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完整版梁柱布置
二、关于结构平面布置:
2.1框架柱
2.1.1柱平面布置
(1)各柱宜分布均匀
1柱分布均匀,亦及各区域侧移刚度接近,水平力作用时,扭转作用减弱。
②每个柱所分担竖向荷载比较接近③梁跨度接近相等,不会形成长短跨,梁受力更合理
(2)各柱宜成排布置,X、Y向分别对齐
1框架梁易贯通,梁柱之间易于形成典型框架,使得传力明确
2框架梁易于形成连续梁(当转角>15°时,一般不再认为是连续梁)
3)柱间距考虑梁的经济跨度,柱经济间距6m~9m
1若跨度太小,梁截面有下限(一般框架梁最小高度500,最小宽度250),造成梁配筋均为构造配筋
2若跨度太大:
从梁的角度,一方面梁截面大,影响使用净高;另一方面,可能使梁设计由挠度控制,非强度控制。
从柱角度,可能柱承担竖向力大,柱截面大,影响功能使用,或者带来基础处理等其他方面问题。
4)在能够通过计算的情况下,柱能少布,尽量少布置。
①可以使得使用空间更为灵活②多一根柱意味着多一个基础,尤其对于桩基础,可能造成造价大幅提高
5)柱布置应充分尊重建筑使用功能(结构服务于建筑)①竖向构件不应挡门,挡窗等其他立面洞口②不应占交通通道(过道、走廊、楼梯间等),或者影响交通通道宽度
3柱布置,除非使用功能允许,不应设置在功能房间中间(优先布置在墙角,或墙内)④柱间距应结合不同建筑物,不用功能特点,进行布置。
例如带地下车库,应考虑停车位距离,按模数布置,避免空间浪费。
(6)柱布置在安全的前提下,应充分考虑甲方要求。
1例如,增加竖向构件,则建筑面积按全面积计算,悬挑按半面积计算②例如,甲方为偷面积,需要楼板开洞,此中间不能有竖向构件,否则应计算面积
(7)其他因素
2.1.2框架柱截面
(1)柱截面计算控制因素:
①框架柱截面一般受轴压比控制
由:
μ=N/FA,当轴压比不满足要求时,一般采用提高混凝土强度或者采用加大截面两种方式;当然综合考虑由于布置不合理时,应重新进行结构布置,以减小柱轴力。
结合:
SATWE计算结果轴压比,进行查看但注意:
不宜同时在某层既改变截面又改变混凝土强度等级,应错开操作。
同时在控制轴压比时应注意,当结构较高,柱截面较大时,往往每层柱剪跨比较大,此时轴压比控制值,应根据规范适当减小(柱截面越大表现越突出)。
0.85;
例如:
某框架核心筒结构,二级抗震不考虑剪跨比时,按规范柱轴压比控制值为但考虑剪跨比影响时,控制值几乎小到0.6。
2当框架柱受到较大弯矩时,框架截面可能受到承载力控制
A较大水平力时:
1)存在挡土墙时,土的水平推力
2)坡屋顶的顶层柱
3)首层柱
4)同一建筑不同区域不等高(例如一部分8层,一部分4层,则第5层柱可能出
现这种情况);或者说楼层侧移刚度突变位置处。
B与其相连梁跨度或荷载较大时
3当层高相差较大时,柱截面可能受到上下层侧移刚度比控制。
层高大得多的楼层,截面大,避免造成刚度突变
2)柱截面尺寸应充分考虑梁截面宽度
柱截面≥梁宽+100mm
例如:
500宽的梁,柱子最小截面应为600宽
3)柱截面形式应考虑梁方向及搭梁方向要求。
如图所示情况,可能采用异型柱。
以使得柱不突出到立面外,同时满足搭梁的要求。
包括异型柱结构,转角处做成L型,T型等。
(4)柱截面确定,上下层柱截面关系。
