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多层建筑结构设计

时间:2023-07-14 17:34:45

多层建筑结构设计

多层建筑结构设计范文1

关键词:多层;木结构建筑;结构;电气;设计

中图分类号:TU318文献标识码: A

前言:现阶段,广大城市居民更加重视反恐安全、结构本身安全和减灾、防灾问题了,所以,建筑物中的结构安全设计、应急供电设备以及安防、消防和防灾设备也都是必不可少的,对于木质结构建筑而言,做好结构设计和电气设计也就显得极为重要。

一、木结构建筑结构设计特点

1、安全性

火灾起因大多数是电火,防火是木结构建筑的首要问题。木材经过防火处理以后即可达到建筑防火要求;燃烧后的逃逸时间较长;设计合理的木结构建筑具有良好的抗震性能;以及建筑的密封性,在采用了新型的密封材料以后具有良好的密封性能。

2、环保性

木材本身就是一种环保的建筑材料,搭配使用绿色环保的辅助材料和涂料。使得木结构建筑在施工过程中远优于钢筋混凝土等建筑对水的污染,产生的温室效应,消耗的资源以及对空气的污染等。

3、宜人性

建筑设计人员在进行设计时需要考虑居住环境的综合因素,使建筑环境安宁、温馨,也只有木质建筑才能做到这一点。木材有良好的保温、隔热、隔音性能,可以很好的调节空气湿度,使生活质量得到很大的提高。

4、工业化

木结构建筑的配件和辅助材料可以达到标准化、系列化生产,零部件可以由工厂专业化生产,集生产、运输、组装、装修于一体,使得木结构建筑较混凝土结构具有更短的施工周期。

二、多层木结构建筑基础结构设计要点

木结构建筑自重较混凝土和钢结构轻,并且高度限制在三层以内,所以基础较小,比混凝土和钢结构更节省成本。基础还必须能承受地震作用。当确定埋深并设置地下室或架空层时,基础还必须能够抵抗作用于基础墙的土压力和水压力。

基础不应随时间的推移而产生显著或不均匀的沉降,它们应不受土的冻结和融化的影响。基础应为轻型木结构房屋建筑提供一个水平基面。基础问题会导致上层木结构整体出现问题。在白蚁危害较大的地区,规划/架空层,并将这一部分空间作为围护结构的一部分(使用空调),那么通过控制基础内热量的流失,从而既达到节能目的,并为居住者提供舒适的地下室空间。尤其是随着能源价格的持续升高,这种控制就显得非常重要。

控制基础和基础水泥板内的潮气也很重要,尤其是对居住单元地下室的建筑物。地表水或地下水不得通过基础墙或水泥板渗入。同时应阻止土壤湿气通过渗漏或毛细作用渗入并影响轻型木结构房屋的耐久性。

基础为首层楼盖提供直接支撑,木结构房屋中,基础顶板可采用木结构或钢筋混凝土。基础墙和基础梁由柱支承,基础顶板布置在基础墙和基础梁之间。在地下水位高和排水不畅情况下,如上海地区,悬挂式钢筋混凝土顶板比木结构顶板更常见。

如果基础墙与基础底板共同形成地下室或爬行空间/架空层,并将这一部分空间作为围护结构的一部分(使用空调),那么通过控制基础内热量的流失,从而既达到节能目的,并为居住者提供舒适的地下室空间。尤其是随着能源价格的持续升高,这种控制就显得非常重要。由于地下室空气已成为室内空气的一部分,空气流动的控制(通风)也是一个重要的考虑因素。

由于地下室空气已成为室内空气的一部分,空气流动的控制(通风)也是一个重要的考虑因素。传统上,与结构安全相关的问题是基础规范的首要考虑因素。这些规范的应用通常取决于当地的土壤和水质条件。现有的有关基础的建筑规范,对木结构没有特别提及,所以在某些情况下,可能需要进行工程设计。

基础设计时,除了以上本专业满足规范要求外,还应及时与电气专业沟通,确定合理的方案,做好预埋工作,使其方便电气专业的施工、满足电气专业的设计规范。

三、多层木结构建筑电气设计要点

1、规范引用

木结构本身在高温下很容易失去承载力,在我国建筑电气设计依据的相关设计规范和标准中,甚少针对木结构建筑电气设计的相关要求。仅在GB 50016-2006《建筑设计防火规范》第5.5.2条规定:木结构建筑不应超过3层

