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梁、墙体截面尺寸估算

发布于:2022-10-25 14:26:25 来自:建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

.梁截面选取

剪力墙结构中梁高的选取与框架结构有所不同,剪力墙结构中梁包括以下三种:普通梁(L)、框架梁(KL)、连梁(LL)。大部分情况下,梁宽同墙厚,特殊情况可以连接到翼墙。

对于梁高,KL/LL梁高一般最小400,原因见【高规7.2.276.3.2】:一般箍筋最小间距都控制在100mm,如果梁高小于400,则注意箍筋间距要变小。

普通梁截面就可以随便一些,梁下没有墙,宽度可以不等于墙厚。

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①内部梁:由于建筑对净空要求,以及剪力墙结构布置注意外刚内柔的原则(抗扭),内部连梁LL不宜做高,减小跨高比满足弱连梁的要求,一般就取400;对于内部KLL,应根据配筋率及建筑使用净空(对于过道净空尽量要控制最小2400,要会算净空)来综合确定,最小梁高也是400

    例如:某内部连梁净空要求下,可以做770mm,直接取400mm高,尽量做弱连梁;多出的370mm做二次结构。

②外部梁:一般暂定400mm,外墙的连梁高度根据计算结果(看扭转、层间位移角、周期比等)和建筑立面来决定,建筑立面不够可以采用上翻梁。例如:

(1)建筑立面为420mm时,建议做420mm(虽然与弱连梁想法相反,但只有20mm无所谓了),也可以做400mm(弱连梁的思路,20mm可以随便塞点东西);当建筑立面为450mm时,直接做450mm,当做400mm剩下50mm很难办;

(2)当遇到建筑立面有要求,只能做320mm,做320mm的箍筋间距要80,此时可以采用上翻梁400mm;如果大指标周期比等不好时,可以做更高的上翻梁。

(3)当建筑立面为550mm时,如果大指标不好则做550mm。当大指标没问题,一种直接做550mm,外立面的梁最好一次性做完,刮风下雨的久了怕在二次结构处漏水;另一种则做400mm(弱连梁思路),剩下150mm做二次结构。

③梁跨度

(1)连梁:尽量做弱连梁,通过跨高比来确定跨度

(2)框架梁:按框架结构取,1/12~1/18,最终还是经济配筋率确定。

(3)悬挑梁:悬挑梁取跨度的1/4~1/6,梁高真正的确定由建筑使用功能、配筋率、挠度、裂缝等控制。


.墙体截面尺寸

剪力墙的厚度,一般最小取值180mm,底部加强部位最小取值200mm;常用厚度取值180200220250300350400等。混凝土强度等级:可取C50C45C40C35C30等。剪力墙的厚度和强度等级由整体计算指标及构件配筋率、轴压比(最重要)等综合确定。

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一字型剪力墙:常出现于:

1)当墙翼缘长度<3倍墙宽时,认为是无效翼缘,按无翼墙查表,因此在设置墙时,墙垛尽量取600mm(墙厚200)。

2)与旁边墙肢为强连梁连接,可认为是整体小开口墙,也就是同一堵墙,此时当旁边墙为普通剪力墙,那么此墙也为普通剪力墙。也可认为这就是一字型剪力墙。

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①底部加强部位:【高规7.1.4】。对于高层剪力墙结构,底部加强部位的抗震构造措施与非加强区要区别对待。底部加强部位按层为单位来取,当嵌固端位于基础顶,则底部加强部位延伸至嵌固端,例如,原本计算嵌固端在地下室顶板,加强部位为1/2/3层,现在则为-2/-1/1/2/3层。

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嵌固端的理解

嵌固端包含两个层次的含义:

1)完全嵌固端:计算模型的嵌固端或力学嵌固端,可理解为刚度嵌固端,简单理解被固定的位置,就是结构力学的固定端;不允许构件在此部位有任何位移。因为在水平力的作用下,高层建筑就像一根大的悬臂杆件,它的嵌固端就更加关系到整个建筑的安全

2)计算嵌固端:预期塑性铰出现的部位或者强度嵌固端,是人为确定的。

实际结构设计中,若无地下室,结构的计算嵌固端就是结构最底部,该部位也是完全嵌固端,构件最底部不发生任何的平动和转动变形;若有地下室,结构的完全嵌固端为地下室的底板,当地下室顶板满足一定的构造和刚度要求,可以使地下室顶板作为计算嵌固端,将此处设计为预期塑性铰的部位。

【将地下室顶板设置为计算嵌固端的好处】

从规范出发,由于地下室土体约束作用及线性地震加速度反应谱曲线属于地面反应谱(说人话就是说地下无地震作用)等原因,规范认为地下室顶板构造满足一定的条件、地下一层相关范围构件剪切刚度与地上一层剪切刚度比大于2时,上部结构剪力可以可靠传递给地下室,地下室由于刚度大,且有土体约束,将产生较小的变形,因此仍应将地下室顶板作为上部结构设计的嵌固端,

