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摘要:隨着经济的发展,建筑行业也日益的壮大起来,楼房也由单层向多层发展,多层框架结构就成了建筑结构设计中比较普遍的一种结构形式。本文主要针对多层框架结构设计过程中出现的问题进行分析,并提出相应的对策,这对框架结构问题的科学处理,有着重要的意义。
关键词:结构设计;常见问题;对策
中图分类号:TU8 文献标识码: A
随着社会经济的不断发展,对建筑物的建筑质量,建筑功能也提出了更高的要求,多层建筑主要是以框架结构的形式为主,它具有空间大,空间面积灵活等多种特点,但在框架结构设计过程中,还有很多应及时解决的问题,我们应对其提出相应解决的对策,这对提升建筑的质量有很大的帮助。
一 多层框架结构设计的常见问题
结构的设计是框架结构设计最主要的一部分,设计中常出现的问题主要有:
1框架结构中梁、柱的截面计算。这是框架结构中的重点,相关规范中规定“墙柱弱梁强节点”,为了保证梁柱的塑性,梁与柱的线刚度的比值应大于1。
2在电算程序的信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按照两次计算结果的包络图,进行框架结构底层柱的配筋,而在我国的《抗震规范》中规定,处于8度地震区的工程框架结构,其抗震等级为二级,在设计的时候按3层框架房屋进行计算,首层为3.35m,若框架建筑嵌固在-0.05基础拉梁顶面,以受压中心进行计算。
3在多层框架中,框架梁、柱配筋有许多的问题,如框架梁、柱的箍筋间距问题,箍筋在加密区和非加密区的设置问题,不能保证梁的抗剪力,还有配筋不按照规范进行设置的问题。
4在设计工作中,有的设计人员常把配筋视为构造配筋,会给建筑安全带来非常大的隐患。另外,在计算框架梁内力的问题时,容易忽视一些细节上的问题,如框架的水平尺寸和垂直尺寸的差距较大、地基中的软土较厚、土质不均匀、温度应力等问题,对于这些问题,在进行框架结构设计时应特别注意。
二 多层框架结构设计相应对策1在设计框架梁的配筋时,最主要的是以国家的规范为主,应根据《混凝土结构设计规范》来计算最小、最大配筋率。在计算时,要注意最小配筋率,不仅和框架的抗震的等级有关,与混凝土的轴心和钢筋的抗拉强度的比值也有关,准确的设计框架梁的配筋率,会对框架结构的稳定性有很大的帮助。另外,在对配筋的方式做出调整时,设计人员应该注意配筋不是构造配筋,在框架结构设计时,应注意悬臂端调节变形的问题,注意梁段交接的地方。在非加密区柱梁箍筋验算时,不用考虑强剪弱弯的要求。选择箍筋形式时,为了促进箍筋对混凝土的约束力,可以优先选择菱形或井形。
2水平荷载会常常造成框架结构的侧移,影响框架结构的稳定性,尤其是对于多层建筑物,更应该考虑到风荷载对多层建筑物的影响,所以,应把风荷载加进多层建筑物的内力计算中。除了考虑风荷载对建筑物的影响,还应考虑温度变化、地基沉降、变形缝的收缩等自然作用。此外,对建筑物发生作用的荷载还有水平荷载,竖向荷载等。在计算竖向荷载作用内力时,有多种计算方法,一般可采用力法、位移法等计算方法,在计算框架结构的内力时,一般可以采用分配法、弯矩二次分配法以及系数法,但在三种方法中,系数法更为简单,前两种方法须知道梁、柱的截面面积尺寸,计算方法也比较复杂,相对的,系数法的计算过程要简单的多,因为它不需要梁、柱的截面尺寸。
