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【摘 要】 建筑结构框架一直以来都是业内人士备受关注的问题,其作为较为基础的设计被运用到各类建筑中。由于多层建筑框架结构工期短、内部空间大以及抗震性能好而被广泛采用,是比较重要的形式之一。基于此,文中笔者就框架结构设计的要点进行了简要的阐述。
【关键词】 建筑框架结构;结构设计;设计要点
一、前言
随着科技的飞速发展,当前多层建筑框架结构设计通常采用电脑辅助设计,导致很多问题被忽视,这给建设施工带来一定的安全风险。因此,在设计时要注意短柱、基础联系梁和结构薄弱层等的一些设计问题,并在砌体填充墙和中心线等问题上注意精细设计,以保证建筑物的结构安全和抗震性能。
二、建筑框架结构的设计要点
1、避免短柱问题
短柱现象在框架结构设计时应当引起足够重视,要尽量避免。在建筑框架结构设计中,对于楼梯间的休息平台梁,或者由于楼层高低等因素而导致的短柱现象经常出现。短柱的抗震性能比较差,对于建筑物的整体抗震性能都将会带来不良影响。但是,如果不可避免的出现了短柱,该如何解决呢?首先,短柱出现后要按照《建筑抗震设计规范》来进行局部加强,以提高短柱的抗震性能;其次,若在同一楼层出现了短柱,如果各短柱间刚度分布均匀且相差不大,则可以认为此结构抗震性能是能够得到保证。
2、中心线要符合标准
中心线就是指在框架梁和柱的中心的那条标准衡量线,此中心线在设计时要严格符合设计规范,两个中心应该尽量重合。若中心线出现偏移,那就需要分析偏心对框架梁和柱的节点核心区受力和构造会产生怎样的影响。同时,将框架梁上的荷载对柱的偏心影响考虑进来。首先,当偏心距大于该方向上柱的宽度1/4时,那么可以在梁的水平方向采取加腋的措施来处理;其次,若框架梁和柱偏心小于该方向柱的宽度的1/4时,可以用梁水平腋的方法来处理。但是,加腋后的梁在验算剪压比和受弯承载力时一般不会将部分截面的有利影响计算在内。
3、框架结构中砌体填充墙尚应符合的要求
填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称,宜避免形成薄弱层或短柱;砌体的砂浆强度等级不应低于M5;实心块体的强度等级不宜低于MU2.5,空心块体的强度等级不宜低于MU3.5;墙顶应与框架梁密切结合;填充墙应沿框架柱全高每隔500mm~600mm设2φ6拉筋,拉筋伸入墙内的长度,6、7度时宜沿墙全长贯通,8、9度时应全长贯通;墙长大于5m时,墙顶与梁宜有拉结;墙长超过8m或层高2倍时,宜设置钢筋混凝土构造柱;墙高超过4m时,墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁;楼梯间和人流通道的填充墙,尚应采用钢丝网砂浆面层加强。
三、建筑框架结构设计的原则与措施
1、建筑框架结构设计原则。抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。
雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级;由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率;出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构;框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其他地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利;建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。
2、建筑框架结构设计措施。在用PKPM软件计算梁柱时,应尽量采用TAT或SATWE三维软件。一是计算结果更接近实际受力状态,如地震力或风力是按抗侧移刚度分配,而不是按框架的楼面从属面积,还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形,内力重分布,从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。二是快速方便,三维软件整体计算,不必生成单榀框架,再人工归并,可整楼归并。三是TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算,由于PKPM软件计算梁时仅按矩形计算,而井式梁的断面较小,有可能超筋,此时可取出弯距再按T型梁补充计算,不必直接加大梁高。在绘制施工图时,较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接,造价相差不大,但机械连接可靠并易干检查。机械连接接头位置可任意,但一次截断的钢筋不大于50%,接头位置应错开70d。
四、建筑框架结构设计中的优化方法
1、暖沟图和基础留洞图设计的优化方法
在暖沟施工的过程中,需要特别注意几点。
第一,就是当碰到电线管的时候,沟盖板要适当的下降。对于室外的暖沟,在上面还要覆盖一定厚度的土层才可以。
