2018建筑结构设计要点及计算模型调整

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　　河北华热工程设计有限公司 承德 067000
　　【摘要】在建筑结构方案确定以后，需要收集大量的设计信息，设计参数已经选定的情况下接下来的工作就是结构建模计算和调整修改的工作，本文对设计要点等内容进行了论述和分析,并提出了相应的要求，并对计算模型采取合理的调整，以使得结构更加合理。
　　Abstract：After the building structure plan, we need to collect a lot of design information. As design parameters has been selected, then the next job is calculating structure modeling and adjusting or modifying. This paper has discussed and analyzed the main design spots, puts forward the corresponding requirements, and take reasonable adjustment for calculation model to make the structure more reasonable.
　　[关键字] 建筑结构；结构设计；计算模型；模型调整
　　Key Words: construction structure, structure design, calculate model, model adjusting
　　中图分类号：TU318 文献标示码：A文章编号：
　　
　　引言
　　 目前，人们在具体的建筑空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。作为建筑结构设计工程师不应盲目的照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，并在实际设计项目中作出正确的选择和判断。这就要求结构工程师对建筑物整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，并通过多年的所积累的结构设计经验应用到实际工作当中。
　　1.结构设计的要点
　　 1.1各层结构布置图的绘制
　　 （1）预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时,不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉,宜采用水平线或垂直线的方法,相同类型的房间直接标房间类型号。应全图统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图,板缝尽量为40,此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板,尽量采用宽板,现浇板带留在窗处,现浇板带宽最好大于等于200(考虑水暖的立管穿板)。如果构造上要求有整浇层时,板缝应大于60。整浇层厚50,配双向!@250,混凝土C20。纯框架结构一般不需要加整浇层。构造柱处不得布预制板。地下车库由于防火要求不可用预制板。框架结构不宜使用长向板,否则长向板与框架梁平行相接处易出现裂缝。
　　 （2）现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。板厚一般取120、140、160、180 四种尺寸或120、150、180 三种尺寸。尽量用二级钢包括!10(目前供货较少)的二级钢,直径大于等于12 的受力钢筋,除吊钩外,不得采用一级钢。钢筋宜大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200(一般跨度小于6.6m 的板的裂缝均可满足要求)。跨度小于2m的板上部钢筋不必断开,钢筋也可不画,仅说明钢筋为双向双排!8@200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。当考虑穿电线管时,板厚大于等于120,不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线引出处的板,因电线管过多有可能要加大板厚至180(考虑4 层32 的钢管叠加)。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为16@250,温度影响较大处可为说明分布筋为18@200,板顶标高不同时,板的上筋应分开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下宜加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10~15m 设- 10mm 的缝,钢筋不断,尽量采用现浇板,不采用预制板加整浇层方案。卫生间做法可为70 厚+10 高差(取消垫层)。8m以下的板均可以采用非预应力板。L、T 或十字形建筑平面的阴角处附近的板应现浇并加厚,双向双排配筋,并附加45°的4 根16 的抗拉筋。现浇板的配筋建议采用PMCAD 软件自动生成。
　　 （3）关于过梁布置及轻隔墙。现在框架填充墙一般为轻墙,过梁一般不采用预制混凝土过梁,而是现浇梁带。
　　 （4）雨篷、阳台、挑檐布置和其剖面详图注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当作双排筋时,高度小于900,最小板厚100,高度大于900 时最小板厚120。阳台的竖板应尽量现浇预制挡板的相交处极易裂缝。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放在板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。两侧的封板可采用泰拍板封堵,钢筋与泰柏板的钢丝焊接,不必采用混凝土结构。挑板挑出长度大于2m 时宜配置板下构造筋,较长外露挑板(包括竖板)宜配温度筋。