3多层建筑物还应注意的是建筑物的抗震能力,根据抗震要求,一般的高层建筑物的震型个数大于等于9,顶部有建筑物的,一般的震型个数大于等于12,一般最适宜的震型个数为总质量的90%。此外,还要加强对非结构设计的抗震强度,比如女儿墙,应采取结构构造措施,以保证女儿墙的稳定性,另外,对《建筑抗震设计规范》所规定的其它的非结构构件,也要满足抗震设计等级要求。为提高抗震能力,也应增强梁的斜截面的受弯承载力,加大梁的钢筋的受力程度,一般加大1.1-1.3倍。薄弱层是对抗震不利的结构层,虽然,薄弱层只有地震烈度大于等于7的时候才会出现,但框架结构中如何处理薄弱层,对抗震能力有很重要的意义。为了避免薄弱层的出现,我们可以采取加大薄弱层的柱截面、梁截面的尺寸来改变层高,改变基础埋置深度等措施。另外,当结构的弹塑性的演算结果不符合《建筑抗震设计规范》5.5.5的规定,对结构的布置应进行合适的调整,避免薄弱层的出现,从而提高抗震的能力。
4框架结构中的梁和柱一般是刚性连接,刚性连接有许多的好处,可以节约材料,增加空间的使用率等优点。框架结构可根据工艺要求、使用要求、功能要求,做成不同的框架形式,例如等跨的、不等跨的、层高相同的和不同的,以及抽柱、抽梁等不同形式。在计算框架的内力时,一些设计人员主要是对计算机的计算结果进行分析,考虑的不够全面,对一些问题分析的不到位,因此,设计人员对计算机不能过分的依赖,应根据实际情况进行分析。
5配筋的调整是框架结构设计过程中非常关键的一步,调整时我们有一点问题要注意,发生地震时,由于框架柱会受到双向变矩和较大的扭转剪力的影响,使得衡力的计算发生变化,因此在对框架内力进行计算时,应采用纵、横两方面进行计算,然后对配筋进行不同侧面的比较。调整框架梁的配筋方式之后,还要计算框架梁的裂缝宽度。首先我们应知道影响框架梁裂缝宽度的两方面的因素,一方面是构建的混凝土的强度等级,另一方面,是施工过程中使用的钢筋级别和直径,因此,增大配筋率,同时增加截面尺寸,可以减小框架梁的裂缝宽度。
6多层的框架结构一般采用的是独立基础,为增强框架结构的安全性,可以根据框架结构的独立基础的埋深的程度,设计不同的拉梁,如果独立基础埋深浅,并且拉梁上有填充物或楼梯柱等作用上的荷载时,可以加大拉梁的截面面积尺寸,把拉梁设置的更为强大。构造基础拉梁的截面的宽度可以取柱的1/30,高度可取柱的1/18,受力的钢筋可以取柱的最大轴力的设计值的10%,构造基础拉梁顶标高与短柱的标高相同时,可以按偏心受压计算。
7 当框架梁的跨中存在次梁,而且只有两支箍筋时,如果非加密区的箍筋间距仍采用200mm,就会导致非加密区配箍不足,对于上述情况,可以把程序内定梁箍筋调整为取梁的加密区间距,这样一来,既能满足非加密区抗剪承载力标准,也可以解决配箍不足的问题。另外,在纵向钢筋超筋时,可以适当增加梁端抗剪承载力,这样有力于提高抗震性能。
结语:
多层框架结构的设计是一个全面的、系统的工作,设计人员仅仅掌握基本的结构设计知识是不够的,要不断完善自己,丰富自己的经验,提高对实践问题的解决能力,同时,要有严谨负责的态度,对框架结构中出现的问题,要认真地进行分析和判断,遵循设计规范,设计出更为合理安全,经济实用的框架结构形式,可以更好的满足住户们的要求,提升建筑质量,推动建筑行业持续发展。
参考文献:
[1]任和雄. 多层框架民用建筑结构设计常见的问题[J]. 科技创新与应用,2013,13:243.
[2]徐兴培. 多层框架房屋建筑结构设计问题探讨[J]. 中华民居(下旬刊),2013,07:146-147.
[3]张荣芳. 多层框架房屋结构设计中的几点思考[J]. 中华民居(下旬刊),2013,08:23-24.
[4]龚克勤. 多层框架结构设计的问题分析[J]. 中华民居(下旬刊),2013,10:39-40.
