摘要:本篇文章主要将某工程作为主要讨论对象,对两种半地下室框架结构的设计形式做出了合理的分析,并且对这两种方案做出了详细的比较,从而提出相关建议,提供给相关人士,供以参考。
关键词:半地下室;框架结构;设计
随着社会经济的飞速发展,建筑也随之大量涌出,对建筑的设计也层出不穷,对此,本篇文章主要将某工程作为主要讨论对象,对两种半地下室框架结构的设计形式做出了合理的分析,并且对这两种方案做出了详细的比较,从而提出相关建议,提供给相关人士,供以参考。
一、工程简介
将某学校教学楼作为施工案例,对此做出合理的分析。该建筑功能以教学、实验作为主要对象,地上4层,地下1层(采取半地下室的结构形式),结构总体的高度是21.65米。依据有关标准的要求,全部的7度学校建筑都采取8度的形式进行设计,并且该工程中拥有二级的抗震等级系数,其中室内地坪是±0.000m,室外地坪是-1.356m,地下室相关标高是-3.800m,并且地下室中地坪是-3.600m,相应的层高是3.8m。
二、计算模型与分析
1、模型的建立与计算结果对比
该建筑工程有关标准要求,从地面开始的窗户所设置的高度是25cm,与此同时要确保窗户和两柱之间要保持贯通的状态。倘若相关人员想要符合这一标准,那么就应当让挡土墙和顶板间之间不能进行接触。但是这是如此,由于该工程中的模型嵌固端,不能代替相应的顶板,因此相关人员应当将嵌固端设计在上部的地方,并且地下室应当要保持238m的高度深入到地下。
相关人员对该工程设计出两种方案,主要由以下两点构成:其一,相关人员依据6层框架的形式来做出适当的设计,不但不可以将挡土墙设计进来,而且也不能设计地下室。采取PKPM软件对模型进行设计,当相关人员将数据输入进去时,显示的地下室层数为0;其二,当相关人员将数据输入进去时,显示的地下室层数填写1,并且高位窗采取剪刀墙开洞的形式来做好处理工作。
依据详细的计算对比得知,倘若相关人员对整体指标进行考察时,第二个方案较好些,而第一个方案有着一定的危险性;由于第二个方案是采取剪刀墙结构的方式,并且数据参数显示的一层地下室,这样就会发生刚度突发的情况,而且相应的弯矩和第一个方案比较,发生的几率明显要大些;第二个方案所含有的内力值和第一个方案之间进行详细的比较,相关的数值所呈现的效果远远要大于第一个方案,然而相关人员采取框柱箍筋的形式就没有很大的区别。
2、整体模型受力分析
由于第二个方案要对挡土墙进行设计,但是挡土墙自身所存在的刚度就很大,与此同时会对四周的土体带来一定的限制,因此相应的测向刚度要大些。就框架而言,所存在的刚度不能存在均匀的现象,并且作为主要的一部分,很容易受到损害。由于挡土墙和相应的框架柱都在某种程度有着一定的限制性,然而底层相应的部位也会带来不利影响,这样相关人员就应当让窗户的整体高度变成短柱,与此同时剪跨比是处于很小状态,这样就可以当成是短柱。倘若突然发生地震等灾害,短柱就会发生斜拉的现象。这时采取的PKPM就没有做好充分的考虑,从而呈现的效果就和工程的相关标准存在差异。假如高窗能够达到贯通的效果,那么框架梁不能和剪刀墙进行有效的连接,则第二个方案的梁内力就和模型中所计算的数值那么小。
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三、整体模型设计措施
地下室挡土墙进行开洞处理后,会出现短柱,此时挡土墙抗震效果并不好。如果施工场地能够满足要求,挡土墙与主体结构可以不连接,相互脱离,换言之,就是与主体相差一段距离后,再进行砌体砖墙。主体结构并不连接挡土结构,这样即便发生地震,两者也不会发生碰撞。但是施工场地无法满足要求,所以上述方法并不能实现。如果设计地下室剪力墙,则外圈框架柱必须要提高抗剪能力,这就需要设计人员对框架柱进行全高加密处理,如果有需要还需要入型钢芯柱。
对于没有开洞的剪力墙,需要依据水平长度大小来进行设计,如果水平长度比较小,则可以设计成暗柱,能够上下贯通,这是由于窗户的受力情况与短柱基本上相同,为了能够防止地震发生时,暗柱发生拉裂,设计人员应该增加抗剪箍筋。
站在整体指标角度来考虑这一问题,模型一的确存在着安全隐患,而整体框架梁柱是根据第一种设计方案获得的。但是因为地下室挡土墙能够为整体结构提供刚度,使得地上一层变为集中的刚度突变位置,第二种模型方案框梁内力要明显高于第一种设计方案。所以现实设计过程中,设计人员为了能够满足结构要求,需要将这两个方案有效结合,进行包络设计。
四、地下室挡土墙计算分析
挡土墙与框架柱相连接时,横向方向上会受到很多压力的影响,第一个就是直接测压力,第二个就是间接侧压力。如果梁柱的侧向刚度非常大,间接侧压力更加的突出。但是如果挡土墙与框架柱并没有设置任何的缝隙,则不会出现侧压力,如果两者相互连接,即使是铰接处理,依然会出现间接侧压力。
设计人员采用简化计算方法,将地下室挡土墙共角形荷载等效为矩形荷载。将地下室挡土墙视为三边固定一边自由的板,荷载按周边传递考虑,得出传到框架柱上的间接侧压力。通过与有限元计算,当地下室挡土墙长与高的比值在1.2~1.5时,简化计算误差在5%以内。实际上,可以将地下室挡土墙作为板单元结构进行分析。按照板计算的一般原则,若挡土墙长与高的比值>3,挡土墙即可视为单向板,侧向压力仅向挡土墙上下两端传递,而传给框架柱的间接侧压力则很小,可忽略不计。若挡土墙长与高的比值<2,可按双向板计算。
本工程中,柱距为8.4m,墙高为3m,外墙上端自由、下端固接。由于地下水位较高,为防止水渗人,外墙与柱之间不设缝。侧压力沿地下室挡土墙竖直方向单向传递,计算模型取lm宽板带,按悬挑构件计算内力,用0.2mm裂缝控制配筋,挡土墙竖向筋为主受力钢筋。为弱化地下室挡土墙与框架柱的连接,水平方向钢筋配置宜尽量减小,但仍需保证二者交接处裂缝限值。
五、结语
通过以上内容的论述,可以看出本篇文章所采取的两种方案要结合在一起应用,倘若单独使用其中一种方案都有可能会发生危险性。相关人员应当对高窗的短柱做好合理的解决,从而确保短柱能够起到抗剪的作用。倘若场地条件可以符合相关标准需要,那么可以允许挡土墙和整体不进行连接。除此之外,相关人员对半地下室进行设计过程中,应当对间接侧压力的有关问题做好充分的考虑,从而确保半地下室的品质有所提高,促进建筑行业的不断进步。
参考文献
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论文作者:张贵祥
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/19
标签:挡土墙论文; 地下室论文; 框架论文; 方案论文; 刚度论文; 人员论文; 模型论文; 《基层建设》2017年2期论文;