sg109-2民用建筑工程设计常见问题分析及图示05sg109-2

sg109-2民用建筑工程设计常见问题分析及图示05sg109-2内容摘要：

种半地下室是露出地面以上较少，如在 1m 左右，不设窗井，而且地下室的层高也较小，如 2m左右，地下仅作为储室物之用。 露出地面部分仅有通气窗孔，孔的水平截面积很小。 对此种情形，由于其露出地面较少，且削弱外墙的截面也很少，因此可以不将此种半地下室作为一层 考虑。 民用建筑工程设计常见问题分析及图示 (砌体结构 ) 12 确定带阁楼房屋的层数和高度时没有区别对待。 原因分析： 《抗震规范》 GB 50011 表 1 规定，带阁楼的坡屋面房屋总高度应算到山尖墙的 l/2 高度处，但对阁楼是否按一层计算没有明确规定。 参照《建筑抗震设计手册》 (2020 年第二版 )应区别对待。 改进措施： (1)当阁楼高度较小，坡屋顶为现浇钢筋混凝土结构、钢屋架或钢筋混凝土屋架，坡屋顶下部设有轻质吊顶时，坡屋顶可作为一层的质点，阁楼不作为单独的一层计算，房屋高度计算到坡屋面的 1/2 高度处，如图 (a)所示。 (2)当阁楼层较高，且用于居住或储藏室时，坡屋面下边有现浇或装配式钢筋混凝土楼板，上边坡屋面为钢，混凝土或木屋盖时，坡屋面和楼板形成两个集中质点，阁楼层应单独按一层考虑，房屋高度算到坡屋面的 1/2 高处。 如果屋面与顶层楼板间的空间很小，不足以形成储物或人的活动空间，即形成”闷顶”或其高度小于 左右时，则可以不作为二个质点考虑，而将它们视作同一质点计算，且阁楼层不作为一层计算。 但应从构造上加强两部分的连接，以保证其为一个质点的作用。 如图 (b)所示。 (3)对屋面有部分突出的阁楼层，且高度在 以上，并可作为储物或人的活动空间时，应视阁楼层所占顶层的面积比例而定。 当局部阁楼层面积占顶层总面积的 1/3 或者不超过一半时，此时计算时不作为一层，而将突出部分按规范中的局部突出计算，将其质量作为顶板层的荷载计入。 然后在验算局部突出部分的房屋时，应按规定加大三倍地震作用计算；但该部分荷载只对验算突出部分时计算，并不传递给下一层。 当阁楼层面积超过顶层面积的一半时，应将阁楼层也作为一层确定层数。 如图 (c)所示。 层数未超过规范规定，但高度稍有超过。 改进措施： 多层砌体房屋的层数和 高度均应满足规范规定，但应注意层数限制比高度更为重要。 如果层数已符合规范规定，高度稍有出入时，《抗震规范》 GB 50011 对房屋总高度的放宽措施，当室内外高差大于 民用建筑工程设计常见问题分析及图示 (砌体结构 ) 13 或等于 600mm 时，房屋总高度应允许比表 数据适当增加，但不应多于 1m。 当然，如果总高度上有较大突破时则是不允许的。 底部框架 抗震墙房屋中，底部抗震墙在布置和数量上未满足规范相应的要求。 原因分析： 首先需要明确，底部框架 抗震墙房屋是一种不利于抗震的结构体系，因为它既是上下层不同材料组成的结构，又是上下层刚度差异较大的结 构。 由于我国还处于发展中国家，从经济上考虑可采用此类结构，但必须采取相应的措施加以严格限制，以保证结构抗震的安全。 底部框架结构必须有底部抗震墙是从国内外的震害经验中得到的，地震中底部框架较大的变形会使此类结构一塌到底，造成生命和财产的重大损失。 