发布时间:2023-08-27 15:03:58
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的多层建筑结构设计样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
中图分类号:TU375.4文献标识码: A 文章编号:
框架结构是现今建筑设计中应用很普遍的一种结构形式,虽然具有诸多优点,但在施工过程中也要做好质量控制,否则将会出现各种问题,以下是本文作者结合自己多年工作经验对框架结构设计问题的总结,供大家参考。
一、多层建筑结构设计的框架结构问题
1.在框架结构设计中,忽视纵向框架设计。根据建筑抗震设计要求,水平的地震作用应该按照两个主轴方向的抗侧力构建来承担。但是在一些结构设计中设计人员只对纵向普通的连续梁进行设计,导致框架中的纵筋配置和梁柱的节点无法满足框架抗震的构架要求。因此常出现梁的支座负筋,跨中纵筋配筋配置不足的现象。也就是说,在进行框架结构设计时,设计者要将纵向框架与横向框架放于同等重要的位置。
2.设计时因为对板受力状态认识不全面,或者为了计算方便,简单的将双向板按照单向板来进行计算,使得计算假定与实际受力情况不符,从而导致了长方向上配筋过大,短方向上仅按构件配筋,造成了配筋严重不足,致使了板出现裂缝。
3.施工图达不到规定要求
一些设计人员制作施工图时,制作图纸“偷工减料”设计粗糙简单,漏缺施工图中应有的大图样、系统图等相关剖视图;施工图设计表述不全面,细节大洋不详细,不能完全反应工程的全貌;还有一些重要的设计依据、设计参数、安全等级、工程类别、耐火等级以及防火校方处理等在设计施工图总说明中没有交代清楚或没有标明。
4.结构设计工作中态度问题
在现阶段由于各级单位设计工作量较大,任务比较繁重,加上甲方要求比较急等等方面的原因,使得建筑工程的结构设计往往变成了速成品。另外,设计人员的业务设计水品也是参差不齐,致使建筑工程的结构设计质量不可避免的出现了这样那样的问题。建筑物既要实现其本身的使用价值、商业价值,还有实现其重要的社会功能。建筑结构设计本身就是一项关乎人民财产安全的大事,关乎建筑单位投资大小以及经济效益息息相关。因此,进行建筑工程结构设计的设计人员必须要有强大的责任感,应该在设计工作中精心设计,认真负责。不光是为了工作,为了企业,更是为了大家,为了自己。另外,还要求建筑结构设计人员拥有扎实的理论知识功底和灵活创新的思维,加强对房屋建筑结构设计中常见问题的探索与研究,不断提高自己的结构设计水平,从而设计出更高水准、更经济、更合理的建筑结构形式。
二、框架结构设计的原则
1.框架梁柱的截面设计原则
由大量的震害分析和近年来国内外试验研究资料得出,框架设计应设计成延性结构。梁,柱塑性铰设计,应遵循下述原则。强柱弱梁和强剪弱弯,注意构造措施。在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台粱与其相连,使得楼梯间的柱很可能成为短柱,应对柱箍筋全长加密或者采用复合矩形螺旋箍筋和高强复式螺旋箍筋。一定要加强短柱设计的意识;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,建议浇筑补偿性混凝土。利用细而密的双向配筋。对屋面宜设置后浇带,后浇带处按构造措施宜适当加强;对于框架结构外立面有带形窗,因设置连续的窗过梁,使框架柱可能成为短柱,应注意加强构造措施。
2.结构计算参数的选取
设计抗震等级的确定和基本地震加速度值结构抗震等级的确定直接影响到地震作用计算的大小和抗震措施的采用。在工程设计中,多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑,如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等,其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《建筑抗震设计规范》表6.1.2确定。而电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑,首先应当根据GB50223295建筑抗震设防分类标准确定其中哪些建筑属于乙类建筑(可能还有甲类建筑)。乙、丙类建筑,地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。但对于乙类建筑,一般情况下,当抗震设防烈度为6度~8度时,抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。《建筑抗震设计规范》规定:对于丙类建筑的抗震等级按6.1.2确定,这规定对多数丙类的工业与民用建筑来说是可行的。而对于《建筑抗震设计规范》的另外规定“:抗震设计设防类别为甲、乙、丁类的建筑,应按本规范第3.1.3条规定和表6.1.2确定抗震等级”的规定却经常被遗漏。这样就会把一些建筑错误归类,错误地选择抗震等级,导致设计的错误。
基本地震加速度值的选取对于地震作用的计算影响较大,所以一定要严格正确的确定其值。《建筑抗震设计规范》(GBS0011-2001)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,设计中要严格地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值。
地震力的振型组合数,对高层建筑,当不考虑扭转耦联计算时,至少应取3;当振型系数多于3时,宜取3的倍数,但不应多于房屋的层数;当房屋层数不大于2时,振型数可取层数。对于不规则的结构,当考虑扭转耦联时,对高层建筑,振型数应取不小于9;结构层数较多或结构刚度突变较大,振型取值数应大,如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等,振型数应取不小于12或更多,但不能多于房屋层数的3倍;当房屋层数不大于2时,振型数也不应多于层数的3倍。只有当定义弹性楼板,且采用总刚分析,必要时,振型数才可以取得更多。
在利用PKPM系列软件中,TAT或SATWE计算软件的梁输入模型都是矩形截面,没有考虑存在楼板形成T型截面而引起的梁刚度增加,造成结构的实际刚度大于计算刚度,算出的地震作用剪力偏小,使结构不安全。因此计算时应将梁刚度放大,放大系数边梁取1.5、中梁取2.0为宜。
框架结构由于填充墙(砌块、轻质砌块、轻质墙板)的存在,使结构的实际刚度远大于计算刚度,实际周期小于计算周期,使结构偏于不安全。因此,算出的地震作用效应偏小,使结构偏于不安全,因而对结构的计算必须对周期进行折减。当采用砖砌体填充时,周期折减系数可取016~017;当砖砌体填充墙较少或采用轻质空心砌块填充时,可取017~018;当完全采用轻质空心砌块填充时,可取019。只有无墙的纯框架,计算周期才可以不折减。
对于多层框架,尤其是活荷载较大时,是否进行活荷的最不利布置、组合对计算结果影响很大。使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实际应力分布情况,有可能造成设计的结构不安全或保守。考虑目现在计算机速度比较快,建议设计中都应进行活荷载的最不利布置计算。
三、结束语
无论是民用建筑还是工业建筑,框架设计都是建筑建设的重要组成部分,它不仅影响着整个建筑结构设计方案,还影响着建筑落成后的安全和维护问题。作为建筑结构的设计人员,创新的设计思维和一定的专业水平是必需的,认真负责的工作态度更是必不可少。在平时的工作实践中要严格要求自己按照建筑结构设计的标准规范进行设计,以保证建筑的质量与安全,进而保证人们的财产和人身安全,推动建筑业更好更快地发展。
