发布时间:2023-09-20 09:47:38
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇多层建筑结构设计,期待它们能激发您的灵感。
Abstract: with the rapid development of economy of our country, our country's construction industry is also ushered in the was never opportunity of development and space, every year there are a lot of construction engineering plan into construction process. People in quality for building may request with the improvement of living conditions and improve, multistory buildings structure design of and the overall quality of the quality of construction has a direct effect. Here is to analyze the download the structural design of the multi-storey building in what common problem.
Keywords: multi-storey building; Choose; Structure design
中图分类号:TU318文献标识码:A 文章编号:
1、关于国家对设计规范的强制性问题
为了保证建筑结构的设计质量要符合标准,国家对这一方面颁布了相应强制性的标准和规范,这就要求了广大设计人员在设计过程中要遵守相应的规范和法则,这样在很大的程度上可以保证建筑结构的设计质量问题。这种现象从本质上对设计人员在建筑设计上的积极性和创新性产生了限制因素。在很多的发达国家中就不是如此,和我们国家的体制完全不同,他们只是用这些所谓的设计规范当做一定的参考和指导,如果设计人员参考正确是正常的现象,如果不幸运的粗错了,有问题出现了,所发生的责任也是需要个人所承担的。在我们国家在规范编制工作上也有着更高水平的要求,这样就会遇到很多的困难问题需要解决,例如平常的时候最小的配筋率为例子。外国的规范是在0.8%到1%之间,这个国外所规定的数值在设计建筑中是比较适宜的。设计人员也可以据其具体的情况选用更低一些的配筋率。在我国因为国家并无明文条款规定很明确的安全性的渡量标准。可以按照最低的标准线设计,也可以高出设计标准的很多。在这样的制度下,就能让有些心存不良的人钻了制度的空子。特别是在社会主义的初期阶段。在我国的市场经济有关的规范还不是很完善的时候,更是让很多不良心态的人有机可乘。
2、可靠的设计理论应用于设计规范中
将真实可靠的设计理论在设计规范中有效的应用时,无论在工程界或者是学术上一直以来都是有一定的分歧的,大多数的设计人员都是倾向于安全系数高的极限的状态设计方法。这样安全度的表现易于理解而且还比较灵活,是因为在各项安全系数的确定时不排斥用可靠度的理解方式进行分析和对比。再接着综合的考虑其他的因素对其加以改正。正是因为现在根据的建筑结构设计的贵干已经采取了可靠度的设计理论,在其规范的计算表达方式与多安全的系数法很相似,在实际应用中将其理解成多安全系数方法也是可以的。可靠的理论度在不同种类型的建筑结构的适用上会有很大的差别,应用混凝土的建筑结构到现在还没有不能解决的问题。所以说这个就不适合再变化了。到现在为止可靠度的理论至今还在发展,这个理论上的问题还应该继续的发展下去。
3、设计结构规范减少浪费资源
节约资源作为进行人类的可持续发展的战略是一种传统观的美德,更是结构设计人员应该遵守的重要准则,我们在这里进行讨论的也只是在激活经济的年代盛行过一段时间的片面节约理论。虽然是这种节约理论在过去的短缺经济也是必要合理的,问题在于把他用在现在说的社会经济体制时,有的时候就不太适用了。作为一名多层建筑结构的设计师,其应尽力做到的责任是可以恰到好处的选择材料。就是尽力可以以最少的材料去完成在建筑中的各种需求。如果是让其材料用量增加,横截面积任意的加大,这个工作建筑师都可以做。在当代的多层建筑结构的设计存在问题中,其中有一个方面是不可以忽视的,就是结构设计中的浪费问题。在我们的国家有很多的混凝土钢筋的多层建筑的所用钢筋量都已经超出了再国外一样高度的建筑钢结构的所用钢筋量,其不合理的地方由此可见。对与多层建筑结构设计的安全度讨论,也是正常,但是这样会不会使设计人员误导,使他们误以为按照我们国家的规范设计可能会造成不安全的因素,以至于极为盲目的加大结构的面积,增多用钢筋的数量,造成浪费的不必要,这种是不可以不防止的。
