前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇框架結(jié)構(gòu)范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。
【關(guān)鍵詞】:多層建筑;框架結(jié)構(gòu);設(shè)計
中圖分類號:TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
一、多層建筑框架結(jié)構(gòu)加固設(shè)計遵循的原則
1.一定要多道防線,降低結(jié)構(gòu)風(fēng)險
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置多道防線,能夠在遇到風(fēng)險時,通過所有抵抗外力結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來將風(fēng)險障礙物一層層的阻礙,緩沖其速度,同時相互支撐,這就好比一個物體從高處掉下來,那么當(dāng)這個物體掉下來時可能就比沒有障礙物阻礙的物體或者障礙物少的受損度小很多。這個時候,我們不能把結(jié)構(gòu)重心全部寄托在單一的構(gòu)件上,在土建結(jié)構(gòu)中我們知道多肢墻要比單片的墻好,而框架剪力墻要比純框架好,我們知道鳥巢外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計,是多道防線設(shè)計思路的最好體現(xiàn)。
2,一定要抓大放小,保全重要結(jié)構(gòu)
在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中有這么一種說法,那就是“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”,這不禁勾起了人們對這種說法產(chǎn)生疑問,問什么結(jié)構(gòu)要強(qiáng)柱弱梁,強(qiáng)剪弱彎,在我們的印象中強(qiáng)柱強(qiáng)梁肯定會比強(qiáng)剪強(qiáng)彎要更加結(jié)實,更加安全。但是如果所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都強(qiáng)了就不好了,將會存在非常大的安全隱患。我們知道絕對安全的結(jié)構(gòu)在這個世界上是不存在的,無論哪種結(jié)構(gòu)體系都不能在任何情況都可抵御各種外界的破壞。每個構(gòu)件的作用都不同,整個結(jié)構(gòu)體系就是由這眾多的構(gòu)件協(xié)調(diào)組合而成,并依據(jù)其重要性來區(qū)分輕重。每個結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同抵抗外力的目的,就是為了在遭遇強(qiáng)大的外界破壞力時,能夠保住其中最重要的部件不受損壞或者至少是最后才遭遇摧毀,這就是要做出取舍的時候了。所以最明智的選擇就是在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計之初就先衡量孰輕孰重,哪部分是主要構(gòu)件,哪部分是次要構(gòu)件,當(dāng)強(qiáng)大的破壞力來臨時,首當(dāng)其沖的應(yīng)該是次要的構(gòu)件,在設(shè)計中各個部件千萬不可平均受力,那樣將損失慘重。我們知道在鋼框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,如果柱不幸倒塌,梁也不可能存在,而如果梁倒了的話,柱依然可能存在,這也就說明了柱起到的作用要比梁大。所以在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,為了保證柱免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀,這就要把梁放在相對比較薄弱的環(huán)節(jié)上,使其能夠承受大部分外來破壞力,盡可能阻擋對柱的破壞,使損失降至最低。而如果把梁和柱都設(shè)計在主要環(huán)節(jié)上,則有可能使梁和柱遭到同樣的破壞。
3.一定要使結(jié)構(gòu)合為一體
好的建筑框架結(jié)構(gòu)體系是一個整體的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)體系中沒有關(guān)節(jié),并且能夠快速有效的傳遞并消除外力,盡量減少破壞力度,有了這個原則,我們在設(shè)計時就要想辦法把各個關(guān)節(jié)給“打通”,使之暢通無阻。前面我們提到的三個原則(“剛?cè)嵯酀?jì)”“多道防線”“抓大放小”)實施的基礎(chǔ)就是一定使結(jié)構(gòu)渾然一體,也就是說這個原則是前面三個原則的保障。總的來說,設(shè)計者要使原本保持平衡和靜態(tài)的構(gòu)件組合之后,在受到強(qiáng)烈的外力沖擊時還能保持原來的靜態(tài),或者相對的靜態(tài),這樣目的就達(dá)到了。
二、設(shè)計構(gòu)造中的常見問題及處理措施
1.嚴(yán)格控制框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋配置
設(shè)計人員應(yīng)該嚴(yán)格按GB50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定來控制框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值及體積配箍率,這方面很多設(shè)計者往往會忽略,特別是不能滿足對柱軸壓比不大時(這個規(guī)定是為了保證節(jié)點核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施)的要求。對于這一點問題設(shè)計者以后應(yīng)該充分考慮到,以防止出現(xiàn)不必要的損失。
2.底層框架柱箍筋加密區(qū)的范圍不能滿足
