论文部分内容阅读
摘要:建造地下空间的成本要大大高于地上,其中地下车库以及主楼地下室外墙的合理设计对地下空间降本增效的影响较大。本文将从地下室外墙的计算模型、计算高度、地下室外墙上的荷载与荷载组合、设计时的裂缝控制原则、水平及竖向配筋的优化以及有关节点的优化等六大方面进行阐述,以期为其他类似工程设计提供参考。
关键词:计算模型、荷载取值、裂缝限值、配筋优化、节点优化
1地下室外墙的结构计算模型
地下室外墙设计时应对地下室的顶板、底板、内隔墙、垂直外墙、中间层楼板对外墙的支承作用、地下室外墙在顶板以上的延续性进行全面客观的分析与评价,从而确定与实际工作状况最为接近的几何模型与边界条件,才能保证安全与经济。
地下室外墙可看成是竖向放置的板,主要承受侧向的水、土压力以及上部结构传下来的荷载,因此本质上是板式压弯构件。当外墙的竖向力仅为顶板传来的荷载,忽略不计,可简化为板式受弯构件。
一般地下室顶板厚度较外墙薄,对外墙的转动约束可忽略,视作简支。地下室底板一般较厚,且底板下的地基土对底板的变形也起到一定的约束作用,可视作固定支承。当不存在顶板,且墙顶又无平面外支承时,墙顶应按自由端考虑。当地下室外墙同时作为主体结构的落地剪力墙时,对地下室外墙形成一定的转动约束,视为固定端。但主体结构外墙往往开较大的门窗洞口,其对外墙顶板的转动约束有限,此时偏安全需将地下一层外墙顶端视为铰支。中间层楼板可作为外墙连续板的中间支座,按刚性链杆考虑。
剪力墙住宅的地下室外墙模型与地下车库外墙模型不同,而地下车库外墙模型又因扶壁柱大小及与外墙垂直横墙间距大小而不同。
1.1 地下车库外墙的计算模型
很多结构设计师认为,扶壁柱的存在可以作为外墙板在水平方向的支座,故可以将外墙板按双向板设计。其目的是降低外墙板的平面外弯矩从而降低竖向配筋量,但其效果如何,还需具体分析。
在工程实践中,地下普通车库的层高一般3.7~3.8m,而地库的柱网尺寸一般均在8m以上,因此扶壁柱之间外墙板的长宽比均在2.0以上,沿高度方向的单向受力明显。扶壁柱的刚度与外墙比不够大,与基础底板及各层楼盖对外墙的约束刚度相比也不够大,充其量是弹性支座而无法达到固定支座。因此扶壁柱的存在并不能有效降低竖向钢筋计算值,反而会使水平筋由构造变为计算。下面以有扶壁柱的普通地下室外墙按单向板与双向板模型计算的比较说明。
图1~图3为外墙厚250mm,8.0m柱距,3.8m層高,1.5m覆土厚度及5.0kN/m2地面超载作用下,抗浮水位取室外地坪下500mm,按单向板及双向板模型计算的弯矩分布。
从弯矩分布看,在8.0/3.8=2.1的长宽比下,两种模型下外墙的竖向弯矩几乎相同,几乎没有体现出双向受力效应,采用双向板模型计算没有实际意义,也不具有经济性。从计算结果可知,双向板模型的水平向最大弯矩仅为22.20kN·m,小于C10@200时的极限弯矩26.7kN·m,不必在扶壁柱附近考虑任何的加强措施,而在实际的设计工作中,为了控制竖向裂缝的开展,水平钢筋的配筋多采用C12@150,对250mm厚的外墙而言,两侧的合计配筋率为0.60%。总之,只有扶壁柱距较小或层高较大,使得扶壁柱之间板块的长宽比小于2.0,采用双向板模型可降低竖向弯矩,从而降低竖向钢筋量。
1.2 剪力墙住宅地下室外墙的计算模型
剪力墙住宅的地下室外墙与纯地库的外墙有较大区别,前者存在较多的内隔墙与其垂直相交,且横墙间距较小,基本在3.0~4.5m之间;其次是主楼的地下室层高均不大,基本在2.6~3.3m之间,因此墙板长宽比基本在1.5左右。
前文所述,在实际工程设计中,需对模型进一步简化以便可以采用小软件等简单方法进行计算。墙与顶板、中间层楼板或底板连接处的边界条件与前文叙述一致,左右两边则需根据板块在该边是否连续及支承构件的刚度大小而取固支或铰支。下面以实际工程中的案例来分析说明如何将多跨连续板简化为一个个单块的双向板。