4、多层建筑结构设计的安全度选用
对于规范较低的安全度看法,最早是在源自于从事在高强度混凝土的结构推广和科研应用的工作中所感知的。用当代所规范的C50到C60级别的高强混凝土的结构,它的安全储备系数比普通的强度混凝土还低,这样在推广的时候照成很多阻力和困难。更何况一项新的技术开始应用可能会存在经验的不足等等的问题。这就需要有可以宽松些的安全度的选用环境。低的安全度很难见到效果,这样对于新的技术推广是没好处的。要更大的提高结构设计的安全度,无非得是基于对当时的安全度进行一个初步分析比较和客观的形式变化后的一种较为宏观定性的估价。到底是需要提高的多少,则是需要通过课题另外立项研究才可以确定的。在我们国家安全度的幅度较为广阔,每个地区的经济发展不是很平衡,像沪、京、穗这些的国际大都市的多层建筑结构设计的安全度应该是高一些,在经济不算发达的地区可以将安全度适当的放低一些。提高建筑结构上的安全性是需要能从结构构造、结构布置、材料选择、结构选型等很多方面实施努力的,用以加强多层建筑结构的耐久性、延性和整体性,提高它能防止倒塌和抵御不测的灾害、特别是在连续倒塌上的抵抗能力。
5、独立基础多层建筑结构设计的荷载取值的问题
在我们国家对于多层建筑抗震的设计有较为高的要求。依照国家规定的有关规范,如地基主要的受力层土质的情况稍微好,对于多层建筑的高度不是非常的的情况下是不需要针对地基抗震的基础进行计算的。在我们国家对于那些在抗震度8度地区,应用混凝土的框架结构房屋大多数的情况是不需要对承载能力进行计算的,单在多层建筑结构的设计过程中应对建筑的自身载荷和受力情况来进行一个综合的分析。
6、多层建筑结构抗震的等级
在我国许多的多层建筑结构设计中,大多数的房屋建筑按照其抗震的防设分类是属于丙类型的建筑,例如民用的住宅和办公楼以及一般的工业建筑,它的抗震等级是可以根据结构类型、烈度和房屋高度来按照《建筑抗震设计规范》的表格确定的。而交通、医疗、电讯、消防、能源等类型的建筑及大型的零售商场和体育馆等公用建筑,开始应该是依照《建筑抗震防设分标准》来确定哪些是属于乙型的建筑。丙、乙类型的建筑,均是按照本地区的抗震设防的烈度进行计算地震作用的。对与那些乙型建筑,大多数的情况下,如果抗震的防设烈度在60到80之间时,抗震的措施要符合该地区抗震设的防烈度高出一度要求。
7、结构周期的折减系数
多层建筑框架的结构以及框架震墙结构,因为填充墙存在的原因,使计算的刚度小于结构实际的刚度。实际的周期小于计算周期。所以,计算出的地震剪力要比实际偏小一些,使建筑的结构稍微的不安全。因此,对多层建筑结构的计算周期折减是非常必要的但是对于建筑框架的结构计算周期折减的系数取的过于大些或计算的周期不折减这些都是极为不妥当的。在对多层建筑的框架结构彻底填充墙的时候。周期的折减系数应采取0.6到0.7,采用轻质的砌块或者砌体填充的墙很少时,可以取用0.7到0.8,完全的用轻质的墙体板材的时候,可以取0.9.只有在没有墙的纯框架时,计算的周期才可不折减。
结语:随着我国城市住宅的人口数逐渐的增加,城市用地的面积也在不断扩大。国家土地的资源变得紧张起来,为了能更好的在最大的限度上合理的利用这些有限的资源,建筑的方面也逐步的朝多层建筑方向发展了。这使现在的房屋建筑结构变得越发的复杂。对于多层建筑结构的设计要求也在不断的提高。多层建筑结构的设计也相对较为有难度,只要在设计的过程中注意以上的问题,想必一定会对我们国家的多层建筑结构设计有所帮助的,从而保证了多层建筑结构设计科学合理的同时还具有非常高的经济性。
参考文献:
[1] 李向东,刘小民,多层建筑结构设计问题探讨[J],福建建材,2009
[2] 欧泽霖,浅谈多层建筑结构设计中的几个问题[J],科技信息,009(23)
关键词: 高层建筑:结构设计;受力分析
[ Abstract ] This paper analyzes the high-rise building structure and shear wall structure design, for your reference.
