施工图设计常见问题的研讨
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施工图设计常见问题的研讨. 一 、基础设计: 1 、目前,江苏省对于予制空心管桩与予制空心方桩运用的审查尺度。 抗压桩 —— 予制空心管桩、予制空心方桩可用于 100 米以内的建筑工程。当建筑高度超过 60 米,管桩直径不宜小于 600mm ,空心方桩边长不宜小于 500mm ,桩的接头数不宜多于 3 个。. 一 、基础设计:

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施工图设计常见问题的研讨

一、基础设计:

1、目前,江苏省对于予制空心管桩与予制空心方桩运用的审查尺度。

抗压桩——予制空心管桩、予制空心方桩可用于100米以内的建筑工程。当建筑高度超过60米,管桩直径不宜小于600mm,空心方桩边长不宜小于500mm,桩的接头数不宜多于3个。


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一、基础设计:

抗拔桩—慎用空心管桩与空心方桩作为抗拔桩。若一定要用(需提前与报审的施工图审查机构沟通)宜采用单节桩,桩顶与承台之间的连接应加强,内灌配筋混凝土长度不小于8d(管桩)、8倍边长(空心方桩)。若采用两节以上桩,桩之间的连接应采用机械连接方法并需通过省级专家论证。

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一、基础设计:

2、抗拔锚杆(索)——慎用于土层,一般可用于锚固端在强风化以上的岩层内。对于持力层是硬塑以上(风化残积层)的土层宜采用端部扩大技术,但需解决好耐久性问题。

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一、基础设计:

3、桩基设计应十分重视静载试桩,试桩分两种:

3.1、工程桩施工前,应通过静载试桩,其目标是确定单桩承载力并检查成桩的可行性 。

工程桩施工后,应进行竖向承载力检测,其目标是检查施工质量。

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一、基础设计:

设计院应十分重视“前试桩”。有些习惯性的错位做法:有的试桩只要求加载到按地勘报告得到的估算值;也有很多试桩要求做到破坏。“前试桩”应要求试桩加载到《建筑地基基础设计规范》附录Q“单桩竖向静载荷实验要点”所规定的极限加载值,达到该值时,对应的沉降量大约40mm,桩并没有破坏,再加载已无必要。

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一、基础设计:

卸载后仍然可以使用。很多工程加载到“地勘报告”估算值,此时对应沉降量只有10多mm,桩的承载力没有充分发挥。

3.2、“前试桩”还可以得到一个成果:通过试桩确定工程桩“终止打桩”标准。(经验与教训:“宿迁金鹰”、“泰州皇家花园一期”桩基工程)。

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一、基础设计:

对于静压方法施工的予制桩应确定:“终桩”的最小压桩力;对于锤击方法施工的预制桩:确定最后十击的贯入度;对于嵌岩钻孔桩:应给出进入持力层基岩面的判定标准,(进入持力层基岩界面时钻孔速度发生的变化、泥浆循环返上来的岩粒直径)。

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一、基础设计:

这些“终桩”标准是确保桩基承载力的重要条件。由于场地地质条件总是变化复杂的,桩基设计一般提出双控指标,而桩长只是参考指标,上述“终止打桩”标准是重要指标。那些只规定桩长的桩基设计,存在安全风险。

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一、基础设计:

3.3、关于“前试桩”数量,规范规定,静载试桩在同一条件下不宜少于总桩数的1%,且不应少于3根。当一个项目含有多个塔楼,地质条件相近、桩型相同时 ,静载试桩数量不少于1%,每栋塔楼至少试桩一根。

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一、基础设计:

4、关于桩基设计常见问题的讨论:

4.1、桩基设计步骤:考虑长期使用荷载作用进行桩位布置,此时各桩的桩顶反力应控制不大于Ra;然后再验算有风作用、地震作用效应组合的工况,即偏心竖向力作用下最大桩顶反力,控制其不大于1.2Ra(仅有风载效应组合);1.5Ra(有地震效应组合)。

