钢筋混凝土框架结构设计中需注意的几个问题
【结构设计】框架结构设计难点解析
框架结构设计难点解析钢筋混凝土框架结构由梁和柱所组成,是一种抗震、抗风较好的结构体系,这种体系的侧向刚度小,平面布置灵活,易于满足建筑物设置大房间的要求,在工业与民用建筑中被广泛应用.但常因设计不当而造成施工环节质量难以保证,给工程安全留下隐患,现从以下几个方面阐述框架结构设计时应注意的问题.1框架计算简图的确定1.1无地下室的多层框架房屋1)基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接,计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度.根据《混凝土结构设计规范》GB50010-200(以下简称《结构规范》)第7.3.11条规定:一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构,底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H:装配式框架取1.25H.2)基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性,减小位移有时在0.000m附近设置基础连系梁.将基础连系梁以下的部分看作底层,柱的H值取基础顶面至连系梁顶面的高度,而把实际建筑的底层作为第二层考虑,层高H取连系梁顶层至一层楼面高度.1.2带地下室的多层框架房屋对于带地下室的多层框架结构,合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题.《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(以下简称《抗震规范》),都没有明确地提出具体位置,需要具体问题具体分析对于能够满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时,可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置,在利用PKPM软件进行设计时,楼层总数仅输入地下室以上的实际层数,底层的层高H取实际层高.这样计算出的地震作用与实际情况较为接近.对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时,嵌固位置最好取在基础顶面.此时,利用电算进行楼层组合时,总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数.2基础宽度和面积的计算在计算基础宽度或面积时,往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详,导致基础宽度或面积不足.如墙体上作用有较大集中力的情况,当墙体上有较大的集中力作用时,通过墙体和基础可将集中力向地基扩散,但这种扩散是有一定范围的,且基底土反力并不均匀分布.若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度,则导致局部基础宽度不足.因此,必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求.通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题.目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的,对部分梁而言,尽管相交梁截面尺寸不同,相互之间却不存在主、次梁关系,设计人员在绘制施工图时,应注意配筋形式与受力分析相匹配.框架结构经空间分析程序电算,所有按主梁输入模型的梁是整体工作的,部分梁将产生扭转问题.一些三维空间分析软件,虽已调整梁的抗扭刚度,但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大,因程序不计楼板对梁的约束作用(即实际扭矩设计算值那么大),实际受力与计算模型不符.可把次梁支座改为铰支座,并配以构造处理.框架梁的抗剪配筋施工图绘制时,往往为省事,而不查阅构件配筋打印资料,仅以配筋简图进行设计,并通常对简图上梁端加密区箍筋放大一倍间距置于跨中,此法如遇该梁上次梁集中力较大,剪力包络图趋于平缓,就会产生加密区外箍筋抗剪不足,导致结构不安全.3钢筋混凝土保护层厚度的取值混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀,并保证钢筋的粘结锚固性能,直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能,但由于设计人员的不重视,常会出现以下问题:1)梁或柱中,只注意到主筋的保护层厚度,而忽略了箍筋的保护层厚度,造成箍筋外露或保护层厚度不足;2)主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确,造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失,直接影响到构件的安全性;3)地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同,根据规范要求,应采取不同的保护层厚度.因此,设计时应注意:1)正确处理构件内各类钢筋的相互关系,按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度,并进行构件的截面设计.首先根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度,即确定箍筋的正确位置,主筋的保护层厚度可采用a+d(1a为箍筋保护层最小厚度,d1为箍筋直径),并大于规范规定的最小厚度,以此确定主筋的正确位置;根据各种钢筋的正确位置,确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算,在施工图中标出相关构件中钢筋的位置.2)正确区分同一构件所处的环境条件,区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度.地下部分的柱子可将其断面加大,满足其保护层厚度的要求,同时保证柱子钢筋上下位置的一致性,满足钢筋受力要求.4框架结构抗震构造措施4.1梁的抗震构造1)梁截面尺寸:为了防止梁发生斜裂缝破坏、斜压型脆性破坏,框架梁截面尺寸必须满足如下要求:梁的截面宽度与高度之比为b/h≥0.25,且b不宜小于200mm,也不宜小于1/2柱宽;同时应满足高跨比ln/h≥4;梁最大平均剪应力为V/bh0≤0.20fc.其中,b、h、h0分别为梁截面宽度、高度、有效高度;V为梁端组合剪力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值.2)梁的配筋率:为了保证梁的变形能力,使框架结构具有较好的抗震性能,梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求:一级框架x≤0.25h0;二级框架x≤0.35h0,同时,纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%.3)梁的箍筋:为了保证梁有足够的延性,提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值,并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏,在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋,对提高梁的变形能力十分有效.