程虽为多层建筑,但因其高度接近多层与高层之间的临界高度,且体型复杂、扭转不规则,用增大截面方式不易解决扭转不利问题,因此在兼顾建筑与结构的有效解决方案之后最终采用了布置少量剪力墙的少墙框架结构。本工程设计是按照《抗规》并参考《高规》的相关规定进行的。具体方式如下:

(1)《高规》规定,应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩的比值来确定相应的设计方法。因本工程结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值为63%左右,按照《高规》8.1.3条第四款规定,该工程应按框架-剪力墙结构进行设计,框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用,剪力墙的抗震等级按框架-剪力墙结构采用。

参考《建筑抗震设计规范应用与分析》[3]中对少墙框架结构的定义,确定本工程为“框架-剪力墙结构中的强框架”(具体见表3)。

(2)《抗规》第6.2.13条规定了少墙框架结构中框架部分承受的地震剪力值,宜采用纯框架结构模型和框架-剪力墙模型二者计算结果较大值,因此本工程按照两个模型分别计算,结构构件配筋按包络设计。

(3)剪力墙肢不满跨时的框架梁配筋构造(如图4所示)。其箍筋加密区的范围,支座钢筋长度等,均应满足抗震墙退出工作后纯框架结构的抗震构造措施,使其仍具备相应抗震性能。即框架梁附加纵向钢筋截断长度及箍筋加密区长度等,均需按照该墙肢是否做为支座包络设计。

图4框架梁一端与剪力墙顺接时构造做法

2.2 结构竖向不规则

本建筑一层层高为:6.25m,基础底标高-2.0m,基础高度1m,如果不采取措施,一层框架柱的计算高度为7.25m,与二层层高4.25m相比差距较大,首层与二层侧向刚度比为0.63(规范要求0.7),层间受剪承载力比为0.75(规范要求0.8);不满足《抗规》表3.4.3-2中关于结构竖向规则性判断的要求,即一层为薄弱层。同时首层填充墙较多、较高,应采取措施避免首层填充墙下沉以减少后期开裂的可能性。综合以上因素本工程在-0.10m处增设一道框架梁;该框架梁既可作为首层墙体的基础,同时又能减小一层框架柱的计算高度,可使结构设计更合理。

本工程通过增大一层的框架柱截面尺寸及增设基础拉梁层的方式,使两层的侧向刚度比、层间受剪承载力满足规范要求,消除薄弱层。本工程拉梁层及首层框架柱截面尺寸为700X800mm,二层及以上框架柱截面尺寸600X700mm,经计算结果满足要求。

2.3结构超长的问题

该工程双向均超过《混凝土结构设计规范》[4]规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距的要求(55m),而且建筑要求不能设置伸缩缝,因此应采取有效措施来防止或减小施工及使用期间温度裂缝以及混凝土收缩裂缝。本工程采取以下措施来有效的减少裂缝的产生和发展:

(1)全楼采用补偿收缩混凝土。

(2)在南北向设置一道加强带,东西向设置两道加强带(图5)。加强带采用较设计强度提高一级的补偿收缩混凝土浇筑密实,并连续浇筑。

图5 楼板加强带布置图

(3)楼板钢筋双层双向设置,并适当增大楼板厚度及配筋,增强其抗温度裂缝能力。

(4)适当增加东西向框架梁通筋数量,增强其抗温度裂缝能力。

(5)提出材料及施工控制要求,并要求加强施工现场监督施工管理,以确保施工质量。

由于本工程东西向长度超过不设置后浇带的允许长度较多(超过77%),因此在设计及施工过程中提出较为严格的要求,并要求现场即时监测施工效果,到目前为止(已经开始使用),没有发现较为明显楼板及框架梁裂缝,说明采取措施合理有效。

3 结语

本文以综合实训中心结构设计为例,着重阐述了少墙框架结构的受力特点及具体设计中注意问题;同时对结构薄弱层的产生原因、消除以及结构超长问题的处理进行描述,为类似的工程设计提供参考。

参考文献

[1]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[2] GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

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