当为连续边或虽为端支座但支承构件对墙板的约束刚度较大时可简化为固接,如图4中5轴、8轴、12轴、15轴处的支承条件;当为端支座且支承构件对墙板的转动约束刚度较小时可简化为铰接,如图4中的1轴~3轴间的墙板在1轴与3轴处的支承条件、17轴~19轴间的墙板在17轴与19轴处的支承条件;3轴~17轴间的连续墙板在3轴、17轴处的支承条件理论上应简化为弹性转动约束,但在实际设计中,可采用固接和铰接两种支承条件分别进行计算,再根据端支座对墙板实际约束情况对内力及配筋进行适当调整。
2地下室外墙的计算高度
地下室外墙的计算高度,当基础底板较厚时(一般大于1.5倍墙厚),可从底板上皮算起;当底板厚度与外墙厚度相当时,应从底板中线算起。一些工程的基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。如为混凝土面层较厚的刚性地面,且在基坑肥槽回填之前完成,则外墙计算高度可算至地下室地面。但当刚性地面在基坑肥槽回填之后进行,则外墙计算高度算至底板上皮。此时为了减少计算高度,可以在外墙根部与基础底板交界处覆土厚度范围内设八字角,并配置构造钢筋,作为外墙根部的加腋,加腋坡度1:2,这时计算高度仍可地下室地坪起算。
3地下室外墙上的荷载与荷载组合
3.1地面超载取值
有的结构工程师在计算地下室外墙时,地面超载取20kN/m2。首先,对于全埋地下室,顶板有1.5m厚覆土,考虑覆土扩散作用,地面超载传递到顶板处已折减很多;其次不考虑消防车的可达性以及消防车荷载的作用范围,一律取值20kN/m2计算不合理;再次,消防车荷载是通过轮压施加到覆土层表面的局部荷载,即有限范围,而朗肯土压力公式中的地面超载q是基于墙顶所在半无限平面的均布荷载推导的,从而使得外墙的设计保守。对于主楼的地下室外墙,因地下室顶板高于室外地面,不存在覆土对超载的扩散作用,但地上建筑物的存在,使得消防车等重型车辆更难以靠近,故由局部荷载引起的附加侧向土压力就更为有限。综上所述,在计算地下室外墙时,一般民用建筑的室外地面活载可取5kN/m2(包括可能停放消防车的室外地面),有特殊情况时,按实际选取。一些比较有影响力的地方规范,如《北京市建筑设计细则》2.1.6条对此明确规定,虽北京地区不适用于其他地区,但参考价值是有的。 3.2水土压力取值
导致水土压力取值偏大因素较多,影响较大的因素有二,其一是模型墙顶覆土厚度取值太过粗糙;其二是水土压力采用水土分算原则,但是地下水位以下的土压力计算时没有采用浮重度。因此,在外墙设计时,地下水位以上的土容重可取18kN/m3,水位以下的土浮重度可取11kN/m3。
3.3荷载分项系数取值
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)4.0.1条中明确将土压力与水压力列为永久荷载。根据《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018)知,分项系数取1.3。地面超载按活荷载对待,分项系数取1.5。
4地下室外墙的裂缝控制原则
在计算地下室外墙配筋时,是否考虑裂缝及裂缝宽度限值对配筋计算结果影响较大。最常见有两大问题,其一是保护层厚度取值不合理;其二是裂缝宽度限值不妥。
4.1保护层厚度取值
一些结构工程师很随意地将外墙的保护层厚度定为50mm,且不说对配筋计算有影响,对裂缝控制而言也极为不利。综合《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)及《人民防空地下室设计规范》(GB500038-2005)的有关要求,设建筑防水层的地下室外墙外侧的保护层厚度可取30mm,内侧保护层厚度可取15mm。比较有影响力的地方规范,如《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-501-2009(2016年版)中8.1.10条也根据外墙外侧有无建筑防水做法而分别取25mm或40mm。虽北京地区不适用于其他地区,但参考价值是有的。
