本文作者:南充加固设计公司

下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是(下列不属于钢筋混凝土框架结构墙体作用的是)

南充加固设计公司 2天前 ( 08-13 14:47 ) 5298 抢沙发
今天给各位分享下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是的知识,其中也会对下列不属于钢筋混凝土框架结构墙体作用的是进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!针对梁柱节点箍筋施工、钢筋混凝土强度等级、保护层厚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。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。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。

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浅谈钢筋混凝土框架结构施工过程中的常见的几个问题?

下面是中达咨询给大家带来关于钢筋混凝土框架结构施工过程中的常见的几个问题,以供参考。

在施工过程中,对于钢筋混凝土框架结构的施工,有关规范虽已有详细规定,但仍有若干问题没有明确具体作法,给工程质量留下隐患。针对梁柱节点箍筋施工、钢筋混凝土强度等级、保护层厚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。

1梁柱节点箍筋施工问题

在实际施工中,梁柱节点区钢筋密集,构造复杂,特别是处于结构中间部位的柱子,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,这样柱子的箍筋绑扎就很不方便。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安全隐患。

由于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。

根据文献规定,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;而文献规定,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。

施工时须严格按规范和设计要求保证混凝土保护层厚度,但实际施工时很难做到。高层建筑中。由于柱箍筋直径较大,间距较密,肢数较多,加工难度较大。安装时内外箍筋很难做到完全重叠,只能部分外突部分内凹,外突箍筋使模板无法安装,为此施工单位总是有意识地将箍筋做小一点以便安装模板。但会造成柱纵筋保护层偏大,解决该问题有赖于提高现场加工精度。

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冬期施工技术措施与方案。编制冬施技术措施与方案一定要结合实际统筹兼顾,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。

量混凝土出罐、入模温度。每一工作班不少于4次。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。

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下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是(下列不属于钢筋混凝土框架结构墙体作用的是) 钢结构框架施工

多层砼框架房屋建筑结构设计?

在多层砼框架建筑结构应用非常普遍下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是,尤其是在房屋建筑结构中被广泛应用。但是有关设计人员在实际设计和计算中下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是,存在着诸多问题。本文主要分析的是多层砼框架的房屋建筑结构设计存在的问题下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是,同时详细地介绍下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是了多层砼框架中建筑结构在设计中需要注意的事项,并加以总结,以供参考。

1前言

多层砼框架房屋建筑结构比较灵活、且结构明确,尤其是这种房屋框架的整体性比较强,具有良好的抗震能力。正是多层砼框架房屋建筑结构中的特点,才广泛应用于现代房屋建筑结构中。但是应在实际设计和应用中把握良好,否则,就会出现各种设计问题。下面根据笔者在多年的实践经验中,对多层砼框架建筑结构设计问题进行分析和讨论。

2多层砼框架基础承载力以及独立基础设计分析

有关多层砼框架房屋建筑在设计的时候,一般都要遵循着一定的原则,尤其是在多层框架房屋在六层以下的情况,大多采用的基础是独立基础。这是按照相关建筑抗震设计规范文件中的规定要求而做的,如果地基的主要受力层,没有较多的软弱粘土,且房屋的楼层没有八层,高度一般不高于25m的情况时,可以不用考虑天然地基抗震承载力计算,以及相关的基础抗震设计验算等设计,这些民用多层混凝土框架或者是房屋建筑荷载的基础荷载差不多的多层框架厂房等,都可以免去这些设计和相关抗震承载力验算。

不过,这些多层砼结构框架的相关基础,在设计的时候一定要考虑到风荷载的影响。可以说,钢筋混凝土多层框架房屋在结构设计中的整体运算,都要考虑到风荷载影响,这一点非常重要,不可因为在震区的多层砼框架房屋建筑中的风荷载不属于主要控制作用,而忽略或者是不计算其设计值。此外,在进行独立基础的设计时,还要分析基础顶层的外荷载,一般是柱脚内力的设计值,不能只考虑一些轴力设计值,以及弯矩设计值,还要考虑到剪力设计值,在考虑这些设计值的取值时,一定要周全,综合分析和设计,避免出现基础设计尺寸小的问题,同时也要注意不可使配筋少,要保证独立基础本身的安全,以及房屋建筑的上部结构的安全和可靠。

