民用建筑工地進程設計常見問題分析(混凝土結構

1、6.1柱的計算由于建筑功能要求，局部樓板開大洞，造成部分柱子周邊均無梁，柱子長度有二、三層高(或稱之為越層柱)，用計算程序計算配筋時，對柱子長度計算未作處理。原因分析：柱子的配筋計算，與柱子的計算長度關系很大。將二、三層高的長柱按一層高的柱子進行配筋計算，不安全。改進措施：當柱子周邊均無梁時，應按柱子的實際長度(即二、三層高)進行配筋計算；當柱子一個方向有梁相連，另一個方向無梁時，應按柱子的實際長度(即二、三層高)驗算無梁方向柱子的承載力。柱子按軸心受壓柱設計時，采用配置螺旋式間接鋼筋的圓形截面柱。如：柱子直徑D=500mm，C40混凝土，配置HRB335級822縱向鋼筋，HPB235級850

2、螺旋箍，計算長度l06.5m，根據(jù)混凝土規(guī)范GB50010配置螺旋式或焊接環(huán)式間接鋼筋軸心受壓構件承載力計算公式(7.3.2-1)、(7.3.2-2)，算出此雨蓬柱的軸心受壓承載力為4090.7kN。改進措施：沿柱子高度方向配置間距較密的螺旋箍筋約束混凝土，使柱子核心區(qū)混凝土處于三向受壓應力狀態(tài)，既可以提高混凝土的延性，也可以提高混凝土的抗壓承載能力。因此，可采用配置螺旋式間接鋼筋的圓形截面柱以提高柱子的承載能力。但應用混凝土規(guī)范GB50010公式(-1)、(7.3.2-2)，應注意其適用條件：(1)為使間接鋼筋外面的混凝土保護層對抵抗脫落有足夠的安全，按混凝土規(guī)范公式(-1)算得的構件承載力

3、不應比按式(7.3.1)算得的大50，即Nmax1.35(fc+fyAs)。(2)凡屬下列情況之一者，不應計入間接鋼筋的影響，而應按混凝土規(guī)范公式()計算：1)，當l0d12時，此時因長細比較大，使柱受壓承載力降低；2)當按式(-1)、(7.3.2-2)算得的受壓承載力小于按式(7.3.1)算得的受壓承載力時；3)，當間接鋼筋換算截面面積Asso小于縱向受力鋼筋全部截面面積的25時，此時間接鋼筋配置得太少，約束混凝土作用效果不明顯。本例中l(wèi)0d=6500500=1312(查混凝土規(guī)范表得=0.895)，長細比較大，使柱受壓承載力降低，不能按式(7.3.2-1)、(7.3.2-2)計算，而只能按

4、式(7.3.1)計算，故有Nu0.9(fc+fyAs)。3755.7kN。6.2柱的配筋構造柱子箍筋型式設計錯誤。如：截面尺寸為450mmx450mm框架柱，根據(jù)計算，每側配置縱向受力鋼筋418，抗剪箍筋按構造設置，截面配筋如圖所示。改進措施：混凝土規(guī)范GB50010第條第5款規(guī)定：當柱截面短邊尺寸大于400mm，且各邊縱向鋼筋多于3根時，或當柱截面短邊尺寸不大于400mm，但各邊縱向鋼筋多于4根時，應設置復合箍筋。圖中箍筋配置不符合上述規(guī)定，應設置復合箍筋，如圖所示。抗震設計的高層建筑設有設備層時，設備層層高一般較小，故柱的剪跨比常常小于1.5。設計時設備層柱的軸壓比限值仍按抗震規(guī)范GB50

5、011第條采用，未做特殊處理。改進措施：柱軸壓比和剪跨比的概念是柱子抗震設計的重要概念，限制框架柱的軸壓比主要是為了保證框架結構的延性要求?？拐鹪O計時，通常希望柱子的破壞為大偏心受壓破壞。這是一種延性破壞。和軸壓比相比，剪跨比對框架柱的破壞特征起主導作用。試驗表明：在通常的配筋條件下，當剪跨比入2時，框架柱在橫向水平剪力作用下一般情況下發(fā)生延性較好的大偏心受壓破壞；當剪跨比入2時框架柱，在橫向水平剪力作用下一般都發(fā)生脆性的剪切破壞。因此，抗震規(guī)范表注2規(guī)定：剪跨比1.5入2的柱，其軸壓比限值應比規(guī)范表中數(shù)值減小0.05。剪跨比入l.5的柱，其軸壓比限值應專門研究并采取特殊構造措施。比如：在柱截