同时,为了防止压筋过早压曲,应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距.4)梁内纵筋锚固:在反复恒载作用下,在纵向钢筋埋入梁柱节点的相当长度范围内,混凝土与钢筋之间的粘结力将发生严重破坏,因此应注意在地震作用下框架梁中纵向钢筋的锚固长度,一般应比《结构规范》中所规定的受拉钢筋基本锚固长度大.4.2柱的抗震构造措施1)柱截面尺寸:柱的平均剪应力太大,会使柱产生脆性的剪切破坏.平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏,为了使柱有足够的延性,柱截面尺寸应符合以下要求:柱截面的长边应小于柱净高的1/4,且柱截面的宽度不宜小于300mm;当剪压比保持较低时,可获得较好的延性,为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm.2)柱纵向钢筋的配置:柱中纵向钢筋宜对称配筋:为了保证柱有足够的延性,柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的接头,一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头,而底层柱根应焊接;三级可采用搭接,而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接.在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋,防止纵向钢筋的压曲,增加粘结强度.3)柱的箍筋:在地震力的反复作用下,柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时,如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨曲,柱端破坏.箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用,提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变,从而有效增加柱的延性.因此设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求.5结论总之,以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题.一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理,甚至结构不安全.设计人员在精于结构电算分析的同时,更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题,使施工图的设计更完善,保证结构的安全.。
钢筋混凝土框架构造中注意事项
钢筋混凝土框架构造中注意事项钢筋混凝土框架结构广泛应用于建筑工程中,其稳定性、承载力、耐久性等方面表现优良。
然而,在进行钢筋混凝土框架构造时,需注意许多事项,以确保建筑物具有可靠和安全的结构。
本文将介绍钢筋混凝土框架构造中的注意事项。
一、设计阶段在设计钢筋混凝土框架结构时,必须仔细考虑建筑物的地理位置、施工条件、并考虑到可能存在的自然灾害等因素。
必须有合适的结构设计方案,以确保减少结构的受力,避免结构漏洞。
二、施工阶段一旦设计完成,接下来是施工阶段。
这个阶段同样也至关重要,任何行为的失误都可能会导致建筑物结构的不可靠。
因此,施工过程中必须注意以下事项:1.严格按照设计图纸进行施工所有施工必须按照设计图纸进行,以确保钢筋混凝土框架结构的质量和稳定性。
特别是要注意构件的实际质量、数量、尺寸等方面,以确保与设计图纸一致。
2.确保模板的质量在建筑施工过程中,使用模板进行浇筑。
在选择模板时,必须考虑模板的质量和稳定性,以确保混凝土能够按照预设的形状流向模板内。
3.注意混凝土表面质量混凝土表面的质量对构造质量同样具有重要影响。
只有当混凝土表面质量达到预期要求时,才能确保钢筋混凝土框架结构的质量。
4.钢筋的布置需要合理在框架构造过程中,钢筋是不可或缺的材料。
在施工时,必须确保钢筋的材质、数量、布置等方面符合设计要求。
因为合理的钢筋布置对于钢筋混凝土框架的结构稳定性和承载力具有重要的保障作用。
三、验收阶段在施工完成之后,钢筋混凝土框架结构必须进行必要的验收。
验收过程应包括以下三个阶段:1.现场验收验收人员必须到现场进行现场检查,对钢筋混凝土框架结构进行初步的检查。
2.结构安全性检测经过现场验收之后,需要进行结构的安全性检测,以确保结构的质量和稳定性。
3.完整性检测在最后进行完整性检测,确定建筑物的钢筋混凝土框架结构是否符合要求。
总之,在钢筋混凝土框架构造过程中,设计、施工和验收都十分关键。
合理的设计和施工过程以及周密的验收措施可以确保建筑物有一个可靠和安全的结构,并能够满足长期使用的要求。
钢筋混凝土框架结构抗震设计中应注意的几个问题
矩相对较大,一般容易实现延性压弯破坏;剪跨比在1.5与2之间的 柱为短柱,一般发生剪切破坏,若配置足够的箍筋,也可能实现延性 较好的剪切受压破坏;剪跨比不大于1.5的柱为极短柱,一般发生剪 切斜拉破坏,工程中应尽量避免采用极短柱。 2)限制轴压比 柱的轴压比定义为柱组合的轴向压力设计值与柱全截面面积和 混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。 抗震设计的框架柱为对称配筋柱,其截面的混凝土相对受压区 高度与轴压比之间有一定的关系,增大轴压比也就是增大相对受压 区高度,因此压弯破坏的柱的破坏形态也与轴压比有关。为了实现大 偏心受压破坏,使柱具有良好的延性和耗能能力,柱截面的混凝土相 对受压区高度应小于界限值,措施之一就是限制柱的轴压比。 3)j置当提高纵筋配筋率 适当提高柱的纵向钢筋配筋率,可以提高其轴压承载力,降低轴 压比;同时,还可以提高轴压力作用下的正截面承载力,推迟屈服。 4)箍筋约束塑性铰区混凝土 框架柱的箍筋有三个作用:抵抗剪力,对混凝土提供约束,防止 纵筋压屈。箍筋对混凝土的约束程度是影响柱的延性和耗能能力的 主要因素之一。约束程度与箍筋的抗拉强度和数量有关,与混凝土强 度有关,可以采用一个综合指标一配箍特征值度量箍筋的约束程度, 约束程度同时还与箍筋的形式有关。配箍特征值用下式计算:
X C----O,,fy,,/fc
式中kc:最小配箍特征值,如:箍筋或拉筋抗拉强度设计值,
P
v:柱箍筋加密区的体积配箍率,fe:混凝土轴心抗压强度设计值。 箍筋约束混凝土的轴心抗压强度和对应的轴向压应变提高、混