3多层砼框架计算简图设计和案例分析

针对多层砼框架房屋建筑中,如果没有地下室的情况,其独立基础一般埋置是比较深的。通常应在-0.05m处设置相关基础拉梁,需要把基础拉梁按照层一进行设计和输入。具体来看,以某地多层砼框架房屋建筑,在实际的设计中,其为三层砼框架结构,属于丙类建筑,案例中的建筑场地属于II类。框架的楼层高度为3.3m,基础埋深为4.0m,高度在0.8m,测得框架建筑内部和外部的高度相差为0.45m。

本案例中的,按照相关建筑设计抗震的标准来看,一般是在7度震区中,这种多层砼框架房屋建筑抗震等级为三级。相关设计人员对此三层砼框架房屋建筑进行计算和设计分析,在计算中取首层层高值为3.35m,设定本框架房屋嵌固在-0.05m的基础拉梁顶面,然后进行基础拉梁断面设计,同时设计配筋构造分析,一般是根据中心受压来进行计算先关数值。可以确定的是,运用这种方式进行计算,其简图的计算结果是不当的。

设计人员在实际设计时,一定要注意构造设计拉梁问题,其无法平衡柱脚弯矩的问题,还要注意多层砼框架结构中,其底柱高度的取值问题,一般是从基础顶面到首层楼盖顶面的高度来进行计算的。要按照建筑工程的实际经验,按照4层的框架结构来进行设计和分析,也就是说在基础拉梁层,一定要按照层一输入,且拉梁在有作用荷载的情况下,还要将拉梁上的荷载计算进去。最后,才得出框架剪力首层层高为3.15m,而二层层高在3.35m,相对于三层、四层的层高是3.3m。然后按照建筑抗震设计的相关规定和标准计算,将框架柱底层的柱脚弯矩值进行计算,一般情况下,要和系数1.15相乘。

在框架设计过程中,如果有拉梁层的设计中,需要注意的问题在于,要分析底层柱配筋问题,看起由哪方面控制,是属于基础顶面截面控制亦或是基础拉梁顶面等截面控制的。此外,还要周全分析到地基土问题,然后计算简图,才能科学,在进行实际的电算过程中,对地下室的层数填写上,可以设定为1,然后进行复算,将这两次的计算结果做配筋设计分析。

4多层砼框架设计中的基础拉梁层模型分析

在进行多层砼框架的设计过程中,应重视基础拉梁层的计算问题,应符合现场施工的实际要求。一般情况下,基础拉梁层是没有楼板的,而且在进行有关框架整体设计和计算的过程中,对于楼板厚度问题上,设置大多为0,采用的是总刚分析方式。还有一种情况,在楼板设计计算时,尽管对楼板设置计算厚度为0,但是没有采用总刚分析方法,且在程序具体进行分析和设计的过程中,按照刚性楼面进行分析和设计,这种计算和分析和实际情况不相符。尤其是在多层砼框架的房屋建筑平面出现一些不规则的时候,更要重视这个问题。在基础拉梁设计的过程中,要科学减少底层柱的相关长度,避免过大的底层位移,设置基础拉梁时,要按照框架梁来进行设计,保证箍筋的设计紧密科学,针对加强抗震性能而言,要采用短柱设计的方案。

