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【摘要】随着我国科技与经济的不断发展和进步,建筑行业也取得非凡的成就。混凝土框架结构的应用逐渐得到广泛的应用,而其中所体现的结构设计思想也在不断更新中。本文就混凝土建筑框架结构的设计进行了深入的分析和探讨。
【关键字】混凝土;建筑框架结构; 设计
目前,混凝土框架结构是应用最为广泛的结构形式之一,该结构主要由两部分组成,分别是柱和梁刚性连接的骨架组成,在此基础上,框架的连接点采用的是刚节点,而该连接点具有几何不变的特性。所以,混凝土框架结构具有抗震和抗风的优点,该结构能够使得内部的使用空间相对变大,具有灵活的建筑平面,容易达到建筑物房间设置的相关要求,具有较好的延展性。由于该结构所具有的特点,在工业建筑和民用建筑中都得到了广泛的应用。但是,由于在框架结构设计中,仍然存在着实际性和概念性的问题亟待解决,为了确保结构设计质量,需要引起相关设计人员的高度重视。
1.混凝土框架整体结构的设计
随着混凝土框架结构在工业和民用建筑中的广泛应用,需要从以下四个方面注意建筑混凝土框架的整体结构设计:
(1)选取建筑使用的材料时需要考虑到建筑物的属性,包括了常用材料,即,钢材、混凝土以及焊条和有特殊要求所选用的附加材料。
(2)对于工程的基本状况以及标高进行深入的了解
(3)对于混凝土选用详图、保护层的厚度以及通用详图或节点以及图纸中相关说明需要特别注意,与此同时,针对在施工过程中,没有在图中注明,而通过施工过程中的注意事项、相关卷册以及通过说明表达信息需要引起注意。
(4)设计依据的相关要求主要体现在对相关文件、规范、图集和气象条件方面;对于回填土要求、地基基础的设计等级以及地基情况承载力的状况需要进行交代,对于设计基础来说具有十分重要的作用;混凝土建筑框架作为建筑物的骨架,其安全性能关系重大,因此,需要对于结构安全的等级、抗震设防烈度、结构抗震等级以及设计的使用年限、混凝土的环境类别做相关要求。
2.在混凝土框架结构设计时存在的关键点
2.1如何选择框架结构
框架结构抗侧刚度较差,所以,地震带进行框架设计时不能设计较高的框架结构。现浇框架的抗震等级不同,其建筑物的层数也要有一定的限制,例如,在七度(0.15g)设防区,其建筑物的总高度不宜超过28米,其层数需控制在7层以内。在八度(0.3g)的设防区内,其建筑物的总高度不宜超过20米,而其层数不能超过5层。如果在设计过程中,超过了以上数据,虽然其计算指标满足规范要求,但会造成较大的损耗。而对框架结构进行设计需要从安全合理、经济适用、技术先进以及方便施工的结构设计原则进行设计。
2.2如何进行结构布局
框架结构中的柱和梁在设计中是重要的部分,如何选择截面的尺寸就显得尤为关键,这就需要严格按照相关要求进行合理取值。在进行框架结构设计的过程中 ,需要将其必要的稳定性、刚度、承载力、延性以及耗能等主要因素考虑进去,这些关键因素也保证了框架结构的抗震安全性。一般状况下,在对框架结构设计中,将其设计成为双向的梁柱刚架体系,抵抗纵横两个方向的地震作用和风载荷;针对结构的侧向刚度需要保持均匀的变化,而且,对于竖向抗侧力构件的控制要求:其材料强度和截面尺寸需要自上而下逐渐的增大,以其良好的整体性能为前提,控制平面的布局达到对称和规则;为了减少地震作用下的扭转效应,需要在框架结构设计中对抗侧力构件进行合理的布置。
2.3如何选取混凝土建筑框架结构的振型组合数
目前,随着建筑业的不断发展,城市化进程的不断加快,建筑层数也在逐步增多,针对较多建筑层数的建筑,如果对于扭转耦联不进行考虑时,其振型的数量应该控制在3以上,当振型的数量超过3时,其数量的选择最好为3的倍数,但是控制在建筑层数以内。针对一些不规则的建筑物,当考虑到扭转耦联时,需要将振型数的数量控制在9以上,但不大于结构层的3倍,而取得更多振型的前提条件是需要定义弹性楼板而且按照总刚分析法进行分析。与此同时,按照建筑抗震设计的有关规定,其振型数可以选取有效质量系数不小于90%所需要的振型数。
3. 两种框架结构构造设计
3.1框架结构梁的设计
