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摘 要:多层框架结构是建筑行业不断发展的产物,框架结构在建筑工程中比较常见,而多层框架一般在高层建筑工程中应用比较广。框架结构与钢筋混凝土结构相比,稳定性更高,所以,框架结构在多层房屋设计中应用比较多,构成了框架剪力墙结构体系以及筒体结构体系等等。多层框架结构在办公楼以及工业厂房等工业建筑中比较常见,下面笔者对多层框架建筑结构设计需要注意的问题进行了探讨,以供参考。
关键词:多层框架结构;建筑设计;问题
多层框架结构是建筑设计中常用结构类型,其可以构成稳定性高的框架结构体系,在工业建筑中应用比较广,这类建筑结构有着较多的优点,其可以有效提高建筑使用的安全性,而且在地震等作用力的影响下,建筑结构不易发生变形,而且降低地震等灾害带来的经济损失。但是在多层框架建筑结构设计中,也需要注意荷载取值以及模型选择问题,这样才能提高设计的质量,才能保证建筑施工的安全性,笔者对多层框架建筑结构设计进行了探索,希望对相关设计人员有所帮助。
1 多层钢结构类型
1.1 柱的支撑体系
多层框架的建筑结构中,梁柱节点一般为铰接,纵向与横向梁柱是沿着柱高进行设置的,建筑结构空间的刚度是有支撑提供的柱一支律体系适用于柱之间的距离比较小,可以进行双向设置支撑的建筑,这种建筑结构体系有着较多优点,制作与安装比较简单,而且承载的分工比较明确,侧向刚度比较大,使用的钢材料比较少,具有一定的经济节省性。
1.2 纯框架体系
在多层框架建筑结构设计中,如果纵向与横向都采用的是多层钢接框架,则属于纯框架结构体系,这种建筑结构的承载能力比较强,为其空间的刚度也比较大,且都是有钢接框架提供的支撑,这种建筑结构体系比较适用于柱距比较大,而且无法设置支撑的建筑设计,其优点是使用的空间比较大,但缺点是需要用到的钢筋材料比较多,而且构造比较复杂,会增加工程的成本,不利于提高建筑工程的经济效益。
1.3 框架——支撑体系
框架——支撑体系是指,在多层框架中在纵向为柱支撑体系,而横向柱为纯框架系统,属于多层框架建筑结构混合体系。这种体系的灵活性比较高,设定纵向为支撑体系,而横向无支撑,所以,可以方便通行以及运输。这种体系设计比较简单,可以有效的减少刚的使用量,在我国很多多层建筑工程中多采用的是这种结构体系。
2 多层框架结构的组成以及分类
2.1 多层框架结构的组成与布置
框架结构是建筑工程中常用的结构类型,框架结构是由柱与梁构成的,柱子一般是垂直布置,而梁多为水平布置。为了降低建筑出现渗漏的概率,在降雨量比较强的地区,房屋屋面会采用斜梁布置的形式,这有利于屋面排水。在多层框架架构中,梁柱连结处多采用的是刚性连接。有的施工单位也会在梁柱结构中采用铰接的方式。梁柱铰接可以形成多层排架,这种结构与普通梁结构相比,刚性比较大,而且钢用量比较少,可以有效的节约材料。多层框架结构的横梁高度一般比较低,房屋的使用面积比较大,所以,在建筑工程中应用比较多。这种结构在进行支座设计时,一般采用的是固定支座,有的情况也会采用铰支座形式。
框架可分为等跨以及不等跨两种形式,多层框架的层高不受限制,可以是相等的,也可以是不完全相等的。受到工艺以及材料的限制,在缺梁的情况下,也会设计出复式框架形式。框架结构为高次超静定结构,既承受竖向荷载,又承受侧向作用力(风荷载或地震作用等)。为利于结构受力,框架梁宜拉通、对直,框架柱宜上、下对中,梁柱轴线宜在同一竖向平面内。有时由于造型上的要求,框架结构也可做成抽梁、抽柱形式。
2.2 框架结构分类
框架结构按所用材料的不同,可分为钢结构、混凝土结构和钢骨混凝土结构。钢框架结构一般是在工厂预制钢梁、钢柱,运送到施工现场再拼装连接成整体框架,具有自重轻,抗震(振)性能好,施工速度快,机械化程度高等优点,但用钢量稍大,耐火性能差,后期维修费用高,造价略高于混凝土框架。目前钢框架在我国应用还不多。随着我国钢材产量的迅速增加,品种增多,钢结构设计和施工技术的不断提高,钢框架的运用将有良好的前景。混凝土框架结构由于其取材方便,造价低廉,耐久性好,可模性好等优点,在我国得到了广泛的应用。
3 多层框架房屋结构设计中需要注意的问题
3.1 独立基础设计荷载取值