在設(shè)計中,設(shè)計人員要留意在GB50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范中有規(guī)定:“底層柱,柱根處箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)不小于柱凈高的1/3”,這是一新增加的規(guī)范要求,大多設(shè)計者可能都不太了解,以后設(shè)計過程中應(yīng)該注意這個問題的解決。
3.框架梁上部縱筋端部水平錨固長度不能滿足
GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中有規(guī)定:“框架端節(jié)點的地方,一旦框架梁上部縱筋的水平直線段錨固長度不足的時候,應(yīng)該向下彎曲并且伸到柱的外邊,控制好彎折前水平投影的長度一定要等于或者大于0.4LaE”,一旦框架柱的截面尺寸在400mm×400mm以下的時候,框架梁就易出現(xiàn)問題,這就會埋下一個很嚴(yán)重的安全隱患。對于以上建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題,往往是設(shè)計者忽視的問題,只要設(shè)計者在設(shè)計之初能夠做好前期準(zhǔn)備,重視這些問題,并按照國家規(guī)定來設(shè)計建筑,那么上述問題也就會隨之消失,建筑框架的結(jié)構(gòu)也就會符合標(biāo)準(zhǔn)。
4.框架結(jié)構(gòu)梁的設(shè)計問題
在對框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行設(shè)計時,位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應(yīng)由附加橫向鋼筋承擔(dān),則需要考慮設(shè)置附加箍筋和吊筋,為方便施工可優(yōu)先考慮采用附加箍筋,如主次梁搭接時,可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明處,畫上一節(jié)點,在有次梁部位的兩側(cè)各加上3根主梁箍筋來作為補(bǔ)充??蚣芰号c次梁的端部出現(xiàn)相交的現(xiàn)象,或者彈性支承在墻體上,對于梁端支座可以按照簡支梁的方式來處理,但是必須對梁的端箍筋進(jìn)行加密。在設(shè)計抗扭梁時,縱筋的間距應(yīng)該小于300mm,并保證小于梁的寬度。通常在設(shè)計的時候可采用加大腰筋直徑加密腰筋間距的方法來增加梁的抗扭力,同時對于縱筋和腰筋錨入支座內(nèi)的長度應(yīng)該符合要求。對于箍筋也應(yīng)該符合抗震設(shè)防要求。在反梁板吊在梁底時,板的荷載主要由箍筋來承擔(dān),可適當(dāng)加密箍筋的間距,加大箍筋直徑。對于框架梁截面的高度設(shè)計,應(yīng)該在梁跨度的1/10至1/15之間選擇,對于寬扁梁的寬度,則最大可以設(shè)計到柱寬的兩倍。
5.框架結(jié)構(gòu)柱的設(shè)計問題
如果框架結(jié)構(gòu)柱在地上的部分為圓柱時,在地下的部分就盡量做成矩形柱,這樣可以盡量減少施工的工序。圓柱的縱筋根數(shù)應(yīng)該保證在8根以上,而圓柱的箍筋宜優(yōu)先采用螺旋式,這樣可以有效增加結(jié)構(gòu)的整體性和柱子的剛度及承載力,施工圖紙中需要注明柱子端部有一圈半的水平段;矩形柱宜優(yōu)先選用井字復(fù)合箍的箍筋形式,有抗震設(shè)防要求的需按照建筑抗震設(shè)計規(guī)范進(jìn)行加密設(shè)計。角柱和樓梯間的框架柱、梯柱應(yīng)在全柱高范圍內(nèi)進(jìn)行加密。通常框架結(jié)構(gòu)柱的截面,非抗震時不宜小于邊長250mm,四級抗震邊長不宜小于300mm,一、二、三級抗震時邊長不宜小于400mm;框架柱混凝土的標(biāo)號則應(yīng)該在C25以上,且梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段長度、彎折長度應(yīng)該符合規(guī)范要求。
三、結(jié)束語
現(xiàn)代建筑造型和建筑功能要求的多樣化發(fā)展,使得現(xiàn)代建筑設(shè)計中的難題也逐漸增多,對設(shè)計者的挑戰(zhàn)也隨之增加。而作為一名建筑設(shè)計者,應(yīng)該在嚴(yán)格遵循各種相關(guān)規(guī)范的前提下,采用靈活、大膽的方式和方法來解決一些結(jié)構(gòu)上的設(shè)計難點問題,并在實際工作中不斷地進(jìn)行充實和完善。
參考文獻(xiàn):
[1]朱文兵.多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾點研究[J].建材世界,2011,32(5).
一、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要性
建筑抗震設(shè)計的要求是通過地震作用的取值和抗震措施的采取來實現(xiàn)的,但由于地震的隨機(jī)性,加之建筑物的動力特性、所在場地、材料及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的不確定性,地震時造成的破壞程度很難準(zhǔn)確預(yù)測,因此,我們在進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時,必須結(jié)合框架結(jié)構(gòu)的特點,綜合考慮各方面的因素。未經(jīng)抗震設(shè)防的框架結(jié)構(gòu),在6-7度區(qū)主體結(jié)構(gòu)基本完好,填充墻發(fā)生輕微的裂縫;在8-9度區(qū)主體結(jié)構(gòu)局部破壞,填充墻及屋頂突出的部分嚴(yán)重開裂或倒塌;在10度區(qū)梁柱嚴(yán)重破壞,少量倒塌,填充墻嚴(yán)重破壞??紤]了抗震設(shè)防的框架結(jié)構(gòu),危害則相應(yīng)的減輕。在唐山大地震中,未經(jīng)抗震設(shè)防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴(yán)重,其主要原因是,大部分底層沒有設(shè)置為框架抗震體系。
