建筑结构设计快速入门与提高(补充)cscsu原创

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建筑结构设计快速入门与提高(补充)
《建筑结构设计快速入门与提高》一书已由中国建筑工业出版社于 2013 年 1 月出版, 并被出版社从本月纵多出版书籍中挑选出在《建筑结构》2013 年第一期上进行宣传。本月 底或月初各大建筑书店可以购买,目前可在亚马逊网站订购: http://www.amazon.cn/%E5%BB%BA%E7%AD%91%E7%BB%93%E6%9E%84%E8%AE%B E%E8%AE%A1%E5%BF%AB%E9%80%9F%E5%85%A5%E9%97%A8%E4%B8%8E%E6%8 F%90%E9%AB%98-%E6%96%B0%E6%A6%82%E5%BF%B5%E5%BB%BA%E7%AD%91% E7%BB%93%E6%9E%84%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E4%B8%9B%E4%B9%A6-%E5%B A%84%E4%BC%9F/dp/B00B2J6VQA/ref=sr_1_2?ie=UTF8&qid=1358990366&sr=8-2 《建筑结构设计快速入门与提高》 一书第二章从变形与变形协调的角度阐述结构设计的 本质、各种超筋原因、结构布置的方法、相关联的 8 个控制指标及控制大跨度的变形,书中 第三张章详细分析了各种超筋原因及解决办法、第四章、第五章详细分析了抗剪原理、梁破 坏形式、偏心受压、铰接固接及锚固理论、第六章第七章第八章详细分析了梁、板、柱、墙 及其坡屋面、挑板、雨篷、窗、女儿墙、小塔楼、梯梯、电梯设计时常遇问题、第九章、第 十章、第十一章分析了荷载的确定方法、地下室设计、各类基础设计时常遇问题、第十二章 分析了 SATWE 参数设置、8 个控制指标的判断、调整及相互之间的关联性、第十三章分析 了门式刚架轻型房屋钢结构设中钢梁、钢柱、坡度、荷载、柱间支撑、屋面支撑、檩条、拉 条、隅撑设计时常遇问题、第十四章分析了预应力梁设计时常遇问题,第十五章分了时程与 中震分析、结构设计中的“简化”计算、PKPM 建模及画施工图、建筑结构优化设计方法、 复杂高层与超高层建筑结构设计方法、第十六章是“建筑结构设计优化及实例”一书的读书 笔记,第十七章从理论和实践分析了某高层剪力墙布置思路。 本书解决的问题是让一个结构设计的入门者建立起基本的结构概念、学会基本的估算, 学会上机操作,并能进行简单的分析判断,掌握设计中的一些基本要求和问题,按照这几 个方面展开叙述。总的思路是把理论、规范、软件应用和工程实践有机结合起来,指导初 学者尽快进入结构设计师的行列而不仅是一个学结构的学生或是没有概念的结构设计员, 懂 怎么操作,更明白其中的道理和有关要求。 由于作者理论水平和实践经验有限, 书中难免存在不足甚至是谬误之处, 恳请读者批 评指正。 2013-1-24
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5.强柱弱梁: 注释: 强柱弱梁是从承载力的角度考虑的,在进行强柱弱梁内力调整之前,SATWE 程序按梁 柱刚度对梁柱进行了内力分配。柱子比梁做的弱(刚度角度)从概念上讲是不好的,但不是
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不可以做,第一要满足规范要求,第二要满足强柱弱梁(承载力) 。
第一章:绪论
1.4 节: 风荷载作用时是从刚度和强度的角度进行控制, 而地震力作用时, 结构应具有较好的延 性去抗震,所以地震作用时要考虑位移比,风荷载作用下一般可不控制位移比。 注释: 风荷载作用时的效应计算一般是基于小震弹性分析方法,而对位移比的控制是要求在 地震作用时结构应具有较好的延性去抗震,是从中震、大震的角度考虑的,中震大震一般 比风荷载作用效应大很多,故风荷载作用下一般可不控制位移比。
第二章:结构设计本质的另一种阐述
1.关于超筋: 注释: 除了《建筑结构设计快速入门与提高》一书中的 1.弯矩超(如梁的弯矩设计值大于梁的 极限承载弯矩) ;2.剪扭超;3.扭超 4.剪超;5.配筋超(梁端钢筋配筋率 2.5%) ;6.混凝 土受压区高度 不满足; 7.在水平风荷载或地震作用时由扭转变形或竖向相对位移引起超筋 外还要补充以下内容: 当地震作用过大时,若墙过少,墙会破坏,于是墙会超筋,此时可适当加墙。当地震 作用过大时,比如七度区三类场地、8 度区,9 度区高层剪力墙结构,一般都会出现抗剪超 筋,抗剪公式如下图所示,抗弯刚度 1/12bh .E ,可知出现抗剪超筋时,第一,减小墙长