4.2裂缝宽度限值控制
裂缝宽度限值的控制核心问题是环境类别的确定问题,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中表3.5.2条以及3.4.5条对环境类别的划分以及相对应的裂缝宽度限值均已做明确规定。但是地下室外墙设有建筑防水层时,混凝土结构的环境类别如何确定,规范并没有明确。一般认为,建筑防水层的存在,已经阻隔地下水与土壤对混凝土的不利作用,即混凝土并没有置于“干湿交替”、“水位频繁变动”的环境中,同时也不属于露天环境,因此其环境类别与“室内干燥环境”相似,故可视为一类环境,相应的裂缝宽度限值可放宽至0.3mm,若再考虑表3.4.5条下注1,其最大裂缝宽度限值还可放宽至0.4mm。《全国民用建筑工程设计技术措施》(2012年版)结构篇之混凝土分册2.6.5条也有同样的规定。笔者认为,裂缝宽度限值属于正常使用极限状态层面的设计要求,在规范框架之下可灵活把控,不必从严控制。
5钢筋的优化配置原则
5.1竖向钢筋的优化配置
一些结构工程师在配置外侧竖向钢筋时,采用将墙底最大负弯矩筋全部拉通的方式,这种配筋方式是非常不经济。无论对承载力极限状态的强度计算还是对正常使用极限狀态的裂缝宽度验算均没能使结构的可靠度得到有效提高。
实际上,无论是悬臂模型还是下固上铰模型,墙身负弯矩在靠近墙底的范围内梯度很大,墙底负弯矩峰值沿高度向上迅速衰减。分别以这两种模型在均布荷载和三角形荷载作用下的弯矩图进行阐述,详见图7~图8。
对于悬臂结构,外侧竖向钢筋减至一半的理论截断点在不高于0.293l,考虑钢筋的锚固长度也不会超过0.5l(钢筋直径不大于22mm),故悬臂结构可将半数的钢筋在0.5l处截断。实际工程中可采取同一种直径,间距可选75mm、100mm,然后在半高处隔一断一,这样既能满足底部最大弯矩的强度要求,又可满足构造要求,同时钢筋间距减少也有利于裂缝控制,经济性也能得到改善。
对于下固上铰结构,当钢筋直径不大于22mm时,可将半数钢筋在1/3高处截断。实际工程设计时同悬臂结构。
5.2水平钢筋的优化配置
当地下车库按规范要求设置变形缝或后浇带时,水平分布筋可按双侧合计0.3%的构造要求配置。既与《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)12.2.5条的规定相符,也与《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)对于单向板分布钢筋最小配筋率的规定相符。对于超长不设缝的地下结构,设计方面可以要求采用低收缩或微膨胀混凝土、设置后浇带或加强带、采用细而密的配筋方式,也可适当增加水平构造钢筋的配筋率,但不能过大,可按受弯构件的最小配筋率,即双侧合计0.4%。
6地下室外墙有关节点的优化
一些工程师习惯在基础底板及各层顶板与外墙连接部位设置与墙等厚的暗梁,甚至设置凸出墙面的明梁,实属没必要。地下室外墙的平面刚度与梁的抗弯刚度相比非常大,属于刚性墙,所设置的暗梁或明梁不可能发挥其抗弯作用,不经济。
7总结
1. 地下车库外墙和剪力墙住宅外墙在计算模型的选取时,有所不同,需要根据有无扶壁柱及内隔墙、以及它们的间距来确定采用单向板或双向板模型。
2. 地下室外墙的计算高度起算位置是根据基础底板与外墙的厚度比,一般大于1.5倍时,从基础底板面算起。一些工程的基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。
3. 在计算地下室外墙时,一般民用建筑的室外地面活载可取5kN/m2(包括可能停放消防车的室外地面),有特殊情况时,按实际选取。地下水位以上的土容重可取18kN/m3,水位以下的土浮重度可取11kN/m3。水土压力的分项系数取1.3。地面超载按活荷载对待,分项系数取1.5。