[ Key words ] high-rise building ;structure design; stress analysis
中图分类号:TB482.2 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1、多层建筑结构设计特点
1.1轴向变形不容忽视
多层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大 还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整:另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
1.2 侧移成为控制指标
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
1.3结构延性是重要设计指标
相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
2 多层建筑结构分析
2.1 弹性假定
目前工程上实用的所层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时,所层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。
2.2 小变形假定
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题(P-效应)进行了一些研究。一般认为,当顶点水平位移 与建筑物高度H的比值 /H >1/500时,P- 效应的影响就不能忽视了。
2.3 刚性楼板假定
许多多层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大, 而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度,简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是, 对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
2.4 计算图形的假定
多层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:
2.4.1一维协同分析。按一维协同分析时,只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下,将结构体系简化为由平行水平力方向上的各榀抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定,同一楼面标高处各榀抗侧力构件的侧移相等,由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下,则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。~维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。
2.4 .2 二维协同分析。二维协同分析虽然仍将单榀抗侧力构件视为平面结构,但考虑了同层楼板上各榀抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作,同时计算:扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后,每层楼板有三个自由度∪,Ⅴ ,θ, (当考虑楼板翘曲是有四个自由度),楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。剪力楼板位移与其对应外力作用的平衡方程,用矩阵位移法求解。二维协同分析主要为中小微型计算机上的杆系结构分析程序所采用。
2.4 .3三维空间分析。二维协同分析并没有考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调(竖向位移和转角的协调),而且,忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥当的。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。
3 剪力墙设计中的基本概念
3.1 剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
3.2 剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力:在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
3.3 实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙:整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多,墙肢单独作用显著,连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。壁式框架:当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢,构件形成两端带有刚域的变截面杆件,在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,墙已类似框架的受力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。综上所述,设计剪力墙时,应根据各型墙体的特点,不同的受力特征,墙体内力分布状态并结合其破坏形态,合理地考虑设计配筋和构造措施。
3.4墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析,求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值:即①剪力墙之间的间距;② 门窗洞口之间的翼缘宽度;③墙肢总高度的110;④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。
3.5 为了保证墙体的稳定性及便于施工,使墙有较好的承载力和地震作用下耗散能力,规范要求一二级抗震墙时墙的厚度应≥16Omm,底部加强区宜≥200mm,三四级抗震等级时应≥14Omm,竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。