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(或剪力墙开洞) ,于是抗弯刚度减小,地震作用减小,剪力减小,墙肢剪力的减小幅度一 般大于抗剪承载能力降低的幅度;第二,增大墙厚,增大墙厚后地震作用的增加幅度一般会 小于抗剪承载能力的增大幅度(加墙长,抗剪能力一般不如加墙厚提高得多) ;第三:提高
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混墙肢混混凝土强度等级;第四:改变结构布置,减小因扭转变形产生的剪力。 在实际工程中应具体问题具体分析,也应根据 SATWE 中的计算指标比如层间位移角、 轴压比等来判别和调整,当然减小墙厚也能减小地震作用; 当剪力墙的抗震等级为一级时,超筋信息里面可能还会有:水平施工缝验算不满足, 此时可以在 SATWE 特殊构件中的特殊墙里面加大墙的竖向配筋率。
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第六章:水平构件设计
1.连续梁 h=L(1/12~1/20) ,一般可取 L/15。 注释: 连续梁包括连续主梁和连续次梁。 2. 梁端经济配筋率为 1.2%~1.6%,跨中经济配筋率为 0.6%~0.8%。在实际工程中, 规定梁端、梁底至少各 2 14。 注释: 有的单位规定:在实际工程中,规定梁端、梁底至少各 2 12。 3.“混规”9.2.13 :梁的腹板高度 hw 不小于 450mm 时,在梁的两个侧面应沿高度配置 纵向构造钢筋。每侧纵向构造钢筋(不包括梁上、下部受力钢筋及架立钢筋)的间距不宜大于 200mm,截面面积不应小于腹板截面面积(bhw)的 0.1%,但当梁宽较大时可以适当放松。此 处,腹板高度 hw 按本规范第 6.3.1 条的规定取用。 注释: 腹板高度 hw 可以按如下计算:hw=梁高-板厚-梁保护层厚度-2/d,d 为钢筋直径,如果 梁布置两排钢筋,则应减去更多的高度;如果梁钢筋直径为 20mm,一类环境,当梁底布置 一排钢筋时,hw 梁高-板厚-梁保护层厚度-35,当梁底布置二排钢筋时,hw 梁高-板厚梁保护层厚度-60mm。 一般来说:梁高 600mm 时,如不是计算要求,一般可不配置构 造腰筋,实际工程中应具体情况具体分析,也可适当配置。 4.高层剪力墙结构设计时,当墙荷载不大且跨度不大时,有时候不必逢墙设梁,可以如 下图中实例 A 所示:
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应小于 300*300mm。踏步宽数+1=踏步级数。 (3)画楼梯结构施工图时,不同的设计院有不同的画法,可以先从结构施工图或建筑施工 图中把楼梯部分拷贝出来, 再进行局部修改、删除和添加。楼梯一般包含梯板、梯梁、梯柱、 平台板等构件,每个构件都包含:构件标示符、尺寸大小、标高、配筋、截面大小等,最 后再进行整体标注。 补充 3:电梯 电梯井筒一般有如下三种布置方法(图中从左至右),由于电梯的重要性很大,从概念上 一般按第一种方法布置, 当电梯井筒位于结构中间位置且地震作用不是很大时, 可按第二种 或第三种方法布置,但如果此时需要补充刚度,可按第一种方法布置。 在实际工程中,电梯井筒的布置应在以上三个图基础上修改,与周围的竖向构件用梁 拉结起来,尽管墙的形状可能有些怪异也浪费钢筋,但结构布置合理了才能考虑经济上的 问题,否则是因小失大。
什么是协调,中医里面治寒以热,治热以寒,治阳以阴,治阴以阳的基本原则就是协 调;结构设计的本质是变形协调,是在满足传力直接、传力途径短、连续、刚度均匀的前 提下出现了某些矛盾,于是改变结构布置,增加传力途径来协调一下结构变形。传力直接、
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传力途径短、连续、刚度均匀也属于阴阳。 3. 在满足建筑的前提下,梁要沿着跨数多的方向单向布置而不是双向布置,双向布置只是 为了分流一部分力,在挠度不好控制时才考虑。单向布置传力途径短,比较经济,沿着跨数 多的方向单向布置,传力途径短且变形小。 注释: 在满足建筑的前提下的是指:一般填充墙下要布置梁。
第八章:上部结构其它构件设计