参考文献:
【关键词】多层框架;结构设计;要点及应用
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、多层框架结构设计应用要点
多层框架建筑作为框架结构建筑中的一个分支,也需要遵循框架结构建筑的计算型式,并采用相应的框架结构规范进行结构计算,必须遵循框架建筑结构中的结构设计要点。
1、多层建筑结构框架柱配筋的调整
目前大多数的建筑框架结构计算都由计算机进行建模完成,因此在结构框架中的配筋率都偏低。在进行小高层或者高层建筑结构框架计算的时候,通常都会采用计算机的建模计算结果为构造配筋,但是在多层建筑框架结构中,计算机的建模计算结果往往不作为实际工程中的应用。在多层建筑框架结构中,有时候需要调整内部框架结构来协调特殊的建筑外立面及内部造型,因此完全依照计算机建模结果来配筋是不可能的。由于其质量的不均衡,因此应当选择最不利于框架稳定的方向进行框架计算,从水平和垂直两个不同方向比较同一个剪切面的配筋,取其最大值,并采用对称配筋的原则,满足框架结构在多种内力组合下的强度要求。
在进行多层建筑结构框架柱配筋调整的时候,需要注意以下问题。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8,并应进行焊接处理。
当多层建筑的建筑框架尺寸较大的时候,或者建筑于地基软弱土层较厚或地基土质不均匀的时候,应当适当放大框架柱的配筋,在水平和垂直两个方向设置基础梁。在配筋的时候不应按照构造设置,而是按照框架梁进行配筋设置,并且按照建筑规范要求设置箍筋加密区,以保障整体框架结构的稳定性。
2、多层建筑结构框架梁裂缝宽度、斜截面配筋调整
(1)多层建筑结构中影响裂缝宽度的因素和调整
在工程实际应用中,影响框架梁裂缝宽度的主要因素是构件的混凝土强度等级和是钢筋的级别及直径。在一般情况下,混凝土的高等级对减小梁的裂缝宽度影响不大,因此要减少混凝土强度对于建筑结构裂缝宽度的应先个,应采用加大梁的配筋率或增大梁的截面尺寸的方法。而在进行结构建模计算时候,需要将恒定荷载及活荷载的数值分别输入,以便在进行内力组合运算的时候更为明晰和适用,也防止由于恒定荷载和活荷载混淆造成的框架梁内力计算错误,导致结构计算结果错误。
(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。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;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:①将梁端的固定弯矩调幅后,再进行力矩分配;②将由力矩分配法算得的梁端负弯矩直接乘以调幅系数。
二、多层框架结构设计存在问题
目前,对于框架建筑结构的内力计算一般采用计算机辅助软件来进行分析和计算,大幅度的节约人工投入成本,是较为高效的设计方式。但是也出现了建筑工程结构设计人员过分依赖计算机的建模和计算结果,缺少独立分析问题的能力,更不能根据特殊的建筑型式的要求做出独立的解决方案。因此需要针对多层框架结构中较易出现的梁、柱的配筋调整和设计要点应用进行案例分析,避免出现由于结构设计计算冗余导致的造价增加,或者是结构受力计算不足导致的事故隐患。
三、多层框架结构设计突出问题解决方案
1、建筑结构梁柱截面尺寸的选择
在进行框架结构设计之前,前提是对于梁、柱的截面尺寸的选择。结构梁和结构柱的选择除了应满足规范所要求的取值范围,还应注意使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大于1。这样才能使建筑结构在地震条件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。这样才能满足建筑框架结构要求的强柱弱梁强节点,符合建筑抗震概念设计的要求。
2、无地下室建筑结构框架计算简图设置应用时可按一层计算
无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋,独立基础埋置较深,在0.05m左右设有基础拉梁时,应将基础拉梁按层1输入。但是在实际应用中,框架计算简图较容易出现以下问题:①基础按中心受压计算,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;②GB50010-2002《混凝土结构设计规范》规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。工程设计经验表明,这样的框架结构宜按4层进行整体分析计算,即将基础拉梁层按层1输入,并将拉梁上的荷载一并输入。根据《抗震规范》,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.25。当设拉梁层时,需要比较底层柱的配筋是由基础顶面处的截面控制还是由基础拉梁顶面处的截面控制。考虑到地基土的约束作用,则可以将地下室层数设置为1,并且演算一次,按照两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。
四、多层框架结构设计中应注意的其它问题
一般而言,在多层建筑框架结构设计中,不允许采用两种不同的结构型式。为了使结构的变形相互协调,不应采用不同建筑结构进行混合受力。但是在工程实际应用中,部分工程设计人员为减少工程造价,采用框架与砖混结构混合的方式进行设计,增加了建筑框架结构的不稳定性。因此建筑设计人员除从框架结构稳定性进行结构设计考虑外,也需要从建筑结构的经济性考虑,在两者间形成平衡。在工程应用中有两种较为适用的框架结构调整方案,可以减少相应的建筑投资。
1、加强短柱构造措施,减少短柱的楼层约束,降低与短柱相连梁的高度、梁与柱采用铰接的方式。这样就可以避免在工程施工中吊顶和顶棚安装造成的开间大的问题。同时在进行短柱设计时,采用增加箍筋配置或者选用螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等方式来优化结构设计,就能达到多层建筑结构中,柱间填充墙不到顶以及墙上任意开门窗的优化效果。
2、在建筑结果需要框架梁外挑等造型时,一般需要在梁下设置框架柱。在进行这类计算和配筋时,应将其认定为偏心受压构建,此类框架柱不是构造柱,不能按照构造柱进行配筋。由于这类柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点,因此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,柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。外挑梁需要增加配筋梁,按照框架梁的构造进行设置。
五、结束语
随着我国工业化进程的发展,多层框架建筑结构设计成为关注点较低的应用类建筑,因此需要依靠结构设计人员在掌握设计规范的基础上,根据自己的经验积累对计算机结构计算结果进行合理的调整,结合设计计算结果选择出合理的结构体系,正确的处理结构设计中问题,才能提高建筑结构设计质量,避免不必要的浪费和结构设计缺陷的产生。
参考文献:
[1]张丽红.多层建筑框架结构设计问题的几点研究[J].中国科技财富,2011(03).
[2]朱文兵.多层就爱你住框架结构设计的几点研究[J].建材世界,2011(05).
