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钢筋混凝土框架结构

时间:2022-04-09 20:57:59

钢筋混凝土框架结构

第1篇

度等方面的常见问题,对钢筋混凝土框架结构施工方法提出改进意见。

关键词:钢筋混凝土;框架结构;节点;强度;保护层

1 梁柱节点箍筋施工问题

在实际施工中,梁柱节点施工的复杂性主要表现为:节点构造复杂,钢筋分布密集,操作人员高空作业,施工难度大,梁柱钢筋纵横交错,梁的纵向受力钢筋要放在柱纵向钢筋内部,呈井子形交叉,柱子的箍筋绑扎不方便。在框架结构施工中,施工单位普遍采取先安装梁板模板,再绑扎安装梁钢筋,待梁钢筋安装结束,然后整体沉梁,那么节点区箍筋就无法绑扎,致使梁柱节点区出现不放、少放或者即使放也是杂乱的挤在一起,这样就会给节点区质量留下隐患。

意识到这个问题对工程质量的影响,有些施工单位施工人员就采取用两个开口箍筋对向拼合的方法,然而这种做法显然是不符合规范规定的。根据规范的规定,为保证箍筋对混凝土核心区起到约束作用,箍筋要封闭、末端要有弯钩。还有的做法就是在沉梁之前就把柱箍筋绑扎好,然后和梁一起下落,由于箍筋与柱纵筋摩擦且下落不平衡,使得箍筋不能下落出现施工人员强力往下打的现象,不但把箍筋打得变形,而且也不能使得箍筋到位。这样做的结果是箍筋没有得到封闭绑扎且杂乱变形,间距更不会满足规范要求。以上两种方法都不能解决节点核心区箍筋施工的问题。具体可采取以下措施:

第一,在钢筋下料加工的时候,就考虑增加若干根与箍筋同级别的短钢筋;具体长度根据节点区箍筋高度确定,箍筋开口处先焊接好,然后把柱箍筋按照设计间距用短钢筋焊接,可以在箍筋每边或两边相对焊接即可,加工成上下开口四周封闭的整体骨架。

第二,在安装梁钢筋之前,把整体骨架套入柱纵筋并用垫木搁置在楼板模板面上,然后穿梁纵向钢筋并绑扎,待梁钢筋安装完沉梁时,节点区骨架就与梁整体下落,且不会出现变形、开口的问题。这种方法可保证节点区箍筋的间距与数量,实施效果很好,使得节点区箍筋能够满足规范要求。

2 混凝土强度等级不同的问题

在钢筋混凝土框架结构设计时,根据设计原则,为保证“强柱弱梁”强节点的要求,柱的混凝土强度等级通常会比梁板高,而且随着建筑物高度的增加,两者的差距会更大。然而这样的话,就会给实际施工带来很大麻烦。

在框架结构施工中,比较普遍的做法是柱和梁板混凝土分两批集中浇筑,即节点区采取和梁板结构混凝土相同强度等级浇筑。如果单独浇筑节点区,会存在因供应量少和与梁板分隔困难的问题,若同柱一起浇筑,会因节点区混凝土施工缝留置出现违背规范规定的问题,如与梁板同时浇筑存在节点“夹层”,存在质量隐患。

根据规定,梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa,如果超过时,梁柱节点区施工时应作专门处理,使节点区混凝土强度等级与柱相同。特别强调节点核心区的混凝土强度等级要与柱相同,不能与梁板混凝土强度等级相同;当柱混凝土设计强度等级高于梁板的设计强度时,应该对梁柱节点核心区混凝土强度等级采取有效措施,保证节点混凝土的强度。两个规范都在保证强节点的设计原则。具体可采取以下措施:

为了方便施工,可以直接在梁端(柱边)设置垂直交界面,采用快易收口网,可避免在板内设置交界面,使施工难度降低;但为防止交界面出现施工冷缝,建议施工时节点区混凝土采用塔吊用漏斗浇筑,梁板混凝土则采用泵送,同时浇筑。

要保证核心区混凝土的强度,具体做法是在节点处增加纵向钢筋,设置型钢或矩形芯柱及增加箍筋予以补强。这种方法施工方便,质量容易保证,易被施工单位接受,但节点区轴压比增大,延性减小。

3 混凝土保护层厚度问题

保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。保护层厚度大小,无法满足上述要求,太大则构件表面易开裂。因此,《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204-1992)第3.5.8条、《建筑工程质量检验评定标准》(CBJ301-1988)第5.1.10条、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(CB50204-2002)第5.5.2条均规定:受力钢筋保护层厚度梁柱允许偏差为5mm。

在框架结构施工中,由于楼面标高是一致的。双向框架梁同时穿越柱节点时,必然造成一侧框架梁面筋保护层厚度偏大(往往会超过40mm)。井宇架梁节点也有同样问题,这些问题无法避免。但需注意:一是梁箍筋的下料问题.由于一向框架梁面筋需从另一向框架梁面筋底下穿过。若该向框架梁端箍按原尺寸下料,面筋无法直接绑扎到箍筋上,对梁骨架受力不利,因此梁端箍筋下料时高度可减小2-3cm(仅一向框架梁端需要);二是施工时以哪一向为主,保护层厚度增大,截面有效高度变小,正截面受弯承能力减小(约5%),设计时是否考虑这种影响,另一方面构件表面容易开裂,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.2.4条规定:当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大于40mm时,应对保护层采取有效的防裂构造措施;对此须在设计时就明确以哪一向为大,并对保护层厚度偏大的一向梁端加铺一层钢丝网以防表面开裂。

4 钢筋混凝土框架结构冬期施工的问题

冬期施工首先要编制切实可行的冬期施工技术措施与方案,做到科学合理,全面、具体、适用,确保冬施质量。

做好室外气温与周围环境温度测量,以便及时掌握冬施的开始时间。在施工现场有代表性的位置设置测温点,定时定点每昼夜测温不少于4次,求出平均温度并做好统计与记录。

严格控制混凝土出罐、入模温度。混凝土养护温度应符合下列要求:应在易于散热的部位设置测温孔(孔深宜为10cm~15cm,也可为墙厚的1/2或板厚的1/2),全部测温孔均应编号,并绘制测温孔布置图;测量混凝土温度时,温度计应采取措施与外界气温隔离,温度计留置在测温孔内的时间不应少于3min,在达到临界强度以前每2h测量一次,以后每6h测量一次,防止混凝土早期受冻。

从施工实践来看,混凝土工程冬期施工一般宜优先选用综合蓄热法,其施工简单,经济合理且易于保证质量。综合蓄热法即根据室外及周围环境温度掺加早强防冻剂,同时对混凝土及时进行保温覆盖,充分利用预加热量和混凝土在硬化过程中放出的水化热,防止热量过快损失,减缓混凝土的冷却速度,使混凝土在正常温度条件下达到预定的设计强度。

冬期施工混凝土的养护严禁浇水且混凝土外露表面必须及时覆盖,覆盖层的厚度应根据热工计算确定。混凝土的初期养护温度不得低于防冻剂的规定温度,达不到规定温度时应立即采取保温措施。

参考文献

[1]GB50010-2002.混凝土结构设计规范.

第2篇

关键词: 建筑钢筋混凝土;框架结构施工

1 强柱弱梁的问题

“强柱弱梁”是一个从结构抗震设计角度提出的一个结构概念。就是柱子不先于梁破坏,因为梁破坏属于构件破坏,是局部性的,柱子破坏将危及整个结构的安全,由此可能会整体倒塌,所以我们要保证柱子更“相对”安全。框架结构一个重要的指导思想和抗震原则是强柱弱梁理论,强柱弱梁,并不是要梁的强度小于柱的强度,而是指考虑地震作用组合的框架柱,应使得梁配筋后产生的极限弯矩,小于柱配筋后产生的极限弯矩。在通常的框架结构设计中,宜满足在地震作用下框架梁的梁端斜截面受弯承载力的规范要求,即“强剪弱弯”。在具体设计和梁配筋调整时,可采用以下方法:

① 不放大梁端负弯矩钢筋而加大梁的跨中受力钢筋(一般放大1.1~1.3倍);

②梁端箍筋的直径可增加2mm;

③ 支座处尽量不设置弯起钢筋,宜利用箍筋承受支座剪力。规范也要求:对于二、三级框架的底层柱底和底部加强部位纵筋宜采用焊接,且当柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时,箍筋的直径不应小于Φ8,并应焊接。尽管从设计的角度上是可以实现强柱弱梁原则的,但实际施工中这些措施往往不能得到实施。具体表现如下。

(1)箍筋加密区箍筋形式。梁柱节点为箍筋加密区,此处钢筋密集,主筋到位难度大,因此在许多情况下存在箍筋弯钩采用900的作法,不符合规范“ 箍筋的弯钩为1350且平直部分的长度不小于10d,抗震设计时且不应小于75mm”的要求。

(2)结构中间节点施工。钢筋混凝土框架结构梁柱节点也称节点核芯区,是主体结构的重要组成部分。通常情况下,在框架结构中间节点处钢筋往往过于密集,不能满足施工规范对钢筋最小净距的要求,且混凝土及振捣棒不易通过。之外,因为节点处钢筋太多,所以节点处柱箍筋的加密很多时候都难以做到。框架结构的震害大多发生在柱和梁柱节点核芯区,节点破坏主要是剪切破坏和钢筋锚固破坏,严重时会引起整个框架的倒毁。汶川地震的破坏形式表明:我们设计中强调的强柱弱梁,因为施工或者其他原因在地震中好多没有实现梁铰,而出现了柱铰。