二、建筑震害等級劃分
根據(jù)1990年建設(shè)部頒布的《建筑地震破壞等級劃分標(biāo)準(zhǔn)》,鋼筋混凝土框架房屋按地震后的破壞成都劃分為五級:
(1)基本完好:框架柱、梁完好;個別墻體與柱連接處開裂。
(2)輕微損壞:個別框架柱、梁輕微裂縫;部分墻體明顯裂縫;出屋面小建筑明顯破壞。
(2)中等破壞:部分框架柱輕微裂縫或個別柱明顯裂縫;個別墻體嚴(yán)重裂縫或局部酥碎。
(4)嚴(yán)重破壞:部分框架柱,主筋壓屈、混凝土酥碎、崩落;部分樓層倒塌。
(5)倒塌:房屋框架殘留部分不足50%。
框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系傳力路徑比較清晰,容易保證質(zhì)量,結(jié)構(gòu)的抗震性能能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測和設(shè)計,但是由于材料本身的限制,使得這類結(jié)構(gòu)的抗震性能通常較弱,在較大地震災(zāi)害中容易發(fā)生破壞。
三、框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則
根據(jù)工程中框架結(jié)構(gòu)地震破壞的形式、抗震規(guī)范規(guī)定以及實際中累積的抗震經(jīng)驗總結(jié)了一些抗震設(shè)計需要注意的問題與原則,如下:
(1)抗震驗算時不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛?cè)?、柔性理論計?。抗震驗算時應(yīng)特別注意場地土類別。8度超過5層有條件時,盡量加剪力墻,可大大改善結(jié)構(gòu)的抗震性能??蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計成雙向梁柱剛接體系,但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應(yīng)加強(qiáng)垂直地震作用的設(shè)計,從震害分析,規(guī)范給出的垂直地震作用明顯不足。
(2)雨蓬不得從填充墻內(nèi)出挑。大跨度雨蓬、陽臺等處梁應(yīng)考慮抗扭。考慮抗扭時,扭矩為梁中心線處板的負(fù)彎距乘以跨度的一半。
(3)框架梁、柱的混凝土等級宜相差一級。
(4)由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時,應(yīng)驗算構(gòu)件的最小配筋率。
(5)出屋面的樓電梯間不得采用磚混結(jié)構(gòu)。
(6)框架結(jié)構(gòu)中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑,但不能采用磚墻承重。應(yīng)采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構(gòu)造柱,層高較高時宜在門洞上方位置加圈梁。因樓電梯間位置較偏,梯井采用混凝土墻時剛度
很大,其它地方不加剪力墻,對梯井和整體結(jié)構(gòu)都十分不利。
(7)建筑長度宜滿足伸縮縫要求,否則應(yīng)采取措施。如:增大配筋率,通長配筋,改善保溫,鋪設(shè)架空層,加后澆帶等。
(8)柱子軸壓比宜滿足規(guī)范要求。
(9)當(dāng)采用井字梁時,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不計。周邊一般加大截面的邊梁。
(10)過街樓處的梁上筋應(yīng)通長,按偏拉構(gòu)件設(shè)計。
(11)電線管集中穿板處,板應(yīng)驗算抗剪強(qiáng)度或開洞形成管井。電線管豎向穿梁處應(yīng)驗算梁的抗剪強(qiáng)度。
(12)構(gòu)件不得向電梯井內(nèi)伸出,否則應(yīng)驗算是否能裝下。電梯井處柱可外移或做成L型柱。
(13)驗算水箱、電梯機(jī)房及設(shè)備下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。水箱不得與主體結(jié)構(gòu)做在一起。
(14)當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r,暖溝應(yīng)做防水。一般可做U 型混凝土暖溝,暖氣管通過防水套管進(jìn)入室內(nèi)暖溝。有地下室時,混凝土應(yīng)抗?jié)B,等級S6或S8,混凝土等級應(yīng)大于等于C25,混凝土內(nèi)應(yīng)摻入膨脹劑?;炷镣鈮?yīng)注明水平施工縫做法,一般加金屬止水片,較薄的混凝土墻做企口較難。
(15)采用扁梁時,應(yīng)注意驗算變形。
(16)突出屋面的樓電梯間的柱為梁托柱時,應(yīng)向下延伸一層,不宜直接錨入頂層梁內(nèi),并且托梁上鐵應(yīng)適當(dāng)拉通。錯層部位應(yīng)采取加強(qiáng)措施。女兒墻內(nèi)加構(gòu)造柱,頂部加壓頂。出入口處的女兒墻不管多高,均加構(gòu)造柱,并應(yīng)加密。錯層處可加一大截面梁,上下層板均錨入此梁。
四、框架結(jié)構(gòu)方案構(gòu)思時應(yīng)考慮以下幾點
(一)結(jié)構(gòu)的傳力路線應(yīng)簡捷明了。在荷載作用下,結(jié)構(gòu)的傳力路線越短、越直接,結(jié)構(gòu)的工作效能越高,所耗費的建材也就越少。
(二)從力學(xué)觀點看,在民用和公共建筑的平面布局中,應(yīng)當(dāng)盡量使柱網(wǎng)按開間等跨和進(jìn)深等距(或近似于等距)布置,這樣可以相應(yīng)減少邊跨柱距,也可以充分利用連續(xù)梁的受力特點以減少結(jié)構(gòu)中的彎距,可以使各跨梁截面趨于一致,而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。
