关键词：钢筋混凝土；抗震设计；结构设计
随着社会经济不断的发展,人们的生活水平也是得到了极大的提升。因为框架结构平面布局灵活多样,并且空间结构十分的大,所以其也就逐渐的成为人们建筑形式中最为主要的一项选择。多层框架工业建筑结构不仅仅能够很好的满足人们多样化的需求,并且还能够充分的表现出人们个性化的特征。多层框架工业建筑结构主要是由钢筋混凝土材料所构成,其在实际的建设中最为主要存在的问题就是承载力,这直接关乎到房屋建筑的整体效果和质量,同时还会在一定程度上影响到房屋的外观。
1工业建筑钢筋混凝土框架结构设计的原则
1.1科学的进行结构布置
针对工业建筑内部有许多大型的生产车间,我们在设计的时候就需要充分的考虑结构需求。在严格遵守设计规则的情况下,做好建设项目要求的设计结构,进而使厂房的设计达到合理、科学,使厂房在满足使用功能的前提下,尽量的满足建设者的要求,使厂房更好的发挥效益。
1.2注重结构受力分析
在完成好结构选型工作与结构布置工作之后,又一重要性任务就是对框架结构中各个部分承受的内力进行计算。实际上,内力的计算非常复杂,现阶段,主要采用计算机简图的形式,对实际受力过程进行模拟分析,从而准确计算出框架结构的具体计算单元、跨度、层高、横截面大小等数据。在具体的计算过程中,一般采用取样代表法进行计算,选取比较有代表性的部分进行深入分析。梁与柱之间是刚性连接,框架柱与基础连接为固接。完成好上述任务之后,需要设计横截面配筋,一般情况下,钢结构框架配筋比较低,计算结果只需要满足一般的构造需要。但是,必须要注意其中的薄弱环节。在进行结构设计过程中,必须要重视框架的安全性与抗震效果。框架结构需要满足基本的稳定性需求,刚度需求,强度需求等。在具体设计过程中,对于抗侧力构件需要进行合理布置,从而有效降低外力作用下的扭曲。应从整体上保障结构侧向刚度的均匀性。
2工业建筑钢筋混凝土框架的结构设计
2.1单跨框架问题
在我国的建筑工程行业之中,对于单跨框架问题作出了具体的要求,在框架结构抗震设计甲乙类建筑以及高度超过24米的丙类建筑之中,不应采用单跨框架结构进行设计。这里要注意的是单跨框架结构是指整栋建筑之中全部或者绝大部分都采用了单跨框架的结构设计,设计人员要明确何种框架结构才属于单跨框架结构,并结合实际情况进行具体的分析和设计。框架结构只有在某个主轴方向均为单跨框架或者单跨与多跨架之间的比例超过一定的范围,才能作为单跨框架对待。某个主轴方向有局部的单跨框架,可不作为单跨框架对待。在工业建筑之中,对于层数不多或者高度不大的多层建筑且必须采用单跨框架的情况下,可以进行柱子翼墙、支撑或少量的钢筋混凝土剪力墙的设置,防止纯框架的形成。
2.2框架梁主筋和劲性柱主筋的设计
框架梁主筋和劲性柱主筋的设计在钢筋混凝土框架结构中的设计是不可或缺的一环,但在实际的工业建筑施工中,天气、材料等一系列的因素会影响到设计人员对框架结构的设计。从而导致这两者的设计都达不到设计者理想中的标准。所以距离达到实际工程施工要求标准更是难上加难。因此在实际情况下设计钢筋混凝土框架结构的框架梁主筋和劲性柱主筋时,必须要严格按照规定对框架节点更进一步的深化,像是焊接同直径钢筋和断点处使用直螺纹连接技术等技术含量较高的专业技术都要在设计中明确。
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2.3强柱弱梁节点设计