【关键词】多层建筑框架,结构设计,问题,措施
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
结构设计中,多层建筑框架结构的设计比较基础,也是较为重要和常见的一种结构形式。实际的设计过程中,应当根据相关的规范要求进行科学合理的设计,当然其中不可避免将遇到各式各样的问题,这些都值得结构设计人员进行探讨、分析和研究。
二、常见问题和相应措施
多层建筑框架结构设计中最常见同时也是最关键的问题,如下所述:
1.基础系梁的设置问题
当基础埋置深度较深时,可用基础系梁减少底层柱的计算长度。系梁宜按一层框架梁进行设计,同时系梁以下的柱应当按短柱处理。如果工程条件符合相关规定,应当设基础系梁。为满足抗震要求,可以沿着两个主轴方向设构造基础系梁。对于构造基础系梁纵向受力钢筋,可以按照连接柱的最大轴力设定值的10%,按拉力或者压力进行计算。如果是构造配筋,应当满足最小配筋率。
如果基础系梁上作用有来自填充墙或楼梯柱等的荷载,应该和所连接柱子的最大轴力设定值的10%进行叠加计算。基础系梁截面也应当适当地增加,计算出来的配筋,应当充分满足受力要求以及构造配筋要求。对于构造基础系梁顶标高,它一般都和基础顶标高保持一致。为了使基础系梁计算跨度减少,可以采取把基础梁下和独立基础台阶或者锥形斜坡间的那些空隙部分,用素混凝土浇筑,直到和基础顶面保持平齐,然后再进行基础系梁的浇筑。
当用基础系梁平衡柱底弯矩时,其截面尺寸和配筋,需要按照框架梁来设计。拉梁正弯矩钢筋,应当全部都拉通,而负弯矩钢筋则至少应该在二分之一跨拉通,基础系梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密及其余抗震构造要求,应当和上部框架梁保持一致,而且此时拉梁应当设在基础顶部。
总之,不设基础系梁时,填充墙可用素混凝土条形基础。设基础拉梁时,可以设在框架柱间,不在框架柱间的墙体基础则可以使用素混凝土基础。
2.对框架结构薄弱层的判定和处理
所谓薄弱层,就是强烈地震作用下,结构发生较大的弹塑性位移的那些部位,它们承载力需要满足抗震承载力要求,在地震烈度不小于7度的地区才会发生。
有三种方式可判断薄弱层,分别是个人指定、计算判定以及强制认定。在PKPM的SATWE软件里,可以根据相关规范规定或是技术人员的个人经验,直接指定薄弱层,此为个人指定。软件计算时,当结构的抗侧移刚度出现不规则现象,某层的抗侧移刚度比相邻上一层的70%小,或比其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%小,或是楼层承载力发生突变,软件将自动指定该层为薄弱层,此为计算判定。当结构存在转换层,也就是竖向抗侧力构件不连续,不管该层刚度或楼层承载力如何,该层都将被强制认为薄弱层,此为强制认定。
薄弱层不利于抗震,建筑中原则上应当避免薄弱层的存在,最基本的办法是加大该层的抗侧移刚度,也就是加大这层的柱截面或者梁截面。在条件允许下,可通过改变该层的层高或是减少基础埋置的深度来实现。
如果薄弱层无法避免,在进行结构计算和出图时需要严格按照规范规定,针对具体情况,采取相应的措施,除了对薄弱层地震剪力乘以1.15倍的放大系数外,还应当验算结构的楼层屈服强度系数。应当对结构也进行弹塑性变形验算。不符合要求的话,应当及时调整结构布置。
3.楼板开大洞结构计算时应注意的问题
楼板开洞的结构比较普通,如果开洞面积大于该层楼面面积的30%,就属于平面不规则,计算时必须进行处理。以PKPM软件为例,TAT和SATWE分别采用了两种方式处理。TAT软件中,无楼板的节点被定义为弹性节点,该节点。即梁柱交点,不受刚性楼板假定的限制,其平动自由度独立。SATWE软件中,所有楼板被定义为弹性膜,软件真实计算楼板的平面内刚度,对楼板的片面外刚度则忽略处理。当某层洞口面积为楼层面积的30%以上时,应当把全楼所有楼板都定义为弹性膜,或者也可以不考虑楼板的刚度,把该层洞口边缘节点定义为弹性节点,当屋面是钢结构网架时,应当输入板厚,将其定义为弹性膜,真实计算楼板的平面内刚度,这样和实际比较相符。
对弹性节点或弹性膜进行正确定义后,后续计算中应严格按照总刚计算法进行计算,要不然,侧刚度计算法仍会按照刚性楼板,对结构内力和配筋进行计算。此点,需要特别注意。
4.框架梁柱偏心问题
实践工程中,出于建筑专业需要,外墙和柱边需保持平齐,就容易出现框架梁柱偏心问题,可供选择的措施有2个:要么设挑耳,要么与柱偏心。选择前者,可保证框架梁和框架柱中心保持对齐,有利于梁和柱受力,但容易导致填充墙的构造柱下部和上部纵筋难以锚固。若选择后者,地震作用下容易引起梁柱节点核芯区受剪面积严重不足,柱易产生扭转效应。所以,针对外框架梁,建议采用设挑耳解决外填充墙偏心。
5.短柱问题
框架结构中的所谓短柱,其柱净高与柱截面高度比不大于4,或者剪跨比不大于2。地震作用容易导致短柱的脆性破坏。短柱的受剪承载力和变形能力,严重不足,容易引发建筑物严重破坏,设计时需要尽可能避免短柱。
短柱的形成成因主要有两个:一是楼梯间的半休息平台或者结构局部错层,导致两个框架梁间的框架柱净高比较小;二是填充墙的设置不正确,造成某层的框架柱的两侧中一部分没有填充墙,另部分有填充墙,而没有填充墙的那侧,柱净高与柱截面之比通常不大于4,从而形成短柱。
可以通过增加柱的抗剪承载力、改善变形能力,来处理短柱。通常情况下,使用复合箍筋,箍筋沿全高加密,可以保证短柱的纵向钢筋形成对称布置。
6.使用平法图集时应当注意的问题
应用图集时应当注意以下几个问题。
一是框架柱,若用剖面列表法来表示配筋,应当注意每一层的楼面标高以下的箍筋加密区的长度,必须是框架梁高和规范要求的箍筋加密区长度之和,规范要求的加密区长度在1/6柱净高、柱截面高度、500mm三个数值中取较大值。由于PKPM软件出图的时候,加密区长度并没有把梁高包含在内,容易造成施工错误,导致箍筋加密区的高度不够。
二是一层建筑地面,在浇筑主体结构浇筑结束之后才开始施工,若一层地面是刚性地面,根据相关规定,柱箍筋应当在刚性地面上下各500mm范围内进行加密,而这一点容易被忽视,设计图纸中最好对此有明确交待。
三是当梁截面过于小,或者承载力比较大的时候,框架梁如果需要设置三排纵筋的话,建议可以对梁截面或是纵筋直径进行调整,改为两排。如果没有采取此种措施,那么对于第三排纵筋的外伸长度,应当做出明确交待。
三、结束语
以上几条都是在进行多层建筑框架结构设计过程中较常遇到的基本问题,实践工作中当然会遇到更多的问题,设计人员应当仔细分析,根据相关规范采取适当解决措施。在进行多层建筑框架结构的设计时,应当首先判断此结构设计方案的可行性,预测可能出现的问题,并提前采取措施,所有的计算结构都应当认真分析、准确判断,然后才能应用到实际工程项目中。
参考文献:
[1]陈家荣 论述多层建筑结构设计及框架结构的问题 [期刊论文] 《城市建设》 2010
[2]张瑞强 对多层框架结构设计中几个问题的理解 [期刊论文] 《内蒙古科技与经济》 2009
[3]肖军 浅析框架结构设计原则及应注意的问题 [期刊论文] 《中国房地产业》 2011
[4]吴晓样 框架结构设计若干问题探讨 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 2010
关键词:建筑框架结构;设计;策略
Abstract: In multi-storey buildings in our country now, the most common application of reinforced concrete structure, the reinforced concrete frame structure is the most commonly used. In the design process of reinforced concrete frame structure, the author through the analysis of the construction principle and measures of frame structure design, proposes the multilevel design strategy of reinforced concrete frame structure.