通常情況下,多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式,而《抗震规范》中明确指出,在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下,当建筑高度在25米以内且层数在8层以内的一般民用建筑,可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。但是在进行基础设计时应该要将风荷载考虑进去。所以,不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。还有些设计师在进行独立基础设计时,柱脚内力设计值取值不合理,只对轴力与弯曲采取了设计值,而未能考虑剪力,还有些甚至只取了轴力设计值。若独立基础的设计荷载取值不合理。
3.2 基础拉梁层的计算模型问题
基础拉梁层进行框架整体计算一般都是采用TAT或者SATWE等程序,由于基础拉梁层无楼板,因此计算时楼板厚度应取零,并且定义弹性节点,分析计算式应该采用总刚分析方法。另外尤其是要注房屋平面不规则这一点。
3.3 框架结构带楼电梯小井筒
井筒将会吸收地震剪力,以至于框架结构承受的地震剪减小。因此框架结构应该尽可能的不要设置钢筋砼楼电梯小井筒。若实在不可避免时,应该适当的减薄井筒的壁厚,并且可以通过竖缝,结构洞等方法将其刚度减弱。计算时,除按框架计算外,还应该按照带井筒的框架进行复核,并且将与井墙连接的柱子的配筋进行加强。另外,尤其要注意,出屋顶的楼电梯间与水箱间等结构物的承重结构必须采用框架梁结构,而不能采用砌体墙;雨篷等构件不能够从承重墙挑出,而是应该从承重梁上挑出;楼梯梁与夹层梁等不可以支承于填充墙上,而应该由承重柱来支承。
结束语
我国经济发展比较快,由于人口数量比较多,所以对建筑物的需求量比较多,使得建筑行业呈现出了良好的发展前景,框架结构是建筑行业中比较常见的结构类型,其强度、刚以及稳定性都比较高,在多层建筑中,一般会采用多层框架建筑结构设计类型,这种结构体系在工业建筑中应用比较广,而且收到了良好的应用效果。多层框架结构在设计的过程中,一定要充分考虑影响因素,设计人员必须具有缜密的心思,要进行独立基础设计的荷载取值,还要做好基础拉梁层框架计算工作,这样才能提高的设计的整体质量。
参考文献
[1]孙君,周红侠.多层框架结构设计心得[J].黑龙江科技信息,2009(19).
[2]杨春,刘秀峰,孙嘉鹏.浅谈“多层框架结构房屋基础系梁”如何设计[J].黑龙江冶金,2011(01).
[3]赖国森,向宇,袁丽芸,黄晓旭.多层框架结构静力分析的精细元法[J].广西工学院学报,2011(01).
关键词:多层框架结构;建筑设计;问题
多层框架结构是建筑设计中常用结构类型,其可以构成稳定性高的框架结构体系,在工业建筑中应用比较广,这类建筑结构有着较多的优点,其可以有效提高建筑使用的安全性,而且在地震等作用力的影响下,建筑结构不易发生变形,而且降低地震等灾害带来的经济损失。但是在多层框架建筑结构设计中,也需要注意荷载取值以及模型选择问题,这样才能提高设计的质量,才能保证建筑施工的安全性,笔者对多层框架建筑结构设计进行了探索,希望对相关设计人员有所帮助。
1 多层钢结构类型
1.1 柱的支撑体系
多层框架的建筑结构中,梁柱节点一般为铰接,纵向与横向梁柱是沿着柱高进行设置的,建筑结构空间的刚度是有支撑提供的柱一支律体系适用于柱之间的距离比较小,可以进行双向设置支撑的建筑,这种建筑结构体系有着较多优点,制作与安装比较简单,而且承载的分工比较明确,侧向刚度比较大,使用的钢材料比较少,具有一定的经济节省性。
1.2 纯框架体系
在多层框架建筑结构设计中,如果纵向与横向都采用的是多层钢接框架,则属于纯框架结构体系,这种建筑结构的承载能力比较强,为其空间的刚度也比较大,且都是有钢接框架提供的支撑,这种建筑结构体系比较适用于柱距比较大,而且无法设置支撑的建筑设计,其优点是使用的空间比较大,但缺点是需要用到的钢筋材料比较多,而且构造比较复杂,会增加工程的成本,不利于提高建筑工程的经济效益。
1.3 框架——支撑体系
框架——支撑体系是指,在多层框架中在纵向为柱支撑体系,而横向柱为纯框架系统,属于多层框架建筑结构混合体系。这种体系的灵活性比较高,设定纵向为支撑体系,而横向无支撑,所以,可以方便通行以及运输。这种体系设计比较简单,可以有效的减少刚的使用量,在我国很多多层建筑工程中多采用的是这种结构体系。