[5]胡哲. 浅谈多层框架房屋结构设计中的常见问题[J]. 黑龙江科技信息,2011,20:295.
关键词:结构设计;常见问题;对策
中图分类号:TU8 文献标识码: A
随着社会经济的不断发展,对建筑物的建筑质量,建筑功能也提出了更高的要求,多层建筑主要是以框架结构的形式为主,它具有空间大,空间面积灵活等多种特点,但在框架结构设计过程中,还有很多应及时解决的问题,我们应对其提出相应解决的对策,这对提升建筑的质量有很大的帮助。
一 多层框架结构设计的常见问题
结构的设计是框架结构设计最主要的一部分,设计中常出现的问题主要有:
1框架结构中梁、柱的截面计算。这是框架结构中的重点,相关规范中规定“墙柱弱梁强节点”,为了保证梁柱的塑性,梁与柱的线刚度的比值应大于1。
2在电算程序的信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按照两次计算结果的包络图,进行框架结构底层柱的配筋,而在我国的《抗震规范》中规定,处于8度地震区的工程框架结构,其抗震等级为二级,在设计的时候按3层框架房屋进行计算,首层为3.35m,若框架建筑嵌固在-0.05基础拉梁顶面,以受压中心进行计算。
3在多层框架中,框架梁、柱配筋有许多的问题,如框架梁、柱的箍筋间距问题,箍筋在加密区和非加密区的设置问题,不能保证梁的抗剪力,还有配筋不按照规范进行设置的问题。
4在设计工作中,有的设计人员常把配筋视为构造配筋,会给建筑安全带来非常大的隐患。另外,在计算框架梁内力的问题时,容易忽视一些细节上的问题,如框架的水平尺寸和垂直尺寸的差距较大、地基中的软土较厚、土质不均匀、温度应力等问题,对于这些问题,在进行框架结构设计时应特别注意。
二 多层框架结构设计相应对策1在设计框架梁的配筋时,最主要的是以国家的规范为主,应根据《混凝土结构设计规范》来计算最小、最大配筋率。在计算时,要注意最小配筋率,不仅和框架的抗震的等级有关,与混凝土的轴心和钢筋的抗拉强度的比值也有关,准确的设计框架梁的配筋率,会对框架结构的稳定性有很大的帮助。另外,在对配筋的方式做出调整时,设计人员应该注意配筋不是构造配筋,在框架结构设计时,应注意悬臂端调节变形的问题,注意梁段交接的地方。在非加密区柱梁箍筋验算时,不用考虑强剪弱弯的要求。选择箍筋形式时,为了促进箍筋对混凝土的约束力,可以优先选择菱形或井形。
2水平荷载会常常造成框架结构的侧移,影响框架结构的稳定性,尤其是对于多层建筑物,更应该考虑到风荷载对多层建筑物的影响,所以,应把风荷载加进多层建筑物的内力计算中。除了考虑风荷载对建筑物的影响,还应考虑温度变化、地基沉降、变形缝的收缩等自然作用。此外,对建筑物发生作用的荷载还有水平荷载,竖向荷载等。在计算竖向荷载作用内力时,有多种计算方法,一般可采用力法、位移法等计算方法,在计算框架结构的内力时,一般可以采用分配法、弯矩二次分配法以及系数法,但在三种方法中,系数法更为简单,前两种方法须知道梁、柱的截面面积尺寸,计算方法也比较复杂,相对的,系数法的计算过程要简单的多,因为它不需要梁、柱的截面尺寸。
