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【摘要】钢筋混凝土框架结构作为一种常用的结构形式,具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点, 目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中。本文从框架结构的概念及特点、建筑框架结构设计的技术原则与措施、框架结构设计中应注意一些问题三方面来介绍建筑框架结构设计。
【关键词】建筑框架结构;原则与措施;问题
目前,我国建筑业适应新时代的要求,不断优化建筑设计和施工。在施工工程中,常采用框架结构,节省了不少的空间,在平面设计时更加方面灵活。框架结构体系在建筑结构设计中的使用越来越广泛。在框架结构的设计中,要结合实际情况,认真分析框架结构设计中会出现的问题,为施工人员在施工过程中提供资料。
1 框架结构的概念及特点
框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱,再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成的住宅。框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用。
房屋框架结构分类。房屋的框架按跨数分有单跨、多跨;按层数分有单层、多层;按立面构成分有对称、不对称;按所用材料分有钢框架、钢筋混凝土框架、预应力混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。
房屋框架结构特点。水平方向仍然是楼板,楼板搭在梁上,梁支撑在两边的柱子上,把重量递给柱子,沿着高度方向传到基础的部分,即梁、板、柱构成的承重体系。框架结构的突出特点是所有的墙都不承重,板搭在梁上,梁直接传给了柱子,墙都是后坐上去的,起着一个划分空间的作用,仅起着一个保温,隔热,隔声的部分,应用的时候很灵活。
2 建筑框架结构设计的技术原则与措施
摘要:本文从框架—剪力墙结构特点入手,介绍了框剪结构的受力特性,剪力墙抗侧移刚度以及数量的改进,及框剪结构的连梁的设计问题。
关键词:高层建筑;框架—剪力墙;结构设计;连梁;抗震措施
Abstract: This paper starting from the frame - shear wall structural characteristics, the force characteristics of the frame structure, the shear wall lateral stiffness and the number of improvements, and frame structure of the coupling beam design problem.Key words: high-rise building; frame - shear wall; structural design; coupling beam; earthquake measures
中图分类号:TB482.2 文献标识码:A
框架一剪力墙结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成,由于剪力墙的抗侧刚度比框架的抗侧刚度大得多。故它们的协同作用既可以提供整体结构较大的抗侧力,也利用了框架结构可以提供较大空间的优越性。因此这种结构体系整体性好、刚度大、侧向变形小、抗震性能好,易于满足高层结构中现行国家规范限定值要求,而得到广泛应用。
1 框剪结构的特点
框架一剪力墙结构也称作框架一抗震墙结构,简称框剪结构;这种结构型式是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,使得房间布置比较灵活自由,可以满足多种建筑功能的要求,构成灵活自由的使用空间,尤其是在公共建筑中,深受广大设计人员的喜爱。
框剪结构是由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成,这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。在水平力作用下,框架变形曲线为剪切型,楼层越高,水平位移增长越慢,在纯框架结构中,各榀框架的变形曲线类似,楼层剪力按框架柱的抗侧刚度D值比例进行分配;而剪力墙在水平力的作用下,其变形曲线呈弯曲型,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构,楼层越高水平位移增长越快,顶点水平位移与高度是四次方关系:
1煤仓间框架结构优化
1.1煤仓间框架结构形式和梁柱截面尺寸的优化