4.设有建筑防水层的地下室外墙外侧的保护层厚度可取30mm,内侧保护层厚度可取15mm;一般情况下,地下室外墙的裂缝宽度限值可放宽至0.3mm。
5.地下室外墙的竖向外侧钢筋在设计时可采取隔一断一方式,截断的位置对顶端为自由时为1/2墙高处,顶端为铰接时为1/3墙高处,既经济又能控制裂缝的开展。
参考文献
[1]李文平.建筑结构优化设计方法及案例分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.
[2]李文平.地下建筑结构设计优化及案例分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2019.
[3] 北京市建筑设计技术细则[S].北京:北京市建筑设计标准化办公室,2005.
[4] GB50011-2010建筑抗震设计规范(2016年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
[5] GB50010-2010混凝土结构设计规范(2015年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
[6] GB50108-2008地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社,2009.
[7] JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[8] 2003全国民用建筑工程设计技术措施结构[S].北京:中国建筑标准设计研究院,2003.
个人简介:姓名:刘 巍 出生年月:1988年1月 性别:男,籍贯:安徽太和 毕业于东南大学结构工程专业,学历:研究生,学位:工学硕士,技术职称:工程师,专业方向:土木工程。国家一级注册结构工程师
中天环宇建筑设计有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230011
关键词:计算模型、荷载取值、裂缝限值、配筋优化、节点优化
1地下室外墙的结构计算模型
地下室外墙设计时应对地下室的顶板、底板、内隔墙、垂直外墙、中间层楼板对外墙的支承作用、地下室外墙在顶板以上的延续性进行全面客观的分析与评价,从而确定与实际工作状况最为接近的几何模型与边界条件,才能保证安全与经济。
地下室外墙可看成是竖向放置的板,主要承受侧向的水、土压力以及上部结构传下来的荷载,因此本质上是板式压弯构件。当外墙的竖向力仅为顶板传来的荷载,忽略不计,可简化为板式受弯构件。
一般地下室顶板厚度较外墙薄,对外墙的转动约束可忽略,视作简支。地下室底板一般较厚,且底板下的地基土对底板的变形也起到一定的约束作用,可视作固定支承。当不存在顶板,且墙顶又无平面外支承时,墙顶应按自由端考虑。当地下室外墙同时作为主体结构的落地剪力墙时,对地下室外墙形成一定的转动约束,视为固定端。但主体结构外墙往往开较大的门窗洞口,其对外墙顶板的转动约束有限,此时偏安全需将地下一层外墙顶端视为铰支。中间层楼板可作为外墙连续板的中间支座,按刚性链杆考虑。
剪力墙住宅的地下室外墙模型与地下车库外墙模型不同,而地下车库外墙模型又因扶壁柱大小及与外墙垂直横墙间距大小而不同。
1.1 地下车库外墙的计算模型
很多结构设计师认为,扶壁柱的存在可以作为外墙板在水平方向的支座,故可以将外墙板按双向板设计。其目的是降低外墙板的平面外弯矩从而降低竖向配筋量,但其效果如何,还需具体分析。