框架结构的杆件往往是依靠混凝土受压和钢筋受拉来进行外力的平衡的,然而混凝土和钢筋的力学性能往往存在着一定的差异性,混凝土从受压到压碎的过程之中,产生的变形量较小,属于脆性破坏的过程,而钢筋则有着良好的延性,从受拉,再到屈服再到拉断,变形的过程较长。而所谓的强柱弱梁节点设计,简单来说就是指,在框架结构之中,柱的作用就是进行建筑物墙体自重的承载以及对梁传递给柱的载荷进行承受,而这也要求柱的抗压能力较高,这也就是我们所说的强柱；而相对于强柱,梁主要承受的往往是板以及活荷载的弯矩作用,因此,对梁的抗压能力要求并不如柱高,这也就是我们所说的强柱弱梁。然而,在柱和梁的节点处,其设计要能够严格按照我国现行的相关标准和规范要求计算,使框架结构塑性铰能够出现在梁端,从而提升整体框架结构的变形能力,防止整个建筑物在地震的作用之下损坏。强柱弱梁目前是我国工业建筑混凝土框架结构设计之中的必然要求,通过强柱弱梁的节点设计,要能够使柱的抗弯能力得到进一步提升,而不提升梁的抗弯能力,从而使梁柱在共同受力的情况下,梁会比柱先进行屈服。而从结构抗震性能的角度来看,通过强柱弱梁的节点设计,柱不会在梁破坏之前发生破坏,从而确保了工业建筑混凝土框架结构的安全性与稳定性,使工业建筑混凝土框架结构设计能够符合使用的必然需求。
2.4多模型包络设计
项目因为有仓储的功能要求,故设置有较多的吊轨荷载以及运输通道荷载。而上述两种荷载对于地震工况来说属于小概率事件,不宜在抗震计算中考虑。故,应该采用多模型设计方法,即平时工况模型和抗震设计模型。两模型分别计算,并取计算结果的包络值进行施工图设计。
2.5梁柱节点核心区抗震性能设计
工业建筑混凝土框架结构之中,梁柱节点核心区是整个建筑物的核心部位,其与梁柱有着较为重要的联系,是整个建筑结构的抗震枢纽。而对于设计人员而言,梁柱节点核心区的抗震性能设计往往较为复杂,计算量较大,对其抗剪性能的研究要比正截面受力性能的研究更加复杂。这也就要求了设计人员能够根据梁柱节点核心区的特性出发,对其受力形式与受力特性进行分析。首先要能够明确梁柱节点核心区四周混凝土的约束情况,同时,分析节点核心区钢筋的锚固情况以及节点核心区的影响范围,然后对于节点核心区箍筋的配置进行有针对性的设计,并对于节点核心区混凝土的密实度加以明确的考虑。只有在施工设计的过程之中,明确以上设计要点,才能够使梁柱节点核心区的抗震性能满足施工要求,使节点核心区能够切实的起到联系梁柱的作用,从根本上提升工业建筑混凝土框架结构体系的抗震能力。
2.6增强建筑整体性
建筑物作为许多细节构件连接而成的整体,是一个具备空间刚度的结构体系,其能否承受地震的破坏力量,重点看各个构件能否协调工作。因此,建筑物的整体性能是建筑抗震的首要条件,同时它还是建筑结构抗震设计的重点内容。一般情况下,每层楼盖应足以起到水平隔板作用,我国的抗震规范推荐钢结构楼盖选用压型钢板现浇混凝土组合,而对于超过12层的钢结构,在必要情况下应当设置水平支撑。与此同时,在钢筋混凝土建筑进行整体投资时,需要充分地考虑结构设计造价,同时在高强度区域,需要制定出一套较为严格的构造方案和抗震措施,促进建筑结构稳定性和安全性的提高。
3结语
在工业建筑设计中,钢筋混凝土框架结构是一种常用的结构形式,在满足工艺使用要求的同时也需做到安全适用、经济合理。为了使结构具有更好的抗震性能和使用合理性,需要在确定结构方案时充分考虑跨度、层高、抗侧刚度、材料特性及建设地的实际情况；在确定构件受力配筋和构造做法时应兼顾构件的特性及受力特点；在结构计算时,充分利用规范依据,采用多方案比选的方式进行优化设计,提高经济性,节约建设成本。
参考文献：
[1]廖桥,李碧雄,石宇翔,孟春阳.轻质墙板填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究[J].建筑结构学报,2018,39(S1):44-51.
[2]蒋友宝,杨凯麟,孙国衡,付涛,陈伟.规则钢筋混凝土框架中考虑双向随机偏心距的柱承载力抗震可靠度分析[J].建筑结构学报,2018,39(S1):160-167.
论文作者:邢坤
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第24期
论文发表时间:2020/1/16
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