　　 1.2选取合理的设计参数
　　 1.2.1根据工程概况可确定如下参数：
　　 （1）长度：可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，缝宽见《抗规》GB50011-2001,现浇屋面板配温度筋《 砼》第10.1.9条，现浇砼基础是否设计伸缩缝或后浇带。
　　 （2）宽度：高宽比是否满足，根据平面的凹凸形状判断平面是否规则，见《抗规》GB50011-2001第3.4.1-3.4.6条。是否选用空间计算程序。
　　 （3）高度：高宽比是否满足，与结构类型有关。根据《抗规》GB50011-2001第3.4.2条，判断竖向是否规则。是否选用空间计算程序。
　　 （4）平面形状：判断平面是否规则，可确定是否设计伸缩缝，抗震缝，是否划分为若干单元，是否选用空间计算程序。
　　 （5）工程设计等级：按2002年8月29日建设部第一百零二号令附：工程类别及等级确定。（分特级，一级，二级，三级）
　　 1.2.2根据工程功能和结构类型可确定如下参数：
　　 （1）抗震设防分类：按GB50223确定建筑抗震设防分类：甲类，乙类，丙类，丁类
　　 （2）抗震等级：根据结构类型按GB50011-2001确定抗震等级：一级，二级，三级，四级
　　 （3）地震设防烈度和分组：按GB50011-2001确定
　　 （4）结构安全等级：按GB50060-2001《建筑结构可靠设计标准》确定，安全等级一级，100年合理使用年限，γ0=1.1；安全等级二级，50年合理使用年限，γ0=1.0；安全等级三级或设计使用年限1-5年的结构构件,γ0≥0.9
　　 （5）砌体的施工质量控制等级：按GB50003-2001第3.2.1条确定(B级，C级）
　　 （6）地基基础设计等级：按GB50007-2002第3.0.1条确定（甲级，乙级，丙级），以确定是否需要验算地基变形
　　 （7）建筑场地类别：根据地勘报告确定建筑场地类别（Ⅰ类，Ⅱ类，Ⅲ类，Ⅳ类），以及获得场地卓越周期，避免因结构自振周期接近场地卓越周期而产生共振。
　　2.结构计算及模型调整
   　　 设计参数已经选定的情况下接下来的工作就是结构建模计算和调整修改的工作，这项工作大多数要往返多次才能取得合理的结构模型。
　　 （1）初次建模时，结构构件尺寸及技术条件都是以设计经验和规范确定的，建模完成后便进行结构计算，在结构计算前处理部分，特别要注意计算程序所要求输入的各项软件所需的参数，一类是技术参数，一类是条件参数。条件参数是工程本身在特定条件下所具有的；技术参数，主要是软件内部根据规范或设计常规所需要确定的，例如是否考虑P-Δ 效应，选CQC 法，选取振型个数等；
　　 （2）在计算完成后，要检查层间位移是否满足规范要求，如不满足表明梁柱刚度过小，应加大梁柱尺寸或提高砼强度等级。另外建筑物的高宽比不得超过规范，如框架结构要求小于4。对于第一自振周期T1 应是在将结构模型调整合理的情况，在返回重填重算，以求得接近实际的计算结果。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比，A 级高度建筑不应大于0.9，这也是调整楼面刚度梁柱尺寸的依据；
　　 （3）其次要检查轴压比是否超规范，如超需调整柱尺寸以及混凝土等级。如柱纵向筋，是否超筋，有没有办法配筋，规范要求纵筋净距不大于200，同时又不得小于50，对角柱中柱最小配筋率如不满足同样要调整柱。再次，检查梁的计算结果信息：纵筋的超筋情况、配箍超筋情况，虽未超筋，但实际是否可配，梁纵向钢筋要放几排，每排根数，此两项是梁尺寸、砼强度等级调整的依据。
　　3.案例应用
　　 有一建筑物为13层的框剪结构，抗震设防烈度为8度，一类场地设计地震分组为一组，地震影响系数最大值αmax=0.16，要求层间位移比Δu/h1/800，总高度H=48.2m，总重力荷载代表值GE=116800KN，框架各层柱的平均抗推刚度D=27.84 X 104(KN/m),结构布置的实际剪力墙总刚度EIw'=1080X104(KN.m2）,求所需剪力墙的总刚度EIw.
　　各层平均高度=H/n=48.2/13=3.7m,框架刚度为：Cf =27.84 X 104X3.7=103X 104(KN）
　　 查表ψ值表得ψ=0.171,代入公式得:
　　 β=0.324
　　 查表λ、β值表得λ=1.49,代入公式得:
　　 EIw=1077.85X 105(KN.m2）
　　 并得出不同墙率比值的框架剪力比值如下表1：
　　
　　
　　 注：墙率α1=EIw1/A;框架相应分配剪力为Vf1;墙率α2=EIw2/A;
　　 框架相应分配剪力为Vf2;A为楼层面积。本例就运用了结构计算及模型调整的原理。
　　4.结束语
　　 本文结合笔者从事工程设计实践经验，提出建筑结构设计应从概念设计出发来合理选取结构布置，同时对计算模型采取合理的调整，以使得结构更加合理。建筑的结构设计任务复杂繁重，设计人员可以借助使用结构计算软件，可以极大地提高工作效率，但也不能一味地依赖计算机，盲目接受计算结果。设计人员应当认真学习规范，努力提高理论知识，依据工程的实际情况，结合自己的实践经验，把握工程设计要点，对计算结果作出正确的分析和判断，采取相应处理方法进行必要的调整完善，才能设计出高质量、高品质的工程。
　　参考文献
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　　 [2] 王顺卿.当前建筑结构设计中概念设计的应用[J].山西建筑，2006(6).
　　 [3] 胡中海.建筑设计要点解析.中国科技信息，2005（16）
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。