2 短柱问题

我们知道,当柱净高H与截面高度h之比H/h≤ 4时,据此来判定短柱为短柱,但因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比λ ,只有剪跨比λ =M/Vh≤ 2的柱才是短柱,而柱净高与截面高度之比H/h≤4的柱其剪跨比λ不一定小于2,亦即不一定是短柱。按H/h≤ 4来判定的主要依据是:

① λ=M/Vh≤ 2;②考虑到框架柱反弯点大都靠近柱中点,取M=0.5VH,则λ=M/Vh=0.5VH/Vh= 0.5H/h≤2,由此即得H/h≤ 4。当按剪跨比λ判定柱子不是短柱时,按一般框架柱的抗震要求采取构造措施即可;确定为短柱后,就应当尽量提高短柱的承载力,减小短柱的截面尺寸,采取各种有效措施提高短柱的延性,改善短柱的抗震性能。但实际工程中,对于楼梯间往往易形成短柱,而设计时却经常被忽视,施工时也按正常柱施工,从而留下安全隐患。所以在设计与施工中应采取如下措施。

尽量减弱短柱的楼层约束,如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等。

② 增加箍筋的配置,在短柱范围内箍筋的间距不应大于l00mm,柱的纵向钢筋间距≤150mm。

③采用良好的箍筋类型,如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。

3 保护层厚度问题

我们知道,混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀,并保证钢筋的黏结锚固性能。有时我们只注意到主筋的保护层厚度,造成箍筋外露或保护层厚度不足,有的在主次梁交叉处,主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确,造成板负筋保护层厚度不足或者加厚梁的保护层(Up有效截面高度损失),直接影响到构件的安全性、耐久性及钢筋的受力性能。我们知道,保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性和受力钢筋有效锚固的要求。之外,混凝土保护层的作用还有:

在正常使用极限状态下保证结构正常工作的作用;

② 满足钢筋粘结、锚固的要求,使钢筋充分发挥其计算所需的强调;③满足防火要求,不致因火灾使钢筋很快达到软化点。

新规范对保护层厚度略有增加,并列入混凝土结构设计规范中,混凝土施工规范仅列出保护层厚度的允许偏差。如柱保护层以及混凝土强度等级小于C20的梁保护层,均由25mm增加为30mm。混凝土强度等级小于C20的板、墙保护层则由15mm增加为20mm。有垫层的基础保护层也由35mm增加为40mm。同时规范规定纵向受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋直径。混凝土保护层厚度的变化是钢筋移位带来的直接反映。保护层变小时,较薄的混凝土层对钢筋握裹力随之减弱,同时也引起锚固受力和预应力混凝土传递性能的不足,从而影响结构抗力。从长时期来看,保护层过小会导致混凝土碳化、钢筋脱钝、钢筋锈蚀加快等问题,最终影响结构耐久性和使用年限。

4 钢筋代换问题

工程施工中因施工人员的失误操作,钢筋代换也屡见不鲜。通常他们认为只要作等截面代换就行。对于按构造配筋的构件来说,这种还是可行的,但一般的框架的配筋是经过内力计算而得出的,如果也按等截面代换就会留下安全隐患。

一般钢筋的代换是等强度代换,即:As1xfy1=As2xfy2,即可满足受力强度的要求,采用等面积的高强度筋代换低强度筋当然能满足要求,但是在某些特殊要求的构件,不能随便代换,比如受动力的吊车梁(高强度钢筋的韧性差);或对裂缝要求严格的(要验算裂缝),就不能随意代换。因此,施工中如需要钢筋代换时,必须充分了解设计意图和代换材料性能,严格遵守现行钢筋砼设计规范的各种规定,并不得以等面积的高强度钢筋代换低强度的钢筋。凡重要部位的钢筋代换,须征得设计单位同意后方可代换。

第3篇

关键词:钢筋混凝土框架结构结构抗震分析

中图分类号:TV331文献标识码: A

我国属于大陆地震比较多的国家,唐山大地震、汶川地震等情况历历在目,地震所在地区人员伤亡十分严重,同时也给我国的社会治安带来较大的挑战[1]。本文将主要从钢筋混凝土建筑的框架结构抗震能力方面进行分析,旨在明确钢筋混凝土框架抗震性能。

一、抗震能力

钢筋混凝土建筑在抵抗地震的过程中,主要依靠结构自身的强度与延性。在发生地震时,结构会首先使用自身强度来抵抗,如果地面运动速度变快,导致强度不能满足抗震的需求,就需要使用结构延性来抵抗更为强烈的运动加速。在延性使用完毕后,建筑结构便会遭到彻底的破坏。钢筋混凝土结构需要根据构件尺寸及配筋来计算结构自身的强度和延性,并且综合框架弹性的地震分析计算出杆件内力。

二、强度与延伸角度的钢筋混凝土结构抗震能力分析

钢筋混凝土结构属于建筑中主要的承重结构,使用钢筋混凝土对薄壳结构、现浇结构以及升板等建筑进行建造,框架为梁、柱构件节点连接在一起在一种结构[2]。目前钢筋混凝土框架结构在我国建筑中使用比较广泛,所以本文主要从该点为出发点进行论述。

延性指的是材料、构建以及结构处于载荷作用状态下发生明显非线性形变的时候,结构依旧可以维持建造之初的强度的一种能力,属于结构弹性阶段时自身的变形能力,延性的强弱将直接影响到结构的抗震能力,囊括承受大变形能力以及靠滞回特性来吸收能量的一种能力[3]。从延性自身本质上看,延性反应出一种非弹性变形能力,这种能力可以保证结构强度不会因受到非弹性的形变而下降的情况发生。在材料方面,只有在发生比较大的非弹性变形情况下材料强度没有发生明显下降的材料[4],才可以称之为延性材料,而有延性材料就会有脆性材料,脆性材料指在受到弹性形变或者是在受到比较小的非弹性形变的时候就会被破坏掉的材料。在结构方面与材料判定方式相同。

从上图中我们可以发现,梁A的荷载量达到最大数值的时候,突然降低,即表明时呈脆性的破坏状态。而梁B在受到拉钢筋屈服之后,因为截面的中性轴上升并且钢筋强化,承载力还会具有一定的增加,在经历了长时间变形之后,最后因为受压区域混凝土被压碎而导致破坏[5],整体表现出较好的延性。通过非线性计算可以发现,构建结构发生破坏的主要原因如果是因为钢筋屈服,那么通常情况下会表现出较好的延性。如果破坏原因是因为混凝土拉断或者是压碎的,通常表现成脆性。钢筋混凝土框架结构延性可以视为整体上的延性,但是结构的构建延性为局部延性。并且结构整体延性和延性构建当中局部延性强度有着较为密切的联系。但是结构整体的延性不仅会受到构件延性的影响,与设计合理性之间也存在着较为明显的关系[6]。

钢筋混凝土中延性构建非弹性的变形能力,一般来源于塑性中截面塑性转动。塑性铰去的截面塑性转动能力,通常由截面曲率延性的系数反应。曲率延性系数可以定为截面屈服之后曲率及屈服曲率之间的比值记为。

三、钢筋混凝土结构抗震能力评估简化能力谱的方式

常规钢筋混凝土的抗震能力评估方式十分繁琐,所以就需要相关工作人员提供出一种比较简单而且有效的评估方法,能力谱方式应运而生。能力谱方法属于一种简化弹塑性的评估方式,通常情况下我们可以将其视为静力弹塑性分析中的一部分。能力谱方法的本质是使用力设计法加位移、变形的校核,比力的设计方法更为合理。本文主要从ETABS软件对结构模型静力弹塑性进行分析。该软件具有比较直观并且强大的图形界面设计,可以广泛的应用到非线性效应、巨大并且比较复杂的建筑模型中,并且进行非线性的精力Pushover也比较简单。在能力谱的方法当中,我们可以假设结构反应和等价单自身体系具有一定的联系,该特性代表结构反应只会受到单一振型控制,并且振型在整体反应的过程当中会保持不变。经试验表明,在结构反应受到单一振型控制的时候,将多自由度体系成功转化成等价单的自由体系方法较多,可以根据实际情况从中选择适合自身的方式。弹塑性的反应谱会受到延性系数以及折减弹性的影响。当地震情况比较强烈的时候,延性结构自身最大加速度和反应对应的完全弹性结构加速度反应之间必然会存在某种关系。假定S为能力曲线上方对屈服强度上的谱加速度,并且S1是结构保持弹性的时候所对应弹性反应谱的加速度,那么可以将屈服强度折减系数定义为S=S1/R。我们就可以把弹性谱加速度的需求强度除以折减的系数,从而得到非线性谱的加速需求。从而得出抗震设计中所需要的数据。

四、抗震评估程序

首先需要使用ETABS软件对被测试建筑的结构进行弹性的地震分析,计算出中用地面运动的加速度0.05g并对其进行加载,最终求出梁柱杆三方面的内力。之后可以根据实际情况,结合单根的梁柱弯矩强度,建筑自身剪力强度以及延性,综合弹性地震分析,对梁柱内力进行判断,确定属于弯矩破坏还是剪力破坏,并且对延性进行及时的对比。因为每个柱所承担的剪力和延性是不同的,所以需要求出整体半层剪力的强度和延性比值。根据每隔半层剪力的强度和0.05g的弹性地震对层剪力的影响,可以计算出半层屈服地面的加速度。之后综合半层延性比,求出建筑结构系统中的地震力折减系数,将该系数乘以服务地面的运动加速度,即可明确该半层抗震能力。最后一步就是对每个半层的抗震能力进行对比,最小值即为整体建筑结构抗震能力解。

结束语:近些年来,我国频繁发生各种大小地震,并且从不同程度上对人们的人身安全及财产安全造成了巨大的影响。笔者通过总结自身工作经验,结合相关试验数据,主要从剪力墙与结构两方面对钢筋混凝土框架结构抗震能力的计算方式及能力进行了简要分析,主要阐述了结构及剪力墙双方面的抗震能力分析方式。

参考文献:

[1]季志政. 高层钢筋混凝土框架结构抗震能力研究[D].中国地震局工程力学研究所,2011.