4 剪力墙的边缘构造
4.1 结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差:计算分析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性:因此在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。从1989年出版的规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙(柱)、转角墙(柱),也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。
4.2 对规范的不同理解往往产生了五花八门的设计。有人将每一轴线的墙理解为一片墙仅在端墙设暗柱,有人将凡是拐角或洞口边都设暗柱,而即使是公开发表出版的权威参考书或设计手册对暗柱(翼墙柱)的截面取值也出现了以下三种不同尺寸,因此造成配筋的差别很大,甚至相同的资料由于出版的时间不同,对规范的理解也有所不同。
4.3 从2002年开始实施的建筑结构规范,根据结构类型及受力状况,对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘,按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。
5 剪力墙结构的厚度和配筋问题
5.1墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。
5.2墙的竖向钢筋主要起抗弯作用, 目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋;但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距≤300mm,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。
6 剪力墙结构的超长问题
6.1 剪力墙结构刚度大,受温差影响大,混凝土的收缩、徐变产生的变形大,墙体对楼面、屋面产生的约束也大:当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂缝。一些未超长的剪力墙结构产生墙体或楼面裂缝,其主要原因就在此。
6.2 剪力墙结构多用于商品住房和公寓,使用状况复杂,一旦私人购买的房子出现裂缝,虽然没有安全问题,但处理起来问题多,难度大,社会影响大。
6.3 混凝土结构受温度或收缩徐变的影响与众多因素有关 而体型庞大的剪力墙房屋往往形状复杂,混凝土收缩大,约束应力积聚也大,施工工艺及管理也难控制,环境影响使用变化难于判断,因此更难于解决混凝土收缩变形时,在受约束条件下引起拉应力而保证不出现裂缝。
6.4 目前混凝土的收缩量不断增大,已由8O年代的一般收缩量300 με上升到400 με以上,因此使混凝土用量大的剪力墙产生裂缝的因素在增大。
6.5 目前随着市场形势的变化,大部分工程要赶工加班,质量难保证,为赶工混凝土中水泥用量普遍增大,使混凝土收缩量增大,加上由于混凝土强度的提高,使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生,增大了结构出现裂缝的因素。
6.6 普遍使用商品混凝土泵送施工,为了泵送,增大水泥用量,减少了中粗骨料含量和骨料粒径,加上泵送混凝土合比和施工送料时的不良因素影响等都加大了结构收缩量,增加产生裂缝的因素。
7 结语
围绕着多层建筑结构 总结了多层建筑结构设计的特点,提出了剪力墙设计的几个问题,以及高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法.
【参考资料】:
关键词:多层建筑;结构;设计;框架结构;问题
一、前言
多层建筑的设计相比较于单层建筑的设计,其设计的难度更大,特别是其中的框架结构设计更是一个难点和重点。所以,必须严格控制框架结构的设计过程,提高框架结构设计的质量。
二、框架结构设计原则
1.刚柔相济
建筑物框架结构不宜太柔,太柔的结构由于变形能力强,可以很好的抵御和削减外力,但是如果外力持续袭来,则会导致变形过大而使全体倾覆;也不宜太刚,太刚会导致结构变形能力差,如果承受瞬间巨大破坏力,容易使局部受损进而导致全部毁坏。
2.层层设防
结构安全体系需要层层设防,当强大的外力袭来,所有抵抗外力的结构通力合作抵御外力。如果把抵御外力的任务寄托在一个结构上,是非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好,框架剪力墙比纯框架好等等,就是体现了多道防线的设计思路。
3.抓大放小
绝对安全的结构是没有的。各个构件担任的角色不尽相同,按照其重要性也就有轻重之分,他们共同构成协调统一的整体。一旦巨大的破坏力量突然袭来,各个构件协作抵抗的目的,就是为了保住最重要的构件免遭摧毁。例如,在钢框架结构中,柱承担的责任比梁大,柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效,我们故意把梁设计成相对薄弱的环节,使其破坏在先,以最大限度减少可能出现的损失。
三、多层建筑结构设计的框架结构问题
1.在框架结构设计中,忽视纵向框架设计。根据建筑抗震设计要求,水平的地震作用应该按照两个主轴方向的抗侧力构件来承担。但是在一些结构设计中设计人员只对纵向普通的连续梁进行设计,导致框架中的纵筋配置和梁柱的节点无法满足框架抗震的构架要求。因此常出现梁的支座负筋,跨中纵筋配筋配置不足的现象。也就是说,在进行框架结构设计时,设计者要将纵向框架与横向框架放于同等重要的位置。
2.设计时因为对板受力状态认识不全面,或者为了计算方便,简单的将双向板按照单向板来进行计算,使得计算假定与实际受力情况不符,从而导致了长方向上配筋过大,短方向上仅按构造配筋,造成了配筋严重不足,导致了板出现裂缝。
3.施工图达不到规定要求
一些设计人员制作施工图时,制作图纸“偷工减料”设计粗糙简单,漏缺施工图中应有的大样图、系统图等相关剖视图;施工图设计表述不全面,细节大样不详细,不能完全反应工程的全貌;还有一些重要的设计依据、设计参数、安全等级、工程类别、耐火等级以及防火校方处理等在设计施工图总说明中没有交代清楚或没有标明。
4.结构设计工作中态度问题