例如如图所示,嵌固层上下柱截面,下层柱截面取用完全是为了,使支撑上层柱。
下层柱截面不应小于上层柱截面。
(通俗语言讲就是,包得住)(6)除特殊情况外,双向受力柱优先采用长宽相等正方形。
可采
①由于功能要求,某个方向,若太宽影响交通通道或者其他影响使用功能的情况,用长宽不等矩形;
2受单向力或者其中一个方向受力为主时(该方向梁跨度明显更大,或者荷载明显更大),可采用长宽不等矩形
(7)最小截面要求
①单层框架结构,最小截面不宜小于300
②两层框架结构,最小截面不宜小于400(规范要求不宜小于350)
3三层及以上框架结构,最小截面不宜小于500,如果柱距较小时可取400
(8)截面估算:
μ=N/FA;(不要去估算,直接取个截面试算,知道方法即可)
N=γGqSnα1α2β
柱轴向压力设计值可初步按下式估算:
N=γ×G×q×S×n×α1×α2×β式中:
γG竖向荷载分项系数
q每个楼层上单位面积的竖向荷载,可取q=12~14KN/m2
S柱一层的荷载面积
α1=1.05,
n柱荷载楼层数α1考虑水平力产生的附加系数,风荷载或四级抗震时
三~一级抗震时α1=1.05~1.15
α2边角柱轴向力增大系数,边柱α2=1.1,角柱α2=1.2
β柱由框架梁与剪力墙连接时,柱轴力折减系数,可取为0.7~0.8
2.1.3关于框架柱配筋:
配筋依据——PKPM——SATWE——计算结果2.2梁布置原则:
2.2.1框架梁先搞清楚什么是框架:
其和非框架梁的本质区别是:
框架梁参与水平力的计算,即参与抗震及抗风计算框架梁和非框架梁布置区别:
框架梁至少有一端搭在柱子上工程表现:
框架梁箍筋有加密区,非框架梁没有
(1)框架梁布置原则:
①除特殊情况,不宜采用一段锚入柱,一端锚入梁的框架梁这会使得传力不明确,竖向力作用时,主次关系不明确;同时因为与竖向构件一端近似相当于固端,此处弯矩很大,更有甚者可能形成近似悬挑的受力模式。
水平力作用时,不能形成典型框架
当然,有时梁实在不好搭的时候也可以采用
如图所示某梁,即为所描述情况。
②框架梁,能贯通宜贯通,形成连续梁
显然如图所示,图A的跨中弯矩比图B大。
当跨数大于5跨时,这种影响减小,即5跨和6跨比,差别不大。
3同一榀框架梁,框架梁不同跨之间夹角不宜大于15°
如图所示,第1跨与第2跨形成的角度若>15°,则认为,第一跨与2、3跨不是连续梁,编号时应分别编号。
4除特殊情况外,同一榀框架梁,宽度宜相同(高度根据需要变化)。
如图所示,上面一跨宽度为300,下面一跨宽度为400,此时中间支座处梁顶部钢筋不易贯通,部分钢筋需要锚入柱子。
宜优先贯通。
5同一榀框架梁,宜对齐。
如图所示第1跨与柱下边对齐,第2跨上边对齐,显然中间支座处,梁顶钢筋不能贯通,时只能锚入柱。
当第1跨梁与第2跨梁下边,偏移距离≤100mm时,我们认为仍然可以通过弯锚贯通。
故同一榀框架梁不同跨偏心距不宜相差>100mm。
除了不利于顶部钢筋贯通外,此时宜不利于水平力传递。
⑥框架梁的布置应考虑传力路径问题
如图所示,此时AB之间框架梁取消,采用单向梁的传力方式,此时一方面CD上不搭梁,可避免AB或CD因跨度太大而计算通不过,或需要过分增大梁截面,这样可能反而对结构更有利。
7框架梁布置时应考虑钢筋锚固入柱带啦的施工问题。
如图所示,同一柱节点一共搭有6根梁,从图中可以看到,L4和L6钢筋可以贯通,当L2和L5夹角≤15°时可以弯折贯通,剩下L1和L3的梁钢筋,只有锚固入柱。