[2] 鄢宇. 底部薄弱层钢筋混凝土框架结构抗震能力研究[D].中国地震局工程力学研究所 2012.

[3]龙炳煌,范华冰.一个具有轴压比和配筋率参数的开裂弯矩计算公式[J]. 建筑与结构设计,2012,30 (5).

[4]于晓辉.钢筋混凝土框架结构的概率地震易损性与风险分析[D].哈尔滨工业大学,2012.

第4篇

献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)01-0020-02

中图分类号:TU375

关键词:建筑事业 钢筋混凝土框架

在我国现在的多高层建筑中,钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点;与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此,在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。

一、框架结构简析

在一般的工业和民用建筑中,框架能够同时承受水平荷载和竖向荷载的结构构件,它由横梁和立柱联合组成。框架的横梁和立柱都是刚性连接的,它们间的夹角在受力前后是保持一致的。

钢筋混凝土框架结构是由楼板、粱、柱及基础四种承重构件组成的,由主梁、柱与基础构成平面框架,各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。钢筋混凝土多层框架结构的传力比较明确,结构布置上比较灵活、整体性和抗震性比较好,多应用于各类多层的工业与民用建筑中。

二、框架结构的特点及类型

(一)框架结构的特点

由于框架结构具有布置灵活的特点,能获得的空间比较大,具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点。很适合于多层工业厂房以及民用建筑中的多高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅建筑。框架结构的构件简单,施工方便,较经济;承受竖向荷载作用合理、结构自重较轻,而且对支座不均匀沉降比较敏感。框架结构也有有比较明显的缺陷,框架结构的侧向刚度小,结构所产生水平位移较大,属柔性结构框架,在遇到强烈的地震后,抗震性能较差,易造成严重的非结构性破性。这种体系在房屋高度和地震区使用受到限制。对于钢筋混凝土框架而言,当高度和层数较多时,结构底部各层的轴力会增大,梁和柱所产生的弯矩和整体的侧移也会显著增加,会导致截面尺寸和配筋的增大,会给建筑平面布置和空间处理造成困难,从而影响建筑空间的合理使用。所以一般适用于建造不超过高层的房屋建筑,在高度不大的建筑中,框架结构是一种较好的结构体系。

(二)框架结构的类型

按照施工方法的不同,框架可分为现浇式、装配式和装配整体式三种。

1、现浇式框架优点是建筑布置灵活,整体性好,有利于抗震。也存在缺点,就是现场施工相对复杂,模板耗费多,工期较长。从受力合理和控制造价的角度,现浇钢筋混凝土框架高度一般不超过45m。全现浇式框架是框架结构中使用最广泛的,大量应用于多高层建筑及抗震地区。四川南充市嘉陵区的“嘉南国际”是第一个“全现浇框架结构”多层建筑楼盘,汶川特大地震发生后,嘉南国际的在建、已建工程未受到丝毫“震伤”。

2、装配整体式框架是将预制梁、柱和板现场安装就位后,在构件连接处浇捣混凝土,使之形成整体。其优点是,省去了预埋件,减少了用钢量,整体性比装配式提高,但节点施工复杂。

3、装配式框架的构件全部为预制,在施工现场进行吊装和连接。其优点是节约模板,缩短工期,有利于施工机械化。但预埋件多,用钢量大,节点处理要求高,整体性差,在地震区不宜采用。

三、框架结构的布置

建筑体框架结构布置是否科学直接影响建筑体结构的安全性和实用性,经过对多个建筑体的研究与分析,把框架结构具体分为三类。纵向的框架承重方案就是把框架中的纵梁作为建筑体的主梁,建筑体的荷载主要有框架的纵梁来承担。横梁的截面尺寸比较小对设备管线的穿行比较有利,但是房屋横向刚度较差,同时进深尺度受到预制板长度的限制。横向框架承重方案就是把框架横梁作为楼盖的主梁, 建筑体的荷载主要由横向框架承担;但是由于横向框架数通常比较少,主梁沿横向布置有利于增强房屋的横向刚度,还有利于建筑物的通风和采光。但是主梁的截面尺寸比较大,建筑体不能得到较大的空间还不利于布置纵向的管道。纵横向框架混合承重方案是沿纵横两个方向上均布置有框架梁作为楼盖的主梁,楼面荷载由纵,横向框架梁共同承担.它具有较好的整体工作性能。

四、楼梯对主体结构抗震性能的影响

楼梯是重要的逃生通道,楼梯破坏意味着逃生通道被截断。楼梯对周围构件的影响主要有两种体现,一种为楼梯间的整体破坏,另一种为楼梯间角柱的剪切破坏。新修改的国标《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)(2010年版)于2010年12月01日起执行。本次修改的内容之一就是第3.6.6条第一款中增加“计算中应考虑楼梯构件的影响”条文,认为楼梯的梯板具有斜撑的受力状态,对结构的整体刚度有较明显的影响,因此建议在结构计算中予以适当考虑。楼梯对主体结构抗震性能的影响主要包括以下几个方面。

(一)楼梯间在平面布置上的不对称,造成结构平面刚度分布不均匀,扭转效应增大,设计时宜考虑楼梯间对扭转效应的影响。对于平面不规则的结构,当楼梯布置在结构的角部时,应将楼梯构件进行简化建入模型之中,在此基础上再进行结构的调整,才能够更加符合实际情况,有效的降低结构的扭转效应。

(二)楼梯构件对结构刚度有一定的贡献,结构刚度的贡献值随楼梯布置位置的不同而变化。当楼梯对称布置在平面的四分之一部位(即位置2)处时,对整体结构刚度的贡献值最大;当楼梯对称布置在平面的中间部位时,对整体结构刚度的贡献值最小。 (三)由于楼梯对结构刚度的贡献作用,使得与楼梯相连接的框架柱轴压力加大,轴压比变大,当框架柱的轴压比接近规范规定的相应限制时应引起注意。由于休息平台梁与框架柱相连,使得框架柱形成短柱,造成该框架短柱的剪切破坏,进而导致整体结构的破坏,这就要求设计人员必须采取可靠的构造措施来保证短柱部分安全可靠。但是现在大部分软件无法将楼梯与主体结构进行整体分析,建议取消与框架柱相连的休息平台梁,休息平台采用悬挑楼板的方式可以切实有效的解决短柱的问题。

结语:

近年来,世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快,应用很多。 地震极具偶然性,但同时也极具破坏性。国内外历次地震震害情况表明, 钢筋混凝土结构在地震中遭受的破坏比较轻。多层钢筋混凝土框架结构具有较好的整体性和较大的延伸性,是抗震性能良好的一种结构型式。

参考文献:

[1]周建民.考虑时间因素的混凝土结构分析方法[D].同济大学,2006.

第5篇

关键词:钢筋混凝土框架结构策略

钢筋混凝土框架结构在多层建筑和工业建筑中应用非常广泛。框架结构的体系是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成。由主梁、柱与基础构成平面框架,它是主要承重结构。各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,墙体不起承重作用。框架结构能形成较大的室内空间,房间分隔灵活,便于使用;工艺布置灵活性大,便于设备布置;该结构抗震性能优越,具有较好的结构延性等优点。

一、结构设计应注意问题

(一)结构的规则性问题

新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

(二)结构的超高问题

在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外,增加了B级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。

(三)嵌固端的设置问题

结构设计工程师往往忽视了嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

二、钢筋混凝土框架结构方案构思时应考虑以下几点

(一)抗震等级的选取

对于乙类建筑,建筑抗震设计规范中规定:地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求,但是抗震措施(主要体现为抗震等级)在一般情况下,当抗震设防烈度为6度~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。实际设计中经常发生抗震等级选错的情况,如:位于8度区的某乙类建筑,应按9度由建筑抗震设计规范表6.1.2确定,为一级抗震等级。

(二)振型组合数的合理选取

应按以下规则选取:对于较高层建筑,当不考虑扭转耦联时,振型数应不小于3;当振型数多于3时,宜取为3的倍数(由于程序按3个振型一页输出),但不能多于层数。当房屋层数不大于2时,振型数可取层数。对于不规则建筑,当考虑扭转耦联时,振型数应不小于9,但不能超过结构层的3倍,只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时,才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出:振型数可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。

