摘 要:目前,在国内外很多建筑物中广泛采用多层钢筋混凝土框架结构,该结构主要有两种性质不同的材料钢筋和混凝土所组成。多层钢筋混凝土框架结构具有诸多优点,但在设计和施工过程中也存在很多问题需要注意和解决,为此展开一些基础性的讨论和研究。
关键词:多层框架;混凝土;结构设计
前言
随着建筑造型和建筑功能日趋多样化和我国的钢材量需求也在大幅提升,导致多层钢筋混凝土框架结构在建筑行业广泛使用,无论是在工业建筑或是民用建筑中,多层钢筋混凝土框架结构都是非常好的建筑设计结构。多层钢筋混凝土框架结构具有比较强的抗震性,因此,在房屋选择抗震结构设计,也多采用多层钢筋混凝土框架结构。
1 多层混凝土框架结构设计要求
首先,强柱弱梁的节点设计要求强柱弱梁的强弱指的是框架梁端截面的实际抗压能力的大小,它决定了柱端截面遇到强震作用后塑性转动能力高低的基础。因为它的存在令柱截面受压后不会因为压溃而造成层侧移结构。
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。
在进行框架结构设计时不论是工程简单还是繁琐最终都是通过梁、柱、板构成的基本单元所以在设计过程里对于梁、柱、板甚至结构体系里的一些注意点应当具有清晰的认识,以便让设计的工程既经济又合理。结构设计员,在进行多层框架房屋结构设计时,不仅要掌握设计规范,还应根据自己的工程中积累的经验,结合设计计算结果选择出合理的结构体系,正确的处理结构设计中问题,从而提高结构的设计质量。
2 框架结构构造配筋
首先框架外挑梁配筋。因为占地面积的局限、使用功能的要求以及结构上的原有工程方面经常会在框架的梁端进行挑梁的设计。因为框架梁的载荷和外挑梁的真实负载值有所区别,所以框架梁和外挑梁的截面规格会出现不同,可是有的设计师进行绘图时只会把框架梁上的一些主筋向外挑梁延伸可是有的主筋并不伸向挑梁这些错误通常会在施工时才会表现出来,可是到那时就已经为时已晚很多钢筋都已经截断成型这不但拖延了施工的进度并且也造成了经济的损失。框架梁外挑梁下常设定钢筋混凝土柱。通过柱内力以及配筋核算时,有的设计师对于受力概念混淆不清,误以为这就是构造柱而且它的配筋是构造配筋,悬臂梁也没有通过计算配筋,如此极有可能引起水平荷载作用下承载力不足的现象,给事故的发生埋下隐患。其次,框架边柱柱顶配筋。面对框架结构的高层建筑水平荷载对结构的倾覆力矩和因此在竖向构件里所引发的轴力和建筑高度的平方构成正比顶点位移和建筑高度的4 次方构成正比水平荷载属于结构设计中的控制因素。框架顶层的风荷载过大而屋面结构荷重传到边柱的轴向总力远比楼层边柱总力小,很明显顶层边柱的节点发生轴向力对截面重心偏心距超过0.5 倍的柱截面高度。通过框架结构的构造需求横梁上端钢筋要全部伸到柱内并且要超过横梁下端。柱内一部分钢筋要伸到顶端另一部分钢筋要伸到横梁以内它的根数要通过计算进行确定并且不可以低于2 根。设计师在图纸中时常容易把边柱柱角的钢筋弯到梁里面对这类问题实践经验不足的技术人员会发现不了,直到施工时才会发觉。问题在于柱宽超过了梁宽柱角的纵筋是无法完全伸到梁内的,设计师应当对这样的错误引起重视。再次框架梁、柱箍筋配置。面对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径以及最大箍筋间距都进行了相关规定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可以不将强剪弱弯的要求考虑进去,也就是剪力设计值要选择加密区终点处外缘的组合剪力设计值而且不乘以剪力加大系数。
3多层钢筋混凝土框架结构设计要点
(1)结构设计的前提
多层钢筋混凝土框架结构是由梁柱构件组成的空间结构,既承受竖向荷载,又承受风荷载和地震作用,因此,必须设计成双向刚架的抗水平风荷载和水平地震作用的结构体系,并且应具有足够的侧向刚度,以满足规范,规程所规定的楼层层间最大位移与层高之比。
(2)框架结构设计达到延性要求的措施
为保证结构具有足够的延性,结构设计时需要采用一系列的构造措施实现,比如在《建筑抗震设计规范》中所规定的梁和柱的剪压比,柱的轴压比,梁端截面受压区高度限值,梁和柱端箍筋加密区及最大最小配筋率等等。一般为了满足梁和柱的剪压比,柱的轴压比的要求,可以增加梁柱的截面面积及混凝土的强度等级,当满足了这些规定之后,便可以提高框架结构设计的延性。
(3)结构基础选用
多层钢筋混凝土框架结构的基础形式一般包括钢筋混凝土独立柱基础,柱下条形基础及筏板基础。当地基承载力较高时,可选用钢筋混凝土独立柱基础或选用柱下条形基础。钢筋混凝土独立柱基础施工较为方便,基础开挖时可以每个柱子的基础单独开挖,可以节省大量的工程量,施工周期较短,经济性比较好。柱下条形基础具有较好的空间刚度,即可将柱的荷载分不到纵横两个方向,又能调整基础的不均匀沉降。筏板基础具有整体刚度大,能有效的调整基底反力和不均匀沉降。筏板基础又分为平板式和梁板式两种类型,当上部结构形式为框架结构时,我们在选择筏板基础形式时应该尽可能的选用梁板式,因为上部框架柱传递给基础的是集中力,而基础梁的抗剪性能较好,所以选择梁板式筏板。以上均为每个基础形式的特点,在做设计时可以根据不同的地基情况选择最经济合理的一种基础形式。
(4)结构的构造
首先,在设计框架柱,框架梁及楼板之前,除了要满足承载力及抗震要求外,还应满足最小截面的要求,比如柱截面四级不超过2层是不宜小于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。梁的截面宽度不宜小于200mm,截面高宽比不宜大于4,净跨与截面高度之比不宜小于4等等。
其次,框架结构的长度如果超过了规范的限制,而建筑设计时不方便留缝,因此为了降低有害裂缝的出现,应该在混凝土中添加外加剂进行补偿浇筑。同时,在屋面增加保温的厚度,楼板配成双层双向的钢筋,每层都要设置钢筋混凝土后浇带,并加强构造措施。
再次,在跨度比较大的柱网框架结构中,为了防止楼梯间处的柱变成短柱,楼梯间处的框架柱就要对柱箍筋全高加密,并应满足体积配箍率的要求。而这一点在设计中往往容易被忽略,应该加强注意。
4 结束语
随着经济的快速发展,现代社会逐渐呈现商业化,工业化,房屋的建筑也逐渐由原来的多层,单层,向高层发展,房屋结构也从原来的简单向现在的多样化发展,随之产生了一些需要解决的问题,经常被设计者忽略,以上提出的几点问题,希望能得到设计者的重视,避免错误产生,从而保证设计的质量,推动建筑业的进一步发展。
参考文献:
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论文作者:杨小勇
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/31
标签:框架论文; 钢筋混凝土论文; 截面论文; 多层论文; 基础论文; 框架结构论文; 结构论文; 《防护工程》2017年第9期论文;