第二,要详细的注明位于暖沟两侧的墙体的厚度,包括一些材料的制作方法等。对于比较深的暖沟,则要严格的检验它的强度,看是否能够满足需求。
第三,洞口较大时,要加过梁,同时暖沟还要加通气孔。
第四,基础埋得较浅时,可能暖沟入口的底部或是基础留洞更低,这个时候就要进行相应的局部降低。
第五,对于特殊的土质,例如湿陷性的黄土地区或是膨胀性的地区,不同于一般土质的暖沟做法,这时就要根据相关的土质进行分析研究,设计出符合当地土质的设计图。
2、梁详图设计的优化方法
第一,对于梁上有次梁的,包括挑梁的端部,要附加箍筋或者是吊筋,一般情况下,优先采用附加箍筋。但对于梁上的小柱或是水箱下面架在板上的梁,不需要附加箍筋。
第二,对于外部的梁跨度相差不大的时候,要保持梁高是在同一水平面上,特别是外部的框架梁。原则上,上梁纵筋应该能够满足直径小、间距小的条件,这样可以有效的抗开裂。但也要注意,钢筋之间的距离也要符合要求,它不是无限小的。除此之外,还要注意和梁的断面相呼应。
第三,按照规定,箍筋在挑梁的端部要进行加密,纵筋要距离相等,箍筋可以不等。小断面的连续梁或是框架梁,上、下部分的纵筋要采用相同直径的进行布筋。还要尽量的将大挑梁截面的大小进行统一。这样不仅有利于施工人员施工的方便,还有利于减轻大挑梁自身的重力。
3、柱详图设计的优化方法
第一,地上的建筑为圆柱形时,低下的有使用方柱形。采用这样的方式,可以对施工的进行提供便利。圆柱上的纵筋要不得少于8根,并采用螺旋箍进行布箍。对于方柱形则要采用井字箍,并按照相关的规定进行适当的加密。但是对于幼儿园,则不适合采用方柱形。对于柱上的纵筋,虽然原则上要求采用大直径、大间距的,但也要注意不宜过大。
第二,柱内埋管的时候,要在柱子的四角埋下直径相当大的管,对于管的截面面积小于4%的,可以不必进行相关的验算。
第三,柱子应该采用强度高的混凝土进行构建,适当的减小截面的面积。最大限度的避免短柱的出现。但对于大跨度的框架结构,由于楼梯平台与楼期间的框架柱相连,就会不可避免的出现短柱,此时则要对短柱箍筋加密。或者是那些框架结构外立面,是带形窗的时候,因为要设置连续的窗过梁,使得外框架柱也可能成为短柱,此时,也应该注意加强措施。
第四,要充分考虑到降低地震的竖向作用,要在柱子的轴压比和配筋等方面留有余地。
五、结语
综上所述,我国越来越重视建筑工程的整体质量,建筑框架结构设计作为影响工程质量十分重要的一部分,在设计时应该严格按照规范的要求,对经常出现问题的地方进行仔细的研究,从而提高建筑框架结构设计的质量。
参考文献:
[1]郭彬彬:《簡述高层框架结构设计和施工中的现实问题》,《黑龙江科技信息》,2011年13期
[2]杨伟:《高层建筑框架结构设计中应注意的几个问题》,《广东科技》,2011年14期
[3]杨恒:《试论高层结构设计中的常见问题》,《黑龙江科技信息》,2008年13期
【关键词】 建筑框架结构;结构设计;设计要点
一、前言
随着科技的飞速发展,当前多层建筑框架结构设计通常采用电脑辅助设计,导致很多问题被忽视,这给建设施工带来一定的安全风险。因此,在设计时要注意短柱、基础联系梁和结构薄弱层等的一些设计问题,并在砌体填充墙和中心线等问题上注意精细设计,以保证建筑物的结构安全和抗震性能。
二、建筑框架结构的设计要点
1、避免短柱问题
短柱现象在框架结构设计时应当引起足够重视,要尽量避免。在建筑框架结构设计中,对于楼梯间的休息平台梁,或者由于楼层高低等因素而导致的短柱现象经常出现。短柱的抗震性能比较差,对于建筑物的整体抗震性能都将会带来不良影响。但是,如果不可避免的出现了短柱,该如何解决呢?首先,短柱出现后要按照《建筑抗震设计规范》来进行局部加强,以提高短柱的抗震性能;其次,若在同一楼层出现了短柱,如果各短柱间刚度分布均匀且相差不大,则可以认为此结构抗震性能是能够得到保证。
2、中心线要符合标准
中心线就是指在框架梁和柱的中心的那条标准衡量线,此中心线在设计时要严格符合设计规范,两个中心应该尽量重合。若中心线出现偏移,那就需要分析偏心对框架梁和柱的节点核心区受力和构造会产生怎样的影响。同时,将框架梁上的荷载对柱的偏心影响考虑进来。首先,当偏心距大于该方向上柱的宽度1/4时,那么可以在梁的水平方向采取加腋的措施来处理;其次,若框架梁和柱偏心小于该方向柱的宽度的1/4时,可以用梁水平腋的方法来处理。但是,加腋后的梁在验算剪压比和受弯承载力时一般不会将部分截面的有利影响计算在内。
3、框架结构中砌体填充墙尚应符合的要求
填充墙在平面和竖向的布置宜均匀对称,宜避免形成薄弱层或短柱;砌体的砂浆强度等级不应低于M5;实心块体的强度等级不宜低于MU2.5,空心块体的强度等级不宜低于MU3.5;墙顶应与框架梁密切结合;填充墙应沿框架柱全高每隔500mm~600mm设2φ6拉筋,拉筋伸入墙内的长度,6、7度时宜沿墙全长贯通,8、9度时应全长贯通;墙长大于5m时,墙顶与梁宜有拉结;墙长超过8m或层高2倍时,宜设置钢筋混凝土构造柱;墙高超过4m时,墙体半高宜设置与柱连接且沿墙全长贯通的钢筋混凝土水平系梁;楼梯间和人流通道的填充墙,尚应采用钢丝网砂浆面层加强。