在加拿大依据《National Building Code of Canada 2005》(以下简称《加拿大国家建筑规范》3. 2. 2. 45和3. 2. 2. 52中规定,允许Group C(居住类建筑)和Group D(商用和个人服务业建筑)两类建筑在安装喷淋系统的情况下,采用4层及以下的木结构建筑。

因此,对3层以下的多层木结构建筑,可按照我国电气设计相关规范要求进行电气设计。对4层木结构建筑,可在分析工程性质、火灾危险性,通过消防性能化设计后,按照我国相关规范并参照加拿大相关规范进行电气设计。

2、防雷系统

a. 在屋顶装设接闪带作为接闪器,在屋顶四周女儿墙上采用≥Φ8热镀锌圆钢、热镀锌扁钢支架明敷,屋顶接闪带网格不大于20 m ×20 m或16m×24m

b.引下线采用≥Φ8热镀锌圆钢沿建筑物四周均匀布置,其间距沿周长计算不大于25 m,引下线沿建筑物外墙明卡敷设,卡子间距为1 m。引下线上下两端分别与建筑物防雷装置焊接连通。引下线在距室外地面上1. 8 m处设断接卡,其上端与引下线连接板焊接连通。连接板处宜有明显标志,由断接卡引下的地面上1.7 m至地面下0.3m的一段接地线采用改性塑料管或橡胶管加以保护。

c.一般采用共用接地,接地极由建筑物桩基主筋、轴线处的基础底板上下两层主筋中的两根通长筋焊接连通形成的基础接地网组成。

依据《加拿大防雷系统安装标准》第3. 1条规定,保护25 m以下建筑物的防雷装置为一类防雷装置(class 1)《加拿大防雷系统安装标准》对一类防雷保护装置设计要求如下:

a 屋顶接闪器:平屋顶建筑屋顶接闪器应沿四周安装,接闪带应安装在屋顶四周最高处离屋顶边缘不超过0. 5 m处。

b.引下线:对于平屋顶建筑,屋顶四周每30 m间隔应设置至少一条引下线,且引下线的总数量不应少于2条。引下线的位置分布:对于矩形状的建筑,如果只有2条引下线,应按对角分布设置;如果超过2条,则应沿着屋顶四周分布设置且间隔不超过35 m;对于圆形和其他形状的建筑,引下线应沿着屋顶四周均匀分布设置

c接地极:所有的引下线都应连接到接地极,接地极至少有一条主要的基础接地网。

d.防雷材料的要求:防雷材料应采用铜、铜合金、铝、铝合金或不锈钢。另外,覆铜钢条和热镀锌圆钢可用做接地极,热镀锌圆钢还可用做接闪器的支撑、连接器,以及钉、螺钉、螺栓、板材等。

3、电气布线

为消除电气火灾的隐患,多层木结构建筑物内电气管线的安装除满足我国相关规范规定外,可参考加拿大、美国等木结构建筑标准配套体系的要求,采用配套的标准件安装。

我国建筑电气设计依据的相关设计规范和标准中,甚少针对木结构建筑电气设计的相关要求。考虑到木结构建筑属易燃物,可借鉴《建筑设计防火规范》对电气缆线敷设的规定进行设计:配电线路暗敷时,应穿金属管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30 mm;明敷设时,应穿金属管或封闭式金属线槽,并应采取涂刷防火涂料等防火保护措施;电气管线及金属线槽穿越防火分区、楼层时应在穿越处,采用与防火分区相同耐火极限的防火材料封堵。在满足规范的前提下,还应及时与结构专业沟通,确定安全、合理的方案,

结语:综上所述,随着社会生活的提高、人们生活水平的提高和观念的更新,现代木结构建筑将逐渐为人们所接受;随着木结构科研水平的提高和木结构建筑自身优势的显现,现代木结构建筑一定会在中国建筑市场占有一席之地,并在中国未来的经济建设中发挥极其重要的作用。同时,随着建筑技术的不断提升,对建筑的结构设计和电气设计的要求不断提高,在设计过程中,不仅需要与国家相关规范相符合,而且还要满足建设方的要求,所以需要设计人员对结构设计和电气设计的基本设计要点进行掌握,重点注意设计过程中的一些重要环节,做好结构和电气两个专业间的相互配合工作,确保多层木质结构建筑的结构和电气的可靠性和安全性。

参考文献中,能否把涉及到结构设计的内容,排在前边

参考文献:

[1] 夏能勇.现代城市多层木结构建筑电气设计的要点[J].江西建材,2012,(02).