(三)結(jié)構(gòu)方案還應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)情況和建筑功能要求綜合考慮。
五、結(jié)構(gòu)的類型
優(yōu)先采用現(xiàn)澆式框架和裝配"整體式框架,避免采用全裝配式框架。由于地震作用的任意性,框架兩個主軸方向都可能受到地震作用。因此,抗震框架應(yīng)設(shè)計成雙向剛接框架,不得采用橫向為框架,縱向為鉸接排架的結(jié)構(gòu)體系。加強(qiáng)樓蓋的整體性,在高烈度(8度以上)區(qū),應(yīng)采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)。在采用裝配"整體式樓蓋時,宜采用疊和梁,與樓面現(xiàn)澆層結(jié)合為一體,采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力樓板時,可將板縫拉開,放入適量鋼筋灌成小肋,后澆面層厚度一般不小于 50mm,內(nèi)配一層雙向鋼筋網(wǎng)¢4-6@200。
六、結(jié)構(gòu)的布置
平立面布置宜均勻、對稱。柱網(wǎng)布置要簡單規(guī)整, 合理布置填充墻??蚣苤衅鲋畛鋲哟罅私Y(jié)構(gòu)剛度。在樓層平面和豎向,填充墻的布置應(yīng)盡可能做到均勻?qū)ΨQ。同時還要考慮到某些填充墻拆除的可能,以及某些墻有意外倒塌的可能。
七、防震縫
由于建筑體型的多樣化,復(fù)雜和不規(guī)則的結(jié)構(gòu)是難免的。用防震縫將結(jié)構(gòu)分段,是把不規(guī)則結(jié)構(gòu)變?yōu)槿舾奢^規(guī)則結(jié)構(gòu)的有效方法。多次震害表明,防震縫處的建筑裝飾在小震時就宜遭到破壞。要滿足罕遇地震時的變形要求,則防震縫很大,將給立面處理及構(gòu)造帶來較大的困難,或由于設(shè)縫后使結(jié)構(gòu)段過柔,帶來碰撞和失穩(wěn)的破壞。因此,一般應(yīng)通過采用合理的平面形狀和尺寸,盡量不設(shè)防震縫。對于特別不規(guī)則的建筑,質(zhì)量和剛度分布相差懸殊的建筑,必須設(shè)防震縫時應(yīng)考慮有足夠的縫寬。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差時,除應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)變形外,還應(yīng)考慮不均勻沉降引起基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動的影響,防震縫兩側(cè)樓板宜位于同一標(biāo)高,防止樓板相撞使柱子破壞。
【關(guān)鍵詞】輕鋼結(jié)構(gòu);住宅;框架結(jié)構(gòu);設(shè)計
中圖分類號:TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
一、前言
隨著建筑設(shè)計行業(yè)的進(jìn)步,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)越來越流行,成為了當(dāng)前建筑行業(yè)廣泛使用的一種建筑結(jié)構(gòu)體系。為了提高輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)使用效果,必須要分析其設(shè)計的要點。
二、鋼框架結(jié)構(gòu)體系
鋼框架體系的主要受力構(gòu)件是框架梁、框架柱,它們通過鋼接共同抵抗豎向荷載和水平荷載。框架節(jié)點是結(jié)構(gòu)整體性的關(guān)鍵部位,許多震害表明節(jié)點往往是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的薄弱環(huán)節(jié),框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小,屬于柔性結(jié)構(gòu),在強(qiáng)震作用下,由于彈塑性變形所產(chǎn)生的水平位移較大,框架結(jié)構(gòu)的自振周期長,自重小,地震荷載作用小,對抗震有利。但另一方面,高層框架由于側(cè)向剛度小,在強(qiáng)震作用下的頂端水平位移和層間水平位移都過大,導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件如填充墻、建筑裝修和設(shè)備管道等性破壞嚴(yán)重。在地震過程中,這些非結(jié)構(gòu)性的破壞常常危及到生命財產(chǎn)的安全,而且震后的修復(fù)工作和投資往往也是很大的。
鋼框架體系在水平荷載的作用下產(chǎn)生水平位移,要滿足規(guī)范的要求必須增大框架的抗側(cè)力能力,框架體系的抗側(cè)力能力主要取決于梁、柱剛度,要提高框架體系中梁、柱剛度,只有增大梁、柱的截面面積,而梁、柱的截面過大會影響住宅的建筑布局和室內(nèi)空間,因此受水平位移限制的影響鋼框架體系的住宅一般都在10層以下。
三、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計的原則
針對鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定問題,在實際設(shè)計中,我們必須遵循以下幾個原則:
1、結(jié)構(gòu)整體布局必須考慮整個體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來設(shè)計的,如桁架和框架都是如此。為保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn),需要從結(jié)構(gòu)整體布置來解決,亦即設(shè)計必要的支撐構(gòu)件。這就是說,平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計算必須和結(jié)構(gòu)布局相一致。