在工程实践中,地下普通车库的层高一般3.7~3.8m,而地库的柱网尺寸一般均在8m以上,因此扶壁柱之间外墙板的长宽比均在2.0以上,沿高度方向的单向受力明显。扶壁柱的刚度与外墙比不够大,与基础底板及各层楼盖对外墙的约束刚度相比也不够大,充其量是弹性支座而无法达到固定支座。因此扶壁柱的存在并不能有效降低竖向钢筋计算值,反而会使水平筋由构造变为计算。下面以有扶壁柱的普通地下室外墙按单向板与双向板模型计算的比较说明。
图1~图3为外墙厚250mm,8.0m柱距,3.8m層高,1.5m覆土厚度及5.0kN/m2地面超载作用下,抗浮水位取室外地坪下500mm,按单向板及双向板模型计算的弯矩分布。
从弯矩分布看,在8.0/3.8=2.1的长宽比下,两种模型下外墙的竖向弯矩几乎相同,几乎没有体现出双向受力效应,采用双向板模型计算没有实际意义,也不具有经济性。从计算结果可知,双向板模型的水平向最大弯矩仅为22.20kN·m,小于C10@200时的极限弯矩26.7kN·m,不必在扶壁柱附近考虑任何的加强措施,而在实际的设计工作中,为了控制竖向裂缝的开展,水平钢筋的配筋多采用C12@150,对250mm厚的外墙而言,两侧的合计配筋率为0.60%。总之,只有扶壁柱距较小或层高较大,使得扶壁柱之间板块的长宽比小于2.0,采用双向板模型可降低竖向弯矩,从而降低竖向钢筋量。
1.2 剪力墙住宅地下室外墙的计算模型
剪力墙住宅的地下室外墙与纯地库的外墙有较大区别,前者存在较多的内隔墙与其垂直相交,且横墙间距较小,基本在3.0~4.5m之间;其次是主楼的地下室层高均不大,基本在2.6~3.3m之间,因此墙板长宽比基本在1.5左右。
前文所述,在实际工程设计中,需对模型进一步简化以便可以采用小软件等简单方法进行计算。墙与顶板、中间层楼板或底板连接处的边界条件与前文叙述一致,左右两边则需根据板块在该边是否连续及支承构件的刚度大小而取固支或铰支。下面以实际工程中的案例来分析说明如何将多跨连续板简化为一个个单块的双向板。
当为连续边或虽为端支座但支承构件对墙板的约束刚度较大时可简化为固接,如图4中5轴、8轴、12轴、15轴处的支承条件;当为端支座且支承构件对墙板的转动约束刚度较小时可简化为铰接,如图4中的1轴~3轴间的墙板在1轴与3轴处的支承条件、17轴~19轴间的墙板在17轴与19轴处的支承条件;3轴~17轴间的连续墙板在3轴、17轴处的支承条件理论上应简化为弹性转动约束,但在实际设计中,可采用固接和铰接两种支承条件分别进行计算,再根据端支座对墙板实际约束情况对内力及配筋进行适当调整。
2地下室外墙的计算高度
地下室外墙的计算高度,当基础底板较厚时(一般大于1.5倍墙厚),可从底板上皮算起;当底板厚度与外墙厚度相当时,应从底板中线算起。一些工程的基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。如为混凝土面层较厚的刚性地面,且在基坑肥槽回填之前完成,则外墙计算高度可算至地下室地面。但当刚性地面在基坑肥槽回填之后进行,则外墙计算高度算至底板上皮。此时为了减少计算高度,可以在外墙根部与基础底板交界处覆土厚度范围内设八字角,并配置构造钢筋,作为外墙根部的加腋,加腋坡度1:2,这时计算高度仍可地下室地坪起算。
3地下室外墙上的荷载与荷载组合
3.1地面超载取值
有的结构工程师在计算地下室外墙时,地面超载取20kN/m2。首先,对于全埋地下室,顶板有1.5m厚覆土,考虑覆土扩散作用,地面超载传递到顶板处已折减很多;其次不考虑消防车的可达性以及消防车荷载的作用范围,一律取值20kN/m2计算不合理;再次,消防车荷载是通过轮压施加到覆土层表面的局部荷载,即有限范围,而朗肯土压力公式中的地面超载q是基于墙顶所在半无限平面的均布荷载推导的,从而使得外墙的设计保守。对于主楼的地下室外墙,因地下室顶板高于室外地面,不存在覆土对超载的扩散作用,但地上建筑物的存在,使得消防车等重型车辆更难以靠近,故由局部荷载引起的附加侧向土压力就更为有限。综上所述,在计算地下室外墙时,一般民用建筑的室外地面活载可取5kN/m2(包括可能停放消防车的室外地面),有特殊情况时,按实际选取。一些比较有影响力的地方规范,如《北京市建筑设计细则》2.1.6条对此明确规定,虽北京地区不适用于其他地区,但参考价值是有的。 3.2水土压力取值