凝土的极限压应变增大。目前工程中常用的箍筋形式,抗震框架柱一 般不用普通矩形箍,圆形箍及螺旋箍由于加工困难也较少采用,工程 中大量采用的是矩形复合箍。箍筋间距大于柱的截面尺寸时,对核芯 混凝土几乎没有约束。 对于轴压比不同而其他条件相同的大偏心受压柱,轴压比大,其 截面混凝土的压应变也大。与混凝土极限压应变之间的差值小,塑性 变形能力也小。为了使不同轴压比的框架柱具有大体上相同的塑性 变形能力,轴压比大的柱,其配箍特征值大,轴压比小的柱,其配箍特 征值小。小偏心受压破坏的钢筋混凝土柱,配置一定量的箍筋,也可 以实现有一定延性的破坏。 4.梁柱节点核芯区抗震设计 在竖向荷载和地震作用下,梁柱核心区受力比较复杂,但主要是 压力和剪力。核芯区可能出现的破坏形态有两种:剪压破坏和粘结锚 固破坏。核芯区的受剪承载力不足,在剪压作用下出现斜裂缝,在地 震往复作用下形成交叉裂缝。混凝土挤压破碎,纵向钢筋压屈成灯笼 状。在地震往复作用下,框架梁伸入核芯区的纵筋与混凝土之间粘结 破坏,会导致梁端转角增大。从而增大层问位移。剪切破坏和粘结破 坏都不是延性破坏,核芯区不能作为框架的耗能部位。因此,核芯区 的抗震的作用特点: 地震对建筑物作用的特点,可归纳为下述三个方面: 1.不确定的、不可预知的作用 地震的不确定、不可预知有多方面的含义。其一是指地震发生的 时间、地点、强度是不确定的、随机的。地震是在毫无警告的情况下发 生的。地震不确定性另一含义是指没有两次地震是相同的,不同地点 同一地震的特性不同,同一地点不同地震的特性不同。 2.短时间的动力作用 一般而言,一次地震的持续时间为一分钟左右,持续时间长的也 就三分钟左右,但造成的破坏却极大。地震对结构产生的是动力作 用。地震发生时,结构加速度的方向和惯性力的方向、大小不断变化。 3.有选择性的破坏作用 地震动是由不同周期的振动组成的,地震动的传播过程非常复 杂,但有下列规律:短周期的振动衰减快,传播的距离短,长周期的振 动衰减慢,传播距离远;硬土中长周期的振动衰减快、短周期振动的 成分多,软土中短周期的振动衰减快、长周期振动的成分多。如果建 筑结构的基本频率与地震动振幅大的频率相同或接近,则结构的地 震反应相对较大,有可能造成破坏或坍塌;反之,结构的反应小,破坏 小,甚至没有破坏。震中附近,硬土上层数少的建筑结构破坏严重;在
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应当注意的几个问题
炭
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程
20 0 7年第 9期
根据抗震要求 ,可沿两 个 主轴 方 向设置 构造基 础拉梁 。基
础拉梁截 面宽度可取 柱 中心 距 的 12 / 0—13 ,高度 可取柱 /0
中心距 的 1 1 / 2—1 1 。构造基础 拉梁 的截面 可取上 述限值 /8 范 围的下 限,纵 向受 力钢筋 可取 所连接 的柱 子的最 大轴力
多数钢筋混凝土多层框 架房屋 可不必 进行 天然地 基和基础
抗 震承载力验算 。但这些 房屋 在基础 设计 时应考 虑风荷 载 的影响 。因此 ,在钢筋 混凝土 多层框 架房 屋的整体 计算分 析 中 ,必须 考虑 风荷 载 ,不能 因为在 地震 区高层建 筑以外 的一般 建筑风荷 载不起控 制作用就不考虑 。另一 种情况是 ,
8 效益 评价
本热 电厂在基本 不影 响正常 发 电的条件 下 ,对 区域 进 行集 中供热 ,是 既利 国利 民又 利于企 业 的大好事 ,除具 有 可观 的经 济效 益外 ,还 具 有 明显 的社会 效益 和 环境 效益 。 整个工程建成投 产后 ,可 代替现 有 区域 内 旧锅 炉房 2 4座 、 锅炉 5 9台,合 2 2 h 5 f ;使 几 百名锅 炉操作 工人 从赃 、乱 、 差 的工作环境 中解救 出来 ,确保 了他们 的身心健康 。实行 集 中供热后 ,本地 区 的烟 尘 、二氧 化硫 以及氮 氧化物排 放 量将大大 减 少 ,使 广 大 居 民能 在 蓝天 绿 水 的 环境 中安 居
弱粘性 土层时 ,不超 过 8层且 高度在 2 m 以下 的一 般 民用 5 框架房 屋或荷 载相 当 的多 层框架 厂房 ,可 不必进行 天然地 基和基础抗 震承 载力 验算 。这就 是说 ,在 8度 地震 区 ,大
浅析钢筋混凝土高层结构设计的几个常见问题
该工程筏板底板 厚为 1 5 0 0 a r m, 电梯井局部厚度为 2 0 0 0 m m, 筏板 进行布置 。高层建筑 的外 型应 该尽量简单 、 规则, 以便 保证其刚
底筋为通长 ̄ 2 5 @ 1 5 o , 面筋为通 长 ̄ 2 5 @ 1 5 0 , 角部附加筋 ( 底筋) 9 度和承载力 的均匀分布。根据抗震等 级不 同的建筑 , 设计时要考
关键词 : 高层建筑; 钢筋混凝 土; 结构设计 中图分类号: T U 9 7 3 + . 1 2 文献标识码 : B 文章编号 : 1 6 7 3 — 0 0 3 8 ( 2 0 1 3 ) 2 3 — 0 0 8 2 — 0 2
引 言
随着 我国城市化进程的加快 ,以及建筑水平 的不断提升, 使 得我 国建筑类型和功 能越来越 多样化 、 综合化 , 建筑高度也在不 断增加 , 目前钢筋混凝土 高层建筑 已在城市规划 中占相 当大 的
筑 施 工 打下 良好 的基 础 。
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【 柚 图 1 框 架 结构 简 图
一
l 高层建筑钢 筋混凝土结构优化设计
某 工程 为商 业办公楼 , 其为 3 0层大楼 , 为钢筋混凝土工程 ,
般情况下, 高 层 建筑 并不 适 合 选 择 那 些 不规 则 的平 面 设 计
进行下一步的设计,因此可 以说钢筋混凝土 结构 设计 是一个循 1 . 4倍 ; 序渐进的过程。 ( 2 ) 在对高层钢筋混凝土建筑进行抗 震设计时 , 应 该尽 量调 整好高层建筑 的平面形状和结构布置, 尽量避免设置防震缝 。如
1 . 2 框 架一 剪 力墙结构 设计 方法
那么当框架结构高度不超过 1 5 m时, 缝 宽 应 剪力墙 结构设计是结构延性与刚度的最佳选择 , 其 实指在承 果 必 须 设 置 防震 缝 , O O m m, 如果高度超过 1 5 m时, 应该根据烈度和高度 的不 载力不变 的前提下 , 结构延性对结构影响最大 的是变形 能力, 结 该大于 l
多层框架设计注意问题
筑
内的锚固 拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上
龙
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超筋超限信息等等 ∀
为了分析判断计算机计算结果是否合理 结构设
在工程设计中 多数房屋建筑按其抗震设防分类
.C OM
楼层的弹塑性层间位移 楼层的侧向刚度比 振型参与
度时 抗震措施
应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求 ∀ 所谓抗 震措施 在这里主要体现为按本地区抗震设防烈度提 高一度由 抗震规范 表 确定其抗震等级 ∀ 例 如 位于 度地震区 如北京 的乙类建筑 应按 度由 抗震规范 表 确定其抗震等级为一级 当 度 乙类建筑的高度超过表 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
够 在夹层处 雨篷梁处及楼梯间等处形成短柱而未加 密箍筋 振型数取得不对 周期应折减而未折减或折减
W.