(三)关于“强剪弱弯”措施

强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。

(四)注意构造措施

对于大跨度柱网的框架结构,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,使得楼梯处的柱可能成为短柱,应对柱箍筋全长加密。这一点,在设计中容易被忽视,应引起重视。对框架结构外立面为带形窗时,因设置连续的窗过梁,使外框架柱可能成为短柱,应注意加强构造措施。对于框架结构长度略超过规范限值,建筑功能需要不允许留缝时,为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3mm),建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋,构造间距宜小于150mm,对屋面宜设置后浇带,后浇带处按构造措施宜适当加强。

(五)优化设计的方法

当前,在无成熟的优化设计分析软件的情况下,采用人工分析进行调整,运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较,以获得比较理想的结构方案,这是在结构设计中最常用的也是最简单的优化方法。对于同一高层住宅方案,可以有许多不同的结构(包括基础)布置方案;确定了结构布置的高层住宅,即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的;高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等,这些问题目前计算机是无法完全解决的,都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下,根据工程实践经验进行,这便是前面所说的概念设计。因此,概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中

三、钢筋混凝土框架结构设计策略

(一)多层钢筋混凝土结构抗震设计及加固方法设计

框架结构抗震设计:塑性效应发生在梁端,底层柱的塑性效应较晚形成;梁柱在弯曲破坏前,避免发生其他形式的破坏,如剪切破坏,粘性破坏;在梁柱破坏之前,节点应有足够的强度及变形能力;重视非结构构建设计。具体的加固方法设计包括:

1.增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙

增设的抗震墙或翼墙布置应尽可能满足均匀、对称、分散、周边的原则;抗震墙或翼墙厚不宜小于140mm,分布筋的配筋率不应低于0.2%,双排布置的钢筋间距不应大于600mm,直径不宜小于6mm;抗震墙或翼墙与原框架可采用锚筋连接,锚筋直径可采用10~12ram,与梁柱边的距离不应小于30mm,与梁柱轴线的间距不应大于300mm。

2.增设钢构套和钢筋混凝土套

钢构套加固梁柱时,应在梁的阳角和柱的四角外贴角钢,并与缀板焊接,加固梁的角钢不宜小于50ram×6mm,加固柱的角钢不宜小于75ram×6mm,钢缀板不宜小于40mm×4mm,间距不应大于40i(i为单肢角钢回转半径),且不应大于400ram;钢筋混凝土套加固梁时,应在梁上下端设纵向钢筋并与柱可靠连接,在纵向钢筋设置箍筋,箍筋应有一半穿过楼板后弯折封闭,钢筋混凝土套加固柱时,应在柱周围设纵向钢筋并穿过楼板,顶部应在屋面板处封顶锚固,根部应深入基础锚固。

(二)梁柱受力主筋位置的设计

框架梁的截面宽度等于框架柱的边长或者框架梁的一边和框架柱重合时,框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置易发生矛盾。因此框架结构设计的思路是“强剪弱弯、强柱弱梁”,首先要保证框架柱受力主筋的位置。

设计时,框架梁主筋要在框架柱内侧通过;为保证框架梁的截面尺寸,在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。通过上述方法保证了框架结构受力构件的受力主筋的位置,便于施工。

(三)墙梁节点钢筋设计

在框架-剪力墙结构中,框架梁或者次梁直接搁置在核心筒墙体暗梁或过梁上,如果框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相等,就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置互相矛盾。要解决以上问题,具体设计如下:

1.过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置,框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近,接头按照50%的比例错开。

2.框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上,保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定,过梁的箍筋尺寸取负误差,框架梁箍筋的尺寸取正误差,从而保证过梁和框架梁保护层厚度。

3.将过梁或暗梁截面降低或减小5cm,框架梁上铁直接锚固在过梁上,保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。

第6篇

【关键词】异形柱;框架结构;结构设计

前言

随着建筑业的不断发展,人们对城市住宅建筑的要求也越来越高,普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面积,这对住宅结构设计提出了一项新的要求。异形柱框架结构主要应用于多层住宅,填充墙采用粉煤灰加气混凝土砌块,厚度与异形柱(T形边柱,十字形中柱,L形角柱等)肢厚相同,室内不出现柱楞,异形柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求,兼备了框架及剪力墙结构体系的优点,它将是今后住宅结构体系的发展方向之一。

1 异形柱结构的受力机理分析

1.1 承载能力

异形柱的截面形式主要有T形、十字形、L形和Z形(较少采用)等,L形多用于墙转角,T形和十字多用于纵横墙交接处。由于截面的这种特殊性,其墙肢平面内外两个方向的刚度相差较大,各个方向的承载力也有较大差异。

1.2 变形特征

异形柱的肢厚一般为200~250mm,为了获得足够的承载能力,异形柱的肢长一般不会太小,由此会容易造成剪跨比过小,形成短柱。由于肢厚较小,为薄壁构件,剪切中心与截面形心往往不重合,变形以剪切为主,构件的变形能力下降。由于异形柱属于薄壁构件,也会因截面曲率M/EI较小,使弯曲变形性能有限,延性较差。

1.3 破坏机理

异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面之外,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土的协调变形。这种变形协调,使各柱肢内存在比较大的翘曲应力和剪应力。国内外大量的试验资料和理论分析表明,异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等。影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压比、剪跨比、配筋率以及箍筋间距与纵筋直径D的比值等。

异形柱由于其截面的特殊性及受力性能的复杂性,在设计中必须通过可靠的计算分析和必要的构造措施,来保证其强度和延性。

2 工程实例

根据建筑使用功能要求,本工程采用现浇钢筋混凝土异形柱框架结构,在两个方向均有拉结。柱网均在5m以内,局部设置矩形柱,异形框架柱、梁宽均为200mm。砖砌填充墙采用淤泥保温砖,内墙采用加气混凝土砌块。

3 多层异形柱框架建筑结构整体分析

3.1 计算原理与参数

PKPM-SATWE采用数值计算原理和迭代方法,将受压区混凝土划分为若干个小单元,利用截面假定确定小单元各点的混凝土和钢筋应变,由混凝土和钢筋的应力应变关系曲线求得混凝土小单元和各根钢筋的应力,建立平衡方程,通过迭代方法求出所需配筋面积。

本工程结构混凝土强度等级采用C30,纵向受力钢筋采用HRB400级钢筋(D≤20mm),箍筋采用HRB300级钢筋。

由于结构平面不规则性,考虑双向地震作用,地震作用分析方法采用侧刚分析方法。

3.2 结构自振周期

3.5 层间位移角

4 异形柱框架结构设计中的优化措施

4.1 异形柱框架结构设计中的优化措施

从以上分析可以看出,异形柱结构与矩形柱结构在性能上存在较大差异,设计过程中应重点控制和优化对异形柱结构整体性能影响较大的内容,具体如下:

(1)调整异形柱平面框架布置形式,使其刚度中心尽量与形心重合,相应调整异形柱柱肢高,使其满足扭转与平动第1周期比T3/T1﹤0.9,以此减小扭转效应对结构的不利影响。

(2)异形柱的方向性较强,在进行整体计算分析时,应增加45°和-45°风和地震作用方向的计算,保证结构的安全度。

(3)Z形柱本文未详细分析,其剪切中心与形心虽然重合,但框架梁往往布置在两翼,不可避免地产生翘曲应力,故设计时,建议将框架分析所得的截面弯矩乘以1.15~1.25的增大系数以考虑翘曲应力的影响。

(4)异形柱受力后,柱肢端部会出现较大应力,加上梁作用于柱肢上,应力产生不均匀性。一般越靠肢端,应力越大,对柱肢形成偏心压力,因而在异形柱配筋时,应在肢端设置暗柱,离端部厚度范围内设2φ14的构造钢筋,箍筋同柱,可限制柱肢混凝土裂缝开展,提高异形柱局部抗压、抗剪强度及变形能力。

4.2 异形柱混凝土节点核心区处理措施

梁柱节点是异形柱结构的薄弱部位。由于节点的作用是将本层和上层荷载通过核心区传至下层柱中,其作用力为与节点相连的梁端和柱端弯矩、轴力、剪力、扭矩,受力非常复杂。异形柱框架梁柱节点核心区的受剪承载力低于截面面积相同的矩形柱框架粱柱节点核心区的受剪承载力,是异形柱框架的薄弱环节。因此必须对异形柱框架节点核心区进行受剪承载力计算,首先限制节点核心区截面,避免截面太小混凝土承受过大的斜压力,导致核心区混凝土首先被破坏;其次是控制节点核心区配箍面积,保证节点受剪承载力,改善节点的抗震性能;还有可以采取各类有效措施,如两端增设支托或水平加腋等构造措施,提高混凝土强度等级措施,以提高和改善粱柱节点核心区的受剪性能。

5 结语

综上所述,异形柱结构由于具有不出现柱楞,不露梁,并能够增加使用面积等优点,以及民用建筑市场朝着大开间、大空间方向的发展,应用前景将日益广泛。结构设计时应根据其受力特点,充分了解其破坏机理,选用合理的结构形式,正确掌握分析方法,其结构才能有可靠的安全保证。

参考文献:

[1]中华人民共和国建设部.混凝土异形柱结构技术规程(JGJ149-2006)[S].北京:中国建筑工业出版社,2006.

[2]杨正海,潘文,何玲等.水平地震作用方向对异形柱结构整体分析的影响口.世界地震工程,2006,22.

