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建筑工程中框架结构设计心得

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摘 要:当前框架结构在建筑工程中是一个比较常用的结构形式,得到广泛应用。此结构形式不但能较好的保障建筑结构安全,也是能满足建筑使用功能的良好方式。

关键词:框架结构;结构设计;技术分析

一、板的结构布置

1、布置预制板

《GB50011-2000》仍然保留了预制板的结构形式,说明此形式在我国量大面广,若取消不符合我国国情。如能采取合理的构造措施,笔者认为此形式仍能满足结构安全性能。预制板的布置建议使用PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。框架结构不宜使用长向板,布板时从房间里面往外布板,尽量采用宽板,现浇板带留在靠窗处,现浇板带宽最好320mm。如果构造上要求有整浇层,板缝应>60mm。整浇层厚50mm,混凝土C20。纯框架结构一般不需要加整浇层。框架柱处不得布预制板。

2、现浇板

板厚一般取120mm、140mm、160mm、180mm四种尺寸或120m m、150m m、180m m三种尺寸。跨度

值得注意的是,按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大,否则将对梁产生过大的附加扭矩。PMCAD生成的配筋图应注意以下几点:1)单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算;2)当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋;3)非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋,一是轻隔墙有可能移位;二是板整体受力,应整体提高板的配筋。

雨蓬、阳台、挑檐布置

雨蓬和阳台为板现浇时,最小厚度应为100mm。笔者认为原因有二:1、雨篷和阳台的混凝土环境类别为二a,其板上口筋保护层厚为20mm;2、上口筋易踩弯。若板太薄则留有安全隐患。阳台的竖板应尽量现浇,预制挡板的相交处极易裂缝。挑板配筋应有余地,并应采用大直径大间距钢筋,给工人以下脚的地方,防止踩弯。挑板内跨板跨度较小,跨中可能出现负弯矩,应将挑板支座的负筋伸过全跨。挑板端部板上筋通常兜一圈向上,但当钢筋直径≥12mm时是难以施工的,应另加筋。

二、梁

1、梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。

2、当外部梁跨度相差不大时,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时,宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边较小的尺寸。但梁与柱的偏心宜

3、折梁阴角在下时纵筋应断开,并锚入受压区内La,还应加附加箍筋。

4、梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。当采用现浇板时,抗扭问题并不严重。

5、原则上梁纵筋宜小直径小间距,有利于抗裂,但应注意钢筋间距要满足要求,并与梁的断面相适应。

6、端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。

7、考虑抗扭的梁,纵筋间距应≤300m m和梁宽,即要求加腰筋并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。

8、反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由纵筋承受,并应适当增大箍筋。

9、梁净高>450m m时,宜加腰筋,间距≤200m m,否则易出现垂直裂缝。

10、尽量避免长高比

11、梁宽>350m m时,应采用四肢箍。

三、柱

1、地上为圆柱时,地下部分应改为方柱,方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根,箍筋用螺旋箍,并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍,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。

2、原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距应≤200m m。

3、柱内埋管,由于梁的纵筋锚入柱内,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时,可不必验算。

4、柱断面不宜小于350m m×450m m,混凝土不宜低于C25,否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.40La的要求,不满足时应加横筋。

5、柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制,减小断面尺寸。

6、尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。

7、考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

8、独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时,挑梁长度应有限制。

四、基础

1、在柱下扩展基础宽度较宽(>4m)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。

2、建筑地段较好,基础埋深>3m时,设置地下室可降低地基的附加应力,提高地基的承载力,减少地震作用对上部结构的影响。不应设局部地下室。

3、抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝,连接处应加强。

4、新建建筑物基础不宜深于周围已有基础。如深于原有基础,其基础间的净距应不少于基础之间的高差的1.5~2倍,否则应打抗滑移桩,防止原有建筑的破坏。

5、独立基础偏心不能过大,必要时可与相近的柱做成柱下条基。

6、考虑到一般建筑物沉降为锅底形、结构的整体弯曲和上部结构与基础的协同作用,顶、底板应拉通(多层的负筋可截断1/2或1/3),且纵向基础梁的底筋也应拉通。

五、设计原则及重点注意

1、抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。

2、大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯矩乘以跨度的一半。

3、由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。

4、出屋面的楼(电)梯间不得采用砖混结构。

5、框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置一般较偏,梯井采用混凝土墙时刚度很大,其它地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利。

6、建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等。

7、柱轴压比宜满足规范要求。

8、当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。

六、结语

结构工程师在建筑构思选型阶段,采用概念性的计算方法,能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。这种方法虽有一定误差,但概念清楚、定性准确、手算简单快捷。这就要求结构工程师具有不断追求更高水平,尽善尽美的设计思路,同时设计者本身具备丰富扎实的整体结构概念及基本结构分体系的相互比较概念。