在结构设计时使结构受力更加合理。
21世纪的今天,全球人口数也突破了70亿,建筑的发展是保障人类生存的必要条件,而建筑的安全是保护人类生命的充要条件。
建筑框架结构设计是保障建筑结构安全、实现建筑使用功能的灵魂。
钢筋混凝土框架结构由梁和柱所组成,是一种抗震、抗风较好的结构体系,这种体系的侧向刚度小,平面布置灵活,易于满足建筑物设置大房间的要求,在工业与民用建筑中被广泛应用。
框架结构:框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程**现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重,仅起到围护和分隔作用,一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。
框架建筑的主要优点:空间分隔灵活,自重轻,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。
框架结构体系的缺点为:框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈**作用下,结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破坏,适用于非抗震设计;钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人力,施工受季节、环境影响较大;不适宜建造高层建筑, 框架是由梁柱构成的杆系结构,其承载力和刚度都较低,特别是水平方向的(即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度,但也是有限的),它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,其总体水平位移上大下小,但相对于各楼层而言,层间变形上小下大,设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素,对于钢筋混凝土框架,当高度大、层数相当多时,结构底部各层不但柱的轴力很大,而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加,从而导致截面尺寸和配筋增大,对建筑平面布置和空间处理,就可能带来困难,影响建筑空间的合理使用,在材料消耗和造价方面,也趋于不合理,故一般适用于建造不超过15层的房屋。
框架结构设计:
1、柱、梁截面应合理:由位移、轴压比、配筋率等控制,梁大跨取大截面,小跨取小截面,连续跨梁截面宽度宜相同。
2、混凝土强度等级:宜≥c25(留有余地),柱梁宜同,变柱截面处不变混凝土强度等级,以免刚度突变。
3、柱设计:
1)满足轴压比要求(≤0.9)
2)大跨度的厂房等,柱子截面宜选用长方柱。
3)构造柱的设置(细查规范《建筑抗震设计规范》p72)
4、梁、板设计:
1)梁的标高(是否确定梁底标高及梁上翻等问题)
2)梁的支座负筋不能太疏,要人为加密。
3)梁的跨数要核对。
4)尽量减少钢筋的种类和级差(≤2级)
5)有雨蓬等外挑构件处的梁要加强(可以将此处的箍筋加密、设置抗扭钢筋等措施)
6)钢筋在梁中的放置必须满足净距要求,特别是梁上部钢筋的净距(≥1.5d或30mm)
7)碰到电算结果的井字梁(有主次关系)处,要分清主次关系,在主要梁支座处标出支座筋。
8)搁在边梁上的连梁等,在靠边梁处的支座筋不宜过大,宜减小,从而减少对边梁的扭矩。
9)有主次梁关系,从梁截面上也有区别,次梁适当放小。
5、钢筋混凝土结构中的楼梯:
1)不可用砌体支承。
2)用“小框架”支承,梁柱宜符合**抗震要求。
6、钢筋混凝土结构中的构造柱(gz):
1)上端与梁板应弱连接,不连应是可以的,也可用1φ12连接,gz上端应与梁板离开20~30mm,否则会改变上端梁板的受力状况。
2)gz的箍筋可不加密,它不是抗震构件(有些标准图集有加密的)。
3)gz必须先砌填充墙(留马牙槎)后浇,施工单位有先浇的,极为不妥。
7、钢筋混凝土结构中的砌体填充墙的拉墙筋长度:不可套用砌体结构,应按抗震设计规范13.3.4条3款度时宜沿墙全长贯通度时应沿墙全长贯通。
8、钢筋混凝土结构中的电梯机房楼板、水箱等不可用砌体支承,高规是强条。
结构设计的基本原则:符合规范、安全可靠、合理经济、施工方便。
1、结构体系、结构布置、荷载、强度、刚度、构造、计算,等等,均应符合规范要求(规范用词为“宜”、“可”的,也应尽可能执行,有不少设计人员认为可不执行,是不对的),不能只要求不违反规范的强制性条文。2、规范未列入的结构体系(如异形柱框架结构,当地已有地方规程的除外)及超高超限建筑应进行专项审查。
2、符合规范,参照:
建筑结构设计统一标准。
建筑结构荷载规范。
混凝土结构设计规范。
砌体结构设计规范。
钢结构设计规范。
建筑结构抗震设计规范。
高层建筑结构设计和施工规程。
地基基础设计规范。
3、要安全可靠,但不要太浪费保守,要合理经济,在正常施工条件下,按我国规范设计是能够保证工程安全的。
4、要方便施工:如混凝土强度等级种类不要太多,在一个构件内配筋不要太复杂(钢筋直径及根数不要有太多种)。
5、设计要考虑施工质量等因素,如民工素质、压价竞争、行贿送礼、偷工减料、伪劣建材(如地条钢屡禁不绝)、垂直度偏差、混凝土保护层厚度偏差,等等,施工的结果与设计的理论条件是有较大差距的,切不要太理想化。
做好设计工作的需要掌握的条件:
1、“三基”:基本知识、基本理论、基本技能。力的概念、传力途径、基本计算公式等应掌握。
2、熟悉规范,并应正确理解规范的含义及意图。
3、工作责任心、一丝不苟的工作态度、精益求精。
4、自我保护意识:不能听任建筑专业、业主的无理要求,进行违规设计。
5、结构方案应是集体智慧的结晶,要讨论、集思广益,然后定案。
参照以上内容,做好设计前准备,严格按照设计规范进行方案设计,参照框架结构的优缺点,对结构设计方案不断的进行修改,对框架结构要扬长避短,优化设计。这样在结构设计中可以使结构更合理。
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