异形柱结构培训幻灯片.ppt
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1、,中华人民共和国行业标准 混凝土异形柱结构技术规程 Technical specification for concrete structures with specially shaped columns JGJ 1492006 J 5142006,建设部2006年3月1日批准,2006年8月1日实施,第一章 规程编制工作,第一节 规程编制任务及编制组的组成 一、任务的来源 二、规程编制组的组成 第二节 规程的主要内容 第三节 规程编制的基础 一、关于异形柱结构发展的依据 国家建设部近几年来发布了一系列有关指导性的文件,其中有关异形柱住宅结构体系的研究和发展方面内容的文件,列举如下: 建设部
2、(1995年)在2000年小康型城乡住宅科技产业工程一项目实施方案文件关于“住宅结构体系成套技术研究”专题中,列出了异形柱框架、大开间住宅等结构体系,并在框轻、轻板大开间灵活住宅体系的关键技术中提出了“T”、“L”、“十”形截面柱框架。 建设部(1996年)在住宅产业现代化试点技术发展要点(试点)文件关于“住宅结构体系“专题中,提出了发展由T形边柱、十形中柱、L形角柱组成的异形柱框架结构体系。 建设部(1998年)在关于建筑业进一步推广应用10项新技术的通知的:“建筑节能和新型墙体应用技术”专题中,提出发展框架轻墙建筑体系,积极采用异形柱框架结构,开发轻质保温隔热墙体材料和框架轻墙多层建筑工艺
3、体系”。,建设部在一九九九年科技成果重点推广项目中列出了“大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术”(编号99010),完成单位:天津大学建筑工程学院土木工程系,天津市新型建材建筑设计研究院。 国务院办公厅(1999年)72号文件关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知第二节“加强基础技术和关键技术的研究,建立住宅技术保障体系“之三”加强新型结构技术的开发研究”专题中,异形柱框轻结构体系被列为当前我国住宅建设中五种主要结构体系之一,并要求进一步完善和提高。,国家发展计划委员会、科学技术部(1999年)联合印发当前优先发展的高技术产业化重点领域指南第125项“新型建筑体系”近期产业化的重点
4、中,隐型框架轻型节能建筑体系被列为当前需优先开发和应用的新型建筑体系之一。 上述一系列文件是异形柱结构体系发展的重要依据。,二、规程编制基于相当规模的工程应用、设计施工实践经验及地方规程编制经验 混凝土异形柱结构在国内各地建成总量,目前难以全面掌握准确统计数字,据保守粗估已超过2000万m2。在一批国家级住宅示范工程中建有采用异形柱结构的住宅。例如在天津市,1999年建成并鉴定通过的建设部康居示范小区华苑碧华里异形柱结构多层住宅等一批工程。 混凝土异形柱结构体系原来主要用于住宅建筑,近年来逐渐扩展到用于平面及竖向较为规则的宿舍建筑,工程实践表明效果良好,异形柱结构体系也可用于类似较为规则的一般
5、民用建筑。 各省市陆续编制、实施了异形柱结构的设计、施工暂行规定或地方标准: 1. 天津市框架轻型住宅设计与施工的若干技术规定JG4-90; 2. 广东省标准:钢筋混凝土异形柱设计规程DBJ/T15-15-95; 3. 天津市标准大开间住宅钢筋混凝土异形柱框轻结构技术规程DB29-16-98; 4. 甘肃省标准设计钢筋混凝土异形柱结构框架构造图集DBJ/T25-77-99; 5. 安徽省标准异形柱框架轻质墙(抗震)设计规程DB34/222-2001; 6. 江苏省标准:钢筋混凝土异形柱框架结构技术规程GB32/512-2002; 7. 江西省标准:钢筋混凝土异形柱结构技术规程DB36/T386
6、-2002; 8. 上海市标准:钢筋混凝土异形柱结构技术规程DG/TJ08-009-2002; 9. 河北省标准:钢筋混凝土异形柱框轻住宅技术规程GB13(J)36-2002; 10. 天津市标准:钢筋混凝土异形柱结构技术规程DB29-16-2003(系98年天津市标准按国家新规范的修订版)。 上列这些地方标准的实施,均为本规程的编制提供了重要的基础。,三、规程编制基于系统扎实的科研成果基础 本规程的编制主要基于下列科研成果: 异形柱结构体系是一种新型的结构体系,加上异形柱的特性较普通矩形柱更为复杂,又缺乏结构震害资料,所以必须在异形柱结构的基础性科学研究方面多做工作。从上个世纪70年代后期迄