6、面中部設置芯柱、設置型鋼，取用更嚴的軸壓比限值、采用合適的箍筋形式、提高箍筋的體積配箍率、采用柱內配置X型鋼筋等措施，采用柱外包鋼板箍、或其他專門研究的特殊構造措施。在高層建筑有錯層結構時，錯層處框架柱的截面高度小于600mm，抗震等級仍按一般結構確定，即同其他框架柱。未按提高一級采用，且其箍筋未全柱段加密。原因分析：錯層結構屬豎向布置不規(guī)則結構；錯層附近的豎向抗側力結構受力復雜，難免會形成眾多應力集中部位；錯層結構的樓板有時會受到較大的削弱；剪力墻結構錯層后會使部分剪力墻的洞口布置不規(guī)則，形成錯洞剪力墻或疊合錯洞剪力墻；框架結構錯層則更為不利，往往形成許多短柱與長柱混合的不規(guī)則結構。改進措施

7、：錯層結構在錯層處的構件要采取加強措施，如圖所示，高規(guī)JGJ3第條規(guī)定：錯層處框架柱的截面高度不應小于600mm，混凝土強度等級不應低于C30，抗震等級應提高一級采用，箍筋應全柱高加密。此條為強制性條文，應嚴格執(zhí)行。如果錯層處混凝土構件不能滿足設計要求，則需采取有效措施。例如框架柱采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱；剪力墻內設置型鋼等，可改善構件的抗震性能的措施。7框架梁柱節(jié)點7.1框架梁柱節(jié)點當框架結構的梁、柱混凝土強度等級不同，尤其在高層建筑的底部，柱混凝土強度等級遠大于梁時，對梁柱節(jié)點核心區(qū)的混凝土強度等級及做法未提出施工要求。原因分析：框架節(jié)點核心區(qū)在水平荷載作用下承受很大的剪力，易發(fā)生剪

8、切脆性破壞。抗震設計時，要求節(jié)點核心區(qū)不出現(xiàn)明顯的剪切裂縫。保證框架節(jié)點核心區(qū)在與之相交的框架梁、柱鋼筋屈服之后產生裂縫。因此，抗震規(guī)范規(guī)定一、二級框架的節(jié)點核心區(qū)應進行抗震驗算，三、四級抗震等級框架的節(jié)點核心區(qū)應符合抗震構造措施的要求。為方便施工起見，往往先澆搗柱混凝土到梁底標高，再澆搗梁板混凝土。這樣，當梁、柱混凝土強度等級不同時，節(jié)點核心區(qū)混凝土強度等級就低于柱子的混凝土強度等級，有可能造成節(jié)點核心區(qū)斜截面抗剪強度不夠。改進措施：當框架梁柱的混凝土強度等級不同時，框架梁柱節(jié)點核心區(qū)的混凝土可按以下原則處理：以混凝土強度等級級差5Nmm2為一級。1)柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級

9、不超過一級時，或柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級，但節(jié)點四周均有框架梁時，節(jié)點核心區(qū)的混凝土可與梁板相同；2)柱子混凝土強度等級高于梁板混凝土強度等級不超過二級，且不是節(jié)點四周均有框架梁時，節(jié)點核心區(qū)的混凝土也可與梁板相同，但應按抗震規(guī)范GB50011附錄D進行斜截面承載力驗算；3)當不符合上述規(guī)定時，梁柱節(jié)點核心區(qū)的混凝土宜按柱子混凝土強度等級單獨澆筑如圖-(a)，在混凝土初凝前即澆搗梁板混凝土，并加強混凝土的振搗和養(yǎng)護。也可在梁端做水平加腋，以加強對梁柱節(jié)點核心區(qū)的約束；4)不符合1）、2）款規(guī)定時，也可按圖-(b)所示的方法，加大核心區(qū)面積，并配置附加鋼筋。改進措施：框