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一、基础设计:

在7度抗震设防区,轴心竖向荷载作用下,桩顶反力不大于Ra,偏心竖向作用下,桩顶反力一般都能满足不大于1.2Ra或1.5Ra(有地震组合时)。

审查施工图时发现,有很多设计错误的用偏心荷载作用下最大桩顶反力不大于Ra来布桩。其结果,不必要地增加桩数,并且有可能增加不均匀沉降。

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一、基础设计:

一般正常布桩情况下,桩筏基础的沉降呈现中间大、外围小的“盆式”分布特点。为此,新修订的地基基础规范、桩基规范,都提出变刚度调平设计概念,通过加强中央部位的支承刚度,相对弱化外围的支承刚度,减小不均匀沉降。

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一、基础设计:

含有风、地震效应的偏心竖向作用组合,使外围桩的桩顶反力在静力荷载作用下有一个增量,如果控制外围桩在偏心荷载作用下桩顶反力不大于1.0Ra,实际增加了外围桩的支承刚度。在正常使用阶段会加大“盆式”不均匀沉降。

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一、基础设计:

控制不均匀沉降,应注意,正常使用工况下,各型号的桩,桩顶反力标准值与其型特征值的比值相接近。这有利于控制“盆式”不均匀沉降,避免反向调平刚度。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010,第12.3.1条提出“高层建筑基础设计应以减小长期重力荷载作用下地基变形、差异变形为主。”这是一个重要的设计概念。

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一、基础设计:

4、关于桩基设计常见问题的讨论:

4.2、抗拔桩与抗压桩布桩形式应考虑作用力的传力方式。抗压桩需要抵抗的作用力来自于柱、剪力墙等竖向构件,抗压桩应布置于桩、垟下,构建独立承台和条形承台当桩数多时才满堂布桩。抗拔桩需要平衡的作用力以均布荷载形式分布于基础板底。抗拔桩宜分布在板跨内。抗力可用最短的路径平衡作用力(“南京水游城”)。

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工程实例:水游城-基础平面图

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一、基础设计:

4、关于桩基设计常见问题的讨论:

4.3、刚性桩复合地基是国家规范允许的一种地基处理方法,早期用CFG桩形成复合地基,近几年有用予应力管桩,钢筋混凝土方桩形成复合地基,计算方法均参照《建筑地基处理规范》。有的审图机构不让用。原因是:预应力管桩与CFG桩不同。

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一、基础设计:

虽然增强的桩体不同,但复合地基工作机理是相同的。2009版《全国民用建筑工程设计技术措施——结构(地基和基础)》对钢筋混凝土桩复合地基有专项介绍。北方地区做的很多。“淮安中南”、“淮安恒大”等项目,在施工图审查阶段经过专项论证,得以实施。地基处理效果很好,沉降远远小于计算值。

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一、基础设计:

设计与审查要点

1、用于复合地基的桩应是摩擦性桩,桩距不宜小于4d;

2、根据承载力要求确定置换率;

3、根据符合地基沉降验算确定桩长,进一步调整置换率;

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一、基础设计:

设计与审查要点

4、设褥垫层(桩进入褥垫层,不锚入基础筏板);

5、必须做单桩静载试验和复合地基载荷板静载试验。

建议:建筑场地软弱土层深厚时,慎用,

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二、结构计算:

1、结构计算资料:

1.1、桩基设计应提供轴心竖向作用下单桩桩顶反力,偏心竖向作用下单桩桩顶反力。

1.2、框剪结构应提供框架与剪力墙地震倾覆力距分比(用以判定框架与剪力垟抗震等级)。

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二、结构计算:

1、结构计算资料:

1.3、在常规荷载、常规构件尺寸条件下,可不提供梁、板裂缝宽度、挠度以及梁、板弯矩、剪力包络图。

(以下资料必须提供)。

1.4、总信息,主要计算结果文本文件,其中WZQ、OUT不需要提供(各层配筋简图最好逐层标注对应图纸的楼面标高)。

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二、结构计算:

1、结构计算资料:

1.5、各层梁板、柱墙截面尺寸、荷载、构件应力比与配筋平面简图。

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二、结构计算:

2、有关位移的控制问题:

2.1、结构计算需要控制最大弹性位移角与位移比不应超过规范限值。

最大弹性位移角主要检查单向水平地震作用,此时不考虑偶然偏心与双向地震作用。

2.2、位移比主要考虑偶然偏心影响下的规定水平地震作用工况(当楼层的最大层间位移角不大于规范规定的40%时,位移比可放松要求但不应大于1.6)。

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二、结构计算:

3、关于单跨框架结构问题:

单跨框架结构是指整栋建筑全部或绝大部分采用单跨框架的结构,不包括仅局部为单跨框架的框架结构,中小学教学楼单跨框架外挑走廊做法不允许,应设外廊柱形成两跨框架等,否则应设剪力墙或设柱间支撑形成抗震设防两道防线。

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二、结构计算:

3、关于单跨框架结构问题:

对于中小学体育馆,框架柱沿四周布置,无内柱内设篮球场跨度较大,形成单跨框架结构,应两个方向设一定数量剪力垟或设置柱间支撑形成两道防线。

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二、结构计算:

4、关于裂缝宽度验算问题:

目前许多工程,由于控制裂缝宽度验算值,增配很多钢筋,造成很大浪费,施工图审查对裂缝宽度的验算把关也很严。以下为2009版《全国民用建筑工程设计技术措施》—结构(混凝土结构)第2.6.5条:

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二、结构计算:

1、按《混凝土结构设计规范》GB50010-2010公式计算得到的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件的裂缝宽度,对处于一类环境中得民用建筑钢筋混凝土构件,可以不作为控制工程安全的指标(不需要提供裂缝宽度验算资料)。

2、厚度≥1m的厚板基础,无需验算裂缝宽度。

3、其它基础构件(包括地下室挡土墙)的允许裂缝宽度可放宽至0.4mm。

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二、结构计算:

我们设计与审查的依据是规范,“技术措施”是设计经验的总结,我们需要学习“技术措施”中的一些重要的设计概念。目前国内学者普遍认为我国裂缝宽度验算公式只适用于单向简支受弯构件,对于双向受弯构件不适用,与国外规范比较,计算结果偏大。

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二、结构计算:

5、关于超长钢筋混凝土结构的裂缝控制问题:

现在很多钢筋混凝土工程,长度超过GB50010-2010表8.1.1有关规定。施工图设计只提出结构设计措施,如:后浇带混凝土采用抗裂纤维、外加剂、增加配筋率等。

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二、结构计算:

控制钢筋混凝土结构裂缝,还应对材料(如控制、砂、石含泥量;砂、石的细度模量、每立方米水泥用量等)、施工(如跳仓法施工、施工过程中湿度和湿度控制、早期保温养护)等方面提出要求,建议查阅“全国民用建筑工程设计技术措施”2009—结构(混凝土结构)第2.6节,“高规“13.11节等资料,提出控制裂缝的综合措施。

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三、关于优化设计:

现在有很多的开发商,在设计招标时,对结构用钢量提出限制,这是不应提倡的事,但设计的合理性应是我们结构工程师追求的目标之一。

1、基础工程:

① 桩基承载力应要求静载试桩确定,试桩应要求按GB5007-2011附录Q“单桩竖向静载荷试验验要点”加载至极限值。

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三、关于优化设计:

1、基础工程:

② 若采用预制桩,宜采用原位测试法与经验参数法两种计算结果中较大的值,作为静载试桩加载量的参考值。前者比后者一般高出30%-50%,

③ 若采用嵌岩钻孔灌注桩,当岩石饱和单轴抗压强度frk>5mpa时,按GB5007-2011 与JGJ94-2008,有关公式估算值可能偏小,试桩荷载宜予备30%的增加量。