层高 差
区该工程框架结构的抗震等级为二级 ∀ 设计者按
网 WW
系数偏大等问题 ∀ 除此之外 还有以下几个问题值得 设计人员注意 ∀ 一 独立基础设计荷载取值不当 建筑抗震设计规范
框架房屋计算 首层层高取 即假定框架房屋嵌 固在 处的基础拉梁顶面 基础拉梁的断面和 配筋按构造设计 基础按中心受压计算 ∀ 显然 选取这 样的计算简图是不妥当的 ∀ 因为 第一 按构造设计的 拉梁无法平衡柱脚弯矩 第二
类建筑 但设计人员错当成丙类建筑来设计 使建筑物 的抗震能力大为降低 不得不对设计计算做重大修改 ∀
地震力的振型组合数
保证梁非加密区的抗剪承载力 又可适当增加梁端箍 的抗剪能力 梁的强剪 筋加密区 箍筋间距为 弱弯性能更能充分体现 ∀ 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 时 规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径 于 增大 的原因 ∀ 对于 框 架 柱 当程 序 内 定柱 加 密 区箍 筋 间 距 为 时 在某些情况下 亦可能因非加密区箍筋间 引起配箍不足 ∀ 因此 我们也建议程序 距采用 内定柱的箍筋间距改为取柱的非加密区的箍筋间距
钢筋混凝土框架结构设计要点及注意事项
关键词:钢筋混凝土框架结构设计、建筑结构、混凝土、设计原则
钢筋混凝土框架结构设计的基本 概念和原则
钢筋混凝土框架结构是一种由混凝土和钢筋为主要材料,通过一定的构造形式 将钢筋与混凝土组合在一起形成的结构体系。这种结构形式具有较高的承载能 力和抗震性能,同时具有较好的耐久性和防火性能。在钢筋混凝土框架结构设 计中,应遵循以下基本原则:
(2)剪力墙的厚度和配筋应合理设计,以满足承载力和稳定性要求。
(3)对于高层建筑,剪力墙的数量和长度应适当增加,提高结构的抗震性能。
2、楼板设计
楼板是钢筋混凝土框架结构的水平承重构件,对于楼板的设计应注意以下几点: (1)楼板的厚度和配筋应合理设计,以满足承载力和稳定性要求。
(2)楼板跨度较大时,应采用双层双向配筋,提高板的整体性和抗震性能。
(3)对于结构边缘和转角部位,应适当增加配筋和板厚,以提高结构的抗裂 性和延性。
二、钢筋混凝土框架结构设计注 意事项
1、合理布置剪力墙
剪力墙是钢筋混凝土框架结构中的重要组成部分,对于提高结构的侧向刚度和 整体性具有关键作用。在剪力墙布置过程中,应注意以下几点:
(1)剪力墙的位置应均匀分布,避免集中布置在某一轴线上,以减小结构的 扭转效应。
1、刚度适宜:钢筋混凝土框架结构的刚度直接影响其承载能力和稳定性。刚 度过大可能导致结构变形能力下降,而过小则可能导致结构失稳。因此,设计 时需对结构的刚度进行合理控制,以达到最佳的承载能力和稳定性。
2、荷载合理:荷载是影响钢筋混凝土框架结构设计的重要因素之一。设计时 应根据建筑物的使用功能和结构形式,合理确定作用于结构上的荷载类型和大 小,以保证结构的安全性和稳定性。
(3)结构应具有良好的抗震性能,采取有效的抗震设计和构造措施,提高结 构的抗震烈度指标。
工程设计中钢筋混凝土框架结构设计的注意事项
级 选 错 的 情 况 , 位 于 Ⅷ度 区 的 某 乙类 建 筑 , 按 Ⅸ 度 由 《 筑 如 应 建 抗 震 设 计规 范》 61 表 .. 定其 抗 震等 级 为 一 。当Ⅷ 度 地 区 乙 2确 级 类 建 筑 的 高 度 超 过 表 61 .2规 定 的范 田 时 ,应 采 取 比一 级 抗 震 . 等 级 更 有 效 的抗 震 措 施 。
1 选取 设计 基本地 震加 速度 . 2
《 建筑 抗 震 设 计 规 范》 ..条 中规 定 : 震 设防 烈度 为 Ⅶ度 322 抗 时 , 计 基 本 地 震 加 速 度 值 分 别 为 01 设 . g和 01g两 种 , 震 设 . 5 抗 防 烈 度 为 Ⅷ 度 时 , 设计 基 本 地 震 加 速 度 值 分 别 为 02 . g和 03 .g 两种, 与 8 这 9旧规 范 差 别 较大 。计算 中应 严 格 注 意 地 震 区 的划 分 , 取 正确 的 设计 基 本 地 震 加 速 度 值 , 一 项 对 地 震 作 用 效 选 这 应 的影 响极 大 。
1 地 震力 振型 组合 数 3
对于较 高层建筑 , 当不 考 虑 扭 转 耦 联 时 , 型 数 应 不 小 于 振
3 当振 型 数 多于 3时 , 取 为 3的 倍 数 , 不 能 多 层 数 ; 房 : 宜 但 当 屋 层 数 不 大 于 2时 , 型 数 可 取 层 数 , 于 不 规 则 建 筑 , 考 虑 振 对 当 扭 转 耦 联 时 , 型 数 应 不 小 于 9 结构 层 数 较 多 或 结 构 刚 度 突变 振 ; 较 大 时 , 型 数 应 多取 , 结 构 有 转 换 层 , 部 有 小 塔 楼 等 , 振 如 顶 振 型 数 应 大 于 1 更 多 , 不 能 多 于 房 屋 层 数 的 3倍 ; 有 定义 2或 但 只 弹 性 楼 板 且 按 总 刚 分 析 法 分 析 , 有 必 要 时 才 可 以 取 更 多 的振
框架结构设计原则及应注意的问题
浅议框架结构设计原则及应注意的问题中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:钢筋混凝土框架结构是有梁和柱组成承重体系的结构,是一种抗震性能、抗风性能比较好的结构体系。
这种体系的侧向刚度小,建筑的内外墙处理十分灵活,易于满足建筑物设置大空间的要求,因此在工业与民用建筑中被广泛使用。
一、框架结构设计原则1.刚柔结合。
合理的建筑结构体系应该是刚柔结合的。
结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的里很大,容易造成局部受损最后全部毁坏;而太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
柔多了虽然造价可以降低但是必然产生变形以适应外力,太柔的结果必然导致太大的变形,甚至会导致立足不稳而失去根本。
2.多道设防。
安全的结构体系应当是躲到设防的,如破坏力来临时,所有抵抗外力的结构都在通力合作,前仆后继。
这时候,如果吧“生存”的希望全部寄托在某单一的构件上,是非常不可取的。
因此建筑结构设计中多肢墙要比单片墙好,框架剪力墙要比纯框架好等等,这些就是多道设防设计思路的体现。
3.保大弃小。
框架结构结构体系中提倡“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等的说法是非常重要的概念。
现实中绝对安全的结构是没有的。
简单地说,整个结构体系是由各种构件协调组成一体的,但各个构件所起的作用不尽相同,所以按照其重要性也就有了轻重之分。
一旦不可预料的破坏力量突然袭来,各个构件就会协作抵抗外来的破坏力,就是为了保护最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,这时候有所牺牲在所难免,但由谁牺牲呢明智之举是要让次要构件先去承担灾难,如果各个构件平均用力,可能会得不偿失,损失将更大!4.整体性能。
理想的结构体系当然是有机一体的,通俗地讲也就是没有任何关节的,这样的结构体系能使任何外力都能迅速传递和消减。
基于这个思想,设计人员要做的就是要尽可能地把结构中各种不同的关节“打通”,使这种力量在关节处能够顺畅无阻。
打通关节,保持平衡的目的其实就是让其永远处于原始的静态或者处在相对的静态中。
中国建筑设计研究院审图所姜学诗先生的论文钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的几个问题
