多层钢筋混凝土框架结构设计探讨.doc

1、1多层钢筋混凝土框架结构设计探讨摘要:随着我国建筑行业的发展,钢筋混凝土多层框架结构在建筑工程建设中已经被广泛应用。文章将多层框架房屋结构设计中需要注意的几个问题予以分析总结,以期为相关人员提供参考。 关键词: 多层框架房屋 结构设计钢筋混凝土荷载计算 前言 钢筋混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点,因此被广泛应用于现代建筑中。虽然该种结构形式看上去比较简单,但是在设计时,若把握不好,将会出现很多问题,以下是本人根据多年的设计经验总结出来的几个多层框架结构设计中值得我们思考的问题,以供大家参考。 1 独立基础设计荷载取值 通常情况下,多层框架房屋采用

2、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,只对轴力与弯矩采取了设计值,而未考虑剪力,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2者材料浪费。 2 基础拉梁层的计算模型问题 基础拉梁层进行框架整体计算一般都是采用 TAT 或者 SATWE 等程序

3、,由于基础拉梁层无楼板,因此计算时楼板厚度应取零,并且定义弹性节点,分析计算式应该采用总刚分析方法。另外尤其是要注意房屋平面不规则这一点。 3 基础拉梁设计问题 当多层框架房屋基础埋深较大时,可以在0.000 以下的合适的位置设置基础拉梁,以减小底层柱的计算长度以及底层位移。设计时可按照框架梁的要求,按照规范要求设置箍筋加密区。以抗震的角度来考虑,应该采用短柱基础方案。通常情况,若独立基础埋置深度较小,或者以前埋置较深且已经采用了短柱基础,但是当地基不良或者柱子荷载差异较大时,可设置构造基础拉梁,其方位为沿着两主轴方向。基础拉梁的截面尺寸为:宽、高分别为 1/201/30,1/121/18 倍

4、柱中心距。而构造基础拉梁的截面的宽、高则可以取其下限值,也就是 1/30 与 1/18 柱中心距离,纵向受力钢筋计算时则可以取其连接的柱子最大轴力设计值的十分之一,构造配筋的配筋率必须满足规范要求,同时,还要保证不得小于上下各 214,箍筋直径不得小于 8mm,间距为 200mm。当填充墙或者楼梯柱直接支撑于拉梁上时,则应该将拉梁的界面适当的增大,其配筋也应该适当的增加。若框架底层高度不高或者基础过去埋深不大时,可以利用拉梁平衡柱底弯矩,这时应该将基础拉梁的结构尺寸设计大点。此时,应正弯矩钢筋全跨拉通,而负弯矩钢筋至少应在半跨拉通。其余要求均与上部框架梁完全相同。 34 框架结构带楼电梯小井筒

5、 井筒将会吸收地震剪力,以至于框架结构承受的地震剪力减小。因此框架结构应该尽可能的不要设置钢筋砼楼电梯小井筒。若实在不可避免时,应该适当的减薄井筒的壁厚,并且可以通过竖缝,结构洞等方法将其刚度减弱。计算时,除按框架计算外,还应该按照带井筒的框架进行复核,并且将与井墙连接的柱子的配筋进行加强。另外,尤其要注意,出屋顶的楼电梯间与水箱间等结构物的承重结构必须采用框架梁结构,而不能采用砌体墙;雨篷等构件不能够从承重墙挑出,而是应该从承重梁上挑出;楼梯梁与夹层梁等不可以支承于填充墙上,而应该由承重柱来支承。 5 结构计算中几个重要参数选取问题 抗震规范中明确指出,采用计算机计算出来的所有结果,都必须在