Key words: building structure design; strategy;
中图分类号:TU2
一、建筑结构设计中框架结构的几个问题分析
1、独立基础设计荷载取值问题
通常情况下,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,将会导致建筑结构的不安全或者材料浪费。
2、基础系梁的设置问题
如果基础埋置深度较深时, 可以用基础系梁减少底层柱的计算长度。在±0.000以下设置系梁,此时系梁宜按一层框架梁进行设计, 同时系梁以下的柱应按短柱处理。如果工程条件符合第 6.1.11 条规定, 应设基础系梁。根据抗震要求, 可沿两个主轴方向设置构造基础系梁。基础系梁截面高度可取柱中心距的1/12~1/15。构造基础系梁纵向受力钢筋可取上述所连接柱的最大轴力设计值的10%作为拉力或压力来计算。当为构造配筋时, 应满足最小配筋率;当基础系梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时, 应与所连接柱子的最大轴力设计值的10%叠加计算。基础系梁截面也应适当增加, 算出的配筋应满足受力要求和构造配筋要求。构造基础系梁顶标高通常与基础顶标高相同。为减少基础系梁计算跨度,可以将基础梁下与独立基础的台阶或锥形斜坡之间的空隙部分用素混凝土浇筑至与基础顶面平齐, 再浇筑基础系梁。如果用基础系梁平衡柱底弯矩, 基础系梁的截面尺寸与配筋应按框架梁设计。这时, 拉梁正弯矩钢筋应全部拉通, 负弯矩钢筋至少应在 1/2 跨拉通, 基础系梁的纵筋在框架柱内的锚固、箍筋的加密及其余抗震构造要求应与上部框架梁完全相同,且此时拉梁应设置在基础顶部。
综上所述, 如不设置基础系梁, 填充墙可以采用素混凝土条形基础;如设置基础拉梁, 宜在框架柱之间设置, 对于不在框架柱之间的墙体基础可采用素混凝土基础。
3、框架结构梁设计的问题与处理
在框架结构梁的设计中,如果梁上存在次梁( 包括挑梁端部) 应该考虑附加箍筋和吊筋, 同时优先考虑采用附加箍筋。在梁上的小柱和水箱下,如果梁架在板上,在设计的时候不必加附加筋。同时为了表达清楚,在做施工图的时候可以考虑在结构设计总说明处 ,画一节点,有次梁处两侧各加3根主梁箍筋作为补充。如果次梁的端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上,梁的端支座我们可以按照简支梁来处理,但是梁的端箍筋应该考虑加密。在设计考虑抗扭的梁时,纵筋的间距不应大于300mm并且不能大于梁的宽度,即我们在设计的时候要求加腰筋来增加梁的抗扭,并且纵筋和腰筋锚入支座内的长度要达到锚固长度。箍筋要求同抗震设防时的要求保持一致。反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋来承受,或适当的增大箍筋的间距,梁支承偏心布置墙时宜做下挑沿。框架梁的高度宜取梁跨度的1/10- 1/15, 扁梁的宽度可以取到柱宽的两倍。扁梁的箍筋应该延伸至另一方向的梁的边缘。
4、结构计算中几个重要参数的选取问题
4.1结构的抗震等级
在工程设计中,多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑,如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等。其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度,按 《抗震规范》表6.1.2确定,而对于电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑,首先,应当根据《建筑工程抗震设防分类标准》确定其中哪些建筑属于乙类建筑。对于乙、丙类建筑,其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑,一般情况下,当抗震设防烈度为6~8度时,抗震措施应符合按本地区抗震设防烈度提高一度的要求。 所谓抗震措施,在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度,由《抗震规范》表6.1.2确定其抗震等级,当7度地区的乙类建筑的高度超过表6.1.2规定的范围时,还应采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如:某7度地震区城市的一个大型零售商场和一个三级医院的门诊楼本属乙类建筑,但设计人员错当成丙类建筑来设计,使建筑物的抗震能力大为降低,不得不对设计计算作重大修改。
4.2结构周期折减系数
框架结构及框架--抗震墙等结构中。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,算出的地震剪力偏小,结构显得不安全,所以对结构的计算周期进行折减是必要的;但若折减系数取得过大也是不妥当的。 对于框架结构来说,采用砌体填充墙时,周期折减系数可取0.6~0.7;砌体填充墙较少或采用轻质砌块时,可取0.7~0.8;完全采用轻质墙体板材时,可取0.9,只有无墙的纯框架,计算周期才可以不折减。
二、多层钢筋混凝土框架结构设计策略
多层钢筋混凝土框架结构是一种由梁和柱以刚接或铰接相连接成承重体系的房屋建筑结构。多层钢筋混凝土框架结构设计文件与图纸是最主要的依据之一,全面理解设计文件,并规范进程加以实施,是结构方案的主要工作。全面理解设计意图和设计要求,看懂容懂图纸的每项内容,达到按图纸施工的要求,对图纸设计中存在的问题通过会审加以解决,对其遗误交易纠正,是保证施工质量的前提,必须认真地组织与实施,该项工作由甲方或委托监理工程师进行。
根据设计文件和相关规范、规程、编制和审查施工组织设计。钢筋混凝土框架结构由水平承重体系一各层楼盖和屋盖连接形成空间的整体结构体系。其中各平面钢筋混凝土框架结构形成竖向承重体系,它们承受由楼盖和屋盖传来的竖向和水平荷载并再传给地基基础。
做好多层钢筋混凝土框架结构技术交底,根据设计要求和施工队的技术素质状况对其不熟悉的施工工艺过程,经批准实施的新工艺、新材料、新结构等,必须认真进行技术交底。明确各项工艺参数指标、操作方法、质量要求和检测办法,并认真的加以实施。
现浇式框架即梁、柱、楼盖均为现浇钢筋混凝土结构。现浇式多层钢筋混凝土框架结构的整体性强、抗震性能好,因此在实际工程中采用比较广泛。但现场浇筑混凝土的工作量较大。
预制装配式框架是指梁、柱、楼板均为预制,通过焊接拼装连接成的多层钢筋混凝土框架结构。其优点是构件均为预制,可实现标准化、工厂化,机械生产。因此,施工速度快、效率高。但整体性较差,抗震能力弱,不宜在地震区应用。
现浇预制框架是指梁、柱、楼板均为预制,在预制构件吊装就位后,对连接节点区浇筑混凝土,从而将粱、柱、楼板在连成整体多层钢筋混凝土框架结构。现浇预制框架既具有较好的整体性和抗震能力,又可采用预制构件,减少现场浇筑混凝土的工作量。因此它兼有现浇式框架和装配式框架的优点。
关键词:多层岭南新建筑、框架结构、问题解决方法
Abstract: based on the new building this kind of multilayer lingnan have distinctive features of structure design analysis, looking for the frame structure existing in the design and are easy to overlook some questions, by consulting related specifications, procedures and design material, to solve the problems is discussed and analyzed.