5框架结构设计中需要重视的参数问题

首先,对于结构周期的折减系数问题,在确定其系数的时候,要考虑填充墙,使得结构的现实刚度应超过计算值。对于计算周期值应该比实际周期要长。所以,设计和计算的地震剪力比较小,且结构容易计算为不安全的情况下,要将房屋建筑的计算周期有效地加以折减。需要注意的问题是,在计算周期的时候,也不能一点不动的全部折减,折减的系数不可太大或者太小,要体现出科学合理的折减,一般在框架结构中,如果采用砌体填充墙,对其周期折减系数,可以采用0.6到0.7的系数,而相对于砌体没有太多填充物。

或者是运用的是轻质砌块,可以采用0.7到0.8的系数,而在没有墙框架的时候,对于计算周期系数可以忽略。其次,对框架梁刚度放大系数的参考分析,在合理运用电算分析方式对框架进行整体计算的时候,要确定框架梁的刚度放大系数,一定要和楼面的结构形式相符合。在框架结构工程中,这个问题比较容易忽视,如果是现浇楼面或者是整体式的楼面,其框架梁的刚度放大系数可以确定在1.3到2.0之间,其计算的放大系数是比较合理的。

综上所述,对于多层砼框架房屋建筑结构在设计的过程中,一定要重视实际中的运用问题,在设计过程中一定要考虑周到,避免出现一些不良问题,保证房屋建筑的可靠性和安全性,达到相应的质量标准。使得多层砼框架的房屋结构模式更加广泛地应用到建筑领域中,并发挥出其更多的优势,促进下列不属于混凝土框架设计时考虑的方面的是我国建筑行业的发展和进步。

以上多层砼框架房屋建筑结构设计由中达咨询搜集整理

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框架结构在进行建筑设计时应注意哪些方面

1框架计算简图的确定

1.1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》GB50010-200(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0.000m附近设置基础连系梁。将基础连系梁以下的部分看作底层,柱的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。

1.2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体位置,需要具体问题具体分析对于能够满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或采用箱型基础时,可将地下室顶作为框架上部结构的嵌固位置,在利用PKPM软件进行设计时,楼层总数仅输入地下室以上的实际层数,底层的层高H取实际层高。这样计算出的地震作用与实际情况较为接近。对于不能满足《抗震规范》第6.1.14条规定的地下室结构或者采用筏板式基础时,嵌固位置最好取在基础顶面。此时,利用电算进行楼层组合时,总层数应为实际的楼层数加上地下室的层数。

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,所有按主梁输入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。

框架梁的抗剪配筋施工图绘制时,往往为省事,而不查阅构件配筋打印资料,仅以配筋简图进行设计,并通常对简图上梁端加密区箍筋放大一倍间距置于跨中,此法如遇该梁上次梁集中力较大,剪力包络图趋于平缓,就会产生加密区外箍筋抗剪不足,导致结构不安全。

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,常会出现以下问题: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+d(1a为箍筋保护层最小厚度,d1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。

4框架结构抗震构造措施

4.1梁的抗震构造

1)梁截面尺寸:为了防止梁发生斜裂缝破坏、斜压型脆性破坏,框架梁截面尺寸必须满足如下要求:梁的截面宽度与高度之比为b/h≥0.25,且b不宜小于200mm,也不宜小于1/2柱宽;同时应满足高跨比ln/h≥4;梁最大平均剪应力为V/bh0≤0.20fc。其中,b、h、h0分别为梁截面宽度、高度、有效高度;V为梁端组合剪力设计值;fc为混凝土轴心抗压强度设计值。

2)梁的配筋率:为了保证梁的变形能力,使框架结构具有较好的抗震性能,梁端纵向受拉钢筋的配筋率应能使梁端截面的受压区相对高度满足以下要求:一级框架x≤0.25h0;二级框架x≤0.35h0,同时,纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5%。

3)梁的箍筋:为了保证梁有足够的延性,提高塑性铰区压区混凝土的极限压应变值,并防止在塑性铰区内最终发生斜裂缝破坏,在梁端纵筋屈服范围内加密封闭式箍筋,对提高梁的变形能力十分有效。同时,为了防止压筋过早压曲,应严格遵照《抗震规范》限制箍筋的间距。