三、建筑框架结构设计的原则与措施
1、建筑框架结构设计原则。抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。
雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级;由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率;出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构;框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其他地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利;建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。
2、建筑框架结构设计措施。在用PKPM软件计算梁柱时,应尽量采用TAT或SATWE三维软件。一是计算结果更接近实际受力状态,如地震力或风力是按抗侧移刚度分配,而不是按框架的楼面从属面积,还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形,内力重分布,从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。二是快速方便,三维软件整体计算,不必生成单榀框架,再人工归并,可整楼归并。三是TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算,由于PKPM软件计算梁时仅按矩形计算,而井式梁的断面较小,有可能超筋,此时可取出弯距再按T型梁补充计算,不必直接加大梁高。在绘制施工图时,较大直径的钢筋连接宜用机械连接取代焊接,造价相差不大,但机械连接可靠并易干检查。机械连接接头位置可任意,但一次截断的钢筋不大于50%,接头位置应错开70d。
四、建筑框架结构设计中的优化方法
1、暖沟图和基础留洞图设计的优化方法
在暖沟施工的过程中,需要特别注意几点。
第一,就是当碰到电线管的时候,沟盖板要适当的下降。对于室外的暖沟,在上面还要覆盖一定厚度的土层才可以。
第二,要详细的注明位于暖沟两侧的墙体的厚度,包括一些材料的制作方法等。对于比较深的暖沟,则要严格的检验它的强度,看是否能够满足需求。
第三,洞口较大时,要加过梁,同时暖沟还要加通气孔。
第四,基础埋得较浅时,可能暖沟入口的底部或是基础留洞更低,这个时候就要进行相应的局部降低。
第五,对于特殊的土质,例如湿陷性的黄土地区或是膨胀性的地区,不同于一般土质的暖沟做法,这时就要根据相关的土质进行分析研究,设计出符合当地土质的设计图。
2、梁详图设计的优化方法
第一,对于梁上有次梁的,包括挑梁的端部,要附加箍筋或者是吊筋,一般情况下,优先采用附加箍筋。但对于梁上的小柱或是水箱下面架在板上的梁,不需要附加箍筋。
第二,对于外部的梁跨度相差不大的时候,要保持梁高是在同一水平面上,特别是外部的框架梁。原则上,上梁纵筋应该能够满足直径小、间距小的条件,这样可以有效的抗开裂。但也要注意,钢筋之间的距离也要符合要求,它不是无限小的。除此之外,还要注意和梁的断面相呼应。
第三,按照规定,箍筋在挑梁的端部要进行加密,纵筋要距离相等,箍筋可以不等。小断面的连续梁或是框架梁,上、下部分的纵筋要采用相同直径的进行布筋。还要尽量的将大挑梁截面的大小进行统一。这样不仅有利于施工人员施工的方便,还有利于减轻大挑梁自身的重力。
3、柱详图设计的优化方法
第一,地上的建筑为圆柱形时,低下的有使用方柱形。采用这样的方式,可以对施工的进行提供便利。圆柱上的纵筋要不得少于8根,并采用螺旋箍进行布箍。对于方柱形则要采用井字箍,并按照相关的规定进行适当的加密。但是对于幼儿园,则不适合采用方柱形。对于柱上的纵筋,虽然原则上要求采用大直径、大间距的,但也要注意不宜过大。
第二,柱内埋管的时候,要在柱子的四角埋下直径相当大的管,对于管的截面面积小于4%的,可以不必进行相关的验算。
第三,柱子应该采用强度高的混凝土进行构建,适当的减小截面的面积。最大限度的避免短柱的出现。但对于大跨度的框架结构,由于楼梯平台与楼期间的框架柱相连,就会不可避免的出现短柱,此时则要对短柱箍筋加密。或者是那些框架结构外立面,是带形窗的时候,因为要设置连续的窗过梁,使得外框架柱也可能成为短柱,此时,也应该注意加强措施。
第四,要充分考虑到降低地震的竖向作用,要在柱子的轴压比和配筋等方面留有余地。
五、结语
综上所述,我国越来越重视建筑工程的整体质量,建筑框架结构设计作为影响工程质量十分重要的一部分,在设计时应该严格按照规范的要求,对经常出现问题的地方进行仔细的研究,从而提高建筑框架结构设计的质量。
参考文献:
[1]郭彬彬:《簡述高层框架结构设计和施工中的现实问题》,《黑龙江科技信息》,2011年13期
[2]杨伟:《高层建筑框架结构设计中应注意的几个问题》,《广东科技》,2011年14期
[3]杨恒:《试论高层结构设计中的常见问题》,《黑龙江科技信息》,2008年13期