Keywords: multilayer lingnan new buildings, the frame structure, problem solving methods
中图分类号:G267文献标识码:A 文章编号:
随着经济的发展和社会的进步,广东地区的建筑越来越多样化,高层现代建筑越来越多,同时,独具岭南特色的多层酒店、办公等建筑也越来越多,该类建筑的特点必然会对结构的设计造成较大的影响,在同一建筑里常常会出现大空间、夹层、错层、越层柱、短柱、斜柱、大悬挑等等不利的结构形式及组合。经过笔者多年的设计实践,发现在该类建筑的结构设计过程中容易出现一些遗漏及错误,为了避免及减少这些遗漏及错误对日后的工程设计造成不必要的损失及影响,现将其总结如下:
1 结构选型
多层岭南新建筑具有“开敞通透的平面与空间布局、轻巧的外观造型、明朗淡雅的色彩、建筑与大自然及庭院的结合”的特点,必然导致其体型复杂、平面布置不规则、相邻层平面变化大、竖向空间灵活多变,相应会造成结构体系的平面凹凸不规则、楼板的尺寸和平面刚度急剧变化(楼板局部不连续)等问题。综合考虑建筑的层数、体型、布局,再结合框架结构的布置灵话、抗震性、整体性及经济性好的优点,多层岭南新建筑基本上都是采用钢筋混凝土框架结构体系,如因建筑外型尺寸控制的需要,局部可采用钢结构。框架结构应遵从刚度布置均匀和传力途径短、简单明确的原则进行布置,采用符合实际的计算模型进行分析,判明受力大的易损部位,相应进行结构布置的调整及采用相应的加强措施。对于体型庞大、复杂、平面不规则的建筑,应根据《建筑抗震设计规范》[2] 的相关规定,并结合建筑本身的功能使用要求及立面效果等因素,在适当部位设置抗震缝,形成多个较规则的框架抗侧力结构单元。
2 结构计算
目前,建筑结构分析都是采用三维空间结构分析计算程序进行计算,目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA 或ETABS、SAP 等,考虑到计算软件的普及通用性及楼板局部不连续假定计算的需要,本文以SATWE计算软件作为分析。
2.1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。相应多层岭南新建筑平面设计特点,事前必须仔细对建筑的平面、标高等变化等进行透彻研究,再选定结构体系及是否需要设置抗震缝来划分单元体块,然后遵从刚度布置均匀和传力途径短、简单明确的原则来构筑计算简图模型。在满足建筑设计需要的前提下,计算简图的确立应尽量减少短柱、大悬挑等不利构件的布置。计算简图模型的构筑除按规范要求设计外,应同时要注意以下的问题:
2.1.1多层建筑无地下室情况
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,且宜按基础拉梁设计,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。
现实中也常常存在基础埋深过大的情况,为了减少底层的计算高度和底层的位移,通常在±0.000 以下的某个适当位置设置基础拉梁;这种情况下,基础拉梁应作为一层平面输入,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。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。
2.1.2越层柱问题
越层柱需要注意柱计算长度的确定,这关系到柱的结构安全控制问题,必须引起注意。虽然,SATWE计算软件程序会自动搜索越层柱及单边越层柱的信息并越层判断出完整柱来进行计算处理,但会存在一种特例。由于程序设计将地下室强制采用刚性楼板假定,穿越地下室的越层柱不能被正确搜索,程序将按层逐段计算其长度系数来核算柱的安全问题,这一不注意就往往会导致结构的设计偏于不安全。对于穿越地下室的越层柱,设计人员可通过按实际情况来修改SATWE计算软件前处理中有关杆件的“修改构件长度系数”项的相关数据,或自行进行核算。
2.1.3电梯井问题
在地震作用下,因高层框架结构的位移较难控制而常常采用剪力墙筒体结构设计, 而多层框架结构的位移相对较小、容易控制,故对于多层的框架结构电梯井,完全可以采用框架加填充墙形式设计。在实际设计中, 应适当加强电梯井周边相关联的梁、柱刚度,并在电梯井四角位设置构造柱连接上、下层,并根据电梯管井预埋件需要增设连系梁将构造柱进行拉结,再填充墙体;通过有效的构造措施来保证电梯井垂直度及安全性能。若要将电梯井做成钢筋混凝土剪力墙筒体形式,由于筒体刚度大,会吸收较大地震力,相应减少框架部分吸收的地震力,则框架部分偏于不安全,容易导致整体结构不稳定。
2.2 结构计算参数的选定
考虑到多层岭南新建筑常常存在结构体系的平面凹凸不规则、楼板的尺寸和平面刚度急剧变化等问题,对于结构计算参数的选定,除了根据《建筑抗震设计规范》[2] 的相关规定正常进行选取外,亦需考虑工程的特点来进行考量:
2.2.1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(只算梁、柱等构件刚度),实际周期比计算周期小。因此,计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,若结构体系存在较多的越层柱,则更应往小中取值。
2.2.2计算振型个数
一般来说,多层框架结构取3个振型数作计算就足够了。如因结构层刚度突变较大导致达不到《建筑抗震设计规范》[2] 的条文说明中第5.2.2条“振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数”的规定,则需按3的倍数增加振型数,但总振型数不得超过整个结构体系的有效动力自由度3n(n为楼层数),否则会造成地震力计算异常。
2.2.3薄弱层地震作用效果调整
如因多层岭南新建筑平面设计变化过大的原因,往往容易形成结构体系的侧向刚度不规则,产生结构薄弱层。设计人员应留意试算时的有关信息,有薄弱层出现则应按程序要求输入薄弱层楼层号,程序将自动对薄弱层构件的地震力按规范要求放大1.15倍来进行计算。同时,还应对薄弱层按《建筑抗震设计规范》[2] 有关规定进行弹塑性变形分析,并应采取措施提高其抗震性能。
2.3 楼板计算问题
对于多层岭南新建筑常常存在结构体系的平面凹凸不规则、楼板的尺寸和平面刚度急剧变化的特点,平面必然存在薄弱部位。在结构计算分析中,应对楼板采用分块刚性模型加弹性楼板连接的计算模型,将薄弱部位的楼板设为弹性楼板,反映该处楼板平面内和平面外刚度。但在进行平面扭转分析,即验算扭转比时仍应采用刚性楼板假定,以使分析结果具有明确的物理意义。对楼板薄弱部位的板厚适当加大,并相应提高配筋率。
3 其它应注意问题
3.1短柱问题
短柱破坏形式一般为剪切破坏或纵筋的粘结滑移破坏,均属脆性破坏,危害大,所以在设计中应尽量避免短柱的出现。对于多层岭南新建筑,常常采用错层设计,容易导致一些短柱的出现,这就需要设计人员予以充分的重视。短柱的判定应以柱的剪跨比λ为准,只有剪跨比λ=M/Vh≤2的柱才是短柱。应在图纸中以醒目的标志对短柱进行表示,并采用复合矩形螺旋箍筋和高强复式螺旋箍筋对短柱进行处理,加强对混凝土的约束,有效地提高柱子的抗剪、抗压承载力,改善短柱的抗震性能。
3.2无地下室的斜柱基础设计问题
因外观造型的需要,多层岭南新建筑常常会采用斜柱支撑屋面遮阳板的手法进行立面设计。设计人员往往只重视对斜柱本身的性能设计分析,而忽略斜柱柱脚弯矩对基础设计造成的影响。斜柱的倾角对柱脚弯矩影响较大,此时,在基础设计应同时取柱脚最大弯矩组合工况对其进行验算,群桩基础要考虑可能出现的抗拔桩处理问题。
4 结语
多层框架体系的结构设计虽然较为成熟、简单,但随着建筑设计的多样化,其亦会具有不同特性,设计中仍会存在一些需关注的问题,设计人员必须具备良好的结构概念和熟练掌握规范,才能避免及减少一些遗漏及错误,设计出既安全又经济的作品。
参考文献:
[1] 混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)