4)梁内纵筋锚固:在反复恒载作用下,在纵向钢筋埋入梁柱节点的相当长度范围内,混凝土与钢筋之间的粘结力将发生严重破坏,因此应注意在地震作用下框架梁中纵向钢筋的锚固长度,一般应比《结构规范》中所规定的受拉钢筋基本锚固长度大。

4.2柱的抗震构造措施

1)柱截面尺寸:柱的平均剪应力太大,会使柱产生脆性的剪切破坏。平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏,为了使柱有足够的延性,柱截面尺寸应符合以下要求:柱截面的长边应小于柱净高的1/4,且柱截面的宽度不宜小于300mm;当剪压比保持较低时,可获得较好的延性,为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm。

2)柱纵向钢筋的配置:柱中纵向钢筋宜对称配筋:为了保证柱有足够的延性,柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的接头,一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头,而底层柱根应焊接;三级可采用搭接,而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接。在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋,防止纵向钢筋的压曲,增加粘结强度。

3)柱的箍筋:在地震力的反复作用下,柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时,如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨曲,柱端破坏。箍筋对柱的核心混凝土起着有效的约束作用,提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变,从而有效增加柱的延性。因此设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求。

5结论

总之,以上提出的都是些框架结构设计中出现的易疏忽的问题。一旦处理不好或计算过程中未加考虑便会导致结构不合理,甚至结构不安全。设计人员在精于结构电算分析的同时,更应注意到以上所提到的在设计过程中碰到的类似问题,使施工图的设计更完善,保证结构的安全。

混凝土结构设计选择题(06年1月全国自学考试

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钢筋混凝土多层框架结构设计的探讨?

本文阐述了钢筋混凝土多层框架结构设计,对目前存在的问题作了一定的探讨并指出发展方向。

根据笔者在十多年的结构设计计算中遇到的有关问题及相关设计经验,笔者认为,在钢筋混凝土多层框架结构房屋结构设计中以下几个方面的问题,应引起广大设计工作者的注意。

1 基础抗震承载力验算及独立基础设计荷载取值问题

钢筋混凝土多层框架房屋层数较低(一般在六层以下)时多采用柱下独立基础,根据《建筑抗震设计规范》(GB50011 - 2001)第4. 2. 1条指出,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或基础荷载相当的多层框架厂房,可不必进行天然地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。另一种情况是,在设计独立基础时,作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础本身和上部结构的安全。

2 框架计算简图应合理

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。以某学生宿舍楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为Ⅱ类;层高3. 3m,基础埋深4. 0m,基础高度0. 8m,室内外高差0. 45m。根据《建筑抗震设计规范》第6. 1. 2条,在7度地震区该工程框架结构的抗震等级为三级。设计者按3 层框架房屋计算, 首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在- 0. 05m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,根据《混凝土结构设计规范》( GB50010 -2002)第7. 3. 11条规定,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。

根据工程设计经验,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,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。这样,计算剪力的首层层高应为H1 = 4- 0. 8 - 0. 05 = 3. 15m,层2层高为3. 35m,层3、4层高为3. 3m。根据《建筑抗震设计规范》第6. 2. 3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1. 15。当设拉梁层时,一般情况下,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,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋设计。

3 基础拉梁层的计算模型应符合实际情况

基础拉梁层无楼板,用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时,楼板厚度应取零,并定义弹性节点,应用总刚分析方法进行分析计算。有时虽然楼板厚度取零,也定义弹性节点,但未采用总刚分析,程序分析时自动按刚性楼面假定进行计算,与实际情况不符。房屋平面不规则时,要特别注意这一点。