电厂煤仓间框架结构轴线尺寸为81m×19.4m×54.55m(长×宽×高),共9榀框架。截止目前尚无百万机组荷载的明确规定,也无相同机组的设计经历,因而在初始阶段只能依据60万机组设计经验、收口资料和工艺大荷载进行框架结构形式的布置和梁柱截面的确定,并初步拟定了两个方案,方案一和方案二框架剖面图见图1。两个方案整体布置相近,其主要区别在于根据两方案的结构布置特点调整了内部框架柱的高度和框架梁、柱截面。其中方案一内部框架柱顶标高为29.5m煤斗层,方案二内部框架柱顶标高为38.0m煤斗止晃层,并且柱截面在17m,29.5m进行两次变截面,由方案一的1000×1200修改为1000×1000,1000×800,煤斗止晃层框架梁截面由方案一的600×2000缩减为500×1500,方案二其余各层梁截面高度较方案一也均有所降低。经过模型计算和比较,最终选择方案二为本工程煤仓间框架的结构设计方案。选择方案二,主要有以下原因:1)由于煤仓间在38.0m层是个煤斗止晃层,煤斗止晃层需要承受煤斗产生的水平晃动荷载和地震水平作用,而在方案一中,这部分荷载完全依赖于本层的框架梁来承担,导致本层梁和框架结构受力不利;2)方案二在解决煤斗止晃层荷载传递不利的同时还降低本层框架梁的截面高度,有效增加了主厂房的净空,避免了“胖柱肥梁”现象。
1.2框架结构配筋优化
煤仓间框架结构形式和梁柱截面确定后,进一步从煤仓间框架的材料选择、荷载取值、计算系数和细部构造等方面对煤仓间框架配筋进行了优化。1)材料选择。提高材料强度一方面可有效降低材料用量,减少结构自重;另一方面也可降低梁柱板尺寸,有效增加主厂房净空。具体措施有:a.无特殊要求的填充墙全部采用轻质材料;b.煤仓间框架结构混凝土等级由原来的C30提高为C45;c.受力钢筋由原来的HPB235,HRB335级提高为HRB400级。2)荷载取值。煤仓间框架结构计算的荷载取值,严格遵循《火力发电厂土建结构设计技术规程》(以下简称《土规》)和《火力发电厂主厂房荷载设计技术规程》(以下简称《荷载规程》)要求,并对相关规定进行了细化。a.楼(屋)面活荷载按《土规》要求进行了折减,楼层活荷载分区布置,避免在荷载布置时只取最大荷载布置而造成的荷载放大;b.折减后不小于4kN/m2楼(屋)面活荷载分项系数取为1.3;c.管道荷载乘0.9折减系数;d.主厂房屋面不考虑积灰荷载和雪荷载;e.楼(屋)面活荷载各组合值系数按《荷载规程》表7.0.4取值,设备、管道荷载各组合值系数按《荷载规程》6.6条取值,风荷载各组合值系数按《荷载规程》9.1.3条取值。3)模型计算分析中各项系数的取值。在模型计算中,有很多参数对计算结果的影响较大,在满足规范要求前提下,通过对某些关键参数的调整,可在一定程度上降低配筋的计算量,为梁柱结构配筋的优化提供依据。a.内力计算的相关参数按实际取值,如梁端负弯矩调幅系数取0.8,梁活荷载内力放大系数取1.0等;b.梁柱截面和配筋均不进行归并,主筋选筋库中钢筋直径全选,配筋放大系数取1.05,若需调整可在梁柱施工图中人工选择;c.梁柱受力钢筋的直径尽量取两种;d.箍筋、架立筋、腰筋等构造钢筋,不人为提高直径和数量。4)细部构造设计及措施。a.增加主筋和箍筋直径类别,按计算配筋面积配置,受力主筋采用两种直径钢筋以最接近计算面积的方式搭配使用,避免了因钢筋归并造成的钢筋面积加大的现象;b.按照规范要求设置附加吊筋,不任意加大吊筋直径和根数;c.改变箍筋设置形式,部分梁柱复合封闭套箍筋改为拉结筋;d.框架结构受力钢筋采用机械接头以减少钢筋搭接长度。实施以上措施,设计工作量会增加很多,设计人员需要不厌其烦地计算调整再计算再调整,框架梁柱截面的配筋形式和钢筋类型也会更复杂多样。优化前后煤仓间主框架配筋对比详见表1。根据表中统计结果,经过优化,煤仓间横向框架钢筋体积含量减少了45.39kg/m3,钢筋用量降低了近20%。
2结论及建议
在此百万机组电厂煤仓间框架优化设计中,通过对结构形式和梁柱尺寸进行优化,使得煤仓间结构布置更合理,受力更明确,通过对框架配筋进行优化,煤仓间框架钢筋用量降低了近20%,节约工程投资近百万元,达到了降低工程造价的目的,取得了显著的经济效果。通过百万机组电厂煤仓间框架优化设计,笔者对优化设计有了更深刻的认识:优化设计首先要明确目标,即在满足使用功能及规范要求的情况下最大限度的降低工程造价,节约工程投资;其次优化设计要注重过程控制,力求在设计的每一个阶段做到最优。对于结构专业而言,过程控制主要在以下两个阶段实现:一是在结构的布置方案阶段,二是在结构的配筋计算和细部构造设计阶段。
作者:刘建伟 万力 李国田 付伟 单位:河南省电力勘测设计院 国核电力规划设计研究院
【摘要】随着我国建筑框架结构建筑的不断发展,研究其设计的有关问题凸显出重要意义。本文首先对建筑框架结构做了概述,分析了建筑的基础设计有关问题,探讨了建筑框架结构设计的主要技术措施,最后着重论述了关于柱下独立基础设计阶段的有关问题。