7、今,异形柱结构已经成为建筑结构领域科学研究受关注的热门课题之一,积累了一批异形柱结构丰富的科研成果,为规程的编制提供了重要的科研成果基础。 1. 异形柱截面设计(包括正截面、斜截面及梁柱节点)的条文内容编制,主要是基于十余年来天津大学对75个异形柱截面(T形、L形及十形)柱的试验研究及理论研究成果,其中正截面32个试件,斜截面27个试件,梁柱节点16个试件,是规程编制的基本依据。该批科研成果曾获得天津市建委一九九八年度科技进步一等奖、建设部一九九九年科技成果重点推广项目、建设部科技进步二等奖、论文“等肢L形截面双向偏心受压柱的设计方法”获美国考尔比科学文化中心奖状。 2. 为使异形柱轴压比限值
8、的表达形式与国家现行标准相关规定的表达形式协调一致,及改进异形柱加密区箍筋配置的条文规定,在规程编制阶段,天津大学又在天津市规程原有研究成果基础上系统地进行了12960根T形、L形及十形截面柱在不同弯矩作用方向角、不同轴压比条件下截面曲率延性比的电算分析,由此得到与国家现行标准相关规定表达形式一致的异形柱轴压比限值,反映了最不利弯矩作用方向角域条件下对应各抗震等级的最大轴压比限值。 3. 为制定异形柱斜截面受剪承载力计算的有关条文,在规程编制阶段,天津大学在原有成果基础上,又对国内总计为63个试件的试验结果进行了统计分析,验证了所提计算方法有较大的安全储备,由此得到与国家现行标准形式一致的斜截
9、面受剪承载力公式。,4. 关于梁柱节点核心区受剪承载力计算与构造的条文编制,原有成果依据主要为框架底层节点的研究成果。为进一步补充顶层端节点和中间节点的数据,在本规程编制阶段,天津大学、南昌大学又完成了16个梁柱节点试件的试验研究。 5. 关于异形柱结构适用的房屋最大高度的有关条文,系基于天津大学根据国家现行相关标准及本规程的规定,对150多例异形柱结构典型工程的弹性及弹塑性分析结果,针对多种不同情况和条件(平面布置、柱网尺寸、结构自重、抗震设防烈度及场地类别),考虑现有异形柱结构抗震试验研究成果,及设计、施工的工程实践经验综合归纳得到的,并通过规程试设计的考核。 6. 关于异形柱结构地震作用
10、计算原则的有关条文,为反映异形柱内力、变形特性随地震作用方向变化呈现显著差异的特性,编制组对一批异形柱结构典型工程进行了多方向地震作用的分析研究,根据系列计算结果,分析归纳出规律性的结论,由此确定:异形柱结构除在0、90正交方向外尚须对45方向进行地震作用补充验算的条文规定。 7. 关于异形柱结构的抗震试验,由于异形柱结构是新型结构体系,目前尚没有实际地震作用下结构的震害破坏资料,将异形柱结构的抗震试验研究做得充分一些,对规程编制是有重要意义的。 近几年来国内已进行过十余项异形柱结构的抗震试验(包括振动台试验及水平往复荷载试验),但它们主要限于7度抗震设防条件,为研究考核8度抗震设防条件下异形
11、柱结构的抗震性能及震害破坏规律,在本规程编制阶段,昆明理工大学、天津大学、同济大学等又协作进行了一批针对8度抗震设防条件的异形柱结构抗震试验:包括6层框架结构模型振动台试验、10层框架剪力墙结构模型振动台试验,及异形柱结构模型的水平往复荷载试验。这批试验研究成果与以往已有的一批抗震试验研究成果一起,对研究异形柱结构的抗震性能及震害破坏规律很有意义,成为规程编制的重要基础。,异形柱结构抗震试验研究现有主要成果,一、水平往复荷载试验: 异形柱框架结构抗震性能试验研究,王军(后勤工程学院硕士学位论文),1990年4月。 钢筋混凝土异形柱斜撑框架及框架结构抗震性能试验研究,李晓轩(天津大学硕士学位论文
12、),1992年。 水平荷载下底层抽柱的异形柱框架试验研究,郑作樵(福州大学)砼结构基本理论及工程应用,2000年。 异形柱空间框架结构的受力性能,郑建岚等,(福州大学),2000年。 钢筋混凝土异形柱框架结构抗震试验分析,黄雅捷等,(西安建筑科技大学),建筑结构,2002年1月,32卷,1期。 外掺粉煤灰混凝土异形柱边框架试验研究,李杰等,(同济大学),同济大学学报,2002年2月,30卷,2期。 陶粒混凝土异形柱框架抗震性能试验研究,蒋利学等,(上海市建筑科技研究院),建筑结构2003年9月,33卷,9期。 混凝土异形柱框架水平往复荷载试验,国家行业标准混凝土异形柱结构技术规程编制组组织云南