在现阶段由于各级单位设计工作量较大,任务比较繁重,加上甲方要求比较急等等方面的原因,使得建筑工程的结构设计往往变成了速成品。另外,设计人员的业务设计水品也是参差不齐,致使建筑工程的结构设计质量不可避免的出现了这样那样的问题。建筑物既要实现其本身的使用价值、商业价值,还有实现其重要的社会功能。建筑结构设计本身就是一项关乎人民财产安全的大事,与建设单位投资大小以及经济效益息息相关。因此,进行建筑工程结构设计的设计人员必须要有强大的责任感,应该在设计工作中精心设计,认真负责。不光是为了工作,为了企业,更是为了大家,为了自己。另外,还要求建筑结构设计人员拥有扎实的理论知识功底和灵活创新的思维,加强对房屋建筑结构设计中常见问题的探索与研究,不断提高自己的结构设计水平,从而设计出更高水准、更经济、更合理的建筑结构形式。
四、多层建筑框架结构设计要点
多层建筑框架结构设计过程中要特别注重对基础、柱、梁、板等部分的设计。
1、基础部分的设计要点
柱下扩展基础宽度较宽或地基不均匀及地基较软时,宜采用柱下条基,并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。建筑地段较好,基础埋深大于3m时,结构工程师应建议甲方做地下室。当地基承载力满足设计要求时,地下室底板可不再外伸以利于防水。每隔30~40m设一后浇带,两个月后再用微膨胀混凝土浇注。设置地下室可降低地基的附加应力,提高地基的承载力,减少地震作用对上部结构的影响。在设计过程中不应设局部地下室,且地下室应有相同的埋深。抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设,连接处应加强,但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。新建建筑物基础不宜深于周嗣已有基础,如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础高差的2倍,否则应打抗滑移桩,防止原有建筑的破坏。
2、短柱部分设计要点
在框架结构中,如果柱净高与柱截面高度小于等于4或剪跨比小于等于2,那么该柱为短柱。短柱在地震作用下,容易发生脆性破坏。因为短柱的受剪承载力及变形能力不足,会引起建筑物的严重破坏,设计上应尽可能避免。短柱的形成主要有两种原因:一是由于楼梯间半休息平台或结构局部错层造成两个框架梁之间的框架柱净高较小引起的;二是填充墙设置不当,造成某层的框架柱两侧一部分无填充墙,一部分有填充墙,无填充墙的柱净高与柱截面之比往往小于等于4,形成短柱。处理短柱主要是增加柱的抗剪承载力及改善其变形能力,一般采用复合箍筋,箍筋沿全高加密;保证短柱的纵向钢筋对称布置.且每侧的纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%的方式处理,也可以采用外包钢板、配x形钢筋等方式处理。
3、梁部分的设计要点
梁上有次梁处应附加箍筋和吊筋,采用附加箍筋。附加筋一般要有,但不应绝对。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。当主梁高度很高,次梁截面很小、荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。当主次梁截面均很大,工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。当外部梁跨度相差不大时,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时,宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮平齐。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽,并宜小于1/3柱宽。
4、板部分的设计要点
板的钢筋宜采用大直径大间距,但间距不大于200,间距尽量用200。板上下钢筋间距宜相等,直径可不同,但钢筋直径类型也不宜过多。相连几个房间的同型号同间距板底钢筋宜连通。配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.8~0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1~1.2的放大系数。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大,否则将对梁产生过大的附加扭距。一般:板厚>150时采用准10@200;否则用准8@200。当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋。非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋:
(一)轻隔墙有可能移位;
(二)板整体受力,应整体提高板的配筋。
五、结束语
综上所述,在多层建筑结构设计过程中,要重视框架结构设计的重点问题,及时收集设计过程中可能会出现的问题,在设计过程中,将这些易出现问题的环节作为设计的重点,从而尽可能的降低设计中问题的出现,提高多层建筑框架结构设计的科学性和合理性,提高建筑物竣工后的使用效果。
参考文献:
关键词:建筑结构多层建筑框架结构
Abstract: The multi-story building in the use of function is divided into civil construction, commercial buildings, and industrial plants, the construction of each function has a different structure, civil construction multi-frame structure, commercial buildings, multi-frame-wall structureand industrial plants to use more the structure of concrete and steel structure combined with each other, but no matter what the structure of multi-story buildings, and its constituent components are wall studs, beams, plates, so the design concept is the same, only in the structuredistribution in form is different, so the design of multi-storey buildings with a lot of the same things in common.