2 多层框架结构的组成以及分类
2.1 多层框架结构的组成与布置
框架结构是建筑工程中常用的结构类型,框架结构是由柱与梁构成的,柱子一般是垂直布置,而梁多为水平布置。为了降低建筑出现渗漏的概率,在降雨量比较强的地区,房屋屋面会采用斜梁布置的形式,这有利于屋面排水。在多层框架架构中,梁柱连结处多采用的是刚性连接。有的施工单位也会在梁柱结构中采用铰接的方式。梁柱铰接可以形成多层排架,这种结构与普通梁结构相比,刚性比较大,而且钢用量比较少,可以有效的节约材料。多层框架结构的横梁高度一般比较低,房屋的使用面积比较大,所以,在建筑工程中应用比较多。这种结构在进行支座设计时,一般采用的是固定支座,有的情况也会采用铰支座形式。
框架可分为等跨以及不等跨两种形式,多层框架的层高不受限制,可以是相等的,也可以是不完全相等的。受到工艺以及材料的限制,在缺梁的情况下,也会设计出复式框架形式。框架结构为高次超静定结构,既承受竖向荷载,又承受侧向作用力(风荷载或地震作用等)。为利于结构受力,框架梁宜拉通、对直,框架柱宜上、下对中,梁柱轴线宜在同一竖向平面内。有时由于造型上的要求,框架结构也可做成抽梁、抽柱形式。
2.2 框架结构分类
框架结构按所用材料的不同,可分为钢结构、混凝土结构和钢骨混凝土结构。钢框架结构一般是在工厂预制钢梁、钢柱,运送到施工现场再拼装连接成整体框架,具有自重轻,抗震(振)性能好,施工速度快,机械化程度高等优点,但用钢量稍大,耐火性能差,后期维修费用高,造价略高于混凝土框架。目前钢框架在我国应用还不多。随着我国钢材产量的迅速增加,品种增多,钢结构设计和施工技术的不断提高,钢框架的运用将有良好的前景。混凝土框架结构由于其取材方便,造价低廉,耐久性好,可模性好等优点,在我国得到了广泛的应用。
3 多层框架房屋结构设计中需要注意的问题
3.1 独立基础设计荷载取值
通常情況下,多层框架房屋采用的是柱下独立基础的形式,而《抗震规范》中明确指出,在地基的主要持力层没有软弱粘性土层的情况下,当建筑高度在25米以内且层数在8层以内的一般民用建筑,可以不对地基和基础的抗震承载力进行验算。但是在进行基础设计时应该要将风荷载考虑进去。所以,不能因为一般建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。还有些设计师在进行独立基础设计时,柱脚内力设计值取值不合理,只对轴力与弯曲采取了设计值,而未能考虑剪力,还有些甚至只取了轴力设计值。若独立基础的设计荷载取值不合理。
3.2 基础拉梁层的计算模型问题
基础拉梁层进行框架整体计算一般都是采用TAT或者SATWE等程序,由于基础拉梁层无楼板,因此计算时楼板厚度应取零,并且定义弹性节点,分析计算式应该采用总刚分析方法。另外尤其是要注房屋平面不规则这一点。
3.3 框架结构带楼电梯小井筒
井筒将会吸收地震剪力,以至于框架结构承受的地震剪减小。因此框架结构应该尽可能的不要设置钢筋砼楼电梯小井筒。若实在不可避免时,应该适当的减薄井筒的壁厚,并且可以通过竖缝,结构洞等方法将其刚度减弱。计算时,除按框架计算外,还应该按照带井筒的框架进行复核,并且将与井墙连接的柱子的配筋进行加强。另外,尤其要注意,出屋顶的楼电梯间与水箱间等结构物的承重结构必须采用框架梁结构,而不能采用砌体墙;雨篷等构件不能够从承重墙挑出,而是应该从承重梁上挑出;楼梯梁与夹层梁等不可以支承于填充墙上,而应该由承重柱来支承。
结束语
我国经济发展比较快,由于人口数量比较多,所以对建筑物的需求量比较多,使得建筑行业呈现出了良好的发展前景,框架结构是建筑行业中比较常见的结构类型,其强度、刚以及稳定性都比较高,在多层建筑中,一般会采用多层框架建筑结构设计类型,这种结构体系在工业建筑中应用比较广,而且收到了良好的应用效果。多层框架结构在设计的过程中,一定要充分考虑影响因素,设计人员必须具有缜密的心思,要进行独立基础设计的荷载取值,还要做好基础拉梁层框架计算工作,这样才能提高的设计的整体质量。
参考文献
[1]孙君,周红侠.多层框架结构设计心得[J].黑龙江科技信息,2009(19).
[2]杨春,刘秀峰,孙嘉鹏.浅谈“多层框架结构房屋基础系梁”如何设计[J].黑龙江冶金,2011(01).
[3]赖国森,向宇,袁丽芸,黄晓旭.多层框架结构静力分析的精细元法[J].广西工学院学报,2011(01).