在进行框架梁设计时,除了满足承载力、裂缝、挠度等规范要求外,还应注意梁纵筋的锚固。框梁梁内贯通中柱的纵筋不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20,当有另一方向的次梁支承于框架梁上时,框架梁梁宽不宜过小,以满足次梁顶筋在框架梁内平直段锚固长度的要求。框架梁端为悬挑梁时,由于悬挑梁的计算跨度、荷载与框架梁不相同,这就决定了悬挑梁的与框架梁的断面尺寸不相同。但是在设计过程中,有一些设计人员在绘图时仅仅是将框架梁的通长顶筋向外延伸,其处理过于简单,而该处理方式就会造成框架梁原位标注的支座筋不能伸进挑梁中,而该类错误在真正的施工过程中才能显露出来,此时发现已经晚了,无法进行补救,原因在于很多钢筋已经按照图纸将其截断成型,对于施工进度产生了巨大的负面影响,而且造成了严重的经济财产损失。
3.2框架结构现浇楼板、楼梯的设计
目前,大部分框架结构均采用现浇楼板,现浇楼板具有承载力高,平面内刚度大等特点,可以很好的作为传递水平地震力的构件。在进行现浇楼板设计时,应注意相邻跨板板厚不应相差过大,以减小其对分隔框架梁的扭转效应,如确实无法避免,应加强此分隔框架梁的抗扭措施。在楼板开大洞口处(如电梯间、楼梯间、建筑中庭),周边楼梯可以按弹性楼板分析,并采用加强板厚,双层双向配筋等措施来加强结构整体性。
楼梯对框架结构平面刚度影响甚大,当计入其影响时,应保证整体结构在地震作用主振型不以扭转为主,也可以只考虑楼梯荷载而不计入其刚度影响,楼梯梯板与结构主体之间采用滑动支座。楼梯间四角宜设置框架柱,由于楼梯平台梁的影响,楼梯间框架柱极易形成短柱,为保证其有足够的抗剪承载力,柱箍筋宜全高加密。
4.总结
我国现代建筑设计领域,框架结构设计具有十分重要的意义,其混凝土框架结构相对简单,但是,在其设计过程中仍然存在一系列的问题需要注意,在混凝土设计环节,需要考虑到其安全性能、使用性能以及经济性能三个重要因素,对其可行性进行科学论证,因此,为了保证设计出安全经济的框架结构,需要相关设计人员具有良好的职业素质和相关结构概念。
参考文献:
[1]丁建光.浅议钢筋混凝土框架梁柱节点的设计[J].安徽建筑,2005(04).
[2]黄桂文.钢筋混凝土框架结构设计应注意的几个问题[J].科技信息(科学教研),2008(18).
[3]朱红,刘国利.钢筋混凝土框架结构设计问题探讨[J].黑龙江科技信息,2009(5).
[4]郭玉阳.试述建筑框架结构设计的原则与方法[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(01).
[5]霍瑞坪.论混凝土建筑框架结构设计[J].城市建设理论研究,2012(7).
【关键字】混凝土;建筑框架结构; 设计
目前,混凝土框架结构是应用最为广泛的结构形式之一,该结构主要由两部分组成,分别是柱和梁刚性连接的骨架组成,在此基础上,框架的连接点采用的是刚节点,而该连接点具有几何不变的特性。所以,混凝土框架结构具有抗震和抗风的优点,该结构能够使得内部的使用空间相对变大,具有灵活的建筑平面,容易达到建筑物房间设置的相关要求,具有较好的延展性。由于该结构所具有的特点,在工业建筑和民用建筑中都得到了广泛的应用。但是,由于在框架结构设计中,仍然存在着实际性和概念性的问题亟待解决,为了确保结构设计质量,需要引起相关设计人员的高度重视。
1.混凝土框架整体结构的设计
随着混凝土框架结构在工业和民用建筑中的广泛应用,需要从以下四个方面注意建筑混凝土框架的整体结构设计:
(1)选取建筑使用的材料时需要考虑到建筑物的属性,包括了常用材料,即,钢材、混凝土以及焊条和有特殊要求所选用的附加材料。
(2)对于工程的基本状况以及标高进行深入的了解
(3)对于混凝土选用详图、保护层的厚度以及通用详图或节点以及图纸中相关说明需要特别注意,与此同时,针对在施工过程中,没有在图中注明,而通过施工过程中的注意事项、相关卷册以及通过说明表达信息需要引起注意。
(4)设计依据的相关要求主要体现在对相关文件、规范、图集和气象条件方面;对于回填土要求、地基基础的设计等级以及地基情况承载力的状况需要进行交代,对于设计基础来说具有十分重要的作用;混凝土建筑框架作为建筑物的骨架,其安全性能关系重大,因此,需要对于结构安全的等级、抗震设防烈度、结构抗震等级以及设计的使用年限、混凝土的环境类别做相关要求。
2.在混凝土框架结构设计时存在的关键点
2.1如何选择框架结构