导致水土压力取值偏大因素较多,影响较大的因素有二,其一是模型墙顶覆土厚度取值太过粗糙;其二是水土压力采用水土分算原则,但是地下水位以下的土压力计算时没有采用浮重度。因此,在外墙设计时,地下水位以上的土容重可取18kN/m3,水位以下的土浮重度可取11kN/m3。
3.3荷载分项系数取值
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)4.0.1条中明确将土压力与水压力列为永久荷载。根据《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-2018)知,分项系数取1.3。地面超载按活荷载对待,分项系数取1.5。
4地下室外墙的裂缝控制原则
在计算地下室外墙配筋时,是否考虑裂缝及裂缝宽度限值对配筋计算结果影响较大。最常见有两大问题,其一是保护层厚度取值不合理;其二是裂缝宽度限值不妥。
4.1保护层厚度取值
一些结构工程师很随意地将外墙的保护层厚度定为50mm,且不说对配筋计算有影响,对裂缝控制而言也极为不利。综合《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)及《人民防空地下室设计规范》(GB500038-2005)的有关要求,设建筑防水层的地下室外墙外侧的保护层厚度可取30mm,内侧保护层厚度可取15mm。比较有影响力的地方规范,如《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》DBJ11-501-2009(2016年版)中8.1.10条也根据外墙外侧有无建筑防水做法而分别取25mm或40mm。虽北京地区不适用于其他地区,但参考价值是有的。
4.2裂缝宽度限值控制
裂缝宽度限值的控制核心问题是环境类别的确定问题,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中表3.5.2条以及3.4.5条对环境类别的划分以及相对应的裂缝宽度限值均已做明确规定。但是地下室外墙设有建筑防水层时,混凝土结构的环境类别如何确定,规范并没有明确。一般认为,建筑防水层的存在,已经阻隔地下水与土壤对混凝土的不利作用,即混凝土并没有置于“干湿交替”、“水位频繁变动”的环境中,同时也不属于露天环境,因此其环境类别与“室内干燥环境”相似,故可视为一类环境,相应的裂缝宽度限值可放宽至0.3mm,若再考虑表3.4.5条下注1,其最大裂缝宽度限值还可放宽至0.4mm。《全国民用建筑工程设计技术措施》(2012年版)结构篇之混凝土分册2.6.5条也有同样的规定。笔者认为,裂缝宽度限值属于正常使用极限状态层面的设计要求,在规范框架之下可灵活把控,不必从严控制。
5钢筋的优化配置原则
5.1竖向钢筋的优化配置
一些结构工程师在配置外侧竖向钢筋时,采用将墙底最大负弯矩筋全部拉通的方式,这种配筋方式是非常不经济。无论对承载力极限状态的强度计算还是对正常使用极限狀态的裂缝宽度验算均没能使结构的可靠度得到有效提高。
实际上,无论是悬臂模型还是下固上铰模型,墙身负弯矩在靠近墙底的范围内梯度很大,墙底负弯矩峰值沿高度向上迅速衰减。分别以这两种模型在均布荷载和三角形荷载作用下的弯矩图进行阐述,详见图7~图8。
对于悬臂结构,外侧竖向钢筋减至一半的理论截断点在不高于0.293l,考虑钢筋的锚固长度也不会超过0.5l(钢筋直径不大于22mm),故悬臂结构可将半数的钢筋在0.5l处截断。实际工程中可采取同一种直径,间距可选75mm、100mm,然后在半高处隔一断一,这样既能满足底部最大弯矩的强度要求,又可满足构造要求,同时钢筋间距减少也有利于裂缝控制,经济性也能得到改善。