改进措施： 柔性框架对于抵抗侧力的能力较弱，作为底部框架结构必须按《抗震规范》 GB 50011 第 条要求设置一定数量的抗震墙，以抵抗水平地震作用。 底部抗震墙的间距除应满足规范规定最大间距的限制外，还考虑此类结构的特点，即按二道抗震设防防线来考虑底部抗震墙的 数量。 规范规定底部抗震墙必须承担 100%的地震作用，布置必要数量的抗震墙。 同时，作为安全储备，还要求框架也应能承担 20%的地震作用，以便作为底部框架 — 抗震墙的第二道抗震设防防线。 对“过渡层”应采取的加强措施应用不当。 原因分析： 对于底部框架 抗震墙房屋，上层为各类砌体结构，其间的第一层砌体房屋称之谓过渡层。 过渡层是材料和刚度变化的交接处，为了达到沿房屋的高度方向的刚度尽量不要发生突变，因此应使过渡层的刚度处于底部框架 — 抗震墙和上部结构之间，以形成一个刚度渐变过程。 改进措施： 根据《抗震规范 》 GB 50011 第 、 、 条规定： (1)过渡层应采用现浇钢筋混凝土或装配整体式钢筋混凝土楼盖，楼板厚度不得小于 120mm。 并应少开洞口或开小洞口。 当洞口尺寸大于 800mm 时，洞口周边应设置边梁，以使过渡层楼盖有较大的水平刚度。 (2)过渡层的构造柱应进行加强，包括适当扩大截面积和增大纵向钢筋。 同时，应使过渡层的构造柱纵筋插入下层框架梁或柱或墙中，形成良好的锚固。 (3)保证过渡层所使用的各种材料强度等级较高。 以上这些措施都是仅限于过渡层的，至于上部各层砌体的设置，则不必特别加 强。 底部框架 抗震墙房屋，上部砌体与底部抗震墙或框架不能全部对齐，未采取有效措施。 原因分析： 底部框架 抗震墙、上部为各种砌体承重的房屋，是一种抗震性能较差，地震时易造成破坏较重的结构形式。 为了保证上下层结构的连续性，规范要求上部砌体承重墙要与底部框架或抗震墙对齐。 如用于一般底部用作商店、办公等需要空间较宽敞的场所。 而上层则是一般的住宅或小开间的房间。 所以上下层墙只可能有一部分对齐。 改进措施： 规范规定“基本对齐’’的原则，即大部分的上部承重墙应落在框架梁或墙上。 在一个独立的抗震单元中 (一 般为五个开间六道横墙 )，当有二道横墙不对齐，且此二道横墙不是紧相邻的时候，可认为符合规范规定的基本对齐的原则。 如图 所示。 对于不能落在底层框架梁或墙上的砌体承重墙，应当在过渡层设置次梁。 在次梁设计时，应考虑由于竖向抗侧力构件不连续的影响，对次梁构件的两端支座适当加强，并宜对传递给水平转换构件的地震作用乘以 ～ 的增大系数。 此外，还应对过渡层在构造上予以加强，如对过渡层支承在次梁上的墙段．配置水平钢筋，以增强该墙的刚度，减少裂缝的可能性。 民用建筑工程设计常见问题分析及图示 (砌体结构 ) 14 在底部框架 抗震墙房屋设计中 ，必须在纵横二个方向上都设有抗震墙。 误以为底部的抗震墙越多、越强越好。 原因分析： 底部框架 抗震墙房屋中，必须在两个方向都设置底部抗震墙，这是保证这类结构安全所必须的。 但是，也不是说底层布置的抗震墙，数量越多越好，抗侧刚度越强越好。 从概念设计的要求出发，应使上下各层的侧移刚度一致或沿高度均匀变化。 因此，不能使任何层的侧移刚度有过强或过弱的偏向。 工程设计中，由于底部大多采用钢筋混凝土抗震墙，因此其刚度远比上层砌体的刚度大得多。 所以在设计中务必协调好上下层的刚度比，特别不要使底部的刚度比过大，以免造成底部承担过 大的地震剪力，使过渡层遭到破坏。 