此时柱节点处钢筋会很密集,极不利于施工。
故一般,钢筋锚固入柱的梁尽量少,一般不多于1根梁,实在布置比较难时,亦不宜多余2根。
8框架梁布置时应考虑钢筋直锚长度问题。
如图所示布置边梁,将L1和L2与柱边对齐,则将A区域放大后如下图所示:
显然此时,梁钢筋锚固入柱的直锚长度不满足规范要求:
0.4La(抗震时0.4LaE);若进行如
下修改,此时,将该梁居中,使两段错开,避重就轻,即可避免直锚长度不够问题。
9框架梁布置应考虑建筑墙体所在位置。
如图所示周边建筑墙体,若梁居中布置则会出现以下情况。
显然图A中填充墙施工不便,若墙能刚好顶到梁上就不会出现这种问题,如图B。
10框架梁布置应考虑建筑空间功能顺序。
一般建筑立面——公共交通区域——主要功能房间——相对次要功能房间如:
住宅中功能房间优先顺序为:
过道——客厅——主卧——次卧——厨房——卫生间。
如图所示:
图中墙体均为200mm厚
图中墙1处梁,考虑建筑立面,此处梁应往外靠;墙2处左侧为过道,右侧为楼梯间,此处
楼梯间优先;而墙3处右侧为公共区域,左侧为房间,故过道优先;墙4处上侧为卧室,下
侧为卫生间,卧室优先。
则其梁偏心情况如下图:
(2)框架梁截面:
1最小截面
框架梁宽度:
框架结构中框架梁宽度不宜小于250(一般300);剪力墙结构中框架梁截面不宜小于200
框架梁高度:
不宜小于500
2高宽比
梁高宽比宜为:
h/b=2.0~3.5
根据抗震规范6.3.1,框架梁高宽比,不宜大于4当然某些特殊情况,300×3200的梁也是做过的,一般情况不宜。
当高宽比较大时,梁稳定性差,容易发生失稳破坏,此时应加强构造措施抵抗失稳破坏,同时加大梁的抗扭能力。
当梁高宽比小时,对一般以抵抗弯矩为主的梁而言不经济。
3合理梁截面合理梁截面,应按计算后,按合理配筋率进行截面调整。
经济配筋率:
梁底部为0.6~1.4;梁顶部为1.0~1.6;一般控制梁底钢筋配筋率为1.2左右,梁顶部钢筋不大于1.6均可。
当大面积梁配筋率不合理时,应进行截面调整,局部少量梁可不作调整。
④计算通不过时:
a、当梁抗弯计算通不过时,宜增大截面高度抗弯刚度矩形截面W=bh2/6显然增加高度更有利
b、当梁抗剪算不过时,宜增大梁宽度,显然剪切刚度与b、h均成线性关系,似乎增加高度和宽度一样;但是增加高度h的同
时,梁截面抗弯线刚度i增大,从位移法计算中可以很清晰的知道,线刚度i越大,分配系数越大,此时该跨剪力增大。
此消彼长,增加高度显然不利。
增加宽度,线刚度增大相对较小,更有利。
当次梁位于主梁与柱节点不远处时,≤300mm时,此时因竖向构件提供近似固端的锚固作用,使此处刚度极大,一般扭转都算不过,此为PKPM的bug,可手算复合。
如图所示,KL1靠近B端有次梁L1,此时KL1在B端抗剪一般都算不过。
c、当梁扭转算不过时:
1)增大次梁截面可减小主梁扭转
如图所示,若KL1或者KL2扭转算不过,可增大中间井字梁截面。
2)引导受力模式,次梁点铰,使次梁开裂,减小对主梁扭矩
目前关于点铰的问题,业界存在一些技术性争论,意见不尽相同。
3)可改变传力路径,减小扭矩
4)当梁两边都有洞口时,扭转一般都算不过,此为PKPM的bug,可手算复合。
如图所示,某梁两侧都开有洞口,此时两侧若存在不平衡弯矩时,A端一般都扭转算不过。
