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多层建筑框架结构设计

收藏本文 2024-02-13 点赞:22837 浏览:105775 作者:网友投稿原创标记本站原创

【摘要】:对于框架结构的内力目前多采用计算机辅助软件来进行分析和计算, 但是目前有的工程设计人员过分地依赖计算机的计算结果, 而缺少独立分析问题、解决问题的能力, 致使在一些图纸中出现不必要的问题,为以后事故的发生埋下隐患。本文结合多年的设计经验,对多层建筑框架结构的设计要点进行深入的分析。
【关键词】:钢筋混凝土, 多层框架房屋, 结构设计问题

引言:
现代建筑逐渐朝着多元化方向发展,框架结构因为具有灵活的空间分隔性和自重轻的特点,已经成为我国建筑普遍采用的结构形式之一。多层框架结构设计由于比较普遍,所以也是一种较为基础且较为重要的设计课题。目前的框架建筑结构设计大多采用电脑辅助设计,所以,很多设计过程中存在的问题容易被忽视,进而导致一些安全隐患的发生。对于框架结构在设计过程中的要点问题,设计者应该认真做好分析和计算工作,尽量避免因为过分依赖计算机,而导致各种设计失误。
设计构造方面的问题
1. 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、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

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造措施,应严格遵守。
2. 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定:“底层柱,柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”,设计中应重点说明
3. 框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》(GB50011 一2010)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规定的数值增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(GB50010-2010)中规定:“框架端节点处,当框架梁上都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0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm 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,如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等,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》(GB50223-2008)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。
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,必要时,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。
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。
多层建筑框架结构的设计要点

1. 尽量避免短柱的出现

在对框架结构进行设计时,应该尽量避免出现短柱现象。因为短柱的抗震性能通常较差。但是在框架结构设计过程中,由于楼梯间休息平台梁或者楼层的高矮等原因,有些短柱的出现很难避免。所以,如果存在短柱,就应该按照建筑抗震设计规范进行处理,尽量提高短柱的抗震性能。另外,如果在同一楼层中,均为短柱,且各柱之间的刚度比较均匀、相差不大,则认为其结构是可以得到保证。

2. 中心线应该符合规定

框架梁与柱的中心线应该符合相关规定,也就是框架梁、柱中心应该尽量重合,如果中心线存在偏移现象时,需要全面考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造可能产生的影响,同时也应该考虑到梁上荷载对柱子的偏心影响。如果偏心距大于该方向上柱宽度的1/4 时,可以考虑采用增加梁水平方向加腋等措施。而当梁、柱偏心大于该方向柱宽的1/4 时,可采用梁水平腋的措施。加腋后的梁在验算梁的剪压比和受弯承载力时,通常不会计算加腋部分截面的有利影响。

3. 避免砌体墙的出现

在多层框架结构建筑的设计当中,通常不可以采用部分砌体墙承重的混合形式。通过对大量的震害分析来看,框架结构在地震作用下的反应,要比仅按纯框架抗侧力刚度时要大很多,尤其是有砌体墙存在的时候,在地震的作用下,砌体结构会最先受到破坏。这种情况下框架结构对于内力和配筋并没有按照实际刚度来确定,这就会使得结构的构件在地震作用下很容易受到地震波的破坏,因此,这种建筑设计会存在一定的危险因素。通过对大量震害建筑的分析来看,框架结构中的承重砌体均会出现较为严重的开裂和破坏问题,一些出层顶的楼、电梯间会因为砌体承重墙的原因出现破坏现象。所以,在多层框架结构建筑的设计中,应该避免砌体承重墙的出现。
结束语:
现代建筑造型和建筑功能要求的多样化发展,使得现代建筑设计中的难题也逐渐增多,对设计者的挑战也随之增加。而作为一名建筑设计者,应该在严格遵循各种相关规范的前提下,采用灵活、大胆的方式和方法来解决一些结构上的设计难点问题,并在实际工作中不断地进行充实和完善。
参考文献:
朱文兵.多层建筑框架结构设计的几点研究[J].建材世界,2011,32(5):118-119.
张科.多层建筑结构设计中框架结构的问题分析与处理[J].科技资讯,2009(18):83-85.

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