2、結(jié)構(gòu)計算簡圖和計算方法所依據(jù)的簡圖相一致,這對框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計算十分重要。目前在設(shè)計單層和多層框架結(jié)構(gòu)時,經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分析而是代之以框架柱的穩(wěn)定計算。在采用這種方法時,計算框架穩(wěn)定時用到的柱計算長度系數(shù),自應(yīng)通過框架整體穩(wěn)定分析得出,才能使柱穩(wěn)定計算等效力框架穩(wěn)定計算。然而,實際框架多種多樣,而設(shè)計中為了簡化計算工作,需要設(shè)定一些典型條件。
四、輕鋼結(jié)構(gòu)體系的主要類型
針對低、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的需求,當(dāng)前主要采用的幾種典型輕鋼結(jié)構(gòu)體系類型包括以下幾類:
1、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系
這種結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件采用薄鋼板冷彎成為C形、Z形、U形等結(jié)構(gòu)件,能夠的按度使用,同時也可以組合使用由于各個桿件之間的連接采用自攻螺釘進(jìn)行連接,因此這種鋼結(jié)構(gòu)體系節(jié)點的剛性難以得到保證,其抗側(cè)能力較差,通常只適合于1~2層的低層建筑或者是別墅
2、框架結(jié)構(gòu)體系
當(dāng)前,框架結(jié)構(gòu)體系廣泛的應(yīng)用在多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)當(dāng)中由于其縱向與橫向都設(shè)置有鋼制框架,且門窗的設(shè)置較為靈活,能夠提供空間較大的開間,利于住戶的二次設(shè)計,能夠很好的滿足多種生活需求鋼框架結(jié)構(gòu)體系在設(shè)計的過程中充分考慮到了樓蓋的組合作用,并將之應(yīng)用到多層建筑當(dāng)中,能夠很好的滿足建筑的抗側(cè)需求但是,由于當(dāng)前框架柱主要以H型鋼為主,其軸向的梁柱連接剛度不足,所以在設(shè)計施工過程中需要予以謹(jǐn)慎處理
五、輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計要點
1、純框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計
純框架結(jié)構(gòu)體系是鋼結(jié)構(gòu)住宅的基本體系,不設(shè)置柱間豎向支撐,可以采用較大的柱距和獲得較大的使用空間,結(jié)構(gòu)自振周期長,對地震作用不敏感,有很好的延性。框架的梁柱連接應(yīng)該采用剛接節(jié)點,以便形成抵抗風(fēng)荷載以及水平地震作用的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。對于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的一些次要的構(gòu)件,如局部的平臺及樓梯間等的梁柱節(jié)點,也可以采用鉸接連接而不形成抗側(cè)力結(jié)構(gòu),這樣既可以簡化連接構(gòu)造和靈活布置,且由于僅承受豎向荷載,使構(gòu)件截面尺寸相應(yīng)減小。鋼框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較柔,在風(fēng)荷載和水平地震作用下,將產(chǎn)生較大的水平位移。雖然強(qiáng)度也是設(shè)計時要考慮的重要條件,但是,一般情況下,由于鋼材這種材料的高強(qiáng)度和很好的柔韌性,只要滿足了《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對結(jié)構(gòu)層間位移限值的要求,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度要求一般也可以滿足,結(jié)構(gòu)的剛度會在設(shè)計中起決定作用。目前,框架體系多用于2~3層的商場、別墅、住宅等建筑。
2、框架中心支撐體系的設(shè)計
當(dāng)框架體系層數(shù)較多時,由于側(cè)向作用力的增大,使得梁柱等構(gòu)件尺寸也相對較大,失去其經(jīng)濟(jì)合理性。這時宜增設(shè)支撐,形成框架支撐體系。中心支撐體系包括十字交叉支撐、單斜桿支撐、人字形或V形支撐。
K形支撐的交點位于柱中,地震時,因受壓斜撐屈曲或受拉斜撐屈服引起較大的側(cè)向變形,柱容易首先破壞,因此地震區(qū)很少采用。單斜桿支撐應(yīng)該在結(jié)構(gòu)中相向?qū)ΨQ布置,并且每層中不同方向斜桿的截面面積在水平方向的投影,相差不得超過10%。交叉支撐和人字形支撐在彈性工作階段,具有較大的剛度,層向變形小,能很好地滿足正常使用的功能要求。
交叉支撐在往復(fù)荷載作用下,桿件的屈曲變形只在交叉節(jié)點的一側(cè)發(fā)展,其滯回曲線呈反S滑移形。隨著循環(huán)次數(shù)的增加,其承載力下降多次循環(huán)后承載力趨于穩(wěn)定,最后因低周疲勞而破壞。按支撐僅能承受拉力設(shè)計的中心支撐鋼框架,其受力性能較差,抗震結(jié)構(gòu)不宜采用。同時承受拉壓的支撐,通過受壓屈曲或者受壓屈曲和受拉屈服來耗散能量,從而構(gòu)成較復(fù)雜的滯回性能。
人字形或V形支撐的滯回性能同樣呈反S滑移形。與剛度較大的橫梁相連的人字形支撐體系,在首次達(dá)到水平極限荷載后,有明顯的承載力下降現(xiàn)象,但降幅不大。而與有限剛度橫梁相連的人字形支撐體系,在往復(fù)荷載作用下,承載力下降幅度甚大,只有原來的40%左右,在設(shè)計時應(yīng)該特別注意。這種體系在設(shè)計時,人字形支撐橫梁應(yīng)該有足夠的剛度,使其在受壓支撐屈曲后橫梁不至彎折。
3、框架偏心支撐體系的設(shè)計