[2] 陈宏飞.浅谈多层木结构建筑电气设计的特点[J].建筑设计管理,2011,(03).

[3] 蒋小洛.现代住宅电气设计与智能化[J].温州大学学报,2002,(03).

[4] 梁剑国.小区入口景观工程改造的电气设计[J].广东建材,2007,(06).

[5] 聂勇.论精装修房电气设计和施工的做法[J].科技资讯,2008,(22).

[6] 秦娴敏.住宅卫生间电器用电安全研析[J].福建建材,2008,(05).

多层建筑结构设计范文2

【关键词】多层砼框架;房屋建筑;结构设计

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。

6结语

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,促进我国建筑行业的发展和进步。

参考文献:

[1]王磊,张伯林.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应当注意的几个问题[J].煤炭工程,2007,(9):29-30.

多层建筑结构设计范文3

关键词:民用建筑;多层框架结构;设计;问题;注意事项

前言

相较于工业建筑,民用建筑对个性化和实用性具有更高的要求,这也使现代民用建筑更重视建筑的造型及功能性,同时对民用建筑质量也具有较高的要求。因此在民用建筑结构设计过程中,需要利用现代化的结构设计理念来提高当前民用多层框架结构设计的水平,重视民用建筑多层框架结构的基础设计和上部设计问题,确保民用建筑结构具有较好的稳定性。

1 民用建筑物结构的概述

民用建筑中,框架结构作为建筑的骨骼,因此需要对框架结构进行合理设计,在具体设计过程中,由于结构避免不了会受到建筑物外观的影响,因此需要综合多方面因素进行考虑,如当地地质条件、抗震等级等,以此来合理布置结构,并对梁上的长短及柱的根数进行确定,确保梁与柱连接节点结构的合理性。

2 民用建筑多层框架结构设计中出现的问题

2.1 多层框架的计算简图不合理

在当前民用建筑多层框架结构设计过程中,存在着计算简图不合理的问题。在对多层框架结构设计时,往往是按照中心受压来对建筑的独立基础进行计算,同时对于有无地下室情况也没有考虑。针对相关设计规范要求,我国民用建筑框架结构地柱的高度应以基础顶面至首层楼盖顶面的高度为主,即在简图计算时需要以整体进行计算,要把基础层纳入计算中,并结事荷载情况进行一起计算。同时在拉梁层设计时,对底层柱配筋是由基础拉梁顶面截面控制还是基层顶面的截面控制进行比较。这就充分说明了按照中心受压计算的不合理性,这必然会对民用建筑多层框架结构的安全性和稳定性带来较大的影响。

2.2 多层框架柱配筋调整不合理

当前建筑工程实施过程中,许多时候都没有严格按照权利具体的计算结果来进行配筋,这就导致多层框架柱配筋率的现象普遍存在。一旦发生地震,在扭转剪力及双向弯矩作用下,横梁及内柱会受到较大的损害,特别是对于质量不均匀的框架会带来更大的破坏性。而且在民用建筑多层框架计算时,对于温度和基础不均匀沉降所带来的影响往往较为忽视,这就导致多层框架柱配筋存在调整不合理的问题,从而对民用建筑整体框架结构的安全性带来较大的影响。

2.3 对框架梁裂缝宽度的忽视

在框架梁施工过程中,受制于混凝土强度及钢筋直径、类型的影响,框架梁避免不了会存在裂缝,而且混凝土强度和钢筋直接关系到框架梁的裂缝宽度,但在具体结构设计时,这点往往结构设计师容易忽略掉,这就造成民用多层框架结构建筑对灾害抵抗能力较差,建筑的整体安全性无法得到有效的保障。

3 民用建筑多层框架结构设计的注意事项

3.1 针对多层框架结构设计问题的注意事项

3.1.1 合理选择截面尺寸和计算简图

在进行民用建筑多层框架结构设计时,需要合理选择梁和柱的截面尺寸,确保其取值与规范要求相符。为了有效的提高建筑的抗震性能,柱线刚度和梁线刚度比值在大于1。合理计算民用建筑多层框架结构的简图,在基础计算时要对地基土的约束力给予充分考虑,并要进行复算,确保计算简图的合理性和科学性。