[2] 建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)
[3] 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)
关键词:多层;木结构建筑;结构;电气;设计
中图分类号:TU318文献标识码: A
前言:现阶段,广大城市居民更加重视反恐安全、结构本身安全和减灾、防灾问题了,所以,建筑物中的结构安全设计、应急供电设备以及安防、消防和防灾设备也都是必不可少的,对于木质结构建筑而言,做好结构设计和电气设计也就显得极为重要。
一、木结构建筑结构设计特点
1、安全性
火灾起因大多数是电火,防火是木结构建筑的首要问题。木材经过防火处理以后即可达到建筑防火要求;燃烧后的逃逸时间较长;设计合理的木结构建筑具有良好的抗震性能;以及建筑的密封性,在采用了新型的密封材料以后具有良好的密封性能。
2、环保性
木材本身就是一种环保的建筑材料,搭配使用绿色环保的辅助材料和涂料。使得木结构建筑在施工过程中远优于钢筋混凝土等建筑对水的污染,产生的温室效应,消耗的资源以及对空气的污染等。
3、宜人性
建筑设计人员在进行设计时需要考虑居住环境的综合因素,使建筑环境安宁、温馨,也只有木质建筑才能做到这一点。木材有良好的保温、隔热、隔音性能,可以很好的调节空气湿度,使生活质量得到很大的提高。
4、工业化
木结构建筑的配件和辅助材料可以达到标准化、系列化生产,零部件可以由工厂专业化生产,集生产、运输、组装、装修于一体,使得木结构建筑较混凝土结构具有更短的施工周期。
二、多层木结构建筑基础结构设计要点
木结构建筑自重较混凝土和钢结构轻,并且高度限制在三层以内,所以基础较小,比混凝土和钢结构更节省成本。基础还必须能承受地震作用。当确定埋深并设置地下室或架空层时,基础还必须能够抵抗作用于基础墙的土压力和水压力。
基础不应随时间的推移而产生显著或不均匀的沉降,它们应不受土的冻结和融化的影响。基础应为轻型木结构房屋建筑提供一个水平基面。基础问题会导致上层木结构整体出现问题。在白蚁危害较大的地区,规划/架空层,并将这一部分空间作为围护结构的一部分(使用空调),那么通过控制基础内热量的流失,从而既达到节能目的,并为居住者提供舒适的地下室空间。尤其是随着能源价格的持续升高,这种控制就显得非常重要。
控制基础和基础水泥板内的潮气也很重要,尤其是对居住单元地下室的建筑物。地表水或地下水不得通过基础墙或水泥板渗入。同时应阻止土壤湿气通过渗漏或毛细作用渗入并影响轻型木结构房屋的耐久性。
基础为首层楼盖提供直接支撑,木结构房屋中,基础顶板可采用木结构或钢筋混凝土。基础墙和基础梁由柱支承,基础顶板布置在基础墙和基础梁之间。在地下水位高和排水不畅情况下,如上海地区,悬挂式钢筋混凝土顶板比木结构顶板更常见。
如果基础墙与基础底板共同形成地下室或爬行空间/架空层,并将这一部分空间作为围护结构的一部分(使用空调),那么通过控制基础内热量的流失,从而既达到节能目的,并为居住者提供舒适的地下室空间。尤其是随着能源价格的持续升高,这种控制就显得非常重要。由于地下室空气已成为室内空气的一部分,空气流动的控制(通风)也是一个重要的考虑因素。
由于地下室空气已成为室内空气的一部分,空气流动的控制(通风)也是一个重要的考虑因素。传统上,与结构安全相关的问题是基础规范的首要考虑因素。这些规范的应用通常取决于当地的土壤和水质条件。现有的有关基础的建筑规范,对木结构没有特别提及,所以在某些情况下,可能需要进行工程设计。
基础设计时,除了以上本专业满足规范要求外,还应及时与电气专业沟通,确定合理的方案,做好预埋工作,使其方便电气专业的施工、满足电气专业的设计规范。
三、多层木结构建筑电气设计要点
1、规范引用
木结构本身在高温下很容易失去承载力,在我国建筑电气设计依据的相关设计规范和标准中,甚少针对木结构建筑电气设计的相关要求。仅在GB 50016-2006《建筑设计防火规范》第5.5.2条规定:木结构建筑不应超过3层
在加拿大依据《National Building Code of Canada 2005》(以下简称《加拿大国家建筑规范》3. 2. 2. 45和3. 2. 2. 52中规定,允许Group C(居住类建筑)和Group D(商用和个人服务业建筑)两类建筑在安装喷淋系统的情况下,采用4层及以下的木结构建筑。
因此,对3层以下的多层木结构建筑,可按照我国电气设计相关规范要求进行电气设计。对4层木结构建筑,可在分析工程性质、火灾危险性,通过消防性能化设计后,按照我国相关规范并参照加拿大相关规范进行电气设计。
2、防雷系统
a. 在屋顶装设接闪带作为接闪器,在屋顶四周女儿墙上采用≥Φ8热镀锌圆钢、热镀锌扁钢支架明敷,屋顶接闪带网格不大于20 m ×20 m或16m×24m
b.引下线采用≥Φ8热镀锌圆钢沿建筑物四周均匀布置,其间距沿周长计算不大于25 m,引下线沿建筑物外墙明卡敷设,卡子间距为1 m。引下线上下两端分别与建筑物防雷装置焊接连通。引下线在距室外地面上1. 8 m处设断接卡,其上端与引下线连接板焊接连通。连接板处宜有明显标志,由断接卡引下的地面上1.7 m至地面下0.3m的一段接地线采用改性塑料管或橡胶管加以保护。
c.一般采用共用接地,接地极由建筑物桩基主筋、轴线处的基础底板上下两层主筋中的两根通长筋焊接连通形成的基础接地网组成。
依据《加拿大防雷系统安装标准》第3. 1条规定,保护25 m以下建筑物的防雷装置为一类防雷装置(class 1)《加拿大防雷系统安装标准》对一类防雷保护装置设计要求如下:
a 屋顶接闪器:平屋顶建筑屋顶接闪器应沿四周安装,接闪带应安装在屋顶四周最高处离屋顶边缘不超过0. 5 m处。
b.引下线:对于平屋顶建筑,屋顶四周每30 m间隔应设置至少一条引下线,且引下线的总数量不应少于2条。引下线的位置分布:对于矩形状的建筑,如果只有2条引下线,应按对角分布设置;如果超过2条,则应沿着屋顶四周分布设置且间隔不超过35 m;对于圆形和其他形状的建筑,引下线应沿着屋顶四周均匀分布设置
c接地极:所有的引下线都应连接到接地极,接地极至少有一条主要的基础接地网。
d.防雷材料的要求:防雷材料应采用铜、铜合金、铝、铝合金或不锈钢。另外,覆铜钢条和热镀锌圆钢可用做接地极,热镀锌圆钢还可用做接闪器的支撑、连接器,以及钉、螺钉、螺栓、板材等。
3、电气布线
为消除电气火灾的隐患,多层木结构建筑物内电气管线的安装除满足我国相关规范规定外,可参考加拿大、美国等木结构建筑标准配套体系的要求,采用配套的标准件安装。
我国建筑电气设计依据的相关设计规范和标准中,甚少针对木结构建筑电气设计的相关要求。考虑到木结构建筑属易燃物,可借鉴《建筑设计防火规范》对电气缆线敷设的规定进行设计:配电线路暗敷时,应穿金属管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30 mm;明敷设时,应穿金属管或封闭式金属线槽,并应采取涂刷防火涂料等防火保护措施;电气管线及金属线槽穿越防火分区、楼层时应在穿越处,采用与防火分区相同耐火极限的防火材料封堵。在满足规范的前提下,还应及时与结构专业沟通,确定安全、合理的方案,
结语:综上所述,随着社会生活的提高、人们生活水平的提高和观念的更新,现代木结构建筑将逐渐为人们所接受;随着木结构科研水平的提高和木结构建筑自身优势的显现,现代木结构建筑一定会在中国建筑市场占有一席之地,并在中国未来的经济建设中发挥极其重要的作用。同时,随着建筑技术的不断提升,对建筑的结构设计和电气设计的要求不断提高,在设计过程中,不仅需要与国家相关规范相符合,而且还要满足建设方的要求,所以需要设计人员对结构设计和电气设计的基本设计要点进行掌握,重点注意设计过程中的一些重要环节,做好结构和电气两个专业间的相互配合工作,确保多层木质结构建筑的结构和电气的可靠性和安全性。
参考文献中,能否把涉及到结构设计的内容,排在前边
参考文献:
[1] 夏能勇.现代城市多层木结构建筑电气设计的要点[J].江西建材,2012,(02).