13、省建设厅、昆明理工大学、天津大学协作完成。(2005年),异形柱结构水平往复荷载试验部分成果,单层异形柱框架试件塑性铰出现次序图,单层异形柱框架试件裂缝分布及破坏特征 图,天津大学试验(1992年),二层异形柱框架试件塑性铰出现次序图,异形柱结构水平往复荷载试验部分成果,二层异形柱框架试件裂缝分布及破坏特征 图,后勤工程学院试验(1990年),异形柱框架试件的滞回曲线,异形柱框架试件的的恢复力特性模型,根据试验所得的滞回曲线确定异形柱框架理想化恢复力特性模型,恢复力特性模型属退化三折线型,其规律可用下式来描述:,=(y/m) 式中 y相应与屈服点的位移值; m相应于已经历过的最大位 移点的位移
14、值; 建议取用0.40.55,天津大学试验(1992),二、振动台试验: 7层钢筋混凝土异形柱支撑框架模型振动台试验研究,杨玉成等,地震工程与工程振动,15(1)1995年。 中高层(12层、大开间)钢筋混凝土异形柱结构试验与理论研究,蒋永生等,地震工程与工程振动,2002年10月,22卷,5期。 9层(带转换层)钢筋混凝土异形柱框架结构模型模拟地震振动台试验研究,吕志涛等,建筑结构学报2002年2月,23卷,1期。 7层(带转换层)钢筋混凝土异形柱框架结构模型模拟地震振动台试验研究,吕志涛等,异形柱规程编制组会议交流材料,2002年9月。 15层钢筋混凝土异形柱结构振动台试验研究,李杰等,(
15、同济大学),土木工程学报,2002年6月,35卷,3期。 6层异形柱框架结构模型振动台试验研究,(按8度抗震设防要求),国家行业标准混凝土异形柱结构技术规程编制组组织云南省建设厅、昆明理工大学、天津大学、同济大学协作完成(2003年)。 10层异形柱框架剪力墙结构模型振动台试验研究,(按8度抗震设防要求),国家行业标准混凝土异形柱结构技术规程编制组组织云南省建设厅、昆明理工大学、天津大学、同济大学协作完成(2003年)。 多层异形柱框架结构隔震性能的试验研究,高向宇、周福霖等,世界地震工程,1997年12月,13卷,4期。,异形柱结构抗震试验研究现有主要成果,8. 底部抽柱带转换层异形柱结构的
16、条文规定,主要基于东南大学的9层底部抽柱带转换层异形柱结构模型的振动台试验、及系统计算分析的研究成果,并考虑现有关于底部抽柱带转换层异形柱结构的实际工程设计施工经验编制的,有关条文规定通过了规程试设计的考核。 9. 天津大学配合规程编制了异形柱正截面、斜截面受剪承载力及节点核心区受剪承载力设计计算的专用软件CRSC(Computation and Reinforcement of Structure with specially shaped columns),可与现行通用大型软件TAT及SATWE配套使用,使正截面承载力繁复的数值分析更为便捷,已在天津市及国内其他地区工程设计中应用。 10.
17、 中国建筑标准设计院配合规程编制了异形柱结构标准设计图集。 第四节 规程编制的原则 一、安全适用、技术先进、经济合理、确保质量 二、规程编制突出异形柱结构的特点 本规程专门针对异形柱结构适用的最大高度、适用的最大高宽比、抗震等级、地震作用计算、结构分析模型、水平位移限值、正截面承载力计算、斜截面受剪承载力计算、梁柱节点核心区受剪承载力计算及底部抽柱带转换层的异形柱结构等给出了规程条文规定,体现了异形柱结构的特色。 三、与国家现行标准配套使用,协调统一 四、贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、环境保护方面 的政策,第五节 规程编制工作过程 一、第一次编制工作会议(2001年12月24日25
18、日);二、第二次编制工作会议(2002年9月2日9日);三、 第三次编制工作会议(2003年4月7日9日);四第四次编制工作会议(2004年6月28日30日);五、第五次编制工作会议(2005年6月16日18日);六、2005年9月25日通过了建设部组织的审查委员会对规程送审稿的审查,审查委员会对规程水平的评价:“规程的编制工作总体上达到了国际先进水平。” 第六节 规程的试设计工作 一、试设计的原则和基本规定 二、试设计分析和结论 试设计共25个项目,包括异形柱框架结构、框架剪力墙结构 (含底部抽柱带转换层结构 )两种结构体系(详表所列)。 1. 25项试设计成果表明,规程送审稿所确定的异形柱