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三、关于优化设计:

1、基础工程:

④位于粉土、砂土场地,用静压或锤击施工的予制桩做抗拔桩,其承载力一般比估算值 高30%,相当于不乘折减系数入。

⑤ 当予制桩穿过较厚的中密砂层或以密实的砂层为持力层时,静载试桩的桩长应留有余地,不宜要求进入过深,避免工程桩达不到设计要求,强行施工造成“爆桩”或使先施工的桩受挤压倾斜。在中密以上砂层,成桩后的桩基承载力比计算会提高很多。

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三、关于优化设计:

1、基础工程:

⑥ 嵌岩灌注桩,当frk>10mpa时,嵌岩深径比0.5-1.0时,基岩提供的承载发挥最优。深径比再增加,基岩承载力不再增加甚至减小。软质基岩,frk<5mpa时,可取5d-10d,充分利用基岩的承载力。(工程实例)

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左图核心筒承台下为1.2米直径嵌岩桩 ,桩端持力层为极软岩,

Frk=0.87Mpa,嵌入3米,承台板外挑超过4米,设计不合理。

改桩径为1.0m,嵌岩8m。充分利用基岩承载力,同样达到6500KN。减小桩距和承台板外挑宽度。

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三、关于优化设计:

2、剪力墙结构,选择合理的剪力墙数量,可以多次试算,根据合理的抗侧刚度需要(以层间位移角为参考),调整剪刀墙的布置,尽量减少与避免小墙肢与短肢墙。当扭转效应大(周期比、位移比较大)需调整时,应注意到接近刚度中心的墙体对抗扭贡献小,远离刚度中心对称布置在外围的墙体对抗扭贡献大。有时往往通过做减法进行调整更有效。

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三、关于优化设计:

3、位于坡地的地下室,设置盲沟(如图)可降低抗浮水位。

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三、关于优化设计:

4、“不要随意放大框架梁的配筋”(“技术 措施”结构2009第4.1.15条)特别是框架梁的支座钢筋。


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三、关于优化设计:

5、多跨连续梁、各跨纵筋应整体考虑。相邻跨纵筋应考虑纵筋贯通,避免用不同直径钢筋在支座处分别锚固,使节点区钢筋重叠,混凝土无法浇筑,并且纵筋分别锚固浪费钢材。


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三、关于优化设计:

6、楼层次梁上部纵筋可用构造架立钢筋通长设置,支座处按计算补足配筋。现在很多设计,先按计算配置支座钢筋,再将其中两根通长,往往用2根18mm甚至2根25mm作为通长钢筋,显然是浪费了。

[email protected]

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三、关于优化设计:

8、地下室外垟、设计:

① 正截面承载力按压弯构件。

② 当地下室开挖施工设有刚醒支护桩时,土压力可取静止土压力乘以折减系数0.66。

③ 抗裂验算,可取常水位,混凝土保护层厚度mm,裂缝宽度计算,C取30mm。

④ 墙顶以及多层地下室楼板标高处,墙底可不设暗梁与地梁。

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四、其他:

1、“暗梁”不是梁,它只能看做板的局部加强带,不能作为其它楼板的支座。

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四、其他:

2、泰州某工程:采用预制空心方桩,持力层为⑨层粉细砂夹粉土,密实,需穿过中密砂层③ 、 ⑦ ,还有硬塑粘土层④ 、 ⑤ 。静载试桩要求进入持力层5米,结果工程桩压桩困难,无法达到静载试桩的桩深要求,修改设计。

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四、其他:

3、关于抗震性能化设计。是针对结构关键部位或结构的关键构件,选定性能设计目标,选用中震和大震的地震作用,提高关键部位和关键构件的承载力或变形能力。此时,并不要求控制整个结构的变形指标(层间位移角)和抗扭性能指标(周期比、位移比等)。

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四、其他:

4、关于挑高楼层设夹层的设计。标准层层高4.8~6.0m,考虑今后业主用钢梁设夹层。这类建筑应分别按大层和实际层建模计算,进行包络设计。有的设计,考虑钢梁与框架柱铰接,仅输入荷载不按楼层考虑,是错误的。

若不作为楼层考虑,应设小立柱,传力给下一层框架梁柱或设吊柱传给上一层框架梁柱,夹层梁、板水平构件与主体竖向构件(剪力墙、框架柱)没有连接,不发生水平力的传递关系。

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四、其他:

5、地下室顶板作为嵌固端有高差时,要保证基底剪力的有效传递。一般采取的措施: ① 设斜板,②主楼相关范围内板抬高以减小高差 。

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四、其他:

6、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)推广400MPa、500MPa级高强热轧带肋钢筋,限制并逐步淘335MPa级光圆钢筋,235MPa级钢筋在新规范中已不列入。现在,还有一些工程设计,梁柱纵筋用HRB400,箍筋用HPB235。反映设计人员在概念设计缺乏对“强剪弱弯”的认识。

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四、其他:

宿迁凤凰美地”B级高度高层剪力墙结构施工图设计。 一般情况下,高烈度地区高层建筑有大量的超限信息,其中最多的是剪力墙连梁,连梁的超限多发生于抗剪不足。上述工程中,钢筋采用HRB400,唯独连梁箍筋用HPB235,梁宽350、400用3肢箍。底部加强区在小震弹性工况下配筋不足,连梁超筋严重,违反“强条”。

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四、其他:

7、关于结构设计中的包络设计方法。对于空旷结构、平面复杂不规则结构以及特定的结构条件,须采用不同计算模型软件进行对比计算,或用不同方式建模用同一软件分别计算,采取最不利结果进行“包络设计”

①对于剧场、影院、体育馆、体育场建筑,由于缺少“刚性楼板”形成整体楼“层”,协调各竖向抗侧力构件变形、并按各竖向构件的抗侧刚度分配楼层水平力,采用常规的平面结构模型计算,各抗侧力构件计算内力

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四、其他:

可能与实际受力情况不符,需要采用空间结构模型进行验算,通常用SATWE计算时,指定典型的斜楼座框架,再用PK单榀计算。对剧场大洞口相对“孤立”的框架取单榀验算,然后包络设计。(图例)

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四、其他:

②多层框架结构大底盘与框架核心筒塔楼不分缝整体设计,有的裙房面积很大,与塔楼连接处楼板有较大洞口。这类建筑较多见,业主与建筑师都不希望分缝。塔楼偏置,当偏心率大于20%时,就作为特别不规则的高层需进行抗震超限审查。

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四、其他:

在大底盘范围内,实际是抗侧力构件严重偏心的框剪结构,裙楼框架与主楼框架核心筒之间楼板开大洞口,平面内刚度减弱,协调各竖向构件变形与内力分配的能力受到影响。裙房需适当设置抗侧力构件,形成两道防线;计算上采取整体模型与切分模型分别计算,包络设计。

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四、其他:

③设有少量剪力墙的框架结构。

④大跨度悬挑结构。对于大跨度外挑结构,为了减少主框架梁过大支座弯矩,平行柱框架布置悬挑次梁。

  软件计算,往往主框架梁内力偏大,次悬挑梁内力偏小。应引起注意!对次梁需补充验算,予以加强 。

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四、其他:

⑤地下室外墙一般计算模型是墙顶为铰接,墙底刚接。当地下室顶板上有覆土,且有人防要求时,板较厚,与地下室外墙相比,连接支承条件有可能接近于固接,宜对比两种计算,综合考虑予以设计。

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四、其他:

实际工程中的包络设计方法,可以是针对构件,也可以针对局部区域或整个结构进行包络设计:有的情况是用不同计算模型的软件进行对比验算,有的情况用同一种计算软件,采取不同的建模方式进行对比验算,综合分析、确定设计标准。

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谢谢!

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