【关键词】建筑;框架结构;设计;分析
一、前言
建筑框架结构有着其独特的建筑特征,应该引起有关人员的格外注意。研究建筑框架结构建筑设计的有关问题,能够更好地指导我国建筑框架结构建筑的实践,从而更好地推动该项工作的进步。本文从介绍建筑框架结构施工的特点着手本课题的研究。
二、建筑框架结构概述
当前建筑工程多层结构的有着明显的重要特点,这些特点给建筑工程的建筑框架结构特点带来了新的趋势。多层建筑在竖向构件以及构成方面带来了逐层累积的重力以及荷载,这就需要较大尺寸的柱体以及墙体来支撑,给工程框架结构施工带来了新的技术要求。
与此同时,建筑的构件还需要承受地震荷载以及风载荷等荷载,而且这些荷载都属于非线性的竖向分布荷载,而且对建筑高度的敏感程度较高。以地震荷载为例,就层数较低的建筑而言,考虑这些建筑的荷载时一般只需要考虑恒定荷载以及部分动荷载,而对于建筑物的墙体、柱体以及楼梯等结构,一般不会予以严格控制,其他构件满足设计要求之后,对应的这些构件也都达到了设计要求。同时,对于现代化的钢架支撑系统,在设计的过程中在没有提出特殊承载要求的时候,不需要对柱体以及梁的尺寸加大,只需要增加板就能达到对应的要求。但是,对于多层建筑,解决上述问题还不够,首先要解决的问题除了抗剪问题之外,还需要考虑抵抗变形以及抵抗力矩的问题。
三、建筑工程的基础设计问题分析
摘要:目前对于房建来说,最常用的就是框架结构,框架结构成为了房屋的主体受力骨架,它将承受自身的永久荷载,和楼层上面的物品包括人的活动等形成的可变荷载,当然还有风荷载,风荷载对于框架结构来说,会让其产生剪切变形和弯曲变形,对于单个构件来说,在风荷载的作用下该构件受到的剪力和弯矩影响较明显,但对于整个框架来说,由于其连接可靠,常视为一个整体,从这角度考虑设计就偏于经济;同时由于现代技术的发展,修建框架结构变得更加容易,使其成为了现代高层建筑的首选形式,因此今天我将通过自己的学习来谈谈框架结构的梁板柱设计。
关键字:框架结构 ;经济 ;高层建筑 ;设计
中图分类号:TU208文献标识码: A
框架结构的主体就是就是框架柱和框架梁,同时还有基础、楼板,通俗点讲框架结构就像板凳,主要目的就是承受人类活动所产生的荷载,只是框架结构比板凳更宽更高,对于框架结构的设计主要就是梁板柱的设计,在此我将逐一介绍。
框架柱的设计
框架柱犹如当今国家的经济,对于框架结构来说它是最基础的,也是最为重要的。框架柱可以简单看着悬臂柱,它的固定端就是基础,其常用形式就是钢筋混凝土,其承受的主要荷载就是轴心压力荷载,由于高层建筑很高,从受力来看,柱的长细比很大,其稳定性不易满足,因此框架梁可以作为侧向支撑,从而将柱的长细比缩小到界限之内;框架柱的常用形式是矩形和圆形,圆形由于支模比较麻烦,因此在工程上通常都是矩形,相信大家都知道,矩形有强轴和弱轴之分,由于房屋横向长度通常长于纵向长度,因此横向刚度大于纵向刚度,因此矩形柱的强轴方向就放在纵向,框架柱的正截面设计的计算公式是:
式中轴心压力设计值
轴心受压承载力设计值
【摘要】:本文首先介绍了多层建筑框架结构加固设计的原则,然后探讨了多层建筑框架结构加固设计的要点,最后针对设计构造中的常见问题及处理措施进行了探讨。
【关键词】:多层建筑;框架结构;设计
中图分类号:TU472 文献标识码:A 文章编号:
一、多层建筑框架结构加固设计遵循的原则
1.一定要多道防线,降低结构风险
建筑结构设置多道防线,能够在遇到风险时,通过所有抵抗外力结构联合起来将风险障碍物一层层的阻碍,缓冲其速度,同时相互支撑,这就好比一个物体从高处掉下来,那么当这个物体掉下来时可能就比没有障碍物阻碍的物体或者障碍物少的受损度小很多。这个时候,我们不能把结构重心全部寄托在单一的构件上,在土建结构中我们知道多肢墙要比单片的墙好,而框架剪力墙要比纯框架好,我们知道鸟巢外形结构的设计,是多道防线设计思路的最好体现。
2,一定要抓大放小,保全重要结构
在建筑框架结构设计中有这么一种说法,那就是“强柱弱梁”“强剪弱弯”,这不禁勾起了人们对这种说法产生疑问,问什么结构要强柱弱梁,强剪弱弯,在我们的印象中强柱强梁肯定会比强剪强弯要更加结实,更加安全。但是如果所有的结构构件都强了就不好了,将会存在非常大的安全隐患。我们知道绝对安全的结构在这个世界上是不存在的,无论哪种结构体系都不能在任何情况都可抵御各种外界的破坏。每个构件的作用都不同,整个结构体系就是由这众多的构件协调组合而成,并依据其重要性来区分轻重。每个结构构件共同抵抗外力的目的,就是为了在遭遇强大的外界破坏力时,能够保住其中最重要的部件不受损坏或者至少是最后才遭遇摧毁,这就是要做出取舍的时候了。所以最明智的选择就是在建筑框架结构设计之初就先衡量孰轻孰重,哪部分是主要构件,哪部分是次要构件,当强大的破坏力来临时,首当其冲的应该是次要的构件,在设计中各个部件千万不可平均受力,那样将损失惨重。我们知道在钢框架的结构设计中,如果柱不幸倒塌,梁也不可能存在,而如果梁倒了的话,柱依然可能存在,这也就说明了柱起到的作用要比梁大。所以在建筑框架结构设计过程中,为了保证柱免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,这就要把梁放在相对比较薄弱的环节上,使其能够承受大部分外来破坏力,尽可能阻挡对柱的破坏,使损失降至最低。而如果把梁和柱都设计在主要环节上,则有可能使梁和柱遭到同样的破坏。