Keywords: building structure; multi-story building; framework structure
中图分类号:TU3文献标识码:A 文章编号:
1、设计规范的理解与执行
为了确保建筑结构设计的质量,国家对此颁布了相应的规范和标准,在设计的过程当中应该遵守这些规范和标准,特别是其中的强制性条文,这在很大程度上保证了建筑结构设计的安全质量。规范和标准中的很多条文,包括一些强制性条文,其内容往往是一些很细节构造措施、注意事项等,比如锚固长度、配筋率、箍筋直径间距、加密区长度等。这些细节上的东西往往在设计工作中容易被忽略。但应当认识到,这些细节的东西被写成规范条文,有些甚至是强制性条文,是有理由有根据的,它们对整个结构的安全性有重大影响,很多是从以前的地震、灾害事故中总结出来的。因此,在设计工作中,不但要重视结构体系构件承载力等方面的规范条文,也要注意其他构造措施方面的条文,执行规范要求是保证结构安全的最低要求。
2、构件设计
在构件设计中钢筋设计最为复杂,梁板柱每个构件都有其不同的钢筋分布形式。如何能让这些构件有效的结合为一个整体,就需要我们在配筋时既要满足承载力计算要求也要符合构造要求。还有一点值得我们注意的就是钢筋配置要遵循梁柱设计的基本原则,要合理体现强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件的概念,保证各构件通过钢筋有效连接形成强度合理分布的有机整体。
2.1构件设计的基本原则
《混凝土结构设计规范GB50010—2010》中对各种情况下的梁柱构件的配筋率大小都有具体规定,一般其配筋率控制在0.5—1.4%这个范围内比较经济合理。梁的纵向受拉钢筋一般控制在2%以内,当梁端受拉钢筋配筋率大于2%时其箍筋直径相应增大一级,以提高梁端混凝土的受压受剪承载能力,防止出现超筋破坏。同时梁端纵向受拉钢筋的最小配筋率要大于0.2%,是为了防止出现少筋破坏。由钢筋混凝土构件的破坏形式可知,超筋破坏和少筋破坏表现为脆性破坏,结构延性差,会降低结构安全性能,应避免。同理,柱也相应有最小配筋率和最大配筋率的要求,设计中应遵循这些规定,以提高结构延性,确保安全性能。
一般的同一结构中梁柱的抗震等级是相同的,不同的抗震等级相应采取不同的抗震措施。构件的抗震等级直接决定着建筑主体的抗震性能。抗震等级对应的抗震措施包括两个方面,其一是在构件地震内力计算时取用相应的调整系数,其二是在构件设计时采取相关的构造措施。内力调整一般在结构计算时通过软件的相关参数干预自动完成,构造措施则需要设计者在设计绘图时把握执行。具体到结构构件设计的一般原则,强柱弱梁、强剪弱弯除了选择合适的构件截面,最重要就是在内力计算时通过调整系数,增大柱、受剪构件的承载能力要求;而强节点弱构件、强锚固等则需采用规范要求的构造措施。
2.2多层建筑结构柱的设计
一般多层建筑结构由于质量和高度不大,其所受地震作用和风荷载等水平力不大,故柱构件的弯矩内力不大,计算配筋一般较小。但在地震作用或双向框架承载时,某些部位柱承受的弯矩以及扭转剪力是比较大的,比如角柱很容易出现双向弯矩叠加作用的情况,再加上角柱一般离刚度中心距离较大,容易出现过大位移或位移比超标的情况。在结构计算阶段,要根据结构布置特点确定柱是按单偏压还是双偏压计算,一般双向框架承重体系和角柱须按双偏压计算,其他情况可考虑按单偏压计算并按实际配筋进行双偏压复核。
柱配筋设计时纵向受力钢筋一般比较受重视,根据以往的经验和历次地震震害情况来看,也很少出现由于柱纵向受力钢筋配置不足而引起事故的情况,反而是未按规范要求配置、制作箍筋在地震中导致柱子破坏。箍筋在柱子中的作用有两方面,一是抵抗柱中的水平剪切力,二是通过围箍作用提高柱混凝土的受压承载能力,合理配置、制作箍筋非常重要。箍筋配置的不合理体现在设计时箍筋直径的选用、加密区长度的设定,以及施工时箍筋间距过大、箍筋制作弯钩角度和水平段长度不合格。箍筋弯钩角度和水平段长度不合格会导致箍筋的锚固破坏先于钢筋屈服,起不到应有的作用。
2.3多层建筑结构梁的设计:
(1)在计算中要合理、准确运用弯矩的调幅
规范规定只有在竖向力作用下梁端弯矩可调幅,水平力作用下梁端弯矩不允许调幅,因此在计算时必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后,再将水平荷载产生的梁端弯矩叠加,这一点现在基本由计算软件自动完成。需要注意的是,多层建筑活载同时出现的几率相对大于高层建筑,在选择了梁端弯矩调幅后不宜同时选择活载折减。
(2)注意控制变形和裂缝
