上部結構設計主要內(nèi)容及步驟:1.根據(jù)建筑設計來確定結構體系、確定結構主要材料;2.結構平面布置;3.初步選用材料類型、強度等級等,根據(jù)經(jīng)驗初步確定構件的截面尺寸;4.結構荷載計算及各種荷載作用下結構的內(nèi)力分析;5.荷載效應組合;6.構件的截面設計。此外還包括某些必要構造措施。需要依據(jù)結構專業(yè)相關規(guī)范、圖集等。
柱設計:
1)混凝土設計規(guī)范10.3.1條1款:縱筋配筋率不宜大于5﹪,10.3.2條4款:縱筋配筋率大于3﹪時對箍筋直徑、間距、彎鉤有要求,也可焊成封閉環(huán)式(與89規(guī)范規(guī)定必須焊成封閉環(huán)式不同了),11.1.13條:抗震設計時不應大于5﹪;高規(guī)6.4.4條3款:不宜大于5﹪、不應大于6﹪,抗震設計時不應大于5﹪,6.4.9條4款同混凝土規(guī)范10.3.2條4款,但未要求箍筋可焊成封閉環(huán)式。
2)縱筋凈間距應≥50mm(混凝土設計規(guī)范10.3.1條3款),抗震設計時,截面尺寸大于400mm的柱,縱筋間距不宜大于200mm.
3)一個截面宜一種直徑,宜對稱配筋,方便施工,自己設計也簡單;鋼筋直徑不宜上大下小。有個2層的小工程,共16根柱子,KZ1~16,1、2層配筋還有不同,共有32種截面,何苦呢?
4)強柱弱梁,縱筋不要太小,除一、二層框架可用φ16、φ18外,用φ20以上。
5)箍筋肢距:一級抗震等級不宜大于200mm及20d(d為箍筋直徑)的較大值,二、三級抗震等級不宜大于250mm(89規(guī)范三級300mm)及20d的較大值,四級抗震等級不宜大于300mm.何為“箍筋肢距”規(guī)范無定義,一般設計人員都認為是兩根箍筋在水平方向之間的距離。箍筋肢距也不要太小,如600×600柱用6肢箍、500×500柱用5肢箍、400×400柱用4肢箍太密,無必要,也影響混凝土澆注,可對主筋隔一拉一,節(jié)約鋼筋。
6)配箍率:新規(guī)范比89規(guī)范大,與柱軸壓比、混凝土強度等級、箍筋抗拉設計強度有關。 7)用平法表示,不要用列表法,03G101-1圖集的列表法也不直觀。
一個零件、部件或產(chǎn)品,為要實現(xiàn)某種技術功能,往往可以采用不同的構形方案,而目這項工作又大都是憑著設計者的“直覺”進行的,所以結構設計具有靈活多變和工作結果多樣性等特點。
對于一個產(chǎn)品來說,往往從不同的角度提出許多要求或限制條件,而這些要求或限制條件常常是彼此對立的。例如:高性能與低成本的要求,結構緊湊與避免干涉或足夠調(diào)整空間的要求,在接觸式密封中既要密封可靠又要運動阻力小的要求,以及零件既要加工簡單又要裝配方便的要求等等。結構設計必須面對這些要求與限制條件,并需根據(jù)各種要求與限制條件的重要程度去尋求某種“折衷”,求得對立中的統(tǒng)一。
產(chǎn)品的結構設計是有規(guī)律可循的,結構設計指南是由多代機械工程師通過真實的產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗和教訓總結而得,具有非常高的結構設計指導價值。牛頓說過:如果說我比別人看得更遠些,那是因為我站在了巨人的肩上。一個成功的產(chǎn)品結構設計離不開對設計指南的遵循,機械工程師掌握了結構設計指南,就相當于牛頓站在了巨人的肩上。