3.1.2 调整框架柱的配筋

在地震力作用下,角柱和边柱会产生偏心受拉的问题,因此在具体设计时,柱中内纵筋总截面要大于计算值,利用井字或是菱形作为框架柱箍筋形式,以此来提高对混凝土的约束力。当底部和柱的底层需要进行加强时,需要对配筋进行焊接,这样才能有效的提高底部的稳定性。在对框架柱配筋进行调整时,需要充分的与当地温度、基础土层等情况进行结合,从而对配筋或是箍筋进行放大及加密处理。

3.1.3 调整框架梁裂缝宽度和斜截面配筋

对于结构设计师来讲,在对民用建筑多层框架结构进行设计时,需要充分重视框梁裂缝的宽度问题,而且要针对对裂缝带来影响的因素来对梁的配筋和梁的横截面尺寸进行适当增加。在输入结构建设模型数据时,恒活载数值需要做到分开输入,从而为内力组合及裂缝宽度计算提供更多的便利条件。同时还要做到弯矩调幅的合理、准确应用,具体实施过程中,可以先对梁端固定弯矩进行调幅,分配力矩,也可以根据力矩分配方法来计算梁端弯矩,并使其与调幅系数相乘,以便于实现准确运用弯矩调幅的目的。

3.2 多层框架民用建筑基础设计的注意事项

在民用建筑多层框架结构基础设计时,需要详细的对地质报告进行了解,并能够正确使用地质报告,分析和判断报告中的内容,使其与建筑场地内的地质条件及建筑的具体情况进行结合。在基础设计时,在保证多层框架承载力要求下,可以选择具有较强经济性的浅基础,并与地质情况、建筑结构、建筑类型及建筑承载力等多方面因素进行有效结合,确保多层框架建筑基础的稳定性。当多层框架结构建筑基础采用独立基础或是条形基础时,这种情况下基础面积的确定需要由基础的承载力来决定,并进一步设计电算,确保结构能够与相关规范相符。

另外,在对地基进行处理,要采用科学、合理的处理手段,充分的利用力学、物理学相关理论,并与工程实际情况进行有效结合,从而保证地基的牢固性和安全性。

3.3 多层框架民用建筑上部设计的注意事项

首先,在抗震设防地区,应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则,一项成延性框架。恰当的运用“强柱弱梁”的原则可以节约费用,做到经济实惠;还可以使楼层的净空高度得到加大,来提高建筑的整体刚度。

其次,在框架梁的配筋设计上,主要在主梁和次梁之间相交的地方要增加箍筋和吊筋来保证稳定性。比如,当梁端的纵向受拉钢筋的配筋率大于2%时,要加大箍筋的最小直径到至少2mm,结构设计师不能忽视这个问题,要根据实际情况及时的调整,这也不代表在进行框架计算时荷载取值并不是越大越好,要结合各种具体的情况来进行设计计算等。

最后,在现浇楼板设计中的注意事项是:由于楼板通常包括单向板和双向板,在普遍情况下,可以运用次梁把楼板变为双向板的结构,保证整体的受力合理,配筋的均匀等,双向板的厚度一般要薄于单向板。

4 结束语

当前民用建筑多层框架结构设计过程中存在许多问题,这就需要设计师要对结构设计的基本内容进行掌握,并认真对民用建筑多层框架结构设计中存在的问题进行深入分析,针对具体的问题采取有效的措施进行处理和防范,有效的改进民用建筑多层框架结构的设计,确保整体设计水平的全面提升,有效的确保民用建筑多层框架结构的稳定性、安全性和实用性。

参考文献

[1]谢闯.浅述多层框架民用建筑结构设计常见的问题[J].城市建设理论研究,2012,11:97-99.

[2]黄革.论多层框架结构设计的问题[J].科技致富向导,2011,15:214.