封面钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的几个问题二○○三年一月二十二日摘自《建筑结构》02年11月作者:姜学诗中国建筑设计研究院审图所北京 100044钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的几个问题一、独立基础设计荷载取值不当钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础,《抗震规范》(GB50011-2001)第4.2.1条指出,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房,可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
这就是说,在8度地震区,大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。
因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。
另一种情况是,在设计独立基础时,作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设计值。
以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础本向和上部结构的安全。
二、框架计算简图不合理无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在-0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。
以某学生宿舍楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为Ⅱ类;层高3.3m,基础埋深4.0m基础高度0.8m,室内外高差0.45m。
根据《抗震规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。
设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在-0.05m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。
显然,选取这样的计算简图是不妥当的。
因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.11条规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。
简述框架结构设计中的几个关键问题及应对措施
向裂 缝。 因此 当梁、柱偏心距 大于该 方 向柱 宽的 1 4 / 时应采用梁 水平 3梁 、柱 的截面 尺寸均满 足要求 ,此时可进 一步观察梁 、柱 的配 ) 腋 的措施 ,加腋 的构造 见 《 高层建 筑规范 》( 简称 《 以下 高规 》).3 筋率是否合适 。 61 - 条 ,加腋后 的粱在 验算梁 的剪 压 比和受弯承 载力 时 ,一般不计加 腋部 3 框架梁柱 的配筋 . 2 分截 面的有利影 响。水平加腋 部分斜 向设置 的水平钢 筋的直径不 宜小 1 架梁的配筋 ) 框 于 1 ,间距不小于20 m,附加 箍筋直径 不宜小于 48 0 。 4 0m )@20 对梁纵 向钢筋 的配筋 率为 0 % ~1 %较 为适宜 ,在配筋率 一定 . 5 . 5
下 吸收大量 的楼层 剪力 ,造成 平面 内各柱子 的刚度不 均匀 ,特别 是 当 他们都 强 ,则可能 会造成 同时破坏 ,后果会 更糟糕 ,损失会更 大。所 局部 凸出部位在端部或平 面中不对称将 产生扭转 效应 。 以,在 电算时一些 参数 的调整十分 重要 ,对 框架柱 的纵 向配筋 结果一 靠 的较近 ,如在B 点加 柱或形 成B 合一 的扁柱 ,将会使相 邻双 般可 以乘 以1 ~1 ,柱箍 筋的直 径宜增 加2 其 中角柱大些 ,边柱 、c . . 2 6 mm 柱或 扁柱在水平地 震力作用下 吸收大 量的楼层 剪力 ,造成平 面内各柱 次之 ,中柱可小一 些 ,柱 箍筋 的形 式宜采用 井字形 ,以增 强箍 筋对混 子 的刚度不均匀 ,特别是 当局 部凸 出部位在端 部或平 面 中不对称 将产 凝土 的约束 ,箍笳 的重 叠不宜多 于两个箍筋 。
的1 时 ,可 以采用增设 梁的水平方 向加腋等措 施 。 / 4 有模 拟水 平 地震作 用 的研 究表 明 ,当框架 梁 、柱 中心 线偏 心距
钢筋混凝土框排架结构设计中的问题分析
钢筋混凝土框排架结构设计中的问题分析摘要:本文主要针对钢筋混凝土框排架结构设计工作展开分析,思考了钢筋混凝土框排架结构设计的相关问题,对其中的关键点和设计的要点进行了分析,提出了一些建议,可供今后参考和借鉴。
关键词:钢筋混凝土;框排架结构;设计;问题前言目前,钢筋混凝土框排架结构设计还存在不少问题,很多时候是因为没有把握好钢筋混凝土框排架结构设计的要点和思路,没有采取更好的设计的措施,所以,我们一定要进一步分析钢筋混凝土框排架结构设计。
1、钢筋混凝土框排架结构上面是排架结构下面是框架结构或右边是排架结构左边是框架结构的形式构成了框排架的整体结构,在框排架结构的设计过程中,不仅要满足框架结构的必要要求,排架结构的部分也需满足排架结构的必然的要求。
框排架结构是工业厂房的建筑中常见的一种结构形式,不论是框架与排架侧向连接组合而成的侧向框排架结构的厂房,或者说是下部为框架而上部顶成为排架的竖向框排架结构的厂房。
框排架结构需进行整体的结构计算,排架需进行排架结构的计算,整体的计算框排架的每个构件都必须满足框架结构的抗震性能的要求,不论是侧向还是顶层的排架部分要务必要满足排架结构的抗震性要求。
框架结构是由钢筋混凝土浇灌而成的承重着梁柱组成了骨架,用空心砖或者预制的加气混凝土或陶粒等轻质的板材作为隔墙分户装配而成的,墙起着围护和隔离的作用,因墙体不能承重,由各种轻质的材料制成。
在框架结构中,有一种带剪力墙的结构,也常被叫做框架—剪力墙结构,框架—剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,这种结构吸取了各自的优点,不但能为建筑平面布置提供大的使用空间,而且同时具备了良好的抗力性能。
这种结构在建筑行业中是具有很好的抗震性。
在现代建筑设计中框架结构的应用是较普遍的,所常见的建筑大多都是框架结构。
框架结构由基础、梁、柱、板组成的单层或者多层的建筑,它们间的连接是固接或刚接的。
排架结构是一种主要用于单层厂房的,由屋架、柱子和基础构成横向的平面排架,排架结构是厂房中的承重体系,它通过屋面板、吊车梁、支撑等纵向的构件将平面的排架联结起来,进而构成了整体的空间结构。
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的几个问题
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的几个问题马明君(宁夏现代建筑设计院,宁夏银川?50000)[}商要]随着我国国民经济不断的提升,综合国内、国外震害现象的分析我国对建筑抗震要求越采越高,砖混结构及小型砌决结构正逐步被框浆结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构以及钢结构所取代。
框架结构因为其对空间的约束比较小而在很多多层结构中被广泛使用。
