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1、基于建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探析呂敏浙江宸泰建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司310006摘要:隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,我國(guó)的高層建筑數(shù)量必然會(huì)繼續(xù)上升,但從建筑質(zhì)量安全的角度來(lái)講還需要引起重視。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要牢牢把握新時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新規(guī)范,做出合理的方案選擇,提高實(shí)際建筑的安全性能。建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì).也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為重要的一種形式。木文作者對(duì)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及問題處理措施進(jìn)行了分析。供同行參考與借鑒。關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);原則;問題1.建筑框架結(jié)構(gòu)的概念框架結(jié)構(gòu)住宅是指以鋼筋混凝十澆搗成承重梁柱,再用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、煤矸
2、石、陶爛等輕質(zhì)板材或空心砌塊隔墻分戶裝配成而的住宅。適合大規(guī)模工業(yè)化施工,效率較高,工程質(zhì)量較好??蚣芙Y(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)成,構(gòu)件截面較小,因此框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都較低,它的受力特點(diǎn)類似于豎向懸臂剪切梁,樓層越高,水平位移越慢,高層框架在縱橫兩個(gè)方向都承受很大的水平力,這時(shí),現(xiàn)澆樓面也作為梁共同工作的構(gòu)件,裝配整體式樓面的作用則不考慮,框架結(jié)構(gòu)的墻體是填充墻,起圍護(hù)和分隔作用,框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能為建筑提供靈活的使用空間,抗震性能好。2.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所要遵循的原則2.1剛度適中的原則合理的體系應(yīng)該是剛?cè)嵯酀?jì)的,建筑結(jié)構(gòu)剛度太大,則它的變形能力會(huì)很差,如果瞬間強(qiáng)大破壞力來(lái)襲時(shí),
3、就要承受很大的力,這樣很容易出現(xiàn)建筑局部的破壞,最后導(dǎo)致建筑全部毀壞。建筑結(jié)構(gòu)太柔也不好,雖然它可以有效地消減外力的作用,但是很容易造成建筑因?yàn)樽冃芜^(guò)大而無(wú)法使用,甚至出現(xiàn)建筑傾覆。因此,框架結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向梁柱抗側(cè)力體系。主體結(jié)構(gòu)除個(gè)別部位外,不應(yīng)采用鉸接。甲、乙類建筑以及高度大于24米的丙類建筑,不應(yīng)釆用單跨框架結(jié)構(gòu),高度不大于24米的丙類建筑不宜采用單跨框架結(jié)構(gòu)。以增大結(jié)構(gòu)的剛度和整體性。2.2合理傳力途徑原則結(jié)構(gòu)的傳力途徑要力求簡(jiǎn)單、合理。能夠奮效承擔(dān)豎向荷載和水平荷載。結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力明確,傳力簡(jiǎn)單,避免扭轉(zhuǎn)。結(jié)構(gòu)平面布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、均勻、對(duì)稱。減少過(guò)大內(nèi)收和外凸,
4、減少凹角處應(yīng)力集中。質(zhì)心與剛心相接近,減少扭轉(zhuǎn)影響。側(cè)向剛度沿豎向均勻變化,框架截面尺汴和材料強(qiáng)度自下向上逐漸減小,避免抗側(cè)剛度和承載力突變。1.提高建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效性的措施3.1建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求自我國(guó)建筑物頻頻出現(xiàn)易倒塌、裂縫等現(xiàn)象以來(lái),我國(guó)便對(duì)建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制定了設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)控制建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量,一定要做到以下三點(diǎn):1)在設(shè)汁前就應(yīng)該考慮到當(dāng)結(jié)構(gòu)中同吋出現(xiàn)幾種作用效應(yīng)的吋候,嚴(yán)密計(jì)算出每一種作用效應(yīng),盡量按照最適合的作用效應(yīng)來(lái)設(shè)計(jì),避免最不適合的效應(yīng)設(shè)計(jì)。2)計(jì)算及驗(yàn)算:應(yīng)當(dāng)計(jì)算每個(gè)構(gòu)件能夠承受的力量并II驗(yàn)算其在正常狀況下能夠承受的最大力量和構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。
5、3)抗震結(jié)構(gòu):從唐山大地震到汶川地震,再到雅安地震,地震在我國(guó)頻頻發(fā)生,建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要重視抗震設(shè)計(jì),應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)我國(guó)不同地區(qū)抗震等級(jí)的抗震設(shè)計(jì)來(lái)計(jì)算其所需要的參數(shù)值,嚴(yán)密設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@關(guān)系到人們的人身安全問題。3.2從設(shè)計(jì)原則上提高有效性1)抗剪措施。合理的建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是強(qiáng)剪弱彎的,主要作用是防止構(gòu)件的脆性被破壞,保持其延性。為了確保建筑物的結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷罕見地震的過(guò)程中其脆性不被破壞而剪切失效,應(yīng)該在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)吋增加承重構(gòu)件的抗剪承受力和抗彎能力。因此,在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要符合抗剪受力和抗彎能力的規(guī)范要求,加強(qiáng)抗剪構(gòu)造和驗(yàn)算框架梁。3.3關(guān)于強(qiáng)柱弱梁節(jié)點(diǎn)
6、這是為了實(shí)現(xiàn)在罕遇地震作用下,讓梁端形成塑形鉸,柱端處于非彈性工作狀態(tài),而沒有屈服,但節(jié)點(diǎn)還處于彈性工作階段。強(qiáng)柱弱梁措施的強(qiáng)弱,也就是相對(duì)于梁端截面實(shí)際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強(qiáng)幅度的大小,是決定由強(qiáng)震引起柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能否不超過(guò)蘇塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力,而II不致形成“層側(cè)移機(jī)構(gòu)”,從而使柱不被壓潰的關(guān)鍵控制措施。柱強(qiáng)于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構(gòu)造超配程度的大小,以及結(jié)構(gòu)在梁、柱端塑性鉸逐步形成過(guò)程中的塑性內(nèi)力重分布和動(dòng)力特征的相應(yīng)變化。因此,當(dāng)建筑許可時(shí),盡可能將柱的截面尺寸做得人些,使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1,并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范
7、要求,以增加延性。驗(yàn)算截面承載力吋,人為地將柱的設(shè)計(jì)彎距按強(qiáng)柱弱梁原則調(diào)整放大,加強(qiáng)柱的配筋構(gòu)造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過(guò)高,以免在罕遇地震中進(jìn)入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。注意節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,讓塑性鉸向梁跨內(nèi)移。3.4框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋配置應(yīng)滿足要求對(duì)于規(guī)范中規(guī)定的框架柱箍筋加密區(qū)的箍筋最小體積配箍率的要求,絕人部分設(shè)計(jì)人員都能給予足夠的重視,但對(duì)于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB500112010)中規(guī)定的“一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10、0.08且體積配箍率分別不宜