[3]宋穗徽.混凝土异形柱框架结构的设计探讨[J].工程与建设,2007,21

第7篇

关键词:钢筋混凝土框架结构延性 抗震设计

Abstract: this article mainly from the main factors affecting the structure ductility, design principles and specific measures are studied.

Keywords: reinforced concrete frame structure seismic design of ductility

中图分类号: TU375 文献标识码:A 文章编号:

前言

结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结 构的延性反映了结构的变形能力,在结构的抗震设计中,延性的大小已作为衡量结构物抗震能力强弱的重要标准之一。钢筋混凝土框架结构体系在工业与民用建筑中是一种广泛应用的结构类型,对该类结构在抗震设计时应充分提高其整体的抗震能力。

一、影响结构延性的主要因素

框架结构是由梁、板、柱以及节点四个部分组成,其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性。因此。只要保证柱、梁和节点的延性就可以保证框架结构的延性从而确保了框架结构的抗震能力。

梁是框架结构中的主要受力构件之一。在抗震设计中要求塑性铰首出现在梁端且又不能发生剪切破坏同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点

核心区的性能。试验和理论分析表明影响梁截面延性的主要因素见表1。

柱是框架结构中主要的受力构件,要想提高框架结构的抗震性能,就必须确保构件有足够的延性,构件延性好的框架结构能吸收较多的地震能量。抗震性能

就好。因此。在进行框架结构设计时应.遵循强柱弱梁的设计原则,使塑性铰出现在梁端,以增强构件的延性。

节点是框架梁柱构件的公共部分。节点的失效就意味着与之相连的梁与柱同时失效,所以对节点也应予以足够的重视。

二、框架结构抗震设计的基本原则

通过研究历次地震震害,发现有一定数量的框架结构没有明显破坏或者破坏轻微。我们发现这些建筑之所以损坏较轻,与其良好的抗震概念设计密不可分,而结构的延性设计功不可没,为达到良好的抗震性能,设计人员应把握以下原则。

1、采用合理的建筑平立面

建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗 震原则,就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。

2、提高延性设计

构延性和耗能的大小,取决于构件的破坏形态及其塑化过程,弯曲构件的延性远远大 于剪切构件,构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量,也远远高于构件剪切破坏所消耗的能 量。因此,结构设计应力求避免构件的剪切破坏,争取更多的构件实现弯曲破坏。

(1)强柱弱梁框架。延性结构在中震下就会出现塑性铰,应控制塑性铰出现的部位,使结构具有 良好的通过塑性铰耗散能量的能力,同时还要有足够的刚度和承载能力以抵抗地震。在设计延性框 架时,要控制塑性铰,使之在梁端出现(不允许在跨中出塑性铰),尽量避免或减少柱子中的塑性铰,这一概念称为强柱弱梁。如梁端出现塑性铰,则数量多但结构不至形成机构;如果在同一层柱上下端出 现塑性铰,该层结构将不稳定而倒塌,抗震结构应绝对避免这种薄弱层。柱是压弯构件,轴力大,其延性不如受弯构件;而且作为结构的主要承重构件,柱子破损不易修复,也容易导致结构倒塌,将引起严重后果,因此,延性框架应设计成强柱弱梁结构。

(2)强剪弱弯构件。必须保证梁、柱构件具有足够的延性,其要害是防止构件过早出现剪切破坏,即要求按强剪弱弯设计构件,并采取措施使构件中塑性铰出现后还有足够大的塑性变形能力。

(3)强节点、强锚固。必须保证各构件的连接部位不过早破坏,这样才能充分发挥构件塑性铰的 延性作用。连接部位是指节点区,支座连接和钢筋锚固等。因此,延性框架中应设计强节点、强锚固。始终遵循“强柱弱梁,强剪弱弯、强节点、强锚固”原则。构件的破坏和退出工作,使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系,致使结构的周期发生变化,以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。

三、架结构的延性抗震设计

1、合理设置填充墙

我们知道,普通填充墙并不能称之为第一道防线,但可通过合理的构造措施实现,如设置构造柱、水平系梁、拉结钢筋等,提高填充墙的变形能力,包括抗裂能力和抗倒塌能力。填充墙在中震下发生一定程度的开裂应属于正常,但应控制在可修范围,并且应保证大震下填充墙不倒塌。在小震和中震下,填充墙与框架部分共同承担地震作用,并允许中震下填充墙部分开裂,大震下填充墙严重开裂,基本退出工作,整体结构抗侧刚度显著降低,主要由框架部分继续承担地震作用。 这种组合墙应作为整体结构抗震的组成部分,在整体结构的抗震分析和设计中就要给予考虑,且相应的构造措施也要予以保证,并在施工中落实。

2、梁柱的延性设计

要使结构具有延性,就必须保证框架梁柱有足够的延性,而梁柱的延性是以其截面塑性铰的转动能力来度量的。因此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性铰设计。为此,应遵循:“强剪弱弯”设计原则。适筋梁或大偏压柱,在截面破坏时可以达到较好的延性,可以吸收和耗散地震能量,使内力重分布得以充分发展;而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时,往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁,柱设计时,应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力,使构件发生延性较好的弯曲破坏,避免发生延性较差的剪切破坏,而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏,这就是“强剪弱弯”的设计原则,它实际上是控制构件的破坏形态。梁、柱剪跨比限制。剪跨比反映了构件截面承受的弯矩与剪力的相对大小。它是影响梁、柱极限变形能力的主要因素之一,对构件的破坏形态有很重要的影响。因此柱的剪跨比宜控制在1.5以上。

3、延性框架节点抗震设计

框架节点核心区受力比较复杂,在地震和竖向荷载作用下,主要是剪力和压

力。节点核心区可能出现的破坏形式有两种:剪压破坏和黏结锚固破坏。核心区的受剪承载力一般都不足,在剪压作用下出现斜裂缝,在地震往复作用下,形成交叉裂缝使混凝土挤碎,纵向钢筋压屈为灯笼状。另一方面,在地震往复作用下,框架梁伸入核心瓦的纵筋与混凝上间的黏结破坏,导致梁端转角增大,从而增大了层间位移。剪压破坏和黏结锚固破坏都不是延性破坏,核心区不能作为框架的耗能部位。因此,核心区的抗震设计概念是;强核心区和强锚周。主要抗震的构造措施是配置足够的箍筋、梁的上部钢筋应贯穿中间节点和梁的下部钢筋在核心区内应有足够的锚固长度。

结语

总之,钢筋混凝土抗震结构不仅要满足强度要求,还必须满足延性要求,因为建筑结构的延性是保证建筑物在受到地震力、风力等荷载的作用下具有一定的耗能能力、产生可控塑性变形破坏、避免突然脆性破坏的主要条件。所以,我们在设计时要综合考虑,提高抗震能力。

参考文献

【1】李立胜.钢筋混凝土框架延性设计的理解【J】.内江科技.2005,(7)

【2】鲍雷.钢筋混凝土和砌体结构的抗震设计【J】.中国建筑工业出版社.1999.

第8篇

关键词:钢筋混凝土框架结构;构造;结构设计

中图分类号:TU375 文献标识码:A

引言

随着我国近些年经济的快速发展,框架结构房屋普遍采用,建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,结合规范,对钢筋混凝土框架结构设计中,常出现的一些问题进行了分析探讨,并提出了一些处理办法。

一、底层框架柱的计算方面的问题

1、无地下室的多层框架房屋

(1)若基础型式采用柱下独立基础,可按照现行《地基基础设计规范(GB50007-2011)第8.2.5条做成高杯口基础,满足表8.2.5条对杯壁厚度的要求;也可参照本条高杯口基础的规定及大直径钢筋混凝土灌注桩做成墩基础。底层层高应为基础顶面至一层楼盖顶面。

(2)若基础型式采用柱下独立基础、条形基础或筏基,在地面处设地梁相连时,地面以下梁、柱可作为地下室参加结构整体计算,地梁按框架梁设计,一层底板按空楼板处理,层高按一层地梁顶至基础顶面高度取值,且对地下部分结构不应考虑土体的约束作用;这样,地上一层柱按框架抗震等级进行柱下端截面组合的弯矩设计值调整的增大系数可由此实现。对一层柱尚应按结构在一层地面嵌固并复核配筋。基础顶面至一层楼盖顶面范围的柱纵筋宜按大值贯通配筋,一层地梁顶至基础顶面范围柱截面按地上柱纵筋位置将地下混凝土保护层加厚的值取柱截面尺寸。为短柱时按短柱要求配筋。当基础埋深较浅时,柱底嵌固部位应在基础顶面。底层层高应为基础顶面至一层楼盖顶面。

2、有地下室的多层框架房屋

不论嵌固部位是否在地下室顶面,上部结构均应与地下室一起建模整体计算。地上一层层高为地下室顶面至一层楼盖顶面。

3、基础梁的计算方法

若室内外高差较小,基础嵌固部位在一层地面附近,在抗震设防区,基础顶面应沿两个主轴方向设置基础连系梁。基础连系梁宽度不宜小于250mm,其高度可取基础中心距的1/10-1/15,且不宜小于400mm;连系梁的配筋应按计算确定,可取梁所拉结的柱子中轴力较大者的1/10作为拉力按受力构件进行承载力计算,如连系梁承托填充墙等其他竖向荷载,则应将竖向荷载作用下按连续梁计算所得结果与上述受拉构件计算结果组合计算配筋。所产生的连系梁内上下部配筋除满足最小配筋率外,不应小于2根直径12mm钢筋,并应按受拉要求锚入基础或柱内。若基础埋置较深,设计时在底层地面以下靠近地面设置拉梁层,梁、柱可作为地下室参加结构整体计算时,地面处的拉梁应按框架梁设计。