多层建筑结构设计范文4

关键词:多层建筑 结构 稳定性 影响因素

我国政府对住宅建设十分关心,特别是改革开放以来给予了高度重视,投入了大量的人力、物力和财力,近期住宅建设成为新的经济增长点和居民消费热点,因此,积极开展住房制度改革,推进住宅商品化,为广人居民提供良好的居住环境,是全社会关注的重要课题。

由于我国是一个人口大国,农村人口占全国人口比例十分大。因此农村居民住房也是一个急需解决的问题。而在住宅建筑中多层房屋结构最为适合农村及中小城市的使用。所以多层宅在我国农村新建或正在建造的住宅中占90%以上。

多层房屋结构的广泛使用的有一个重要的问题:就是多层房屋结构的稳定性。若这个问题得不到重视那么将会给我们带来不少的安全隐患。

一、多层建筑结构的概述

住宅建筑按其层数分为:低层(l~3层)、多层(4~6层)、中高层(7~9层)、高层(l0层以上)四类。

从80年代开始至今,是我国多层房屋建筑在设计使用及施工建筑等各方面得到迅速发展的阶段,各中等城市以及广大农村都普遍兴起建造以框架结构、砖混结构、砖木结构、加筋砌体等多层建筑。

多层住宅为4~6层高的住宅,借助公共楼梯解决垂直交通,其优点在于:①它比低层住宅占地少,比高层住宅建设工期短,一般开工一年内即可竣工;②公摊面积少,无需像高层住宅需要增加公共走道、电梯、高压水泵等方面的投资,物业费也较低,整体的性能价格比高;③结构设计成熟,建材可就地大量工业化、标准化地生产。因此,多层住宅造价较低,售价适中,易于被普通消费者接受。

由于宁波市所辖地区有很多城乡结合地区,因此都存在很大部分的农村自留地。因宁波是石灰岩地质环境、地下溶洞较多的情况,高层建筑对自留地拥有者来说又投资太大,所以宁波的自留地建筑物主要是以3~6层的多层为主。多层建筑在宁波的广泛使用,不但能够改善广大群众的居住水平,而且通过房屋的出租提高群众的收入。所以多层房屋在宁波推广的比较普及。

二、设计对多层建筑结构稳定性的影响

1.多层建筑的基础

多层房屋建筑无地质详勘报告,仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计;采用换土垫层进行软弱地基处理,不进行换土垫层设计,只凭经验处置,没有进行垫层宽度和厚度计算,既不安全,又不经济。

2.多层建筑的砖混结构房屋中构造柱兼作承重柱用

在砖混结构中,构造柱不但能够提高墙体的坑剪能力,而且构造柱与圈梁联结在一起,形成对砌体的约束,这对于限制墙体裂缝的开展,维持竖向承载力,提高结构的抗震性能有着重要的作用。

在当前结构设计中,构造柱经常被作为承重柱使用,这种做法使得构造柱提前受力,柱底基础的抗冲切、抗弯曲及局部承压强度必然不能满足要求,降低了构造柱的拉结和约束作用,一旦遭遇地震,构造柱位置因应力集中首先破坏。

3.多层建筑在框架结构设计中,只注意横向框架而忽视纵向框架

现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算,纵向框架与横向框架同等重要。一些结构设计者对于非抗震设计,没有考虑地震的纵向作用,在实际设计中经常出现梁的支座负筋,跨中纵筋及箍筋的配筋置均不足的现象。

4.多层建筑的悬挑梁的梁高选用过小

设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算,而忽略了对梁挠度的验算。梁高选用过小,引起梁截面的受压区应力过高,梁的延性减小,在竖向地震作用下易发生脆性破坏,失去承载力。

5.多层建筑的连续梁按单梁进行设计

这种情况多发在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小,没有引起设计者的重视,为图受力分析方便,设计者把实际应为连续梁的边梁按简支梁进行设计,致使边梁在支座处上部负筋配置量过少,加载后梁支座上部受拉区出现竖向裂缝,引起梁上的拦板出现竖向裂缝。

6.多层建筑的楼板设计常见题

板是建筑工程中的主要承重构件,是它将楼面、屋面的荷载传递到墙或梁,楼板的设计问题必将影响梁、墙、柱等构件安全。整个设计考虑不周,容易出现质量隐患。楼板设计中常见如下几个问题。

1)对板的受力状态认识不足,简单地将双向板作单向板进行计算,使计算假定与实际受力状态不符,导致一个方向配筋过大,而另一方向仅按构造配筋,造成配筋严重不足,致使板出现裂缝。