4 基础拉梁设计应适当

多层框架房屋基础埋深值大时,为了减小底层柱的计算长度和底层的位移,可以在±0. 000以下适当位置设置基础拉梁,但不宜按构造要求设置,宜按框架梁进行设计,并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言,应采用短柱基础方案。一般说来,当独立基础埋置不深,或者虽然埋置较深但采用了短柱基础时,由于地基不良或柱子荷载差别较大,或根据抗震要求,可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1 /20~1 /30,高度可取柱中心距的1 /12~1 /18。构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限,纵向受力钢筋可取所连接柱子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,除满足最小配筋率外,也不得小于上下各2Φ14,箍筋不得小于¢8@200。当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时,拉梁截面应适当加大,算出的配筋应和上述构造配筋叠加。基础构造拉梁顶标高通常与基础高或短柱顶标高相同。在这种情况下,基础可按偏心受压基础设计。当框架底层层高不大或者基础埋置不深时,有时要把基础拉梁设计得比较强大,以便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时,拉梁正弯矩钢筋应全跨拉通,负弯矩钢筋至少应1 /2拉通。拉梁正负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。此时拉梁宜设置在基础顶部,不宜设置在基础顶面之上,基础则可按中心受压设计。

5 框架结构应注意带楼梯、电梯的小井筒的设计

多层框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼梯、电梯小井筒。因为钢筋混凝土井筒的存在会吸收较大的地震剪力,相应地减少框架结构所承担的地震剪力,而且井筒下的基础设计也比较困难,故在设计过程中这些井筒多采用构造柱夹砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计为钢筋混凝土井筒时,井筒墙壁厚度应当减薄,并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化;配筋也只宜配置少量单排钢筋,以减小井筒的作用。设计计算时,除按框架确定抗震等级并计算外,还应按带井筒的框架(当平面不规则时,宜考虑耦联)复核,并加强与井筒墙体相连的柱子的配筋。

6 结构计算中几个重要参数的合理选取

为了分析判断计算机计算结果是否合理,结构设计计算时,除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外,正确填写抗震设防烈度和场地类别,合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。现以空间有限元分析与设计程序SATWE为例,结合结构设计计算过程中发现的问题,来说明有关参数如何合理选取。⑴结构的抗震等级的确定在工程设计中,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《建筑抗震设防分类标准》(GB50223 - 95)确定其中哪些建筑属于乙类建筑(可能还有甲类建筑,本文不涉及)。乙、丙类建筑,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,抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。⑵合理确定地震力的振型组合数地震力的振型组合数,对多层建筑,当不考扭转耦联计算时,至少应取3;当振型数多于3时,宜取3的倍数,但不应多于层数;当房屋层数≤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,对多层建筑,振型数应取≥9;结构层数较多或结构刚度突变较大,振型数应多取,如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等,振型数应取≥12 或更多,但不能多于房屋层数的3倍;只有当定义弹性楼板,且采用总刚分析,必要时,振型数才可以取的更多。《建筑抗震设计规范》指出,合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。SAT2WE等电算程序已有这种功能,可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用,选取振型数时比较随意,这是需要应当改进的。此外,由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算,仅当结构存在明显扭转时才采用耦联计算,但非耦联计算往往是不可缺少的。⑶结构周期折减系数的确定框架结构及框架- 抗震墙等结构,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,算出的地震剪力偏小,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,但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大也是不妥当的。对框架结构,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。

7、结语

钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一,钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重,其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中,由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议,抗震设计方法值得深入研究。

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钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意的问题?

钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础,《抗震规范》(GB50011-2001)第4.2.1条指出,当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时,不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房,可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说,在8度地震区,大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此,在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中,必须输入风荷载,不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。

另一种情况是,在设计独立基础时,作用在基础顶面上的外荷载(柱脚内力设计值)只取轴力设计值和弯矩设计值,无剪力设计值,或者甚至只取轴力设计值。以上两种情况都会导致基础设计尺寸偏小,配筋偏少,影响基础本向和上部结构的安全。