不带地下室的结构,地震作用下结构塑性铰一般出现在结构最底部;对于带地下室的结构,由于地下室土体的约束作用,导致地下室顶板下层产生刚度突变,在地震作用下,可能使高层建筑的塑性铰由基础顶部转移到地下室顶板部以上。震害表明,在地震作用下,一般塑性铰出现在结构正负0处,但塑性铰也有向地下一层延伸的情况,基本未发现地下室底板出现塑性铰的情况。规范中为满足地下室顶板嵌固,保证塑性铰更加可靠的出现在地下室顶板以上部位,且保证塑性铰不要下移。

无地下室结构,完全嵌固端与计算嵌固端都是基础顶面;对于有地下室结构,可以将计算嵌固端设置在地下室顶板,并预设塑性铰,这样就算此处破坏也不会危及完全嵌固端。如果只有一层地下室,则将计算嵌固端设置在基础顶比较省。 

【将地下室顶板设置为计算嵌固端的条件】

1)避免开设大洞口:地下室顶板开设大洞口(30%)后,水平地震作用剪力下,板容易发生平面内变形,不能将上部结构剪力可靠得传递给地下室和土

2)采用梁板结构,板厚不小于180mm,配筋率不小于0.25%:增加刚度

3)地下室周边都要有土约束

4)刚度比要求

5)其他的符合【高规6.1.14】,对于高规6.1.14-3,地下室一层配筋不小于与地上一层的配筋的1.1倍,嵌固端所在层号填写后,PKPM会自动考虑此条

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【嵌固端刚度比问题】

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【高规5.3.7】高层建筑结构整体计算中,当地下室顶板作为上部结构嵌固部位时,地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2

高规没有说明用哪种方法计算侧向刚度,而抗规则表明用剪切刚度计算。对于这个“2倍”,剪切刚度法比较难通过,层剪力/层位移法相对容易通过。当首层与地下一层侧向刚度比大于0.5时,也就是不满足“2倍”关系,只能通过增加地下一层墙体/柱子截面面积,6度区墙厚做到250/300mm7/8度区墙厚做到300/350mm;如果还不能满足要求,则减小地上一层的墙长,加大洞口。就是增大分子,减小分母。                      

1)【采用层剪力/层位移刚度计算】有时对于一些8度区项目地震作用较大,上部结构的墙厚都做得比较大,因此地下室就算墙厚做到400mm也不能满足,此时将【高规5.3.7】的剪切刚度比1.5倍、层剪力/层位移刚度比2倍来控制,但此时在结构总信息中定义地下室层数为0,即认为基坑回填土对结构没有约束作用(此时计算嵌固端在地下室顶板,因为车库顶板距离主楼地下室顶板高差过大差了1.5m,不能利用车库的框架柱抗侧刚度),可反映结构楼层的实际侧向刚度,重新计算模型看[楼层剪力/层间位移]刚度,看RJXRJY的地下一层与首层刚度比值。

2)【计算嵌固端设置在基础顶】(此时只需满足高规3.5.2,不用满足高规5.3.7、抗规6.1.142倍关系”),此时地下室墙体不用做满,但需要设置约束边缘构件。如果将嵌固端设置在地下室顶板,则需要加大地下室刚度,满布墙体,好处是可以布置构造边缘构件且地下室抗震等级逐层递减。所以尽量还是将嵌固端设置在地下室顶板比较省(最合理最经济),从结构概念上讲也比较有利。

3)【计算嵌固端设置在地下室二层顶】假设地下室只有2层,此时只要能计算满足刚度比2倍关系即可,地下二层做构造边缘构件,墙体满布,地上一层做约束边缘构件,墙体无需满布,且此时能考虑土的约束作用,且能利用车库的框架柱抗侧刚度。 

②边缘构件:按底层墙底截面轴压比确定是否设置约束边缘构件,当底层墙轴压比满足表7.2.14,则在底部加强部位及上一层设置约束边缘构件。例如:底部加强部位为1/2/3层,约束边缘构件则为1/2/3/4层。


地下室是否设置约束边缘构件】当底层墙底截面轴压比满足表7.2.14(要设置约束边缘构件),如果地下室不是底部加强部位,则不需要设置约束边缘构件,设置构造边缘构件,但需要将纵筋延伸,箍筋不延伸(浪费)。这是为了满足【高规12.2.1-4:地下室与上部对应的剪力墙墙肢端部边缘构件的纵向钢筋截面面积不应小于地上一层对应的剪力墙墙肢边缘构件的纵向钢筋截面面积。】