19、结构设计各项技术规定合理、规程送审稿符合可实施性和可操作性要求;2.规程送审稿关于异形柱结构的房屋适用最大高度的规定是合理的;3.侧向位移角均能满足规程送审稿规定的位移角限值;4.底部抽柱带转换层异形柱结构满足 “侧向刚度比宜接近1”的规定要求;5.抗震设防7度和8度时,异形柱结构进行与主轴成45度方向的地震作用补充验算是必要的。 三、结合试设计,对居住建筑采用异形柱结构和矩形柱结构作了比 较 第七节 规程强制性条文的报审 2005年9月24日25日规程审查会议后,编制组将规程的强制性条文专门报送强制性条文(房屋建筑部分)咨询委员会进行审查,2005年10月17日委员会对报审的本规程强制性条文
20、正式批复,同意第3.3.1条、第4.1.1条、第4.2.3条、第4.2.4条、第4.3.6条、第5.3.1条、第6.1.6条、第6.2.5条、第6.2.10条、第7.0.2条、第7.0.3条、第7.0.4条为本规程的强制性条文。 第八节 规程的报批 编制组通过落实规程审查委员会及强制性条文(房屋建筑部分)咨询委员会的审查意见,经修改、补充、整理后完成规程报批稿,2005年11月将规程报批稿报建设部审批。建设部于2006年3月1日批准规程,并宣布规程于2006年8月1日起正式实施。,试设计工程一览表,*注:材料指标单位:混凝土 cm/m2;钢筋kg/m2。,第二章 术语、符号,第一节 术语、符号
21、的解释及依据 “术语”是指技术学科中的专业用语或专门用语。 “符号”是采用字母或特定标志简明地表达某一术语的方式。 第二节 异形柱 截面几何形状为L形、T形、和十字形,且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。 第三节 异形柱结构 采用异形柱的框架结构和框架剪力墙结构。 第四节 柱截面肢高肢厚比 异形柱柱肢截面高度与厚度的比值。,普通矩形柱框架结构与异形柱框架结构的对比图,采用异形柱结构住宅的建筑布置,第三章 结构设计的基本规定,第一节 结构体系 一、规程所指的混凝土异形柱结构体系(规程第3.1.1条) 异形柱结构可采用框架结构和框架剪力墙结构体系。,异形柱结构住宅(九层框架剪力墙结构),高层异形柱
22、结构住宅 多层异形柱结构住宅,二、异形柱结构适用的房屋最大高度(规程第3.1.2条) 规程表3.1.2 异形柱结构适用的房屋最大高度(m),本规程针对混凝土异形柱框架及框架剪力墙两种结构体系的一批代表性典型工程,主要考虑下列基本条件:非抗震设计:抗震设防烈度为6度、7度(0.10g,0.15g)及8度(0.20g)的抗震设计:不同场地类别;不同开间柱网尺寸;结构平均自重按1214kN/m2:标准层层高按2.9m,根据本规程及国家现行标准的有关规定,进行了系统的结构弹性及弹塑性分析计算,综合考虑异形柱结构现有的理论研究、试验研究成果及设计、施工的工程实践经验,由此归纳总结得到本规程关于异形柱结构
23、适用的房屋最大高度的条文规定。通过25项典型工程试设计的考核,认为本条关于异形柱结构适用的房屋最大高度的规定是合适的、可行的。 典型工程计算中结构体系计算模型说明如下: 根据工程实际中异形柱结构住宅常用的建筑平面布置特点,大体上可将结构计算所依据的平面布置归纳为具有典型代表性的两种结构体系、三种类型的计算模型(见图所示):第一类计算模型横向进深为三跨4.5m,沿纵向共计六个开间,轴线尺寸取为4.5m;第二类计算模型横向进深为三跨4.5m,沿纵向共计六个开间,轴线尺寸分别取为5.4、5.7、6.0m;第三类计算模型横向进深为二跨,轴线尺寸为6.6m,沿纵向共计六个开间,轴线尺寸分别取为5.1、5
24、.4、5.7m。其中,第一类计算模型作为确定异形柱结构最大适用高度的基本计算模型。 建筑物层高:首层考虑基础埋深取为4.2m,标准层取为2.9m。 异形柱采用T形、L形、十字形三种截面形式,截面尺寸为: 地震区,最大柱肢高h=750mm,柱肢厚b=200mm、250mm 非地震区,最大柱肢高h=750mm、950mm,柱肢厚b=200mm、250mm 剪力墙厚度:b=200mm、250mm 混凝土强度等级:底层采用C40;上层每两层减一级,直至C25,三、异形柱结构适用的最大高宽比(规程第3.1.3条) 高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。 规程表3.1.3 异形柱结
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