摘要:随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,建筑框架结构设计作为现行比较常用的实际模式,已经广泛应用在各类建筑中。
关键词:框架结构,设计 , 建筑结构
Abstract: with the construction model and building the function requirement becoming more diverse, whether industrial structure or civil building, building frame structure design as the current used frequently in actual mode, has been widely used in all kinds of buildings.
Keywords: frame structure, design, building structure
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
从大学毕业以后到现在入设计行业已经满5个年头,近些年建筑行业较火,设计任务多,这就需要我们设计师既要高效作图的同时又要保证施工图质量。在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
一、建筑框架结构设计的说明
建筑框架结构设计是主要设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮抗渗做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及施工图中未画而通过说明来表达的信息。
【摘 要】伴随现代社会的快速发展,在现代的建筑结构框架建设中,为满足社会需求,就需要对其自身存在的功能进行多方面的要求。针对于此,在进行框架结构的设计过程中就应当了解在我国全面城镇化建设中,应当如何应对全面的设施建设,依据已有的结构框架设计形式进行改进。通过大胆灵活的结构设计原则,从而完成在现代建筑的抗震能力以及设施建设上的全面信息建设,并通过改善配套设施的有效性处理,完成对整体信息的全面配合建设。本文以满足现代城镇建设中的建筑要求为根基,从结构框架设计着手分析现代城镇建筑上的合理性建设依据。
【关键字】概念设计;结构荷载设计;抗震;计算;
随着我国建筑领域的发展,在建筑行业的结构设计上,也发生了翻天巨变。结构设计是以转化成经济建设有效途径作为最终目的,且需要建筑结构框架能够满足多方面的要求。由此,进行高水准的设计,需要参照相关部门在城建结构标准的定性分析基础上来进行全面设计。在进行框架结构的设计过程中应当了解在我国全面城镇化建设中,应当如何应对全面的设施建设,依据已有的结构框架设计形式而进行改进。下面我们从建筑框架结构设计中所出现的问题以及所依据的原则进行分析讨论。
一、框架结构设计的原则
首先,合理的结构框架应当是刚柔并济的。在结构的设计上,为了保证设计的合理性,应当符合现阶段的社会需求理念。在结构的稳定性问题上,“刚”是为了保证建筑在受到强烈震动时,能够保证结构的稳定性;“柔”则是在建筑受到震动冲击的过程中,能够更好的缓解冲击时的瞬间冲击力,从而保护建筑不被破坏。如果结构稳定性强度低,那么就不能够更好的抵抗地震等恶劣环境,如果结构稳定性过高,虽然符合了当地的建筑使用标准却造成资金浪费。所以保证结构设计的合理性,是为了保证在达到建筑标准的同时,且能够规范资金的投入使用量。
其次,在整体结果满足了框架合理性的同时,应建设多道防线,以保证结构建设的安全有效性。在对结构框架设置进行的全面方位设计中,其安全性都是建立在设计的安全防线问题上的。建筑框架剪力墙的安全系数也应更高,为了保证在大灾难来临前墙体能够持续更长时间的稳定性。同时,在结构设计中考虑到的其他方面,应当以满足实际的社会生存需求为原则。
最后,在满足多道防线防止崩塌的问题前提下,应加强改善对框架体系内的强柱弱梁的问题,注意锚固体系的设计规则,以框架结构内部设计体系来进一步完善来把握好对结构方案的全面设计。
依据以上三点原则进行框架设计,以满足现代社会发展为根本标准,从大方面设计到局部设计都应当遵守这个原则。