[2] 陈宏飞.浅谈多层木结构建筑电气设计的特点[J].建筑设计管理,2011,(03).
[3] 蒋小洛.现代住宅电气设计与智能化[J].温州大学学报,2002,(03).
[4] 梁剑国.小区入口景观工程改造的电气设计[J].广东建材,2007,(06).
[5] 聂勇.论精装修房电气设计和施工的做法[J].科技资讯,2008,(22).
[6] 秦娴敏.住宅卫生间电器用电安全研析[J].福建建材,2008,(05).
关键词:结构设计;问题;注意事项;解决措施
1前言
随着我国社会经济快速发展,人们的生活水平不断得到提高,民用多层框架建筑开始兴起。在现代建筑中,对多层框架民用建筑的研究与规划设计得到极大的完善,人们对建筑的造型与功能要求越来越高,其形式也变得更复杂和趋向多元化,尤其是民用建筑业主对建筑更追求个性化和实用化等功能。民用多层结构建筑的安全性和舒适性成为人们越来越备受关注的问题。
2民用建筑多层框架结构设计中出现的问题
2.1目前框架计算简图不合理是民用建筑多层框架结构设计中出现的主要问题。举个例子来说,无地下室的建筑是多层框架结构,其基础计算按照中心受压进行计算。选取这种按照中心受压计算的方式显然是不合理的。首先,按照民用建筑多层框架结构设计的拉梁不能平衡柱脚弯矩。首先,民用建筑的多层框架结构设计的拉梁不能平衡柱脚的弯矩。根据我国的《混凝土结构设计规范》(GB50010一2002)第7.3.11条规定,框架结构地柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。这就要求这样的多层框架结构宜按照整体进行分析计算,并要把基础层加入一并计算,如果拉梁上有荷载作用,就必须要将荷载一起输入计算。其次,当设计拉梁层时,一般情况下要通过比较底层柱的配筋是基础拉梁顶面的截面控制与基础顶面的截面控制这两者之间哪个决定的。因此,如果发生了民用建筑多层框架结构计算简图不合理的情况则会严重影响其安全性与稳定性。
2.2柱配筋调整不合理也是民用建筑多层框架结构设计中十分常见的问题。通常情况下,框架柱的配筋率普遍较低,有时电算结果为构造配筋,但是在实际建筑工程中一般不会按照电算结果来进行构造配筋,特别是对于质量分布不均匀的框架结构。因为在发生地震时的框架柱,尤其是角柱,受到的扭转剪力十分大,同时又会受到双向的弯矩作用,横梁约束小,在工作时处于双向偏心受压的状态,这将严重伤害内柱与横梁。除此之外,由于配筋调整的不合理会导致在进行电算过程中没有考虑到温度与基础的不均匀沉降造成的影响。因此,如果多层框架柱配筋的调整不合理,将会对民用建筑整体框架等造成很大的影响。
2.3在民用建筑多层框架结构设计中也极易忽视框架梁裂缝宽度。框架梁的裂缝宽度与混凝土及钢筋直接相关,因为混凝土的强度等级与钢筋直径、类型会对框架梁的裂缝造成很大影响。但是在结构设计与实际建筑工程中,框架梁的裂缝宽度常常受到忽视,这不仅影响了民用多层框架结构建筑抵抗灾害的能力,还影响了其安全性。
3民用建筑多层框架结构设计注意事项与对策
3.1截面尺寸和计算简图的选择要合理
由于民用建筑多层框架结构的框架计算简图与柱配筋调整不合理将会严重影响其安全性,故在进行民用建筑多层框架结构的设计时对于梁和柱截面尺寸的选择必须要规范取值。同时,为了保证建筑在地震作用下的抵抗能力,不仅柱线刚度与梁线刚度比值要大于一,还必须注重梁和柱截面尺寸的合理选择。除此之外,民用建筑多层框架结构的计算简图也必须合理。比如,科学合理地进行基础计算,无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋的基础拉梁要按照层一输入计算;根据不同的地基土约束能力的情况进行不同的层数输入,并要进行复算检查,确保计算简图是合理的。
3.2合理调整柱配筋
在配筋计算时要满足框架柱在多种内力组合下的强度要求,选择最不利的方向分别进行框架计算,另外,也可对纵、横两个方向都进行计算,然后比较同一方向的配筋后取较大值,并采用对称配筋,控制柱的单边方向纵筋不得少于6根,并要沿周边均匀布置。同时在框架梁的配筋设计上,在主梁与次梁的相交点增加箍筋和吊筋,以保证其稳定性。设计师在设计时,应根据实际情况及时进行调整。除此之外,温度应力与基础的不均匀沉降在多层框架结构电算时经常忽略,当多层框架水平、垂直尺寸比较大,地基土层厚或土质不均匀时,框架柱的配筋可适当放大,并要在纵、横两个方向设置基础梁,其配筋应按照框架梁设计,同时还要按规范的要求设置箍筋加密区。
3.3注重刚柔并济的建筑结构体系
对于民用建筑多层框架结构来说,如果结构太刚会导致变形能力变差,当在地震等作用下,瞬间袭来的强大破坏力使得建筑需要承受极大的力,容易对其造成局部或全部受损;而结构太柔虽然能有效消减外力,但也容易出现过度变形的后果,最后导致无法使用甚至是整体倾覆。那么在建筑工程中应该刚一点还是柔一点呢?其程度又应该如何?太刚造价过高、不经济,并且在强大作用下的应变能力差;而太柔虽然造价经济便宜,但是其结果必然是过度变形导致不稳定而失去根本。建筑结构太刚或是太柔都会对其造成不利影响,建筑工程中的刚柔程度当前还无法得到精确答案,如今也只有一些控制的指标,所以在设计过程中,为了让结构的变形相互之间更协调,必须要合理调整建筑结构的刚柔性,做到刚柔并济的建筑结构体系。
3.4多道防线的设计
民用建筑多层框架的结构体系是层层相扣的,当面对强大的破坏力时,所有建筑结构都在通力协作。单凭建筑结构中某一零部件就像抵抗强大的外力是根本不可能的,这会使建筑陷入危险的境地。在建筑多层框架的结构设计中多道防线的设计思路体现在许多例子上,如土建结构中,多肢墙要比单片墙好,框架剪力墙远胜于纯框架等等。
4结语
民用建筑的质量与安全成为当今人们备受关注的问题,其结构设计对多层民用建筑的质量起到了极其重大的影响。在进行结构设计时应遵循安全性、适用性和经济性等原则,时刻根据实际情况及时进行调整,通过控制与调整合理能更好地对多层民用建筑结构进行设计和规划,以满足人们更多更高的需求。
参考文献:
[1]民用建筑多层框架结构设计问题探讨[J].伍杨勋,刘其福.科技创新与应用.2016(10)
[2]基于民用建筑多层框架结构设计的分析[J].刘国江.建材与装饰.2016(1)
关键词:高层建筑;结构设计;设计措施
Abstract: With the rapid development of China's economy, China's development of high rise buildings are on a new level, there are appeared a lot of new chic, the facade fabric layers, large body of the high-rise building. In this paper, the structure design of high-rise building on problem analysis.