多层建筑结构一般梁的跨度、受荷范围都比较大,在构件设计时除了要计算承载能力,还应进行挠度变形和裂缝宽度验算,以保证结构的正常使用和耐久性能。
(3)满足规范的构造要求
关键词:多层建筑结构设计 框架结构应对方法
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、设计构造方面的问题
1.框架结构梁
框架梁的高度宜取梁跨度的1/10~1/15,扁梁的宽度可以取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应该延伸至另一方向的梁的边缘。
如果次梁的端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上,梁的端支座我们可以按照简支梁来处理,但是梁的端箍筋应该考虑加密。在设计考虑抗扭的梁时,纵筋的间距不应大于300mm并且不能大于梁的宽度,即我们在设计的时候要求加腰筋来增加梁的抗扭,并且纵筋和腰筋锚入支座内的长度要达到La(La 为锚固长度)。箍筋要求同抗震设防时的要求保持一致。反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋来承受,或适当的增大箍筋的间距。
2.框架结构柱
当框架结构的柱子地上部分为圆柱时,处于地下的部分应该改为方形柱,这样做的目的是在施工过程中减少不必要的施工工序。圆柱的纵筋根数最少应该为8根,圆柱的箍筋一般选用螺旋箍以增加结构的整体性、柱子的刚度和承载力,并且在施工图中注明柱子的端部应该有一圈半的水平段。方形柱的箍筋选用时应该首先使用井字箍,并且按照钢筋混凝土结构设计规范来进行适当的加密。角柱、楼梯间的柱应增大纵筋并且全柱高都应该加密箍筋。幼儿园建筑在做初步设计的时候尤其要注意,为了保证儿童在正常的教学活动和休闲时候的安全,不宜用方柱。
3.框架结构基础
在框架结构基础设计的时候,基础的拉梁层没有楼板时,一般采用用TAT或SATWE等电算程序进行框架结构的设计,在用该软件进行框架整体计算的时侯,我们一般把楼板厚度取零,并且定义弹性节点,用力学计算理论中的总刚度分析方法进行分析计算。在某些情况下,虽然楼板的厚度取零,也应该定义弹性节点,但未采用总刚度的分析,计算机程序分析时程序会自动按刚性楼面假定进行计算,与实际情况并不是一致的。房屋的平面不规则时,在设计的时候要特别注意这一点。
二、结构的抗震等级
在工程设计中,多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑,其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《抗震规范》确定。而电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑,首先,应当根据《建筑抗震设防分标准》(GB50223-95)确定其中哪些建筑属于乙类建筑。乙、丙类建筑,地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑,一般情况下,当抗震设防烈度为6 ~ 8 度时,抗震措施应符合本地区抗震设防列度提高一度的要求。所谓抗震措施,在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度由《抗震规范》确定其抗震等级。例如,位于8 度地震区(如北京)的乙类建筑,应按9 度由《抗震规范》确定其抗震等级为一级;当8 度乙类建筑的高度过规定的范围时,还应经专门研究,采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如北京某大型零售商场和某三级医院的门诊楼本属乙类建筑,但设计人员错当成丙类建筑来设计,使建筑物的抗震能力为降低,不得不对设计计算做重大修改。
三、地震力的振型组合数
地震力的振型组合数,对高层建筑,当不考扭转耦联计算时,至少应取3;当振型
数多于3 时,宜取3 的倍数,但不应多于层数;当房屋层数≤ 2 时,振型数可取层数。对于不规则的结构,当考虑扭转耦联时,对高层建筑,振型数应取≥ 9;结构层数较多或结构刚度突变较大,振型数应多取,如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等,振型数应取≥ 12 或更多,但不能多于房屋层数的3 倍;只有当定义弹性楼板,且采用总刚分析,要时,振型数才可以取的更多。《抗震规范》指出,合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。SATWE 等电算程序已有这种功能,可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用,选取振型数时比较随意,这是应当改进。此外,由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算,仅当结构存在明显示扭转时才采用耦联计算,但在必要时应补充非耦联计算。
