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房屋建筑混凝土框架结构设计分析

发布时间:2020-08-15 14:24:19 点击量:

  文章首先简述了房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计的原则,然后分析了建筑钢筋混凝土框架结构设计中需要注意的问题,最后重点探讨了混凝土框架结构设计的要点控制。

  关键词:房屋建筑;混凝土;框架结构;设计
 

剪力墙结构设计


  一、前言

  随着经济的快速发展,我国的建筑业也在蓬勃发展,在现阶段,我国大量的建筑中都会用到钢筋混凝土,其具有空间分隔灵活,它自重轻,节省材料等优点。因此,房屋建筑钢筋混凝土框架结构的应用越来越普遍,目前仍然存在着一些问题和困难,因此,对房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计分析的探讨具有非常重要的意义。

  二、房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计的原则

  1、遵循抗震性能的原则

  在结构设计中,对框架结构来说有足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。不仅要求结构具有足够的承载能力,还要求其有适当的刚度。房屋建筑结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关,过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角,剪力墙结构小于框剪结构,但均小于规范要求,且富裕量较大,说明两种结构体系满足刚度要求。

  2、遵循经济性原则

  在房屋建筑结构体系中,在保障节约资金的情况下确保工程质量是关键。根据笔者工作实践,通过对短肢剪力墙结构、框架―剪力墙结构、大开间剪力墙结构三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算,发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多,其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大,框架―剪力墙结构的单位面积直接费最小,其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架―剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%,比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%,大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架―剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。

  三、建筑钢筋混凝土框架结构设计中需要注意的问题

  1、框架结构设计时应注意的问题

  在进行框架结构设计时首先要考虑的就是结构平面、横向布梁以及柱的截面尺寸的选择。除了要保证线刚度与梁刚度的比值大于一以外,还需要符合建筑规范中所要求的数据取值范围。因而在突发地震发生时,梁端会形成塑性铰,柱端因处于非弹性工作状态因此不会屈服,因此符合建筑规范中所要求的“强柱弱梁的强节点“的规定。

  为了确保框架结构具有较强的抗震性,框架结构必须具有很多的附加性能,如较强的承载力,较好的刚度,以及较强的可靠性,延展性等。同时为了阻碍地震中扭转效应的出现,应该均匀的布置抗侧力构件;为了保证框架结构稳定,应该均匀过渡结构的侧向刚度,竖向抗侧力的截面尺寸和材料强度也应该按照一定的规则均匀变化,稳定抗侧力结构的侧向刚度和承载力。为了保证框架结构纵横两个方向的抗震性和抗风性能,将框架结构设计成双向梁柱刚架为最佳。另外可以将整个结构体系设计成铰接排,并设置相应的设置支撑或抗震墙,以保证结构的承载力、刚度和稳定。总之,在设计房屋混凝土框架结构的时候,许多因素都要注意和考虑进去,比如说一定充分考虑到房屋层数、抗震性以及附加属性等多种因素。这些因素缺一不可,每一个如果缺失将产生不可估量的影响。

  2、框架柱配筋的调整

  一般来说,框架柱的配筋率都比较低,理论中均符合计算要求的一般为构造配筋,但是在实际工程中应该考虑到建筑中薄弱环节的配筋。在突发地震时,角柱受到了较大的扭转剪力,同时受到双向弯矩力的作用,地震所产生的力量完全的手用于内柱,因此在进行框架计算时,应该选择不理的方向。另外,也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋。这是目前业内比较能达成一致的运行方式。根据对称配筋的原则,选择较大的的数值,为了使框架柱在多种内力联合作用下的强度要求,在应该在以下条件具备的情况下进行配筋的计算。

  3、现浇板部分

  现浇板部分的设计时,板钢筋之间的间距可以在小于等于200的范围内,200为最佳间距,在此种间距的基础上可以满足跨度在6.6m以下的板的裂缝的要求。同时在此部分设计中板钢筋直径可以采用几种不同的尺寸,但是种类不宜过度,要均衡的保证板上下钢筋的间距。