约束边缘构件的作用】可以提高墙肢的延性。各墙肢的底层底截面轴压比,确定了要不要设置约束边缘构件,例如有的墙肢设置了约束边缘构件,有的墙肢轴压比小,只需要设置构造边缘构件,没必要将整层都设置成约束边缘构件,这会造成浪费也没必要,因为约束边缘构件的作用是提高墙肢延性,既然有的墙肢轴压比小,延性肯定也满足要求了。

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③短肢剪力墙:【高规7.1.8】:短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙;对于采用刚度较大的连梁与墙肢形成的开洞剪力墙,不宜按单独墙肢判断其是否属于短肢剪力墙,例如:中部的连梁跨高比小于2.5,属于强连梁,可以把连梁当做整体小开口墙,这主要是反弯点的原理,在开口处因洞口过小,不会产生反弯点,仍是剪力墙的受力模型。

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④无支长度:为两片同方向剪力墙中到中的距离。这条可满足则满足,满足不了也不管,设计中基本用不到。

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.墙厚、混凝土强度等级(最常见普通住宅项目78(抗震等级一二三级))经验取值:剪力墙结构最终的确定是轴压比,框剪是轴压比+配筋率

墙厚:地上底部加强区一般取≥200,地上其余部位可取180/200,地下室内墙取≥200,外墙取250(防水要求)

但要特别注意,一、二级抗震墙底部加强区一字型独立剪力墙墙厚应不小于220(有跨高比不大于1.5/2.5的强连梁相连的一字型剪力墙不属于独立剪力墙)。局部墙肢轴压比不够时可以适当单独加厚,同一方向的墙肢墙厚取一样。

①墙厚参考:

(1)24~30层左右:地上一层~(底部加强区层数+1)层,外墙厚为220或者250,内墙厚均为220或者250;往上2层为220/200;再往上全部180(或者都200)。楼梯间、电梯间、核心筒自下至顶均为200。局部轴压比不够的可以墙体局部加厚。

(2)18层左右的高层:地上一层~(底部加强区层数+1)层,内外墙厚均为200;以上各层内外墙厚均为180(或者都200)。楼梯间、电梯间、核心筒自下至顶均为200。局部轴压比不够的可以墙体局部加厚。

【为什么是底部加强区层数+1由于约束边缘构件要设置为底部加强区及其上一层,墙配筋图比较多:底强+约束、非底强+约束、非底强+构造,一般简化为两种:底强+约束、非底强+构造,因此将底部加强区往上沿一层,与约束边缘构件同步设置。

自上而下墙厚变化墙厚变化要有梯度,不能一下子变化太大,这会造成轴压比突变。例如:墙厚250mm,轴压比0.4→墙厚180mm,轴压比0.3,这就不好

为什么外墙比较厚】外墙开洞较多,形成很大小墙肢,因此轴压比会比较大

楼梯间、电梯间墙厚不变】楼梯间、电梯间墙厚从基础到屋顶宜相同,电梯安装于两侧墙,墙厚不同不好。

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②混凝土强度等级参考:

(1)24~33层:地下二层C35,地下一层~(底部加强区层数+2)C45~C50,两层C40过渡,两层C35过渡,其余均为C30

(2)18层左右的高层:地下二层C35,地下一层~(底部加强区层数+2)C40,往上两层C35过渡,其余均为C30

自上而下墙体混凝土变化】防止轴压比突变,每两层可变混凝土强度等级,将底部加强区上一层的约束区也作为底部加强区,底部加强部位混凝土强度等级上下各沿一层,防止突变。梁(按框架梁设计的连梁)、板强度等级都取C30 


.板厚:取框架结构取值一样,但对于剪力墙结构(住宅),板厚可以往高了取,也不要加梁。

①单向板,双向板的定义:

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在一般荷载的情况下的板厚,单向板:1/30~1/35L,双向板:1/40~1/45L,悬挑板取悬挑长度的1/10,具体的板厚要根据荷载情况而定,以计算为准,由配筋率、裂缝(卫生间,车库顶板)、挠度(单向板、悬挑板)、使用功能控制(板内有设备管线20mm时,如果管线有重叠则为40mm,此时板最小厚度为120mm)。一般我们最小厚度取100mm

对于双向板板跨度也就是短跨可以做到4000mm,单向板3500mm(最小厚度取100mm的情况下).板的跨度=min{支座中心线间距离;1.1倍净距}一般就取中心线间距离就行,没必要搞得太复杂。

②板配筋率计算以及经济配筋率:跨中(底部)0.2~0.35%,支座(顶部)0.6%左右。如果配筋率较高就增加板厚。对于板的配筋率说的是单层单向。

例如,板厚120,底部钢筋X向配筋每延米335mm2,配筋率为:335/(1000×120)=0.279%

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板最小配筋率计算:0.178%,这是混凝土为C30算出来,C25时混凝土保护层厚度要加5mm,厚度不变的情况下,保护层增加则板有效高度减小,钢筋重心内移浪费钢筋。

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知识点:梁、墙体截面尺寸估算

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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

混凝土结构

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