改进措施： 底部框架层应按《抗震规范》 GB 50011 第 条的规定，布置一定数量的剪力墙；同时应保证底层与底部第二层侧向刚度接近，第三层与底部第二层侧向刚度比满足规范的限值要求；除 7 度且总层数不超过五层的底部框架 抗震墙房屋允许框架之间采用砌体抗震墙外，其余情况均应采用钢筋混凝土抗震墙。 为了降低底部抗震墙的侧移刚度，可以采取在抗震墙上开设结构洞口或设置带缝的剪力墙，即墙的钢筋仍为连续设置，在浇注混凝土墙时留置一道垂直向的缝隙，宽度在 10～ 20mm，可用聚苯板嵌入。 规范中对上层与底层的侧移刚度比不应小于 1 的规定就是出于此考虑的。 底框 抗震墙房屋中，没有正确确定框架和抗震墙的抗震墙的抗震等级。 改进措施： 底部框架 抗震墙房屋的底部框架及其抗震墙承担着上部各层砌体结构的地震作用，其重要程度如前已述，因考虑到此类结构所处的不利条件，因此，对底部框架及抗震墙比一般框架 — 抗震墙提出更高的要求。 如对底层的抗震墙的设计剪力，要乘以增大系数；底部抗震墙要承担全部的纵向或横向地震剪力等。 在确定底部框架 抗震墙房屋的框架和墙的抗震等级时，虽然底框结构的层数和总高度均有较 严格的限制，比一般的现浇钢筋混凝土框架 剪力墙要低得多，但是，出于对此类不利的结构形式的安全考虑，抗震等级取用现浇钢筋混凝土框架 剪力墙结构中的高限值。 按《抗震规范》 GB 5001l 第 条规定，6 度时，底部框架和抗震墙均取三级； 7 度时，底部框架和抗震墙均取二级； 8 度时，底部框架和抗震墙均取一级。 设计内框架结构的多层砌体房屋时，未根据其结构的特殊性来满足规范的要求。 原因分析： 内框架结构是一种内设钢筋混凝土梁、板、柱和抗震墙，而外墙均为砌体的结构。 在不同材料组成的整体结构中，内外不 同材料和刚度上的差异对抗震不利，需要通过精心设计来保证结构整体安全。 改进措施： 《抗震规范》 GB 50011 第 、 条和 节对内框架房屋的结构布置、外墙组合柱以及构造的有关规定。 (1)对内框架从结构布置上要加以较严格的限制，如尽量采用矩形平面；均匀地布置抗震横墙；尽量采用各层层高相等，截面变化最小的内、外柱和墙垛；立面布置应规则，上下洞口尽量大小一致并对齐等。 (2)在布置楼梯间时，应尽量布置在中段。 如果布置在尽端，则宜另行采取加强措施。 在楼梯间的布置上应特别注意，即楼梯间的横墙应沿 房屋宽度全长布置，而不允许只有局部横墙布置在楼梯两侧。 如图 民用建筑工程设计常见问题分析及图示 (砌体结构 ) 15 所示。 (3)对于内框架结构的横墙布置，作为内框架中的抗震横墙，其间距有明确规定，即 8 度时分别为 25m、 21m 和 18m。 此限值已比 89 年的抗震规范严格，这是考虑到横墙间的地震作用的传递要靠楼盖的水平刚度。 而内框架结构房屋一般用作轻工业、电子、印染等厂房，有的难免要开有洞口等要求。 因此横墙限值从严掌握。 (4)内框架结构中的内部框架梁板柱的设计，可以按一般框架结构设计，不论是现浇钢筋混凝土还是装配式钢筋混凝土结构都一样。 对其抗震等级 8 度时分别取四级、三级和二级。 (5)内框架结构设计中的外砌体墙的设计也是重要一环。 宏观地震调查证明，内框架结构的破坏，一般首先从抗震墙开始，也即作为结构的第一道防线首当其冲。 然后不是内框架而是外砌体墙破坏。 