2.框架计算简图不合理

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。以某学生宿舍楼为例,该项目为3层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,建筑场地为Ⅱ类;层高3.3m,基础埋深4.0m基础高度0.8m,室内外高差0.45m.根据《抗震规范》第6.1.2条,在8度地震区该工程框架结构的抗震等级为二级。设计者按3层框架房屋计算,首层层高取3.35m,即假定框架房屋嵌固在-0.05m处的基础拉梁顶面;基础拉梁的断面和配筋按构造设计;基础按中心受压计算。显然,选取这样的计算简图是不妥当的。因为,第一,按构造设计的拉梁无法平衡柱脚弯矩;第二,《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第7.3.11条规定,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,拉梁上如作用有荷载,应将荷载一并输入。

这样,计算剪力的首层层高为H1=4-0.8-0.05=3.15m,层2层高为3.35m,层3、4层高为3.3m.根据《抗震规范》第6.2.3条,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,一般情况下,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,对这样的计算简图,在电算程序总信息输入中,可填写地下室层数为1,并复算一次,按两计算结果的包络图进行框架结构底层柱的配筋。

3.基础拉梁层的计算模型不符合实际情况

基础拉梁层无楼板,用TAT或SATWE等电算程序进行框架整体计算时,楼板厚度应取零,并定义弹性节点,用总刚分析方法进行分析计算。有时虽然楼板厚度取零,也定义弹性节点,但未采用总刚分析,程序分析时自动按刚性楼面假定进行计算,与实际情况不符。房屋平面不规则,要特别注意这一点。

4.基础拉梁设计不当

多层框架房屋基础埋深值大时,为了减速小底层柱的计算长度和底层的位移,可在±0.000以下适当位置设置基础拉梁,但不宜按构造要求设置,宜按框架梁进行设计,并按规范规定设置箍筋加密区。但就抗震而言,应采用短柱基础方案。

一般说来,当独立基础埋置不深,或者过去时置虽深但采用了短柱基础时,由于地基不良或柱子荷载差别较大,或根据抗震要求,可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁。基础拉梁截面宽度可取柱中心距的1/20~1/30,高度可取柱中心距的1/12~1/18.构造基础拉梁的截面可取上述限值范围的下限,纵向受力钢筋可取所连接柱子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,除满足最小配筋率外,也不得小于上下各2Ⅱ14,配筋不得小于Ⅰ8-200.当拉梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来的荷载时,拉梁截面应适当加大,算出的配筋应和上述构造配筋叠加。构造基础拉梁顶标高通常与基础高或短柱顶标高相同。在这种情况下,基础可按偏心有受压基础设计。

当框架底层层高不大或者基础过去埋置不深时,有时要把基础拉梁设计得比较强大,以便用拉梁来平衡柱底弯矩。这时,拉梁正弯矩钢筋应全跨拉通,负弯矩钢筋至少应在1/2跨拉通。拉梁正负弯矩钢筋在框架柱内的锚固、拉梁箍筋的加密及有关抗震构造要求与上部框架梁完全相同。

此时拉梁宜设置在基础顶部,不宜设置在基础顶面之上,基础则可按中心受压设计。

5.框架结构带楼电梯小井筒

框架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒。因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力,相应地减少框架结构承担的地震剪力,而且井筒下基础设计也比较困难,故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计钢筋混凝土井筒时,井筒墙壁厚度应当减薄,并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化;配筋也只宜配置少量单排钢筋,以减小井筒的作用。设计计算时,除按框架确定抗震等级并计算外,还应按带井筒的框架(当平面不规则时,宜考虑耦联)复核,并加强与井墙体相连的柱子的配筋。

此外,还要特别指出,对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间等,应采用框架承重,不得采用砌体墙承重;而且应当考虑鞭梢效应乘以增大系数;雨篷等构件应从承重梁上挑出,不得从填充墙上挑出;楼梯梁和夹层梁等应承重柱上,不得支承在填充墙上。

6.结构计算中几个重要参数的合理选取

《抗震规范》第3.6.6.4条指出,所有的计算机计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。通常情况下,计算机的计算结果主要是结构的自振周期、楼层地震剪力系数、楼层弹性层间位移(包括最大位移与平均位移比)和弹塑性变形验算时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——抗震墙结构抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值。超筋超限信息等等。