  对于有联系的建筑结构,在使用同间距、同型号的板底钢筋的基础上,保持它们相互连通为佳

  在进行配筋计算的过程中,为了均衡塑性内力的分布均匀,因此可将板上筋乘以相应的折减系数,板下筋乘以相应的叠加系数。

  在处理厚板与薄板相接的问题时,厚板不适合按固定端来考虑,因此应为了增大跨中配筋,可以降低厚板支座的配筋。

  四、混凝土框架结构设计的要点控制

  1、结构计算参数选取

  (一)、设计基本地震加速度值

  《建筑抗震设计规范》中规定:抗震设防烈度为7度时,设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种,抗震设防烈度为8度时,设计基本地震加速度值分别为0.2g和0.3g两种。上述取值与89规范差别较大,计算中地震区的划分十分重要,在划分过程中应注意选取正确的设计基本地震加速度值,地震作用效应受该计算值的选取影响很大。

  (二)、结构周期折减系数

  对结构周期的折减是十分必要的,因为在框架结构计算过程中,实际刚度大于计算刚度的原因是框架结构中有填充墙的存在,从而使得其计算周期大于实际周期,算出的地震作用效应相对偏小,这就使得结构安全度不高,因此必须对计算周期进行折减。折减系数考虑因素是填充墙的材料和数量,系数选取在0.7-0.9之间。

  (三)、梁刚度放大系数

  大多计算软件,如SATWE或TAT等,在计算软件中,输入梁模型的时候,其截面形式均为矩形,而实际中因为楼板的存在使得梁的形式变为T型,刚度增大,结果计算刚度偏小,算出的地震剪力也偏小,结构安全度降低。因此,在计算时应将梁的刚度系数进行放大处理,梁的放大系数按经验一般取2.0,边梁一般取1.5为宜。

  (四)、计算时活荷载的布置

  在框架结构设计计算中,当活荷载成为主要的荷载来源和影响结构安全的主要影响因素时,若要反映真实的工程实际受力情况,就必须进行活荷载的最不利布置的计算。即便是选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数,若不进行活荷载最不利布置计算,就反映不出结构的实际受力情况,造成的结果就是结构过于保守或者结构安全度降低。当活荷载很大,当前计算机的计算速度快、精度高,不会影响和耗费太多的时间和设计过程,建议必须进行最不利布置的活荷载计算。

  2、构造设计

  对于框架柱的构造要求。影响框架柱延性性能的主要因素为柱的剪跨比、轴压比和箍筋配置,规范中都有相应的具体规定,绝大部分设计人员都能够给予足够的重视,但是在建筑抗震设计规范中规定的:一、二、三级框架节点核心区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%、0.4%,在设计中,轴压比不大的情况下,往往容易被忽视,应严格遵守。另外,柱的剪跨比易大于2、截面高宽比不宜大于3,当剪跨比小于等于2时,设计时按短柱处理。

  对于框架梁的构造要求。设计过程中容易造成框架梁的通常配筋率不满足规范要求,混凝土结构设计规范中明确规定了最小配筋率;当框架梁受拉配筋率大于2%时,箍筋直径应增大2mm,这也是设计中容易被忽视的一点;框架梁上部的纵筋端部水平锚固长度应满足相关规定;框架梁加密区箍筋肢距应满足混凝土结构设计规范的要求。

  五、结束语

  混凝土框架结构设计是建筑结构体系的重要组成部分,虽然其结构相对简单,但是在设计中仍然存在很多问题和需要注意的事项。我们应要深刻理解概念设计的内涵,依照原则进行设计,将更多的经验加以利用,不断提高混凝土框架结构设计的质量,提高建筑混凝土框架结构的适用性、安全性、经济性。

  参考文献:

  [1]郭靳时.结构隔震设计方法与应用[J].吉林建筑工程学院学报,2012.

  [2]董艳英.阻屈耗能支撑(BRB)系统耗能的全过程有限元分析[D].河北理工大学,2014.

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