框架结构抗侧刚度较差,所以,地震带进行框架设计时不能设计较高的框架结构。现浇框架的抗震等级不同,其建筑物的层数也要有一定的限制,例如,在七度(0.15g)设防区,其建筑物的总高度不宜超过28米,其层数需控制在7层以内。在八度(0.3g)的设防区内,其建筑物的总高度不宜超过20米,而其层数不能超过5层。如果在设计过程中,超过了以上数据,虽然其计算指标满足规范要求,但会造成较大的损耗。而对框架结构进行设计需要从安全合理、经济适用、技术先进以及方便施工的结构设计原则进行设计。
2.2如何进行结构布局
框架结构中的柱和梁在设计中是重要的部分,如何选择截面的尺寸就显得尤为关键,这就需要严格按照相关要求进行合理取值。在进行框架结构设计的过程中 ,需要将其必要的稳定性、刚度、承载力、延性以及耗能等主要因素考虑进去,这些关键因素也保证了框架结构的抗震安全性。一般状况下,在对框架结构设计中,将其设计成为双向的梁柱刚架体系,抵抗纵横两个方向的地震作用和风载荷;针对结构的侧向刚度需要保持均匀的变化,而且,对于竖向抗侧力构件的控制要求:其材料强度和截面尺寸需要自上而下逐渐的增大,以其良好的整体性能为前提,控制平面的布局达到对称和规则;为了减少地震作用下的扭转效应,需要在框架结构设计中对抗侧力构件进行合理的布置。
2.3如何选取混凝土建筑框架结构的振型组合数
目前,随着建筑业的不断发展,城市化进程的不断加快,建筑层数也在逐步增多,针对较多建筑层数的建筑,如果对于扭转耦联不进行考虑时,其振型的数量应该控制在3以上,当振型的数量超过3时,其数量的选择最好为3的倍数,但是控制在建筑层数以内。针对一些不规则的建筑物,当考虑到扭转耦联时,需要将振型数的数量控制在9以上,但不大于结构层的3倍,而取得更多振型的前提条件是需要定义弹性楼板而且按照总刚分析法进行分析。与此同时,按照建筑抗震设计的有关规定,其振型数可以选取有效质量系数不小于90%所需要的振型数。
3. 两种框架结构构造设计
3.1框架结构梁的设计
在进行框架梁设计时,除了满足承载力、裂缝、挠度等规范要求外,还应注意梁纵筋的锚固。框梁梁内贯通中柱的纵筋不宜大于柱在该方向截面尺寸的1/20,当有另一方向的次梁支承于框架梁上时,框架梁梁宽不宜过小,以满足次梁顶筋在框架梁内平直段锚固长度的要求。框架梁端为悬挑梁时,由于悬挑梁的计算跨度、荷载与框架梁不相同,这就决定了悬挑梁的与框架梁的断面尺寸不相同。但是在设计过程中,有一些设计人员在绘图时仅仅是将框架梁的通长顶筋向外延伸,其处理过于简单,而该处理方式就会造成框架梁原位标注的支座筋不能伸进挑梁中,而该类错误在真正的施工过程中才能显露出来,此时发现已经晚了,无法进行补救,原因在于很多钢筋已经按照图纸将其截断成型,对于施工进度产生了巨大的负面影响,而且造成了严重的经济财产损失。
3.2框架结构现浇楼板、楼梯的设计
目前,大部分框架结构均采用现浇楼板,现浇楼板具有承载力高,平面内刚度大等特点,可以很好的作为传递水平地震力的构件。在进行现浇楼板设计时,应注意相邻跨板板厚不应相差过大,以减小其对分隔框架梁的扭转效应,如确实无法避免,应加强此分隔框架梁的抗扭措施。在楼板开大洞口处(如电梯间、楼梯间、建筑中庭),周边楼梯可以按弹性楼板分析,并采用加强板厚,双层双向配筋等措施来加强结构整体性。
楼梯对框架结构平面刚度影响甚大,当计入其影响时,应保证整体结构在地震作用主振型不以扭转为主,也可以只考虑楼梯荷载而不计入其刚度影响,楼梯梯板与结构主体之间采用滑动支座。楼梯间四角宜设置框架柱,由于楼梯平台梁的影响,楼梯间框架柱极易形成短柱,为保证其有足够的抗剪承载力,柱箍筋宜全高加密。
4.总结
我国现代建筑设计领域,框架结构设计具有十分重要的意义,其混凝土框架结构相对简单,但是,在其设计过程中仍然存在一系列的问题需要注意,在混凝土设计环节,需要考虑到其安全性能、使用性能以及经济性能三个重要因素,对其可行性进行科学论证,因此,为了保证设计出安全经济的框架结构,需要相关设计人员具有良好的职业素质和相关结构概念。
参考文献:
[1]丁建光.浅议钢筋混凝土框架梁柱节点的设计[J].安徽建筑,2005(04).
[2]黄桂文.钢筋混凝土框架结构设计应注意的几个问题[J].科技信息(科学教研),2008(18).
[3]朱红,刘国利.钢筋混凝土框架结构设计问题探讨[J].黑龙江科技信息,2009(5).
[4]郭玉阳.试述建筑框架结构设计的原则与方法[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2009(01).
[5]霍瑞坪.论混凝土建筑框架结构设计[J].城市建设理论研究,2012(7).