摘要:异形框架结构是建立在普通框架结构基础上的,它通过加设一些边缘构件(如边缘壁柱和边缘壁梁),提高框架柱、框架梁及框架节点区的刚度等方法,提高结构的整体抗侧刚度与耗震能力,与框架(框剪)结构相结合,能形成异形框架-框架(框剪)结构等。异形框架结构不仅能有效地解决纯框架结构位移不符合规范要求,还能解决框剪结构中剪力墙的数量偏少引起位移不符规范要求,或结构扭转情况较严重等问题。文中对异形框架结构的整体变形和受力特点进行了分析,并提出地震作用下异形框架结构的屈服顺序,增加了框架和框剪结构的抗震防线。
关键词:框剪结构,抗震
Abstract: abnormity frame structure is built on ordinary frame structure based on it through the added some edge components (such as edge BiZhu and edge wall beam), improve frame column, frame beams and framework of the node stiffness methods, improve the overall structure of the lateral stiffness and consumption earthquake ability, and the framework (box shear) structure combination, can form abnormity framework-framework (box shear) structure, etc. Alien frame structure not only can effectively solve the pure frame structure displacement don't conform to the standard, still can solve the box in the shear wall structure cut too few quantity cause displacement symbol standard requirements, or structure change more serious problems. In the paper, the frame structure of the alien deformation and mechanical characteristics are analyzed, and put forward under the action of earthquake alien structure of the yield of sequence framework, increase the framework and frame structure of the seismic shear line.
Keywords: box shear structure, the earthquake
中图分类号: TU398+.2文献标识码:A 文章编号:
一、异形框架结构定义及结构体系
1.异形框柱与异形框梁截面形式
异形框柱其实和剪力墙带端柱约束边缘挂件从截面角度看是非常的相似,我们把它称为带边缘壁柱的异性框架柱,水平剪力和竖向力主要由主框柱承担,边缘壁柱辅助框柱只承担了少量的竖向力,大多数承担的是水平剪力。边缘壁柱可以依据下面四个情况进行设置:在中间的框柱两侧同一个方向上设置;框柱的四面同时进行设置;在框柱的一侧进行设置;取用框柱的三个方向进行设置。具体情况如图1所示:
摘要:随着我国建筑行业的发展,框架结构在新建楼房建筑中应用越来越广泛。但是由于建筑受到多方面因素的影响,很多框架结构建筑出现不同程度的问题,为了保证建筑的安全性与稳定,切实保护人民生命财产安全,需要进行加固处理。本文中结合多年来的实际工作经验对当前多层建筑的框架结构加固方法进行了分析,供今后同类工程借鉴。
关键词:框架结构;加固;设计;问题
中图分类号: TU323.5 文献标识码: A
框架结构建筑进行加固处理,可以提高建筑的整体性能,保证建筑稳定可靠,保证人们的使用安全,能够避免因拆除重建产生的高额成本,免除因重建造成的巨大损失。据相关研究表明,对建筑进行加固处理比拆除重建节省约40%的成本,工期也能够大大缩短。因此加强对框架结构建筑加固的研究具有非常重要的意义。
一、多层框架结构建筑加固设计的主要方案
实际的工程加固设计中,设计人员应根据多层框架结构建筑的实际情况选取科学、有效的加固设计方案,并进行严谨施工。以下,笔者将对主要的多层框架结构加固设计方案进行总结。
(一)抗震墙加固法
抗震墙加固法是多层框架结构建筑加固中的一种重要方案。一般来说,当框架结构抗震能力不足或扭转效应偏大时,设计人员可优先考虑采用增加抗震墙加固方法。在具体施工中,可通过增设剪力墙或翼墙实施。