2)计算板承受线荷载的弯矩时,常常将该部分线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。另外,在板的设计中没考虑板上砌墙的影响,在板支承点上部出现了负弯矩,致使板顶出现裂缝。

3)双向板有效高度取值偏大。双向板计算时应考虑两个方向的弯矩,取各自的有效高度,一般长向的有效高度比短向的有效高度小。有的设计者为图省事或对板受力认识不足,取两方向的有效高度一致进行配筋计算,致使长跨有效高度偏大,配筋降低,使结构构件存在的质量隐患,甚至出现开明缝的现象。

总之,我们设计工作者应按规范相应的构造要求严格执行,才能从根本上消除设计质量的隐患。

三、抗震设计对稳定性的影响

1.抗震措施

当前,在抗震设计中,从概念设计、抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁、强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用己得到普遍的认可。

2.多层建筑的抗震设计理念

我国《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求。“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的。第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值,并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。

参考文献:

1.建筑施工手册编写组,建筑施工手册,3版。北京:中国建筑工业出版社

多层建筑结构设计范文5

关键词:房屋建筑 框架结构 设计要点

与传统建筑结构相比钢筋混凝土多层框架结构有着明显的优势,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。近年来随着城市居民对建筑使用性能以及质量需求的不断提升,以及城市发展规划对土地利用率要求的进一步提升,我国城市建筑事业发展越来越多的采用多层框架房屋结构设计,但在多层框架房屋结构设计与应用过程中还存在很多问题,需要在设计过程中加以注意。

一、多层框架结构设计的原则分析

首先,在抗震设防地区,应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则,一般成延性框架。恰当的运用“强柱弱梁”的原则可以节约费用,做到经济实惠;还可以使楼层的净空高度得到加大,来提高建筑的整体刚度。其次,在框架梁的配筋设计上,主要在主梁和次梁之间相交的地方要增加箍筋和吊筋来保证稳定性。比如,当梁端的纵向受拉钢筋的配筋率大于2%时,要加大箍筋的最小直径到至少2mm,结构设计师不能忽视这个问题,要根据实际情况及时的调整,这也不代表在进行框架计算时荷载取值并不是越大越好,要结合各种具体的情况来进行设计计算等。最后,在现浇楼板设计中的注意事项是:《混凝土结构设计规范》规定:两对边支承的板应按单向板计算;四边支承的板,当长边与短边长度之比不大于2.0时,应按双向板计算;当长边与短边长度之比大于2.0但小于3.0时,宜按双向板计算;当按沿短边方向受力的单向板计算时,应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋;当长边与短边长度之比不小于3.0时,可按沿短边方向受力的单向板计算。因此,设计人员在设计楼板时,应区分好单向板和双向板,这是正确进行楼板设计的前提。

二、多层框架结构设计要点分析

(一)基础连系梁的设计

如果建筑的基础埋置相对较深时,应当利用基础连系梁来降低底层柱的计算长度。同时,应当在±0.00之下设计连系梁,从而组成有效的框架,而位于连系梁之下的柱应当利用短柱来对其实施加强处理。倘若基础连系梁受到楼梯柱或填充墙等荷载作用时,在进行计算时,应当与所连柱的最大轴力设计值的10%进行叠加,基础连系梁的配筋应当与梁的受力需求相符合。倘若有抗震设防需求时,基础间应当顺着两个主轴的方向来对基础连系梁进行设计。另外,当独立基础埋置不深时,基础系梁宜设置在基础顶部。当基础系梁的受弯承载力大于柱的受弯承载力时,地基和基础可不考虑地震作用,应避免基础系梁和基础之间形成短柱。另外须注意的是:一、二级框架结构的基础系梁除承受柱弯矩外,边跨系梁尚应考虑不小于基础系梁以上柱下端组合的剪力设计值产生的拉力或压力。基础系梁截面高度一般可取柱中心距的 1/12~l/18,截面宽度可取 1/20~1/30。

构造基础系梁的截面可取上述限值范围内的下限值,纵向受力钢筋可取上述所连接柱子的最大轴力设计值的l0% 作为拉力或压力来计算,当为构造配筋时,除满足最小配筋率外,还不得小于上下各 2Φ14(二级钢),箍筋不得小于Φ8@ 200。当基础系梁上作用有填充墙或楼梯柱等传来荷载时,基础系梁截面应适当增加,计算出的配筋应和上述构造配筋叠加。构造基础系梁顶标高通常宜与基础顶标高相同。在这种情况下,基础宜按偏心受压构件计算。