偏心支撐框架(EBF)是指支撐偏離梁柱節(jié)點的鋼結(jié)構(gòu)框架,是近二十年來發(fā)展起來的抗震結(jié)構(gòu)。這種體系有很好的剛度,有極好的耗能能力以抵抗大的地震作用。它比框架中心支撐體系和純框架體系,有相對較小的側(cè)向位移和更均勻的層間分布。由于偏心支撐具有非常有效的控制變形能力,使得偏心支撐框架比純框架節(jié)省鋼材25%~30%,比中心支撐框架節(jié)省鋼材18%~20%。設(shè)計EBF有三個變量:支撐形狀、耗能梁段長度和耗能梁段的截面特性。一般先初選一個結(jié)構(gòu)外形,根據(jù)抗剪設(shè)計的近似計算,選擇耗能梁段的長度和截面,然后用彈性分析程序算出房屋自振周期、底部剪力、剪力沿高度的分布、結(jié)構(gòu)彈性位移和框架構(gòu)件的內(nèi)力分布等,對支撐和柱進(jìn)行合理優(yōu)化。
六、結(jié)束語
總而言之,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計一定要更加科學(xué)合理,結(jié)合輕鋼結(jié)構(gòu)體系的特點,以及現(xiàn)代住宅的設(shè)計需要,制定合理的施工方案,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性。
【參考文獻(xiàn)】
[1]葉國華,鄭亞平.淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計與施工[J].科技信息(科學(xué)教研).2011(20)
【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu);裂縫;產(chǎn)生原因;防治措施
作為一種主要的混凝土結(jié)構(gòu)體系,目前框架結(jié)構(gòu)已在高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用,但是在框架結(jié)構(gòu)中,梁、板和填充墻等構(gòu)件有時會有裂縫出現(xiàn)。安全性眾所周知的是任何建筑物必須達(dá)到的基本要求,建筑物的框架結(jié)構(gòu)如果產(chǎn)生裂縫,會使整體結(jié)構(gòu)的承載能力降低,也會使鋼筋銹蝕,從而使建筑物的耐久性降低,其使用功能受到很大的影響,安全隱患產(chǎn)生可能會釀成嚴(yán)重的安全事故。因此,對于框架結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行認(rèn)真的研究,并切實采取必要的措施進(jìn)行防治,設(shè)計十分必要和重要的。
1、框架主體結(jié)構(gòu)裂縫及產(chǎn)生裂縫的原因分析
框架主體結(jié)構(gòu)主要是指建筑物的梁、板和柱,其裂縫的主要包括以下幾種形式:一是由于不均勻的基礎(chǔ)沉降引起的裂縫?;A(chǔ)的沉降不得超過地基變形容許值,當(dāng)基礎(chǔ)上部具有過大的荷載,或者地基變形時,框架結(jié)構(gòu)中的梁和板可能就會有裂縫產(chǎn)生;二是由于變化的溫度而引起的裂縫?;炷磷兓臏囟葧ζ錈崦浝淇s產(chǎn)生直接的影響,從而形成裂縫,這種類型的裂縫主要產(chǎn)生在建筑物的樓板上;三是由于混凝土的變形而引起的裂縫。在混凝土初期硬化的過程中,水泥水化會把較多的熱量釋放出來,而且混凝土對于熱能來說,屬于不良導(dǎo)體,其散熱很慢,因此混凝土的內(nèi)部就形成了較高的溫度,這將使混凝土的內(nèi)部體積發(fā)生較大的膨脹,從而裂縫形成。而且由于混凝土具有徐變的性能,這也致使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。除了上面提到的三種裂縫成因,結(jié)構(gòu)問題、構(gòu)造問題、施工問題等也會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
2、填充墻裂縫及產(chǎn)生裂縫的原因分析
目前,填充墻材料已經(jīng)較為廣泛地采用蒸壓加氣混凝土砌塊、陶?;炷列⌒涂招钠鰤K、珍珠巖混凝土小型空心砌塊等。在建筑的框架結(jié)構(gòu)中,填充墻的主要作用是增加建筑物的整體剛度、分割空間等,雖然它并非是受力的主要構(gòu)件,但是如果有裂縫產(chǎn)生,就會使結(jié)構(gòu)的安全性、整體性和耐久性受到很大的影響。填充墻產(chǎn)生裂縫的主要原因是砌塊抗剪能力不強(qiáng)或者砌筑的質(zhì)量不高。主要有三種裂縫表現(xiàn)形式:一是斜裂縫。一般情況下,填充墻的斜裂縫出現(xiàn)在墻體開口和轉(zhuǎn)角處,或者縱向外墻的兩端。一般情況下裂縫通過窗口的兩個對角,且在窗口處有較寬的裂縫,但逐漸向兩邊縮小,最后在縱墻上呈現(xiàn)八字形或?qū)恰癤”形;二是豎向裂縫。一般情況下,填充墻的豎向裂縫在窗臺墻下出現(xiàn),而且在施工后不久就會出現(xiàn)這種裂縫,隨著時間的推移,其趨于穩(wěn)定還需要持續(xù)數(shù)年的時間;三是水平裂縫。填充墻的水平裂縫一般出現(xiàn)在填充墻與梁、板的交接處,而且經(jīng)常與斜裂縫相伴出現(xiàn)。
3、框架主體結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防和處理的措施
3.1預(yù)防裂縫的主要措施