睽_蘧词】钢筋混凝土;框架结构;设计下面就钢筋混凝土多层框架结构在设计中的几个问题进行讨论:1独立基础设计荷载取值不当钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础,航震规;+>《G B50011—2001)第42.1条指出,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在25m以下的~般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房,可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
这就是说,在8度地震区,大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。
因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。
另一种情况是,在设计独立基础时,作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力溺十值。
以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础本向和上部结构的安全。
2框架计算简图不合理无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在一0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。
以某学生宿舍楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为¨类;层高313m,基础埋深4.0m基础高度0.8m,室内外高差0A5m。
根据航震规港第6.12条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。
设计者按3层框架房屋计算,首层层高取335m,即假定框架房屋嵌固在一0.05m处的基础拉梁顶面:基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。
钢筋混凝土框架结构设计应注意问题
钢筋混凝土框架结构设计应注意问题摘要:钢筋混凝土框架结构,在建设新世纪大都市环境中常常被作为首选。
因为,其拥有足够大的强度和良好的延展性以及较强的整体性,钢筋混凝土框架结构目前被广泛应用于建筑行业,尤其是地震设防地区的建筑设计。
在工程设计过程中,如何正确地分析研究各个工程的特点,有针对地选用合理的方案,采取理想的结构形式,是每一个工程设计人员都要首当其冲面对的关键问题。
关键词:抗震结构;配筋调整;混凝土框架优点1框架结构设计截面及荷载取值1.1梁、柱截面尺寸的选择是框架结构设计的前提,除应满足规范所要求的取值范围,还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1,以达到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性铰时,节点仍处于弹性工作阶段的目的,即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。
1.2通常情况下,多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式。
《抗震规范》中明确指出,在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下,当建筑高度在24m以下且层数不超过8层的一般民用建筑,可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。
但是在进行基础设计时应该将风荷载考虑进去;所以,不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。
还有些设计师在进行独立基础设计时,柱脚内力设计值取值不合理,只对轴力与弯曲采取了设计值,而未能考虑剪力,还有些甚至只取了轴力设计值。
若独立基础的设计荷载取值不合理,将会导致建筑结构的不安全或者材料浪费。
2合理计算框架简图无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在-0.05 m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。
根据《抗震规范》第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数。
当设拉梁层时,一般情况下,要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。
考虑到地基土的约束作用,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。
浅议钢筋混凝土框架结构设计中的几个问题
置 基础连 系梁 。基 础 连 系梁 宽度 不宜 小 于 2 5 0 mm,
面, 为减小 首层框 架柱计 算 长度 , 从 而减小柱 截面 尺 寸, 可采用 抬高 基 础顶 面 或 在 ±0 . 0 0 m 附近 设 置 基
第2 9卷 第 7期 2 0 1 3年 4月
甘肃科 技
Ga n s u S c i e n c e a n d T e c h n o l
I 2 _ 2 9 No . 7
A p r . 2 0 1 3
浅 议钢 筋 混凝 土框 架 结构 设计 中的几 个 问题
支仲卿
一
若 基础 埋 置较 深 , 设 计 时在 底 层地 面 以下 靠 近 地 面设 置拉梁 层 , 梁、 柱 可作 为地下 室参加 结构整 体 计算 时 , 地 面处 的拉 梁应按 框架梁设 计 。
层底板按空楼板处理 , 层高按一层地 梁顶至基础
顶面高度取值 , 且对地下部分结构不应考虑土体 的 约束作 用 ; 这样, 地 上一层 柱按 框架抗震 等级进 行柱
下端截 面组合 的弯矩设计 值调 整 的增 大系 数可 由此 实现 。对一 层柱 尚应按 结构在 一层 地面嵌 固并复核
3 上部结构 的嵌 固部位
在进行框架结构计算时 , 必须明确嵌 固端的位
置 。结构 的嵌 固部 位是 多高层建 筑计算模 型 中的一 个 重要假定 , 嵌 固部 位 的正 确设 定 直接 关 系 到结 构
中 图 分类 号 : T U 3 7 5 . 4
钢 筋混凝 土 框架 结 构 体 系具 有平 面布 置灵 活 , 容易满足生产工艺和使用要求 , 目前 , 在多层工业厂
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应当注意的几个问题
钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应当注意的几个问题导言对钢筋混凝土多层框架房屋设计过程中经常出现的独立基础设计荷载取值不当,框架计算简图不合理,基础拉梁设计不合理等结构设计问题进行了分析评述,提出了改进或处理的办法,可供设计参考。
在钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中有以下几个问题应值得我们设计人员注意。
独立基础设计荷载取值不当钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础,《建筑抗震设计规范》(GB5001-2010)(以下简称《抗震设计规范》)第4.2.1条指出,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房,可不必进行天然地基和基础抗震承载力验算。
这就是说,在8度地震区,大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行天然地基和基础抗震承载力验算。
但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。