4、参数如何选用的问题

(1)现浇板配筋计算时,可考虑塑性内力重分布,将板上筋乘以0.8-0.9的折减系数,将板下筋乘以1.1-1.2的放大系数。(2)活荷载标准值的折减系数。此外,PMCAD设置了按从属面积对楼面梁的活荷载折减系数,与SATWE软件设置的按楼层进行活荷载折减是不同的,通常选择在一处对活荷载进行折减,如果两处都选择折减,则活荷载被折减了两次,可能导致结构不安全。(3)计算单向地震作用时,未考虑偶然偏心的影响。对质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,仍按单向水平地震作用进行计算。对Y形、弧形、井字形平面建筑,风荷载体型系数仍取1.3是错的。(4)楼层组装时,为保证首层竖向构件计算长度正确,该楼层底标高应从基础顶面起算,不是按首层层高输入。(5)楼梯间没有楼板,也应布置板厚为0的楼板,并布置楼梯活荷载。

二、构造方面具体的设计要求

1、框架结构问题

框架结构主要是以压弯构件(竖向框架柱)和弯剪构件(水平框架梁)组成的。大跨度柱网的框架结构,楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,使楼梯间处的柱可能成为短柱;当框架结构外立面为带形窗时,因设置连续的窗过梁,使外框架柱也可能成为短柱。由于短柱刚度大,吸收地震作用使其受剪,当混凝土抗剪强度不足时,则产生交叉裂缝及脆性错断,从而引起构筑物的破坏。所以增加箍筋的配置,在短柱范围内箍筋的间距不应大于100mm,柱的纵向钢筋间距不大于150mm;采用良好的箍筋类型,如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。对于剪跨比不大于2的柱和因设置填充墙等形成柱净高与截面高度之比不大于4的柱,也应全长加密箍筋。当结构嵌固部位不在地下室顶板而位于地下一层底板时,柱±0.000处上下两端也应按柱根要求进行箍筋加密,加密区为本层柱净高1/3.3)地上为圆柱时,地下部分应改为方柱,施工方便。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部设一圈半的水平段。方柱箍筋用井字箍并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。在框架柱截面中部设置芯柱,不仅提高了柱的受压承载力,也可以提高柱的变形能力,有利于在大变形情况下防止倒塌,但其纵向钢筋不能布置在柱截面周边,因为如布置在周边,则变为柱的主要受力钢筋了,柱就有可能由大偏心受压破坏转变为小偏心受压的脆性破坏,要引起注意。

2、强柱弱梁的节点设计要求

所谓强柱弱梁的强弱,也就是指框架梁端截面的实际抗压能力的大小,它是决定当柱端截面受到强震作用后其塑性转动能力的高低的基础。由于它的存在,使得当柱截面受压后不至压溃而形成“层侧移机构”。因此在建筑施工过程中,一般都尽可能放大柱的截面尺寸,进一步地控制柱的轴压比使其满足具体的规范要求,以达到增加其延伸性的目的。对于截面承载力进行验算时,可以人为地将柱的弯矩按强柱弱梁原则进行调整放大的设计,从而使对柱的配筋构造进行加强。除此之外,梁端纵向钢筋的配筋不得过高,以免造成强烈地震作用下塑性铰的转移。

3、强剪弱弯剪力墙的设计要求

为了提高抗震墙的抗震能力,避免对截面较长的抗震墙的剪切破坏,应该将墙体分为几个小开口墙或单肢墙,并使其每个墙段的高宽之比不小于2。

目前,有许多建筑物的抗震设计多采用将结构中门洞连梁、窗洞连梁的截面高度极小的二力杆件设计方式,这种做法是很不利于抗震的。在实际的设计过程中,一般都对连梁的刚度进行折减,这主要是因为减小剪力墙在水平力作用下的强度值。通常可采用的办法是先对梁进行作用,使连梁能形成塑性铰而不发生脆性破坏。强剪弱弯是保证构件的延伸性,防止脆性的破坏原则,它要求人们要不时地加大各承重构的抗弯能力,使这些部位在结构在地震等级较高时也能足以保证不出现脆性剪切失效的情形。同时,对于多层钢筋混凝土框架结构还应注意其抗剪验算的计算,以使其能满足相关规范的具体要求。

4、框架结构的计算简图

在框架结构设计中,应首先确定构件截面尺寸及结构计算简图,然后进行荷载计算及结构内力和侧移分析。框架梁、柱截面尺寸应根据承载力、刚度及延性等要求确定。初步设计时,通常由经验或估算先选定截面尺寸,然后进行承载力、变形等验算,检查所选尺寸是否合适。框架结构房屋是由梁、柱、楼板、基础等构件组成的空间结构体系,一般应按三维空间结构进行分析。但对于平面布置较规则的框架结构房屋,为了简化计算,通常将实际的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行分析,每榀平面框架为一个计算单元。

结束语

总之,在进行钢筋混凝土框架结构设计时,熟练地掌握规范还不够,还应根据自己在工程中积累的经验,正确的处理结构设计中的问题,才能设计出既安全又经济适用的优秀设计。

参考文献

[1]马尚文.探讨花园洋房钢筋混凝土框架结构施工问题[J].科技风,2010年.

第9篇

关键词:建筑 结构 设计

中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:

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。

一、设计的原则

1、刚柔并济。 合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大,容易造成局部受损最后全部毁坏;而太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。柔多一点虽然造价便宜但是必然产生变形以适应外力,太柔的结果必然是太大的变形,甚至会导致立足不稳而失去根本。

2 、多道防线 。安全的结构体系是层层设防的,灾难来临,所有抵抗外力的结构都在通力合作,前仆后继。这时候,如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上,是非常非常危险的。如土建结构中多肢墙比单片墙好,框架剪力墙比纯框架好等等,就是体现了多道防线的设计思路。

3 、抓大放小。 在框架结构结构体系中具有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等的说法也是钢结构设计中非常重要的概念。绝对安全的结构是没有的。简单地说,虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体,但各个构件担任的角色不尽相同,按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来,各个构件协作抵抗的目的,就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,这时候牺牲在所难免,让谁牺牲呢?明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为玉碎,不为瓦全”,如果平均用力,可能会“玉石俱粉”,损失则更大矣!

4 、打通关节理想的结构体系。当然是浑然一体的—也就是没有任何关节的,这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路,设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”,使力量在关节处畅通无阻。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态,当力量不能畅通时,构件与构件之间,构件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏,结构变成机动,“动”即是死,即为终结。可见设计者是协调者,其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态(也就是使其保持常态),或者是处在相对的静态之中。

二、建筑框架结构设计技术

现代建筑常因设计不当而造成施工环节质量难以保证,给工程安全留下隐患,现从以下几个方面阐述框架结构设计时应注意的问题。

1 、框架计算简图的确定

1)无地下室的多层框架房屋

①基础埋深较浅时现浇的框架结构梁柱刚接,计算简图的确定主要是确定底层柱的计算长度。根据《混凝土结构设计规范》GB50010-2002(以下简称《结构规范》)第7,3.11条规定:一般多层房屋中梁柱为刚接的框架结构,底层柱的计算长度取基础顶面到一层楼盖顶面的高度H:装配式框架取1.25H。

②基础埋深较大时为了增加房屋底部的整体性,减小位移有时在0.000n〕附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层,往的H值取基础顶面至连系梁顶面的高度,而把实际建筑的底层作为第二层考虑,层高H取连系梁顶层至一层楼面高度。

2)带地下室的多层框架房屋 对于带地下室的多层框架结构,合理确定上部结构的嵌固位置是一个关键问题。《结构规范》和《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(以下简称《抗震规范》),都没有明确地提出具置,需要具体问题具体分析。

2、基础宽度和面积的计算 在计算基础宽度或面积时,往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详,导致基础宽度或面积不足。如墙体上作用有较大集中力的情况,当墙体上有较大的集中力作用时,通过墙体和基础可将集中力向地基扩散,但这种扩散是有一定范围的,且基底土反力并不均匀分布。若设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷来确定基础宽度,则导致局部基础宽度不足。因此,必须加大基础宽度以满足地基承载力的要求。通常采用局部调整系数调整基础宽度的方法解决此类问题。

目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的,对部分梁而言,尽管相交梁截面尺寸不同,相互之间却不存在主、次梁关系,设计人员在绘制施工图时,应注意配筋形式与受力分析相匹配。框架结构经空间分析程序电算,所有按主梁输人模型的梁是整体工作的,部分梁将产生扭转问题。一些三维空间分析软件,虽已调整梁的抗扭刚度,但计算出来框架边梁扭矩筋仍很大,因程序不计楼板对梁的约束作用(即实际扭矩设计算值那么大),实际受力与计算模型不符。可把次梁支座改为铰支座,并配以构造处理。

3 、钢筋混凝土保护层厚度的取值 混凝土保护层的作用是保护钢筋不发生锈蚀,并保证钢筋的粘结锚固性能,直接影响构件的耐久性和钢筋的受力性能,但由于设计人员的不重视,常会出现问题:

①梁或柱中,只注意到主筋的保护层厚度,而忽略了箍筋的保护层厚度,造成箍筋外露或保护层厚度不足;

②主梁与次梁交叉处、主梁、次梁和板的钢筋关系处理不明确,造成板负筋保护层厚度不足或构件有效截面高度损失,直接影响到构件的安全性;

③地上部分与地下部分的柱子因所处的环境条件不同,根据规范要求,应采取不同的保护层厚度。

因此,设计时应注意:

①正确处理构件内各类钢筋的相互关系,按钢筋的正确位置确定构件内钢筋的保护层厚度及构件有效截面高度,并进行构件的截面设计。首先根据规范要求确定梁柱内箍筋的保护层厚度,即确定箍筋的正确位置,主筋的保护层厚度可采用a+dl(a为箍筋保护层最小厚度,d:为箍筋直径),并大于规范规定的最小厚度,以此确定主筋的正确位置;根据各种钢筋的正确位置,确定相关构件的有效截面高度并进行配筋计算,在施工图中标出相关构件中钢筋的位置。

②正确区分同一构件所处的环境条件,区别对待不同环境下的混凝土保护层厚度。地下部分的柱子可将其断面加大,满足其保护层厚度的要求,同时保证柱子钢筋上下位置的一致性,满足钢筋受力要求。

第10篇

【关键词】钢筋混凝土;结构设计

1 框架结构方案构思时应考虑以下几点

1.1 结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下,结构的传力路线越短、越直接,结构的工作效能越高,‘所耗费的建材也就越少。

1.2 从力学观点看,在民用和公共建筑的平面布局中,应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置,这样可以相应减少边跨柱距,也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距,可以使各跨梁截面趋于一致,而提高结构的整体刚度。

1.3 结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。

2 应从概念设计上着手注意几个问题

2.1 关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑形铰,柱端处于非弹性工作状态,而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱,也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小,是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力,而且不致形成“层侧移机构”,从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小,以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。

2.2 关于“强剪弱弯”措施:强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。

2.3 注意构造措施。①对于大跨度柱网的框架结构,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,使得楼梯问处的柱可能成为短柱,应对柱箍筋全长加密。这一点,在设计中容易被忽视,应引起重视。②对框架结构外立面为带形窗时,因设置连续的窗过梁,使外框架柱可能成为短柱,应注意加强构造措施。③对于框架结构长度略超过规范限值,建筑功能需要不允许留缝时,为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3mm),建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋,构造间距宜小于150mm,对屋面宜设置后浇带,后浇带处按构造措施宜适当加强。④其它构造措施限于篇幅,这里不再赘述,请详见新规范。

3 结构计算方面的问题

3.1 计算简图的处理

结构计算中,计算简图选取的正确与否,直接影响到计算结果的准确性,其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下,基础梁设置在基础高度范围内,作为基础的一部分,此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载,构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时,其断面和配筋可按构造设计,截面高度取柱中心距的1/12~1/18,纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是,当基础埋深过大时,为了减少底层的计算高度和底层的位移,设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时,基础拉梁应作为一层输入,底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度,二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板,应开洞处理,并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱,应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是,当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免),计算简图一定要按实际情况输入,否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。

3.2 结构计算参数的选取

3.2.1 设计基本地震加速度值

《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)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O.2g和0.3g两种,这与89规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值,这一项对地震作用效应的影响极大。

3.2.2 结构周期折减系数

框架结构由于填充墙的存在,使结构的实际刚度大于计算刚度,计算周期大于实际周期,因此,算出的地震作用效应偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算周期进行折减是必要的。折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7~0.9.

3.2.3 梁刚度放大系数

SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型均为矩形截面,未考虑因存在楼板形成T型截面而引起的刚度增大,造成结构的实际刚度大于计算刚度,算出的地震剪力偏小,使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大,放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。

3.2.4 活荷载的最不利布置

多层框架,尤其是活荷载较大时,是否进行活荷的最不利布置对计算结果影响较大。即使选用程序中给定的梁设计弯矩放大系数,也不一定能反映出工程的实际受力情况,有可能造成结构不安全或过于保守。考虑目前的计算机计算速度都比较快,作者建议所有工程都应进行活荷载的最不利布置计算。

3.3 独立梁箍筋计算结果需复核

《混凝土结构设计规范》(GB50010- 2010)中规定:对集中荷载作用下的独立梁,应按公式进行计算,且集中荷载作用点至支座间的箍筋,应均匀配置。但SATWE软件计算梁箍筋时,未考虑独立梁这一情况,都按公式进行计算,有时会造成计算结果偏小,设计中若遇到有独立梁存在的情况,应对梁箍筋的计算结果进行手算复核。

4 设计构造方面的问题

4.1 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求,绝大部分设计人员都能给予足够的重视,但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定的“一、二、三级框架节点核芯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%。”设计中经常被忽视,尤其是柱轴压比不大时,常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施,应严格遵守。

4.2 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中规定:“底层柱,柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”这是新增加的要求,设计中应重点说明

4.3 框架梁的纵向配筋率应注意

《建筑抗震设计规范》(GB50011一2010)中规定:“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm.”在目前设计中,这一规定常被忽视,造成梁端延性不足。

4.4 框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求

《混凝土结构设计规范》(GB50010- 2010)中规定:“框架端节点处,当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时,应伸至柱外边并向下弯折,弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时,应注意梁上部纵筋直径的选择,否则这一项要求不容易得到保证。

第11篇

关键词:钢筋混凝土;框架结构;住宅结构设计

混凝土框架结构是由梁、板、柱构件组成的空间结构,既承受竖向荷载,又承受水平荷载。其延性较好,横向侧移刚度较小,特点是柱网布置灵活,便于获得较大的使用空间,适用于需要大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑。

一、截面尺寸的选择

梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提,除应满足规范[1]所要求的取值范围,还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1,以达到在罕遇地震作用下,梁端形成塑性铰时,柱端处于非弹性工作状态而没有屈服,节点仍处于弹性工作阶段的目的。即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。

二、梁、柱的适宜配筋率

框架梁的配筋在设计中应掌握“适中”的原则,一般情况下其配筋率宜取0.4%~1.5%框架柱的全部纵向受力钢筋的配筋率宜取1%~3%。另外当梁端的纵向受拉钢筋最小配筋率大于2%时,其箍筋的最小直径应增大2mm。但是无论在何种情况下,均应满足规范[1]所规定的最大、最小配筋率的要求。另外框架梁的纵向受拉钢筋配筋率,应注意规范[1]与规范[2]中的区别:规范[2]中梁的纵向受拉钢筋最小配筋率只和框架的抗震等级有关,而在规范[1]中梁的最小配筋率除和框架的抗震等级有关外,还和混凝土的轴心抗拉强度设计值与钢筋的抗拉强度设计值的比值有关,所以在设计中应依据规范[1]来确定梁的最小配筋。

三、框架柱配筋的调整

框架柱的配筋率一般都很低,有时电算结果为构造配筋,但是实际工程中均不会按此配筋。因为在地震作用下的框架柱,尤其是角柱,所受的扭转剪力最大,同时又受双向弯矩作用,而横梁的约束又较小,工作状态下又处于双向偏心受压状态,所以其震害重于内柱。对于质量分布不均匀的框架尤为明显。因此应选择最不利的方向进行框架计算,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,取其较大值,并采用对称配筋的原则。为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求,在配筋计算时应注意以下问题:

1.角柱、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受拉时,其柱内纵筋总截面面积应比计算值增大25%。

2.框架柱的配筋可放大1.2~1.6倍,其中角柱1.4倍,边柱1.3倍,中柱1.2倍。

3.框架柱的箍筋形式应选用菱形或井字形,以增强箍筋对混凝土的约束。

4.对于二、三级框架的底层柱底和底部加强部位纵筋宜采用焊接,且当柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时,箍筋的直径不应小于Φ8,并应焊接。

另外多层框架电算时常不考虑温度应力和基础的不均匀沉降,当多层框架水平尺寸和垂直尺寸较大以及地基软弱土层较厚或地基土质不均匀时,可以适当放大框架柱的配筋,且宜在纵、横两个方向设置基础梁,其配筋不宜按构造设置,应按框架梁进行设计,并按规范[1]要求设置箍筋加密区。

四、框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整

在满足梁柱的截面尺寸和配筋率的情况下,仍需在计算配筋后进行梁的裂缝宽度的验算和满足梁端斜截面“强剪弱弯”条件下的梁端配筋调整。

1.影响裂缝宽度的因素和调整的办法。框架梁的裂缝宽度验算往往被工程设计人员忽视,对此应引起我们的注意。影响裂缝宽度的主要因素有两方面,一是构件的混凝土强度等级,二是钢筋的级别和直径。由于混凝土等级与钢筋的级别有一定的“依赖关系”,因此对于普通的混凝土构件,混凝土的高等级对减小梁的裂缝宽度影响不大,一般情况下宜采用加大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法来减小梁的裂缝宽度。另外需注意在利用计算机辅助软件进行结构建模中的荷载输入时,一定要将恒、活载数值分开输入,以便进行内力组合和裂缝宽度的计算,不要贪图省事而将恒、活载合并输入,以防止梁、柱内力计算错误,致使所绘制的施工图不能使用。