对于下固上铰结构,当钢筋直径不大于22mm时,可将半数钢筋在1/3高处截断。实际工程设计时同悬臂结构。
5.2水平钢筋的优化配置
当地下车库按规范要求设置变形缝或后浇带时,水平分布筋可按双侧合计0.3%的构造要求配置。既与《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)12.2.5条的规定相符,也与《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)对于单向板分布钢筋最小配筋率的规定相符。对于超长不设缝的地下结构,设计方面可以要求采用低收缩或微膨胀混凝土、设置后浇带或加强带、采用细而密的配筋方式,也可适当增加水平构造钢筋的配筋率,但不能过大,可按受弯构件的最小配筋率,即双侧合计0.4%。
6地下室外墙有关节点的优化
一些工程师习惯在基础底板及各层顶板与外墙连接部位设置与墙等厚的暗梁,甚至设置凸出墙面的明梁,实属没必要。地下室外墙的平面刚度与梁的抗弯刚度相比非常大,属于刚性墙,所设置的暗梁或明梁不可能发挥其抗弯作用,不经济。
7总结
1. 地下车库外墙和剪力墙住宅外墙在计算模型的选取时,有所不同,需要根据有无扶壁柱及内隔墙、以及它们的间距来确定采用单向板或双向板模型。
2. 地下室外墙的计算高度起算位置是根据基础底板与外墙的厚度比,一般大于1.5倍时,从基础底板面算起。一些工程的基础底板上有较厚的覆土,这时最下层外墙的计算高度应视该层地面做法而定。
3. 在计算地下室外墙时,一般民用建筑的室外地面活载可取5kN/m2(包括可能停放消防车的室外地面),有特殊情况时,按实际选取。地下水位以上的土容重可取18kN/m3,水位以下的土浮重度可取11kN/m3。水土压力的分项系数取1.3。地面超载按活荷载对待,分项系数取1.5。
4.设有建筑防水层的地下室外墙外侧的保护层厚度可取30mm,内侧保护层厚度可取15mm;一般情况下,地下室外墙的裂缝宽度限值可放宽至0.3mm。
5.地下室外墙的竖向外侧钢筋在设计时可采取隔一断一方式,截断的位置对顶端为自由时为1/2墙高处,顶端为铰接时为1/3墙高处,既经济又能控制裂缝的开展。
参考文献
[1]李文平.建筑结构优化设计方法及案例分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.
[2]李文平.地下建筑结构设计优化及案例分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2019.
[3] 北京市建筑设计技术细则[S].北京:北京市建筑设计标准化办公室,2005.
[4] GB50011-2010建筑抗震设计规范(2016年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
[5] GB50010-2010混凝土结构设计规范(2015年版)[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.
[6] GB50108-2008地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社,2009.
[7] JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[8] 2003全国民用建筑工程设计技术措施结构[S].北京:中国建筑标准设计研究院,2003.
个人简介:姓名:刘 巍 出生年月:1988年1月 性别:男,籍贯:安徽太和 毕业于东南大学结构工程专业,学历:研究生,学位:工学硕士,技术职称:工程师,专业方向:土木工程。国家一级注册结构工程师
中天环宇建筑设计有限公司安徽分公司 安徽 合肥 230011