(二)抗震性的设计分析

为满足建筑结构的抗震要求,在进行多层框架建筑结构设计时,设计人员要保证梁的刚度取值准确、客观,如果取值无法确定时,要尽量取比较大的值,避免梁的刚度过小,在垂直荷载下,梁端负弯矩计算结果比实际值大,从而增大了梁端负弯矩配筋量,使得抗弯安全储备偏高,在地震作用下,就会引起一些不安全因素。对于梁端负筋,在设计过程中,设计人员要尽量取小的负筋计算值,这样才能为梁端塑性铰的及时出现提供保障。在进行设计时,设计人员要保证梁端负筋配置量低于需求量,或者正好等于需求量,并适当的放宽跨中配筋,对于多层框架建筑结构,为方便施工,设计人员可以将配筋相差在5%以内的梁设置成一种配筋。同时在进行施工时,要特别注意,如果施工需要改变材料,要注重对梁铰负筋进行密切的关注,避免因材料的改变,从而引起配置量的改变。

(三)调整框架柱配筋的设计分析

为了提高框架结构稳固度,需要对框架柱配筋进行调整。框架柱地震作用下,角柱等位置受到的扭转作用力较强,双向偏心作用下增加了扭转效应,对内力负面影响大,横梁约束效果差、导致框架柱体的受危害程度过高。为此,需要加强不利方向的框架计算处理,提高其横向配筋、纵向配筋的合理控制效果。针对配筋计算,需要加强下述问题控制。在地震影响下,抗震墙端柱、角柱以及边柱极易出现偏心受拉,就此柱内纵筋总截面需超过计算值的25%;另外框架柱的配筋需根据实际情况增大至计算值的1.2~1.6倍,一般中柱需要增大至计算值的1.2倍,边柱要增大至1.3倍,角柱要增大至1.4倍。此外,为了保证浇筑混凝土具有良好的约束限制能力,需要对框架柱的箍筋机械井字形设计处理;焊接方式采取二级、三级底部结构。保证纵向钢筋设计的配筋率高于3%,箍筋直径需要大于8mm。

(四)框架结构柱的设计要点

多层建筑结构设计范文6

关键词:高层建筑概念设计意义探讨

一概念设计意义

多高层结构概念设计的基本原则有结构简单、规则及具有足够的水平刚度和抗震能力;注重结构的整体性。概念设计的范围较大,即有大的方案选择,又有小的细节构造,应该贯穿在设计的各阶段和步骤中。概念设计是结构工程师通过自身的力学知识和工程经验,运用经无数事故分析,震害分析,模拟实验的定量定性分析及长期的困内外设计与使用经验分析、归纳、总结出来的具有基础性、整体性、全局性和关键性的设计基本原则、规定和方法。通过概念设计能够从宏观上确定结构设计的基本问题,在初步设计时把握建筑的概念性整体方案,明确结构总体系与各分体系之间的传力关系,加强结构整体性,保证结构成为高延性的抗震耗能结构。

二 概念设计的应用分析

⑴平立面形式是保证结构简单的重要基本条件。结构平面的布置必须考虑有利于抵抗水平荷载和竖向荷载,做到受力明确,传力集中,尽可能减少扭转影响。许多震害表明,平面不规则不对称的建筑,无论是砌体结构还是混凝土结构都会因扭转产生而破坏。因此,简单、规则、对称、长宽比不大,平面外伸长度小的平面形式是理想的选择。这样做可使结构的刚度、质量和承载力分布均匀,质量中心和刚度中心宜重合,实现扭转效应的减小。建筑的立面形式以连续、简洁为宜,较大程度的内收、外挑或中间层部分构件不连续会造成结构的刚度和质量沿竖向分布不均匀,竖向抗剪承载力不连续,竖向刚度出现突变和不规则,对建筑结构的抗震不利。面对当前建筑方案中出现平立面不规则的情况,作为结构工程师应该运用概念设计的原则尽可能地与建筑工程师沟通,通过调整结构布置和加强构造措施等设计手段使结构趋于合理。