2.梁端斜截面的配筋调整。框架结构设计中,宜满足在地震作用下框架梁的梁端斜截面受弯承载力的规范要求,即“强剪弱弯”。在具体设计和梁配筋调整时,可采用以下方法:

(1)不放大梁端负弯矩钢筋而加大梁的跨中受力钢筋(一般放大1.1~1.3倍);(2)梁端箍筋的直径可增加2mm;(3)支座处尽量不设置弯起钢筋,宜利用箍筋承受支座剪力。

3、在电算中合理、准确运用弯矩的调幅

规范规定只有在竖向力作用下梁端弯矩可调幅,水平力作用下梁端弯矩不允许调幅,因此在计算时必须先将竖向荷载作用下的梁端弯矩调幅后,再将水平荷载产生的梁端弯矩叠加。在此可采用两种方法:一是将梁端的固定弯矩调幅后,再进行力矩分配;二是将由力矩分配法算得的梁端负弯矩直接乘以调幅系数。

五、框架结构设计中应注意的其它问题

1.在框架结构中不允许采用两种不同的结构型式,楼、电梯间、局部突出屋顶的房间,均不得采用砖墙承重。因为框架结构是一种柔性结构体系,而砖混结构是一种刚性结构。为了使结构的变形相互协调,不应采用不同结构混合受力。

2.加强短柱的构造措施:在工程施工过程中顶棚可能要吊顶或其它装修,甲方为了节约开支,往往要求柱间填充墙不到顶或者是在墙上任意开门窗洞口,这样往往会造成短柱。由于短柱刚度大,吸收地震作用使其受剪,当混凝土抗剪强度不足时,则产生交叉裂缝及脆性错断,从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌。所以在设计中应采取如下措施:

(1)尽量减弱短柱的楼层约束,如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等;(2)增加箍筋的配置,在短柱范围内箍筋的间距不应大于100mm,柱的纵向钢筋间距≤150mm;(3)采用良好的箍筋类型,如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。

3.由于建筑的需要,有时需要框架梁外挑,且梁下设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中,有些设计人员对其受力概念不清,误认为此柱为构造柱,并且其配筋为构造配筋,悬臂梁也未按计算配筋,这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足,为事故的发生埋下隐患。实际上,在结构的整体计算中,此柱为偏心受压构件,柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点,应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析,并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。

4.对于框架梁下部的填充墙构造措施,当填充墙长度大于5m时,墙顶与梁宜采用拉接措施;当墙高度超过4m时,宜在墙高中部设置与柱连接的通长钢筋混凝土水平墙梁。

5.在设计框架结构和裙房时,高低跨之间不要采用主楼设牛腿、低层屋面或楼梯梁搁在牛腿上的做法,也不要用牛腿托梁的方式作为防震缝。因为在地震时各单元之间,尤其是高低层之间的震动情况不同,连接处很容易压碎、拉断。因此,凡要设缝,就要分得彻底,凡不设缝,就要连接牢固,绝不能似分非分,似连非连,否则很容易在地震中破坏。

6.在设计中不得随意加大主筋的面积,或为了简化构造而统一截面设计,以避免造成结构的某些部位相对薄弱。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范(GB50010-2010).中国建筑工业出版社,2010.

[2]中华人民共和国建设部.混凝土结构设计规范(GBJ-89).中国建筑工业出版社,1989.

第12篇

关键词 钢筋混凝土 框架结构 施工技术

中图分类号:TU745.1 文献标识码:A

0引言

随着我国建筑业的快速发展,高层建筑也越来越多,而框架结构受到广泛的应用框架结构是有梁、柱、楼板和基础组成的,对于楼层的层数和高度,通过合理的结构设计,不但能够获得较大的使用空间,还能够达到很好的整体性,在施工的过程中采用合理的施工技术,严格安装规范施工,提高高层建筑结构的安全性能。

1高层建筑钢筋混凝土框架结构施工技术

1.1混凝土梁柱节点施工技术

在混凝土施工的过程中,梁柱节点区钢筋构造复杂,梁柱钢筋纵横交错,梁的纵向受力钢筋一般都放在柱纵向钢筋的内部,呈井子形交义布置,这样很难进行柱子箍筋的绑扎。在框架结构施工的过程中,施工单位最常采取的是先安装梁板模板,再进行梁钢筋的绑扎,然后在进行整体沉梁,那么对于梁柱节点区内的箍筋就无法绑扎,致使在梁柱节点区经常出现箍筋的少放、不放或杂乱的现象,这样就会给梁柱节点区的质量留下很大的安全隐患。

因此,在进行钢筋下料加工时,就应增加几根和箍筋同级别的短钢筋,具体长度可以根据梁柱节点区箍筋的高度给予确定,首先将箍筋开口处焊接牢固,然后把按照设计问距用短钢筋将柱钢筋焊接,可采用箍筋每边焊接或两边相对焊接,加工成上下开口四周封闭的整体骨架。在进行梁钢筋安装之前,把整体骨架套入柱纵筋并用垫木搁置在楼板模板面上,然后在穿梁纵向钢筋并绑扎牢固,待梁钢筋安装结束后进行沉梁时,节点区骨架就能和梁整体下落,且也不会发生箍筋的变形和开口等问题。这种方法能够很好地保证梁柱节点区箍筋的数量和间距,施工效果很好,使梁柱节点区内的箍筋能够满足规范要求。

1.2框架结构钢筋保护层技术

钢筋保护层能够保证钢筋和混凝土间的握裹粘接并可以抵抗外界环境对混凝土内钢筋的侵蚀,当前最新规范对钢筋混凝土梁柱的保护层厚度作出了明确的规定,但施工的过程中往往由于钢筋的错位和施工的踩踏等现象导致混凝土梁柱的保护层支垫不牢固而减小了有效高度,进而降低了结构的承载能力,特别是框架结构悬挑板内受力钢筋的保护层厚度,不仅降低了悬挑板的有效高度,而且降低悬挑板内负筋抵御负弯矩的能力,进而造成悬挑板发生断裂的隐患,因而在进行该部位负筋绑扎施工中应在钢筋的下面每隔50cm设置一个钢筋撑脚,同时应钢筋撑脚和悬挑板负筋间的每个交点都绑扎牢固,保证负筋和板底钢筋保持一定的距离,在进行混凝土振捣的过程中,如果发现负筋被踩踏过低则应及时采取措施以将负筋提升到设计的高度,保证负筋能够最大化地发挥抵抗支座部位板面负弯矩的作用。

1.3混凝土强度等级不同时的施工技术

进行钢筋混凝土框架结构设计时,根据建筑结构抗震设计要求,满足结构“强柱弱梁”、“强节点、弱构件”的要求,柱的混凝土强度等级一般情况下都比梁板的高,而且随着建筑物高度的增加,梁和柱的混凝土强度等级差距会更大,然而,如果按照设计施工就会给实际施工带来极大的麻烦。在框架结构施工的过程中,应该是将柱和梁板混凝土分开进行集中浇筑,对于节点区可采用和梁板结构混凝土相同的混凝土强度等级一起浇筑,这是因为如果对梁柱节点进行单独的浇筑,不但施工难度大,而且还会因为混凝土供应量及时导致节点和梁板间隔时间过程等问题。而若和柱一起进行浇筑,则会出现梁柱节点区混凝土施工缝留置不符合规范要求的问题;如果和梁板同时浇筑则又会在节点出存在“夹层”的质量隐患。根据我国最新规范要求,框架结构梁柱混凝土强度等级相差不宜大于,如果超过5MPa,则混凝土梁柱节点区需要经过专门处理后再进行施工,使梁柱节点区混凝土强度等级和柱混凝土强度等级相同,而不能和梁板的混凝土强度等级相同。

1.4框架混凝土结构冬季施工技术

建筑施工不可避免地会遇到冬季施工,在冬季施工中应采取合理的措施避免新浇筑混凝土早期受冻,并保证混凝土梁柱外露部分和环境温度之间温差不能过大,混凝土梁柱在水泥水化作用下强度逐步的增长,而当温度较高时会加快水泥的水化作用,进而使得混凝土强度增长也快,当温度比较低时混凝土内部分水有可能转变为冰进而降低了水泥的水化速度,而当混凝土内部水分完全变成冰时则水泥的水化作用基本上停止,混凝土的强度也停止增长,同时当水变成过程中产生的冰胀应力如果超过水泥石内形成的初期强度值,就会造成混凝土出现不同程度的损坏,同时水变为冰也能在骨料和钢筋表层生成冰凌,降低水泥浆、骨料和钢筋之间的粘接力,进而影响到混凝土的抗压强度,为很好地解决混凝土冬季施工的种种问题,在混凝土冻结前预留一段预养期,增加混凝土内部液相,减少固相,保证水泥的水化速度,并保证混凝土能够达到不受冻害的最低强度。

2结语

综上所述,对于钢筋混凝土框架结构施工技术来说,掌握造成混凝土质量问题的关键点,只有这样才能够处理好现场施工问题,不然不但会对混凝土的质量造成影响,而且还会对框架梁柱的外观造成一定的影响。因此在进行混凝土框架结构施工的过程中,必须了解在施工过程中可能出现的质量问题并采取最佳的施工技术,才能够真正地保证高层框架结构的施工质量。保障人民的生命财产安全。

参考文献

[1] 张清庭.讨高层房屋钢筋混凝土框架结构施工技术控制[J].中华民居,2011.