10、架梁縱向受力鋼筋在框架節(jié)點區(qū)內的錨固不滿足規(guī)范的規(guī)定常容易被忽視。1在框架中間層的中間節(jié)點處，足尺節(jié)點試驗表明，當非彈性變形變大時，仍不能避免梁端的鋼筋屈服區(qū)向節(jié)點內滲透，貫穿節(jié)點的梁筋粘結退化與滑移加劇，從而使框架剛度和耗能性能進一步退化。因此，混凝土規(guī)范 GB50010第條第l款規(guī)定：梁內貫穿中柱的每根縱向鋼筋直徑，對一、二級抗震等級，不宜大于柱在該方向截面尺寸的1/20；對圓柱截面，不宜大于縱向鋼筋所在位置柱截面弦長的1/20。2，在框架中間層的端節(jié)點處，混凝土規(guī)范第條第2款規(guī)定：當水平直線段錨固長度不足時，梁上部縱向鋼筋應伸至柱外邊并向下彎折。彎折前的水平投影長度不應小于0.4lae(

11、抗震設計)或0.4la(非抗震設計)，彎折后的豎直投影長度取15d，如圖所示。對伸入框架中間層端節(jié)點的梁上部鋼筋當水平錨固長度不足時，有些設計按1989年版抗震規(guī)范在900彎弧內側加設橫向短粗鋼筋。但試驗證明，這種鋼筋只能在水平錨固段發(fā)生較大粘結滑移后方能發(fā)揮作用，故2001年版抗震規(guī)范取消了這種構造做法。當出現(xiàn)本例所說的問題時，可采取下列方法中的一種或幾種以滿足規(guī)范要求：(1)調整梁的縱向受力鋼筋布置，使直徑較大的鋼筋放在梁的中部，直徑較小的鋼筋放在梁的兩側；(2)加大柱截面尺寸；(3)將梁柱節(jié)點區(qū)局部加大，按寬扁梁構造設計此節(jié)點區(qū)，如圖所示；(4)改變柱子方向，使之與梁正交；(5)對個別節(jié)

12、點，也可按框架梁鉸接在框架柱上進行設計對框架梁柱節(jié)點核心區(qū)截面進行抗震驗算時，核心區(qū)截面有效驗算寬度bj一律取驗算方向柱截面寬度。原因分析：節(jié)點核心區(qū)截面有效驗算寬度bj的大小，直接影響節(jié)點核心區(qū)抗力的大小，bj取值過大，則導致節(jié)點核心區(qū)抗剪承載能力偏大，造成不安全。改進措施：抗震規(guī)范GB50011附錄D第條規(guī)定，核心區(qū)截面有效驗算寬度，應按下列規(guī)定采用：1，核心區(qū)截面有效驗算寬度，當驗算方向的梁截面寬度不小于該側柱截面寬度的l/2時，可采用該側柱截面寬度，當小于柱截面寬度的1/2時，可采用下列二者的較小值：bjbb0.5hc (-1)bjbc (-2)式中bj節(jié)點核心區(qū)的截面有效驗算寬度；b

13、b梁截面寬度；hc驗算方向的柱截面高度；b驗算方向的柱截面寬度；2，當梁、柱的中線不重合且偏心距不大于柱寬的1/4時，核心區(qū)的截面有效驗算寬度可采用上款和下式計算結果的較小值：bj0.5(bbbc)0.25hce (-3)式中e梁與柱中線偏心距。設計時應按上述規(guī)定計算bj。對非抗震設計的框架頂層節(jié)點處鋼筋錨固做法，誤按混凝土規(guī)范GB50010第條的規(guī)定做，即將柱子鋼筋伸至柱頂，梁上部縱向鋼筋錨入節(jié)點。如圖所示。原因分析：在非抗震設計的框架頂層端節(jié)點處的梁端和柱外側均主要受負彎矩作用，相當于一根彎折900的折梁。圖所示的構造做法，無法保證梁、柱縱向受力鋼筋在節(jié)點區(qū)內的搭接傳力，使梁、柱無法發(fā)揮出