5)另外PKPM计算中未能充分考虑楼板对抗扭的有利作用,只是简单采用扭矩折减系数0.4,故计算时,即使计算通不过,梁若两边都存在板,一般扭转不会存在问题。
确实扭矩可能较大时,应手算复合。
故扭矩较大处一般为,周圈梁、洞口边梁、梁两边都开洞的情况、次梁确实跨度或荷载太大需要特别注意。
另外:
转换梁(亦包括楼梯抬梯柱的梁按转换构造),高宽比较大的梁均应注意扭转问题,全长箍筋加密。
5)扭矩太大,增加抗扭钢筋已无效时,应增加梁截面,优先增加宽度。
(增加高度可能,增大剪力)
d、当挠度算不过时,当梁跨度很大时,梁一般受挠度控制,此时应增加梁高度。
当挠度超出要求不多时,考虑翼缘。
e、当裂缝算不过时
一般不作处理,在PKPM中配筋时,按裂缝配筋即可。
⑤梁高度应充分考虑建筑功能及建筑立面或造型要求。
1)例如周圈梁高度一般都受建筑立面要求控制,宜采用相同截面高度。
2)例如梁高度选取时应考虑建筑功能对净高的要求,如过道处净高,室内使用净高。
如车库净高2.4m,配电方净高3.6m。
考虑净高时,应充分考虑设备需求高度。
3)两边错标高时,应考虑高差使板能搭在梁上。
如两边板面高差600,板厚100,梁至
少700高。
⑥梁截面高度确定时,应考虑次梁高度。
主梁截面一般应比次梁高。
(相等也问题不大,特殊情况可以小,采用加门字吊筋的形式,此时应画大样专门指出施工方法)
1)一方面就构造而言,梁顶标高相同时,次梁底部钢筋自然通过能刚好位于主梁钢筋上部。
2)另一方面就受力而言:
主梁是否能成为次梁支座,或者支座程度强弱,取决于主梁与次梁刚度对比。
若主梁支座效应不明显,则主次关系不明确。
传力路径不明确。
可能造成次梁挑主梁的情况。
2.2.2次梁布置
A.大方向:
1)次梁一般不参与水平力计算(抗震、抗风等)
2)次梁的最主要作用是:
划分板
3)次梁间距:
一般情况2m~3.6m:
原因是按照一般楼面荷载情况,这个跨度楼板取100就可以了,这样就可以使得大部分楼面100就可以,局部荷载较大处,如卫生间等可以再加厚就行。
B.次梁位置:
1)划分楼板需要的地方
2)洞口边(当洞口尺寸大于1000X1000mm时应加,小于时宜加,可不加)
3)局部集中荷载处(可能)
C.次梁截面:
次梁宽度一般与主梁有关,一般小于主梁宽度。
如:
1)主梁300宽时,一般次梁250宽,当然也可以200宽(如果计算250宽度,需要高度很小了可以考录200宽)。
2)主梁250宽时,一般200宽;
3)主梁200宽时(剪力墙结构),次梁200宽。
4)车库顶板、楼板上做消防水池等其他荷载较大的情况,此时主梁可能400、500甚至600
宽,此时次梁可以取300宽。
5)一般情况次梁宽度不宜小于200宽,某些特殊情况下,比如有时电梯间内风井洞口等,为了节省面积,可能墙体100,此时梁可以做小,100宽。
除了这类次要部位不宜小于100。
次梁高度:
经验截面:
常用250x600,250x500,200x500,200x400,200x300其他情况按照:
高宽比1.5~2.5之间取值。
截面是否合理:
看配筋率
梁顶部钢筋:
不大于1.6均算合理,越大说明截面利用越充分;
底部1.2左右最合适,大太多了一般需要陪两层钢筋,小了说明截面利用不充分
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