由于内框架中的内柱截面较小，它所承担的地震剪力也较小，所以先破坏的是外墙砌体墙垛。 基于这种考虑，我们对于外砌体墙垛，要求有一定的宽度，此宽度要求应严于多层砌体房屋的局部尺寸要求。 当然具体还要视内框架房屋的开间大小确定。 对于外墙砌体墙垛 ,一般规定了最小构造柱截面尺寸为 240X 240mm，竖筋不小 于 4 14，箍筋间距不大于 200mm。 但对于 7 度横墙间距大于 18m， 8 度横墙间距大于 15m 的外纵墙窗间墙，应做成组合柱。 即在墙垛中设置加大截面的构造柱或按《砌体规范》 GB 50007第 节的组合砖砌体。 内框架结构的框架梁支承在外纵墙上时，若墙体过薄、梁端支承长度不够，将会影响力的传递和结构安全，因此梁在外纵墙上的最小支承长度为 300mm。 当墙厚不足时，应在墙厚方向出垛，保证其最小支承长度。 (6)对于内框架结构的外墙还应注意：内框架梁支于外纵墙垛，一般虽按简支考虑，但工程实际受力状态，由于有上层荷载对其 的约束，所以实际会产生相当大的嵌固弯矩。 对此，对外纵墙垛是很不利的，必须予以考虑。 由于计算上一般忽略此点，所以必须在构造上加以保证，以避免在此部位发生破坏。 门厅采用梁柱结构以形成局部大空间的多层砌体结构，仍按内框架结构对待。 原因分析： 多层砌体结构房屋，原则上不能在内部设局部内框架结构，主要是由于结构动力特性的不同，不同结构处于同一结构单元内的变形、刚度都不一致，而且在地震时各部分将会“各行其是”，造成连接部位的破坏。 不过，在多层砌体房屋中，为了要取得较大的空间仅在门厅部分设置一、二层的 梁柱结构，可以不认为是“内框架”。 因为此时主要的承重结构仍然是多层砌体，纵、横墙起主要抗侧力作用，而门厅局部的梁和柱只在承担垂直荷载时起作用。 改进措施： 这样的结构布置，在构造上应予以重视，尽量不要使梁柱结构部分承载的面积太大，并应加强门厅侧边墙体妁布置。 结构分析与计算 多层砌体结构房屋在抗震验算和分析时，未考虑其特点和要求，进行墙体截面的抗剪强度验算。 改进措施： 归纳起来主要有下列四点： 多层砌体房屋建筑高度一般均在 25m 以下，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度方向分布均比较均 匀，因此在抗震计算时可以采用简化的基底剪力法； 民用建筑工程设计常见问题分析及图示 (砌体结构 ) 16 多层砌体结构是一种刚度比较大的的刚性建筑，其结构的基本周期一般均在 以内。 在地震影响系数曲线图上都处于平台上，水平地震影响系数α值均可取最大值α MAX； 一般情况下 6 度时均不进行截面抗震验算，对天然地基及基础上的多层砌体结构也不必进行抗震承载力验算； 多层砌体结构只考虑水平地震作用而不考虑竖向地震作用。 同时，多层砌体结构也不进行多遇地震下的抗震变形验算，因为砌体的刚性大而变形能力很小，一般砌体墙在水平侧移达到 1/4000 时就将出现初裂，所以主 要控制强度而不进行变形验算。 至于大震时的破坏均由抗震构造措施来解决，如设置构造柱、圈梁等。 由于以上的特点，对多层砌体结构而言，主要进行墙体截面的抗震抗剪强度验算即可。 地震作用计算时，未正确选择不利墙段。 原因分析： 一般来说，地震作用的不利墙段与静力作用不利墙段是不会一致的。 因为在地震作用下主要是验算墙体在水平力作用下的承载能力，即抗剪能力。