为了分析判断计算机计算结果是否合理,结构设计计算时,除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外,正确填写抗震设防烈度和场地类别,合理选取电算程序总信息中的其他各项参数也是十分重要的。

现以空间有限元分析与设计程序SATWE为例,结合施工图审查中发现的问题,来说明有关参数如何合理选取。

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《建筑抗震设防分标准》(GB50223-95)确定其中哪些建筑属于乙类建筑(可能还有甲类建筑,本文不涉及)乙、丙类建筑,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,抗震措施应符合本地区抗震设防列度提高一度的要求。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。例如,位于8度地震区(如北京)的乙类建筑,应按9度由《抗震规范》表6.1.2确定其抗震等级为一级;当8度乙类建筑的高度过表6.1.2规定的范围时,还应经专门研究,采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如北京某大型零售商场和某***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为降低,不得不对设计计算做重大修改。

地震力的振型组合数

地震力的振型组合数,对高层建筑,当不考扭转耦联计算时,至少应取3;当振型数多于3时,宜取3 的倍数,但不应多于层数;当房屋层数≤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≥9;结构层数较多或结构刚度突变较大,振型数应多取,如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等,振型数应取≥12或更多,但不能多于房屋层数的3倍;只有当定义弹性楼板,且采用总刚分析,必要时,振型数才可以取的更多。《抗震规范》指出,合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。SATWE等电算程序已有这种功能,可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用,选取振型数时比较随意,这是应当改进。此外,由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算,仅当结构存在明显示扭转时才采用耦联计算,但在必要时应补充非耦联计算。

结构周期折减系数

框架结构及框架——抗震墙等结构,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,算出的地震剪力偏小,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,但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。对框架结构,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。

框架梁、柱箍筋间距

《抗震规范》第6.3.3条及6.3.8条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距做了了明确规定。根据这些规定,工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm,非加密区箍筋最大间距为200mm.电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm,并以此为依据计算出加密区箍筋面积,由设计人员要据规范确定箍筋直径和肢数。

但是,在程序内定的条件下,当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时,多数情况下,非加密区箍筋间距采用200mm会使梁的非加密区配箍不足,因此建议程序内定梁箍筋改为取梁的非加密区间距200mm.这样,既可保证梁非加密区的抗剪承载力,又可适当增加梁端箍筋加密区(箍筋间距为100mm)的抗剪能力,梁的强剪性能更能充分体现。当框架梁由于种种原因纵向钢筋超筋时,梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是为什么当梁端纵向受拉钢筋配筋率大2%时,规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2mm的原因。

对于框架柱,当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时,在某些情况下,亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。因此,我们也建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的非加密区的箍筋间距200mm.

这里需要指出的是,梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求,即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值,并且不乘以剪力增大系数。

当然,如果电算程序能同时给出梁、柱箍筋加密区和非加密区的箍筋面积,则于设计者应更加方便了。

地下室层数的输入处理

多层框架结构房屋有也设置地下室。由于隔墙少,常采用筏板式基础。在电算时,应将地下室层数和上部结构一起输入,并在总信息中按实际的地下室层数填写 .这样,计算地基和基础底板的竖向荷载可以一次形成,并且在抗震计算时,程序会自动对框架底层柱底截面的弯矩设计值乘以增大系数。同时通过对层侧移刚度比的分析比较,还可以正确判断和调整房屋的嵌固位置,并采取相应的抗震构造措施,保证楼板有必要的厚度和最小配筋率等等;当结构表现为竖向不规侧时,不仅要验算薄弱层,而且还要对薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数。如果在结构总体计算时,总信息中填写的地下室层数少于实际输入的层数,弯矩设计值增大系数将会乘错位置,从而在发生地震时,会使极易发生震害的底层柱底部位因抗震能力降低而破坏。

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