3多层建筑物还应注意的是建筑物的抗震能力,根据抗震要求,一般的高层建筑物的震型个数大于等于9,顶部有建筑物的,一般的震型个数大于等于12,一般最适宜的震型个数为总质量的90%。此外,还要加强对非结构设计的抗震强度,比如女儿墙,应采取结构构造措施,以保证女儿墙的稳定性,另外,对《建筑抗震设计规范》所规定的其它的非结构构件,也要满足抗震设计等级要求。为提高抗震能力,也应增强梁的斜截面的受弯承载力,加大梁的钢筋的受力程度,一般加大1.1-1.3倍。薄弱层是对抗震不利的结构层,虽然,薄弱层只有地震烈度大于等于7的时候才会出现,但框架结构中如何处理薄弱层,对抗震能力有很重要的意义。为了避免薄弱层的出现,我们可以采取加大薄弱层的柱截面、梁截面的尺寸来改变层高,改变基础埋置深度等措施。另外,当结构的弹塑性的演算结果不符合《建筑抗震设计规范》5.5.5的规定,对结构的布置应进行合适的调整,避免薄弱层的出现,从而提高抗震的能力。
4框架结构中的梁和柱一般是刚性连接,刚性连接有许多的好处,可以节约材料,增加空间的使用率等优点。框架结构可根据工艺要求、使用要求、功能要求,做成不同的框架形式,例如等跨的、不等跨的、层高相同的和不同的,以及抽柱、抽梁等不同形式。在计算框架的内力时,一些设计人员主要是对计算机的计算结果进行分析,考虑的不够全面,对一些问题分析的不到位,因此,设计人员对计算机不能过分的依赖,应根据实际情况进行分析。
5配筋的调整是框架结构设计过程中非常关键的一步,调整时我们有一点问题要注意,发生地震时,由于框架柱会受到双向变矩和较大的扭转剪力的影响,使得衡力的计算发生变化,因此在对框架内力进行计算时,应采用纵、横两方面进行计算,然后对配筋进行不同侧面的比较。调整框架梁的配筋方式之后,还要计算框架梁的裂缝宽度。首先我们应知道影响框架梁裂缝宽度的两方面的因素,一方面是构建的混凝土的强度等级,另一方面,是施工过程中使用的钢筋级别和直径,因此,增大配筋率,同时增加截面尺寸,可以减小框架梁的裂缝宽度。
6多层的框架结构一般采用的是独立基础,为增强框架结构的安全性,可以根据框架结构的独立基础的埋深的程度,设计不同的拉梁,如果独立基础埋深浅,并且拉梁上有填充物或楼梯柱等作用上的荷载时,可以加大拉梁的截面面积尺寸,把拉梁设置的更为强大。构造基础拉梁的截面的宽度可以取柱的1/30,高度可取柱的1/18,受力的钢筋可以取柱的最大轴力的设计值的10%,构造基础拉梁顶标高与短柱的标高相同时,可以按偏心受压计算。
7 当框架梁的跨中存在次梁,而且只有两支箍筋时,如果非加密区的箍筋间距仍采用200mm,就会导致非加密区配箍不足,对于上述情况,可以把程序内定梁箍筋调整为取梁的加密区间距,这样一来,既能满足非加密区抗剪承载力标准,也可以解决配箍不足的问题。另外,在纵向钢筋超筋时,可以适当增加梁端抗剪承载力,这样有力于提高抗震性能。
结语:
多层框架结构的设计是一个全面的、系统的工作,设计人员仅仅掌握基本的结构设计知识是不够的,要不断完善自己,丰富自己的经验,提高对实践问题的解决能力,同时,要有严谨负责的态度,对框架结构中出现的问题,要认真地进行分析和判断,遵循设计规范,设计出更为合理安全,经济实用的框架结构形式,可以更好的满足住户们的要求,提升建筑质量,推动建筑行业持续发展。
参考文献:
[1]任和雄. 多层框架民用建筑结构设计常见的问题[J]. 科技创新与应用,2013,13:243.
[2]徐兴培. 多层框架房屋建筑结构设计问题探讨[J]. 中华民居(下旬刊),2013,07:146-147.
[3]张荣芳. 多层框架房屋结构设计中的几点思考[J]. 中华民居(下旬刊),2013,08:23-24.
[4]龚克勤. 多层框架结构设计的问题分析[J]. 中华民居(下旬刊),2013,10:39-40.
[5]胡哲. 浅谈多层框架房屋结构设计中的常见问题[J]. 黑龙江科技信息,2011,20:295.