因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须考虑风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不考虑。
另一种情况是,在设计独立基础时,作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设计值。
以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础本身和上部结构的安全。
框架计算简图不合理当无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在-0.06m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按一层输入。
以某办公楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为Ⅱ类;层高为3.6m,基础埋深4.0m.,基础高度0.8m,室内外高差为0.3m。
根据《抗震设计规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。
有的设计者按3层框架房屋计算,首层层高取为3.56m,即假定框架房屋嵌固在-0.06m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。
显然,选取这样的计算简图是不妥当的。
探析钢筋混凝土框架结构设计中的问题
梁端 截面 实际抗弯 能力 而言柱端 截面抗 弯 能力增 强幅度 的大
小 ,是决定 由强震引起 柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其 塑性转动能力, 而且不致形成 ‘ 层侧移机构 ”从而使柱不被压溃 , 的关键 控制 措施 。柱 强于梁的幅度 大小取决于梁端纵筋不可避 免的构造超 配程度 的大小 , 以及结构在梁 、 柱端塑性铰逐步形成 过程 中的塑性 内力重分布和动力特征的相应变化。 因此, 当建筑 许 可时, 尽可能将柱的截面尺寸做得大些 , 柱的线刚度与梁的 使 线刚度 的比值尽可能大于 1 并控制柱 的轴压 比满足规范要求 , , 以增加延性 。 验算 截面承载办 时, 人为地将柱 的设计弯距按强柱 弱梁 原则调整放大 , 加强柱的配筋构造 。 梁端纵 向受拉钢筋 的配 筋 不得过高 ,以免在罕遇地震 中进入屈服 阶段不能形成塑性铰 或塑性铰转移到立柱上, 注意节点构造 , 让塑性铰 向梁跨 内移 。 () 2 关于“ 强剪弱弯 ” 措施 。强剪弱弯是保证构件延性 , 防止
整体刚度。
() 3 结构 方案还应结合 工程 地质情 况和建筑 功能要求 综合
考 虑。
2 概 念设计 中应注意 的几个 问题
() 1 关于强柱弱梁节 点。这是 为了实现 在罕遇地震作用下 ,
单 易操作.、 , 区道路坡度不大于 1 0 小路坡度不大于 1 0等。 J / , 5 / 2 () 视休 闲娱乐场所 的建设 。 4重 随着工作生活节奏 的加快和
3 小 结
新时期条件下, 小区建谩有其新的要求。 小区规划设计者在
规划小区时, 要充分考虑这些新情况、 新特 点。突出环境生态保 护和人性化设计, 以人为本, 建设 高质 量的城镇生活小区。城镇 生活小区作为城镇的名片, 一个好 的小 区体系 , 也必将会为提高 城镇形象做出 自己的贡献。
钢混结构设计需注意的几个问题
钢混结构设计需注意的几个问题【摘要】目前,钢混结构是工业与民用建筑中应用的最为广泛的结构形式之一。
本文主要探讨在钢混框架结构设计方面、结构计算及设计构造方面需要注意的问题。
【关键词】建筑设计;结构设计;钢混结构顾名思义,钢混结构是用钢筋和混凝土制成的一种结构。
钢筋承受拉力,混凝土承受压力。
具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。
随着我国钢材产量的不断提高,钢混结构在建筑行业得到了迅速发展,随着建筑造型及功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,需要在遵循各种建筑结构规范的基础上,灵活地加以解决。
1结构设计方面应注意的问题1.1关于“强剪弱弯”措施。
强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。
对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。
1.2关于强柱弱梁节点。
这是为了实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑形铰,柱端处于非弹性工作状态,而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段。
强柱弱梁措施的强弱,也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小,是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力,而且不致形成“层侧移机构”,从而使柱不被压溃的关键控制措施。
柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小,以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。
因此,当建筑许可时,尽可能将柱的截面尺寸做得大些,使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1,并控制柱的轴压比满足规范要求,以增加延性。
验算截面承载力时,人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大,加强柱的配筋构造。
注意节点构造,让塑性铰向梁跨内移。
1.3注意构造措施。
(1)大跨度柱网的框架结构,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,使得楼梯间处的柱可能成为短柱,应对柱箍筋全长加密。
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钢筋混凝土框架结构设计中需注意的几个问题
摘要:针对钢筋混凝土框架结构的设计,探讨了结构计算及设计、构造措施方面一些需要注意的问题,供同行参考。
关键词:框架结构;计算简图;框架柱;框架梁
钢筋混凝土框架结构是目前应用最广泛的结构形式之一,但目前的设计中还是经常存在一些问题,需要加以注意。
一.框架结构的延性抗震设计
我国现有很多建筑中,钢筋混凝土结构应用最为普遍,其中框架结构是最常用的结构形式。
框架结构具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性,目前广泛应用于地震设防地区,然而未经合理设计的框架结构会在地震作用下产生较严重的震害。
结构延性有利于结构抗震,能防止结构的脆性破坏,保证结构或构件在破坏前有足够的变形能力。
延性结构容许构件的某些临界截面有一定的转动能力形成塑性铰区域,产生内力重分布。
结构延性在结构抗震中的作用与结构的承载能力同等重要。
因此,钢筋混凝土材料具有双重性,如果设计合理,尽量减小混凝土脆性性质的危害,充分发挥钢筋塑性性能。
1.“强柱弱梁”设计原则。
地震作用下,塑性铰的位置要出现在梁上,不能出现在梁跨中。
出现在跨中的塑性铰会导致局部破坏。
一个强柱弱梁结构,塑性铰首先出现在梁中,当部分或者全部两端都出现塑性铰时,结构仍能继续承受外荷载,只有当柱子底部出现塑性铰时,结构才达到破坏。
此外梁的延性大于柱的延性。