Key words: high-rise building; structure design; design measures
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)06-0020-02
一、高层建筑结构设计定义
高层建筑设计就是要做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计。发挥结构的功能并取得与经济性的协调,更好地解决构造处理,用概念设计来判断计算设计的合理性。
高层建筑的主体结构是由楼层结构、传递竖载结构、抗侧力结构、基础结构以及竖向交通结构等几个主要部分构成的。建筑物在受力后,这些构成部分之间相互配合,协调受力,构成一定的传力路线,将外力(竖向荷载或水平荷载)传给地基。因此各个构成部分之间的受力是互相影响,互相干扰的。设计中要想使整个结 构做得比较完美,在技术上、用材上、造价上有其先进性,就需要从整体出发,多方面慎重推敲,挖掘局部潜力,为良好的综合效果提供方便条件。二、高层建筑结构设计存在问题及措施
高层建筑结构主要存在的问题有结构的超高问题,短肢剪力墙的设置问题,嵌固端的设置问题和结构的规则性问题。针对这些问题具体的解决对策应从以下几方面入手:
1.建筑地基设计。对高层建筑来说,在抗震设计中,房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是地基基础整个工程造价的决定性因素,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂地基基础设计规范无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方规范进行深入地学习,以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
2.高层建筑不规则性设计。当结构的位移比和周期比超规范规定时,说明结构的抗扭刚度相对结构的抗侧刚度偏小,结构的扭转效应较大。在结构抗侧刚度较大,结构的层间位移满足要求的情况下,可减小结构的抗侧刚度,对楼层中部结构做减法,可取消、减短、减薄剪力墙,减小连梁高度等。当结构的抗侧刚度较小,侧移较大时,可对楼层周边结构做加法,可增大周边构件的刚度。对带裙房高层建筑,带裙房部分楼层的位移比和周期比往往超规范规定。由于裙房高度不高,裙房楼层的绝对侧移值很小,因此可不按高层建筑的侧移控制条件来要求裙房,即位移比可适当放宽。
3.高层建筑剪力墙结构设计。高层剪力墙结构是特定的将剪力墙和框架两种结构相互组合,进而形成一种新的体系。那么高层建筑的竖向荷载是由剪力墙和框架共同进行承担的,但是其水平的作用则主要就是由拥有较大的抗侧刚度的剪力墙来进行承担。这样的结构设计不仅仅具有剪力墙较强的抗震能力和较大的刚度,同时还具有框架结构的使用方便和布置灵活的特点,因此能够被广泛的应用在高层的旅馆建筑和办公建筑当中。而高层建筑的水平力也主要是由剪力墙和框架共同进行承担,正是因为剪力墙和框架的共同协同工作,其内力分布和受力状况都得到了较好的改善。
4.高层建筑突出升高结构设计。在高层建筑中由于存在用水(生活用及消防用)及设置电梯的客观要求,因此,位于高层建筑屋顶上的突出升高部分是难以避免的。对该部分由于有地震中的高振型影响,所受地震力相对较大,因此,设计中应设法减轻该部非承重结构部分的重量。同时将该部分的平面位置设置于接近抗侧力结构的刚度中心处,对于结构抗震将是相当有利的。正常规情况下,屋顶突出升高部分的设备重量有电梯机房与水箱两部分。由于消防对水压头的要求,水箱常是设置在突出升高部分 的中间高度处的楼板上 ,一般高层建筑中该水箱的重量是比较大的,可达40-60吨,最大为100吨以上。因而由其产生的地震力将是相当大的。为减少此项影响,采用悬吊水箱的做法将是有效的。悬吊水箱的自振周期是较长的。常可做到3 ~ 4秒以上,此值与结构主体的第一振型自振周期以及地面的卓越周期相比都是相差较大的,与结构高振型的振动周期比将相差更大,因此是不会产生合拍共振的现象。值得注意的一点是。当采用悬吊水箱时,吊杆上下宜做成铰接。同时对进水管、出水管及溢流管与水箱的接头须采用柔性软接头处理。
三、建筑结构的经济性分析
建筑结构经济性包括内容注重经济性的建筑设计包含非常广泛的内容。传统中只强调改进建筑材料保温性、改善建筑体形系数、提高建筑材料的气密性等一系列节能降耗措施,现在建筑随着形势的发展,人们对居住环境不仅从结构性出发,更要在建筑结构的经济性角度考虑,如空间组织、技术组织、结构设置、能源与资源利用,以及建筑循环再利用等方面全面地确立经济性的原则、方法。
建筑结构的经济性就是只以较少的成本来获得最大的效用。其中由美国建筑师、工程师R·B·富勒提出的“少费多用”原则是较常用普通的原则。“少费多用(more withless)”原则的含义是,凭借有效的手段或方式,利用最小化的量的材料、资源来投资,目的在于获得尽可能大的发展效益。“少费多用”原则,顺应目前的发展形势,在建筑坚持可续费发展的思路上,该原则是一条重要的、有效的、节约型的设计方式。在富勒的实践中,“少费多用”原则最具代表性地表现在他对空间结构及建材应用的创意中。他的短杆网架穹隆结构体系(geodesic dome )被称为人类迄今为止最轻、最高效、最为有力的空间围合手段,在造型、尺寸、材料选用上具有很大的灵活性,且造价低廉、营造方便。
“少费多用”原则还体现在建筑空间组织、利用的高效化方面。原则坚持对平面面积的充分利用,还注重三维空间的挖掘。比如某市图书馆设计中提出了“ 模块式”图书馆的创作思路,将图书馆划分成不同的功能模块,采用不同的层高、柱网,进行类比布局。这样可以减少“三统一”标准空间所造成的浪费,充分发挥空间效益。某高效空间住宅的设计中则对厨房、厕所的上区、卧区上下等潜在空间进行了有效的利用。将每户主、次二个开间设置为不同层高,对应于不同的功能使用要求,大大提高了住宅空间的使用效益。