6、经过对其合理性、有效性认真分析判断后才能适用于工程设计。一般,电算的结果主要包括结构的自振周期,楼层弹性层间位移、楼层地震剪力系数、楼层的弹塑性层间位移。楼层的侧向刚度比,振型参与质量系数,墙和柱的轴压比及墙、柱、梁和板的配筋,底层墙和柱底部截面的内力设计值。框架抗震墙结构中抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。要想对电算结果的合理性有一个正确的判断,这就要求计算时必须选用正确的计算简图与合理的结构方案,还得分别将抗震设防烈度以及场地类别正确的输入,除此之外,还必须将电算程序中的其他参数准确合理的输入。 5.1 结构的抗震等级的确定 在建筑工程设计中,按照抗震设防来分类,一般的民用住

7、宅建筑、公4寓、办公楼等,很多房屋建筑是属于丙类建筑。当我确定这些建筑的抗震等级时,通常是根据本地区的抗震设防烈度、结构类型以及建筑高度,来查抗震规范中的 6.1.2 表来确的。但是对于交通、电讯、消防、能源以及医疗类建筑,大型商场与体育场馆等公共建筑,首先,就应该确定其中哪些建筑物是乙类建筑。我们通常按照抗震设防烈度来计算乙、丙类建筑的地震作用。通常情况,乙类建筑,当抗震设防烈度在 68 度时,应该采取抗震措施。一般是在本地区的抗震设防烈度的基础上再增加一度,再查表来确定其抗震等级。若该乙类建筑处于 9 度地区 ,此时,就应该采按比 9 度更高的要求采取抗震措施。 5.2 地震力的振型组合数

8、 多层建筑结构,若不需要进行扭转耦联计算,其地震力的振型组合数不应小于 3;若振型组合数大于 3,则应该取 3 的倍数；但与小于建筑物的层数，若房屋层数少于 3 层,振型组合数就取层数。不规则的高层建筑,当需要考虑扭转耦联时,其振型数不应小于 9。建筑结构层数比较多或者其刚度变化较大时,其振型组合数应越大,比如有转换、小塔楼等建筑,其振型组合数不应小于 12,但是也不得多于 3 倍层数。我们一般可以采取振型参与质量为总质量的 90%时所需要的振型数作为合适的振型数。在应用SATWE 等程序进行电算时,便可以将这种参与质量的比值输入进去。但是,有些设计人员重视程度不够,往往比较随意的选取振型数,

9、这是不行的。另外,只有在建筑结构的扭转比较明显时,才采用耦联计算,若必要时还是需要补充非耦联计算。 5.3 结构周期折减系数的确定 5框架结构建筑结构中,因为存在填充墙,其实际刚度往往比计算刚度大。计算周期比实际周期大,因而,计算出来的地震剪力偏小,显得结构的安全性较差,所以应该对结构的计算周期进行适当的折减,但是折减系数不得过大。若框架结构采用砌体填充墙,则其计算周期折减系数为0.60.7;若采用轻质砌体或者砌体填充墙较少则可取 0.70.8;当全部用轻质墙体板材时,折减系数为 0.9。而只有无填充墙的纯框架,才可以不进行计算周期折减。 6 框架结构设计中应注意的一些问题 在框架结构中不允许

10、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。 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,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

11、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。 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6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。 7 结语 随着我国建筑行业的发展,钢筋

12、混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点,因此被广泛的应用于现代建筑中。虽然,其结构形式看上去比较简单,但是设计时若考虑不周全、不仔细就会出现这样或者那样的错误,给建筑工程的建设造成不良的影响,有些错误甚至会给建筑结构的安全造成影响,因此我们在进行设计时,必须针对以上问题逐一进行落实,确保建筑结构设计质量。 参考文献 1 彭治.框架结构设计应注意的几个问题J.科技创新导报,2009,(6). 2 程伟权,张文光.浅析建筑全框架结构及框剪结构设计布置J.今日科苑,2009,(2). 3 曹长龙.多层钢筋混凝土框架结构设计探讨J.河南建材,2008,(6). 4 范俊梅.钢筋混凝土多层框架结构设计问题分析J.科技资讯,2008,(3). 5 刘炳寅.高层框架结构设计和施工中的现实问题J.山西建筑,72009,(3).