1.挑板 补充: 一般阳台小于 1.5m 挑板,大于 1.5m 挑梁。一般按 1/10 估算。 注释: 增加封口梁,可以减小板厚(100mm) ,,将"悬挑"板变为接近于"简支"板,但边梁的增 加几乎不改变板的受力模式,悬挑板的属性没有改变。封口梁要想作为板的支座,板支承条 件的梁其高度应不小于 3 倍板厚。 若用悬挑板,施工单位可能会偷工减料,悬挑板根部厚度太大,与相邻房屋板协调性 能不好。悬挑板在施工过程中,由于施工原因,顶部受力钢筋会不同程度的被踩踏变形,导 致根部的计算高度 h0 削弱较多。 以上也可以从变形协调的角度考虑,当板挑出跨度比较大时,比如大于 1.5m,此时挑 板的厚度会增大很多,于是布置封口梁,悬挑板厚可以做 100mm(具体工程具体分析)。 封口梁是协调变形的关键和新增的传力途径,通过封口梁把一部分荷载传递到两边的悬挑 梁上去。当然也有个临界点。 2.女儿墙设计时要注意的一些问题 补充: 某 2900mm 高混凝土女儿墙设计(中华钢结构论坛某讨论帖,COLT 前辈回复) 女儿墙是悬臂板结构,压弯设计,与阳台等悬挑构件不同。简化为长细比(统一)200 为目标,2H/i<200,得出 H/h<28.86。 这个是混凝土结构初步估算, 基本可以取到 h=H/25~ 28,2900/25=116m,取 120mm。 水平力应该考虑: 根据当地的风荷载,和地震作用,和使用的水平推力计算配筋,适 当方法地震作用,地震作用,简化计算方法动力放大系数 5(幕墙结构),水平地震作用考 虑 amax,简化计算比较可靠。 注释: 结构设计均有方法可循,一般梁、板经验尺寸都是由跨高比估算,而承受压力为主的构 件截面尺寸一般可由长细比估算, 3.楼梯、电梯 补充 1:绘制楼梯施工图的主要步骤 (1)检查建筑提供的楼梯剖面有没有跟结构的梁位置及梁高一致; (2)检查楼梯是否存在碰头的问题; (3)根据楼梯剖面图使用小软件计算楼梯 (4)绘制楼梯结构平面图 (5)绘制楼梯结构剖面图 补充 2:板式楼梯设计时应注意的问题 (1)梯板厚一般取 L/30,且不小于 100mm;一般梯板的底筋、面筋不小于 10@200; (2)当墙 200mm 厚时,梯柱截面可取 200*300mm,也有的设计院规定梯柱截面面积不
2. 梁的布置应使力合理分配,把力比较均匀的分配到每根梁上,“强者多劳“,控制好变 形与变形协调; 注释: 此句话是说梁的布置在满足建筑的前提下应连续。 不连续的地方一般都要加强, 比如. 边 缘构件要加强,板边需要加强, 角柱需要加强,底柱和顶柱子需要加强,生活中也有传 力不连续的例子,如下图所示
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1.8 节: 独立基础设计就是经验高度+经验宽度+小软件+大样(改大样) ,然后进行受弯计算, 剪切验算,再调整独立基础的宽度、高度。 注释: 独立基础的高度一般可由冲切控制,因为独立基础是双向受力,条形基础是单向受力, 所以由剪切控制。其它基础设计时高度一般可参考以下规律:双向受力时基础高度由冲切 控制,单向受力时基础高度由剪切控制。 1.8 节: 墙下条形基础不用设置地梁, 因为上部结构的竖向力是以线荷载的形式向下传递。 条基 翼缘的受弯、剪切计算类似于悬臂板。 注释: 一般多层砖混结构下的条形基础可不设地梁。高层剪力墙结构,若地质条件好,可以 考虑做剪力墙的带肋条形基础,在 JCCAD 中输入弹性地基梁进行计算。不开洞墙下基础梁 只需构造设置,如果是开洞墙下的基础梁,则情况较为复杂,地基反力的分布与洞口大小、 基础梁的刚度有关,不是一个恒定不变的关系。 有些高层剪力墙结构设计时,比如用平筏板基础,墙下可设暗梁,暗梁主要起拉结作 用,加强筏板的整体性,但是否设置同样应结合工程具体情况确定,如果设置,可按梁配筋 并画图,墙下暗梁也可利用或部分利用基础板钢筋。 1.8 节: 钢筋、混凝土的节省造成施工不方便,如果钢筋、混凝土的节省带来的经济效益不是很 明显,应首先满足方便施工。比如建筑中梁高限值为 750mm,现在梁高做到 550mm 已满足 要求, 但剩下的 200mm 做过梁, 过梁上放填充墙施工会不方便, 可以直接把梁高做到 750mm, 让梁底齐窗顶。 注释: 建筑中梁高限值为 750mm,结构中最大的允许梁高限值应为 750-50=700mm。一般当 设计梁高与结构允许梁高限值差值在 200mm 以内(包含 200mm)时,可直接按结构允许 梁高限值做,超过 200mm 时,可不按以上要求。
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