四、结构周期折减系数
框架结构及框架――抗震墙等结构,由于填充墙的存在,使结构的实际刚度大于计算刚度,计算周期大于实际周期,因此,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必要的,但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。对框架结构,采用砌体填充墙时,周期折减系数可取0.6 ~ 0.7;砌体填充墙较少或采用轻质砌块时,可取0.7 ~ 0.8;完全采用轻质墙体板材时,可取0.9。只有无墙的纯框架,计算周期才可以不折减。
五、框架梁、柱箍筋间距
《抗震规范》第6.3.3 条及6.3.8 条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了了明确规定。根据这些规定,工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm,非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm,并以此为依据计算出加密区箍筋面积,由设计人员要据规范确定箍筋直径和肢数。架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时,多数情况下,非加密区箍筋间距采用200mm 会使梁的非加密区配箍不足,因此建议程序内定梁箍筋改为取梁的非加密区间距200mm。这样,既可保证梁非加密区的抗剪承载力,又可适当增加梁端箍筋加密区(箍筋间距为100mm)的抗剪能力,梁的强剪性能更能充分体现。当框架梁由于种种原因纵向钢筋超筋时,梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是为什么当梁端纵向受拉钢筋配筋率大2%时,规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2mm 的原因。对于框架柱,当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm 时,在某些情况下,亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm 引起配箍不足。因此,我们也建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的非加密区的箍筋间距200mm。这里需要指出的是,梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求,即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值,并且不乘以剪力增大系数。
六、柱部分
(1)地上为圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8 根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。
(2)原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。
(3)柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗
的管。管截面面积占柱截面4% 以下时,可不必验算。柱内不得穿暖气管。
(4)柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制,减小断面尺寸。
(5)尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。
(6)考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
七、结语
随着我国建筑行业的快速发展,人们对建筑造型和建筑功能的要求越来越高,这对结构设计人员提出了更高的要求,因此应该加强学习,在工作中灵活的解决结构设计中的难题,提高设计质量。
参考文献:
[1]李汝瑾.高层建筑筏基设计的方法的分析[J].安徽水利科技,2000,6.