这是因为柱是压弯构件,较大的轴压比使柱的延性下降,梁是受弯构件,比较容易实现高延性的要求。
因此,较合理的框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生,底层柱根的塑性铰较晚形成。
这种破坏机制的框架就是强柱弱梁型框架。
2.梁柱的延性设计。
要使结构具有延性,就必须保证梁柱具有足够的延性,因此必须遵守强剪弱弯原则,控制构件的破坏形态。
适筋梁和大偏压柱,在截面破坏时可以达到较好的延性,可吸收和耗散地震能量,使内力重分布得以充分发展;而钢筋混凝土梁柱受到较大剪力破坏时,往往呈现脆性破坏。
所以在进行框架梁柱设计时,应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力。
二.结构计算方面
1.基础抗震承载力验算及独立基础设计荷载取值问题
钢筋混凝土多层框架房屋层数较低时多采用独立基础,根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定:地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架和基础荷载相当的多层框架厂房可不进行天然地基及基础的抗震承载力验算。
但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。
在钢筋混凝土多层框架结构的整体计算分析中必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。
另外一种情况是在设计独立基础时,除了作用在基础顶面上轴力和弯矩外,还应把作用在基础顶面的剪力计算在内,否则会导致基础设计尺寸偏小,影响基础本身和上部结构的安全。
2.计算简图的处理
结构计算中,计算简图选取的正确与否,直接影响到计算结果的准确性,其中比较典型的是基础梁的处理。
一般情况下,基础梁设置在基础高度范围内,作为基础的一部分,此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。
基础梁仅考虑承担上部墙体荷载,构造满足普通梁的要求即可。
当按规范要求需设置基础拉梁时,其断面和配筋可按构造设计,截面高度取柱中心距的1/12~1/18.但是,当基础埋深过大时,为了减少底层的计算高度和底层的位移,设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。
此时,基础拉梁应作为一层输入,底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度,二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。
拉梁层无楼板,应开洞处理,并采用总刚分析方法进行计算。
基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。
若因此造成底层框架柱形成短柱,应采取构造措施予以加强。
另一个需要注意的是,当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免),计算简图一定要按实际情况输入,否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。
3.结构计算参数的选取
(1).设计基本地震加速度值
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定:抗震设防烈度为7度时,设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种,抗震设防烈度为8度时,设计基本地震加速度值分别为0.2g和0.3g两种。
计算中应严格注意地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值,这一项对地震作用效应的影响极大。
(2).结构周期折减系数
框架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,算出的地震作用效应偏小,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。
折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7~0.9。
(3).活荷载的最不利布置
多层框架,尤其是活荷载较大时,是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。
即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数,也不一定能反映出工程的实际受力情况,有可能造成结构不安全或过于保守。
考虑目前的计算机计算速度都比较快,笔者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。
三.设计构造方面
1.柱的截面尺寸应满足要求
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)新增加柱的截面宽度和高度的要求,四级或不超过2层时不宜小于300mm,一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm;圆柱的直径,四级或不超过2层时不宜小于350mm,一、二、三级且超过2层时不宜小于450mm。
2.框架节点核芯区箍筋配置应满足要求
对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求,绝大部分设计人员都能给予足够的重视,但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定的“一﹑二﹑三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12﹑0.10﹑0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%﹑0.5%﹑0.4%。
”设计中经常被忽视,尤其是柱轴压比不大时,常常不满足要求。
这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施,应严格遵守。
3 .框架梁的纵向配筋率应注意
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定:“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm。
”在目前设计中,这一规定常被忽视,造成梁端延性不足。
4.框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中规定:“框架端节点处,当框架梁上部纵筋水平直线段锚固长度不足时,应伸至柱外边并向下弯折,弯折前的水平投影长度不应小于0.4lab。
”当框架柱截面尺寸小于400X400mm时,应注意梁上部纵筋直径的选择,否则这一项要求不容易得到保证。
结束语
钢筋混凝土框架结构虽然相对简单,但设计中仍有很多需要注意的问题,只有熟练地掌握规范,并具有良好的结构概念,才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
由于水平有限,错误之处难免,热忱欢迎同行指出,以达到共同提高之目的。
参考文献
1.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)2.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)。