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時,要對基礎(chǔ)的選型予以重視;把散水坡設(shè)置在建筑的根部;對變形縫、沉降縫和抗震縫進(jìn)行合理設(shè)置,減少由于不均勻的基礎(chǔ)沉降以及變化的溫度和地震作用而產(chǎn)生的裂縫。在北方地區(qū),可以通過設(shè)置保溫層以防止產(chǎn)生裂縫;對框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,既要使框架結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度,又不能使交接處的剛度發(fā)生突變;對混凝土進(jìn)行合理配比,盡量少使用水泥,同時摻入外加劑,以使混凝土拌合物的流變性能得到改善。在施工時,通過后澆帶的設(shè)置,分批進(jìn)行混凝土的澆筑。對于梁和板構(gòu)件來說,設(shè)置后澆帶應(yīng)選擇在跨內(nèi)荷載作用下內(nèi)力和變形較小的部位,一般設(shè)置在跨度的三分之一的地方或者設(shè)置在跨中。后澆帶處的混凝土施工質(zhì)量非常重要,因此在施工前把后澆帶兩側(cè)的混凝土認(rèn)真鑿毛,并對澆帶內(nèi)部進(jìn)行清洗,然后再把一層水泥砂漿均勻涂刷其上,從而有助于粘結(jié),而且至少在潮濕環(huán)境下經(jīng)過15天的養(yǎng)護(hù),以保證澆筑混凝土的質(zhì)量。澆筑混凝土完成后,如果要對模板予以拆除,要在結(jié)構(gòu)能夠承受設(shè)計荷載的前提下進(jìn)行,以有效防止坍塌。
3.2處理裂縫的主要措施
(1)表面修補(bǔ)法。表面修補(bǔ)法是用水泥砂漿、合成樹脂、環(huán)氧膠泥等各種防水材料刷于裂縫表面,使其防水性能得到恢復(fù),耐久性增強(qiáng)。這種方法適用于修補(bǔ)寬度小于0.2毫米的細(xì)微裂縫。
(2)內(nèi)部修補(bǔ)法。一是壓力注漿法。在一定的壓力下,向裂縫內(nèi)部注入強(qiáng)度高、粘度低的裂縫修補(bǔ)液,這種方法適用于修補(bǔ)寬度在0.1~1.5毫米的獨立裂縫、貫穿性裂縫和蜂窩狀裂縫;二是內(nèi)部填充法。沿著裂縫的走向鑿出不小于20毫米的槽深和不小于15毫米槽寬的U形溝槽,然后在其中填充合成樹脂或者彈性填縫材料,從而實現(xiàn)修補(bǔ)裂縫的目標(biāo)。
4、防治填充墻裂縫的主要措施
(1)預(yù)防裂縫的主要措施。在選材方面,應(yīng)選擇不應(yīng)小于MU5.0等級強(qiáng)度的砌塊,不小于MU2.5等級強(qiáng)度的加氣砌塊,不小于M5等級強(qiáng)度的砂漿;在設(shè)計方面,應(yīng)在填充墻與框架之間設(shè)置拉結(jié)筋,并且要按照規(guī)范確定拉結(jié)筋深入墻內(nèi)的長度,具體說就是:結(jié)合框架抗震等級進(jìn)行設(shè)置,一、二級的抗震等級應(yīng)該沿全長;三、四級的抗震等級應(yīng)該不少于墻長的五分之一,而且不小于700毫米;在荷載方面,填充墻不僅要求穩(wěn)定和自重,而且還應(yīng)該能夠具有承受水平風(fēng)和地震的荷載。此外,設(shè)置構(gòu)造柱也要滿足預(yù)防產(chǎn)生裂縫的要求。
(2)處理裂縫的主要措施。針對因膨脹而產(chǎn)生的開裂,應(yīng)在高溫季節(jié)進(jìn)行修復(fù),從而使構(gòu)件在修復(fù)后,不再因膨脹的影響而有過大的拉應(yīng)力產(chǎn)生;針對因收縮而形成的裂縫,對其進(jìn)行修復(fù)一般要選擇在低溫季節(jié)進(jìn)行,這樣可以使修復(fù)后再次產(chǎn)生收縮裂縫的可能性有效減小。一般采用的方法有彈性材料修補(bǔ)法、無紡布修補(bǔ)法、粉刷石膏修補(bǔ)法和石膏板覆蓋法等。
在框架結(jié)構(gòu)中不可避免地會出現(xiàn)裂縫,但是完全可以利用合理的技術(shù)手段對其予以預(yù)防和修補(bǔ)。在設(shè)計和施工的過程中,要采取切實有效的預(yù)防措施,來控制裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展;對于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫,要有針對性地選擇適宜的修補(bǔ)方法對其進(jìn)行完善,從而把結(jié)構(gòu)的安全隱患徹底消除。
參考文獻(xiàn)
[1]趙明華,徐學(xué)燕.基礎(chǔ)工程[M].北京:高等教育出版社,2007.12
【摘 要】混凝土框架結(jié)構(gòu)是工業(yè)及民用建筑中最常用的一種結(jié)構(gòu)形式,本文從抗震結(jié)構(gòu)破壞的角度出發(fā),擅述了框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的強(qiáng)柱弱梁,強(qiáng)剪弱彎,強(qiáng)壓弱拉,強(qiáng)節(jié)點弱桿件,避免短柱效應(yīng)的概念設(shè)計理念,并據(jù)筆者多年經(jīng)驗提出了結(jié)構(gòu)處理措施。
【關(guān)鍵詞】強(qiáng)柱弱梁;強(qiáng)剪弱彎;強(qiáng)壓弱拉;強(qiáng)節(jié)點弱桿件;短柱效應(yīng)
Seismic conceptual design of concrete frame and structural measures
Li Dang-feng
(Zhuoyuan Tiancheng (Beijing) Environmental Engineering Technology Co., Ltd. Xi'an Office Xian Shanxi 518057)
【Abstract】Concrete frame structure is the most commonly used in industrial and civil construction of a structure, this structural damage from the seismic point of view, good out of the frame structure of the strong column weak-beam, strong shear weak bending, pulling extreme pressure Ruo, strong nodes weak bar, to avoid the short column effect of conceptual design ideas, and many years of experience, according to the author proposed a structure measures.