14、所需的正截面受彎承載力。改進措施：混凝土規(guī)范GB50010第條規(guī)定：框架頂層端節(jié)點處，可將柱外側縱向鋼筋的相應部分彎入梁內作梁上部縱向鋼筋使用，也可將梁上部縱向鋼筋與柱外側縱向鋼筋在頂層端節(jié)點及其附近部位搭接。搭接可采用下列方式：1，搭接接頭可沿頂層端節(jié)點外側及梁端頂部布置，如圖-2(a)所示，接長度搭不應小于1.5la，其中，伸入梁內的柱外側縱向鋼筋截面面積不宜小于柱外側縱向鋼筋全部截面面積的65%；梁寬范圍以外的柱外側縱向鋼筋宜沿節(jié)點頂部伸至柱內邊，當柱縱向鋼筋位于柱頂?shù)谝粚訒r，至柱內邊后宜向下彎折不小于8d后截斷；當柱縱向鋼筋位于柱頂?shù)诙訒r，可不向下彎折。當有現(xiàn)澆板且板厚不小于80mm

15、、混凝土強度等級不低于C20時，梁寬范圍以外的柱外側縱向鋼筋可伸入現(xiàn)澆板內，其長度與伸入梁內的柱縱向鋼筋相同。當外側柱縱向鋼筋配筋率大于1.2%時，伸入梁內的柱縱向鋼筋應滿足以上規(guī)定，且宜分兩批截斷，其截斷點之間的距離不宜小于20d。梁上部縱向鋼筋應伸至節(jié)點外側并向下彎至梁下邊緣高度后截斷。此處，d為柱外側縱向鋼筋的直徑。2，搭接接頭也可沿柱頂外側布置，如圖7.l.4-2(b)，此時，搭接長度豎直段不應小于l.7la，當梁上部縱向鋼筋的配筋率大于l.2%時，彎入柱外側的梁上部縱向鋼筋應滿足以上規(guī)定的搭接長度，且宜分兩批截斷，其截斷點之間的距離不宜小于20d，d為梁上部縱向鋼筋的直徑。柱外側縱向

16、鋼筋伸至柱頂后宜向節(jié)點內水平彎折，彎折段的水平投影長度不宜小于12d，d為柱外側縱向鋼筋的直徑。上述第一種方法適用于梁上部鋼筋和柱外側鋼筋數(shù)量不多的民用或公共建筑框架，其優(yōu)點是有利于在梁底標高設置柱混凝土施工縫。但當梁上部和柱外側鋼筋數(shù)量過多時，該方案將造成節(jié)點頂部鋼筋擁擠，不利于自上而下澆注混凝土。此時，宜改用梁、柱筋直線搭接，接頭位于柱頂部外側的搭接做法，如圖-2 (b)所示。8剪力牆8.1剪力墻的計算抗震設計的板柱-剪力墻結構，僅考慮各層板柱部分應滿足計算要求，及應承擔不少于各層全部地震作用的20，而剪力墻部分僅按計算的地震作用設計。原因分析：純板柱結構的抗側力剛度小，延性差，地震作用下

17、柱頭極易發(fā)生破壞，抗震性能差，故在抗震設計中，均采用板柱-剪力墻結構。按多道設防的原則，抗震規(guī)范GB500ll第條規(guī)定：板柱-抗震墻結構的抗震墻，應承擔結構的全部地震作用，各層板柱部分應滿足計算要求，并應能承擔不少于各層全部地震作用的20。剪力墻僅按滿足計算的地震作用設計可能會導致地震作用下剪力墻部分承載能力不足，不能很好地起到第一道防線的作用。改進措施：應按抗震規(guī)范第條的規(guī)定，調整為抗震墻按承擔結構的全部地震作用進行設計。高層建筑不分情況在角部剪力墻上開設轉角窗，且未采取有效的加強措施。原因分析：高層建筑剪力墻結構的角部是結構的關鍵部位，在角部剪力墻上開設轉角窗，實際上是取消了角部的剪力墻肢，代之以角部曲梁，這不僅削弱了結構的整體抗扭剛度和抗側力剛度，而且鄰近洞口的墻肢、連梁內力增大，扭轉效應明顯。因為角窗的存在破壞了墻體的連續(xù)性和整體性，降低了結構的抗扭剛度和抗扭承載力，于結構抗震不利。改進措施：B級高度及9度設防A級高度的高層建筑不應在角部剪力墻上開設轉角窗?？拐鹪O計時，8度及8度以下設防A級高度的高層建筑在角部剪力墻上開設轉角窗時，應采取下列措施： (1)洞口應上下對齊