【Key words】Strong column weak-beam;Strong shear weak bending;Forced weak pull;Strong node weak bars;Short column effect
1. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)柱弱梁是指使框架結(jié)構(gòu)塑性鉸出現(xiàn)在梁端的設(shè)計要求。
用以提高結(jié)構(gòu)的變形能力,防止在強(qiáng)烈地震作用下倒塌。我們知道對于框架結(jié)構(gòu)建構(gòu)筑物,柱破壞了其整個建構(gòu)筑體都會傾覆,而梁破壞則僅是某個區(qū)域失效,因此柱較梁而言破壞的損害性更大。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采用以下措施來保證強(qiáng)柱弱梁:
1.1 嚴(yán)格控制柱軸壓比;抗震設(shè)計的設(shè)防目標(biāo)為小震不壞,中震可修,大震不倒,我們目前的計算均是基于小震下進(jìn)行的,若小震下柱子軸壓比過高,則大震下將對邊柱產(chǎn)生一個不小的附加軸力(有文章指出約增加30%),則柱子根本不可能有這點安全儲備,在中震下就有可能破壞,又何談大震不倒呢?。筆者認(rèn)為軸壓比在任何情況下都不能大于0.9%。
1.2 對柱斷面及配筋設(shè)置時應(yīng)分部位處理,建議邊柱,角柱應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng),特別是角柱,建議應(yīng)全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1%,所有框架柱,不包括小截面柱,建議縱筋均應(yīng)大于20,且柱筋品種不宜過多,矩形截面柱盡可能對稱配筋。
1.3 梁斷面配筋時,建議應(yīng)配足底部正筋,而支座處負(fù)筋應(yīng)通過調(diào)幅讓其適當(dāng)降低(常用0.85),以使地震作用下能形成梁鉸機(jī)制,保證柱端的實際受彎承載力大于梁端的實際受彎承載力。
2. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)剪弱彎是指使鋼筋混凝土構(gòu)件中與正截面受彎承載能力對應(yīng)的剪力低于該構(gòu)件斜截面受剪承載能力的設(shè)計要求。
用以改善構(gòu)件自身的抗震性能。強(qiáng)剪弱彎通俗點說就是使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在發(fā)生受彎破壞前不先發(fā)生剪切破壞。彎曲破壞和剪切破壞是鋼筋混凝土構(gòu)件在地震作用下常見的破壞形式。彎曲破壞是延性破壞,是有前期預(yù)兆的――如開裂或下?lián)系龋羟衅茐氖且环N脆性的破壞,瞬時的發(fā)生,沒有任何前期的兆示,一旦發(fā)生,將是致命性的。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中保證強(qiáng)剪弱彎措施主要表現(xiàn)在提高作用剪力設(shè)計值,調(diào)整抗剪承載力兩個方面:
2.1 提高作用剪力設(shè)計值(1)對于一、二、三級框架梁,剪力設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.3,1.2,1.1。(2)對于一、二、三級框架柱,剪力設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.6,1.4,1.2。
2.2 對于調(diào)整抗整承載力方面,為防止梁,柱端發(fā)生斜壓破壞,規(guī)范對受剪截面規(guī)定了受剪承載力上限,即規(guī)定了配箍率的上限值(梁柱加密區(qū)的箍筋加密)。
2.3 對于剪切力特別大的梁端,最好的辦法是進(jìn)行梁端加腋角。
3. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)壓弱拉是指使鋼筋混凝土工程構(gòu)件在設(shè)計中應(yīng)使受拉區(qū)鋼筋的屈服先于受壓區(qū)混凝土的破壞。
我們知道對于鋼筋混凝土工程構(gòu)件而言,合理的承載受力狀態(tài)為混凝土受壓,鋼筋受拉且平衡外力,但混凝土與鋼筋的力學(xué)性能相差并不小,混凝土從受壓到壓碎,變形量很小,屬脆性破壞;鋼筋受拉從屈服到拉斷,變形過程很長,延性良好;因此保證了強(qiáng)壓弱拉即保證了鋼筋混凝土構(gòu)件的延性破壞機(jī)制,防止了脆性破壞機(jī)制。結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采用以下措施來保證強(qiáng)壓弱拉:
3.1 對壓彎構(gòu)件(多為框架柱),嚴(yán)格控制軸壓比――壓彎構(gòu)件的軸力越小延性越好。
3.2 限制受拉配筋率(鑒于框架底層柱底過早塑性屈服,影響框架塑性機(jī)制發(fā)展,《抗規(guī)》規(guī)定:框架底層柱底的組合彎矩設(shè)計值應(yīng)考慮效應(yīng)調(diào)整,一級抗震等級乘以增大系數(shù)1.5,二級抗震等級乘以增大系數(shù)1.25)。
3.3 在裂縫滿足的條件下,盡可能采用強(qiáng)度等級高的混凝土材料。
4. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)節(jié)點弱桿件是指節(jié)點的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件(梁、柱)的承載力,梁柱縱筋在節(jié)點區(qū)應(yīng)有可靠的錨固。
在豎向荷載和地震作用下,框架節(jié)點主要承受柱傳來的軸向力、彎矩、剪力和梁傳來的彎矩、剪力。節(jié)點區(qū)的破壞形式為由主拉應(yīng)力引起的剪切破壞。如果節(jié)點未設(shè)箍筋不足,則由于抗剪能力不足,節(jié)點區(qū)出現(xiàn)多條交叉斜裂縫,斜裂縫間混凝土被壓碎,柱內(nèi)縱向鋼筋壓屈。國內(nèi)外大地震的震害表明,鋼筋混凝土框架節(jié)點在地震中多有不同程度的破壞,破壞的主要形式是節(jié)點核芯區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞,嚴(yán)重的會引起整個框架倒塌。節(jié)點破壞后的修復(fù)也比較困難。框架節(jié)點是框架梁柱構(gòu)件的公共部分,節(jié)點的失效意味著與之相連的梁與柱同時失效。另一方面,混凝土構(gòu)件中鋼筋屈服的前提是鋼筋必須有可靠的錨固,相應(yīng)地塑性鉸形成的基本前提也是保證梁柱縱筋在節(jié)點區(qū)有可靠的錨固。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中采取以下措施來保證強(qiáng)節(jié)點弱桿件:
4.1 一般一、二級框架節(jié)點核芯區(qū)考慮節(jié)點剪力時應(yīng)考慮節(jié)點剪力增大系數(shù),一級取1.35,二級取1.2,其截面驗算及構(gòu)造措施應(yīng)嚴(yán)格按《抗規(guī)》附錄D 框架梁柱節(jié)點核芯區(qū)截面抗震驗算。
4.2 任何時候框架節(jié)點核芯區(qū)箍筋的最大間距和最小直徑都應(yīng)按《抗規(guī)》6.3.8條作為控制限值,其配置量不應(yīng)小于其,一、二、三級框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10和0.08且體積配箍率分別不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架節(jié)點核芯區(qū)配箍特征值不宜小于核芯區(qū)上、下柱端的較大配箍特征值。
4.3 框架梁和框架柱的縱向受力鋼筋在框架節(jié)點區(qū)的錨固和搭接應(yīng)嚴(yán)格按遵從《混凝土規(guī)范》11.6.7條。