对于平面规则的结构,如果刚度中心偏心,仍会有扭转现象产生。这时可调整抗侧力构件,使其均匀布置,尤其是考虑具有较大刚度的楼梯间布置。另外,注意控制结构的周期比、位移比。周期比是结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期的比值,表明了侧向刚度和扭转刚度的相对关系;位移比是楼层竖向构件最大位移与平均位移的比值,是各楼层相对刚度大小的体现。控制它们可使结构的抗侧力构件平面布置更合理、更有效,使结构不出现过大的扭转效应。周期比超限时,当位移比满足要求时,可减小抗侧力构件的刚度,加大平动自振周期,对框剪和剪力墙结构,连接楼层端部横纵剪力墙,形成“T”型和“L”型,加大结构的抗扭刚度。位移比超限时,可提高结构的抗扭刚度和承载力,对于平面特别复杂和刚度相差悬殊的结构可设置防震缝。

⑵多高层建筑的结构体系应该具有足够的抵抗水平荷载和竖向荷载的能力,同时,还应具有良好的抗震承载力和变形能力,出色的耗能性能。笔者认为应注意以下几个方面。 a.形成明确的传力路径。多高层建筑结构体系应具备明确合理的传力途径,使作用在其上部的竖向及水平荷载能够直接传往基础,避免传力的迂回。其次尽可能形成简单正确的计算简图,减小计算模型与实际情况的差异。所以在具有转换层、错层、大底盘多塔等复杂结构体系中,概念设计更为突出。b.保证多道防线措施的运用。《抗震规范》要求结构体系应具有多道防线,通过合理处理结构刚度、承载力分布和构件的强弱关系,利用前道防线的破坏,消耗地震能量。改变结构的动力特性,减小地震作用,保证“大震不倒”的设防目标。实践表明:在纯框架结构中,增加钢或钢筋混凝土柱间支撑,利用支撑的屈曲耗能,能够成为第一道防线很好地保护框架柱子。在框一剪结构和剪力墙结构中,连梁的开裂和屈曲可消耗能量保护墙体,但前提必须加强连梁的抗剪性能,保证强剪弱弯,或者设置双连粱也能够起到良好的效果。多层砌体结构中设置罔梁和构造柱,在汶川大地震中再次验证了能够增大砌体延性,加强结构稳定性的抗震作用,成为砌体结构的第二道防线。多道防线作为概念设计对于防止结构倒塌具有重要意义,在设计中应予以足够的重视。c.真正实现强柱弱梁。强柱弱梁是保证结构延性的措施之一,即使塑性铰出现在梁端,形成梁铰机制,使得柱子不发生断裂,保证结构的稳定性。这一措施在《抗震规范》和《高规》具体表现为梁端弯矩设计值М。小于柱端弯矩设计值M,根据不同的抗震等级,满足M>M,为抗震调整系数。

但在具体设计中,由于考虑现浇楼板参与梁的受力,将粱的抗弯刚度增大1.5~2倍,同时梁的支座配筋率高甚至出现超筋,加上板的实际配筋,使梁的实际刚度增大,实际梁端承载力大于梁端弯矩。尽管通过柱端弯矩调整系数放大弯矩,但柱子的实际配筋往往以构造配筋居多。因此实际结构体系却成为强梁弱柱的柱铰机制,反而降低了结构稳定性。所以对于柱子可加大配筋,适当减小梁的截面尺寸和限制钢筋用量,将利用软件计算的梁端配筋调整系数取1.O,不再放大梁端的实配钢筋面积,考虑板钢筋的实际作用。这些是保证强柱弱梁得以真正实现的设计措施。

⑶结构的整体性是保证结构各体系及构件间共同工作的必要前提,结构空间整体刚度的大小直接决定了结构抗震能力的强弱。加强结构的整体稳定性,避免由于部分结构构件发生局部破坏而导致整体结构丧失承载力发生倒塌。a.保证楼盖的刚性要求。多高层建筑结构中,楼盖对结构的整体性起着非常重要的作用,它不仅要承受竖向荷载,而且作为竖向抗侧力构件的水平支撑,兼有向其传力和保证其协调工作的作用。尤其当竖向抗侧力结构布置不均匀、复杂或各抗侧力构件水平位移不同时,结构将更加依靠楼盖体系来保证抗侧力结构的协同工作。因此楼盖设计应采用现浇形式,尽量避免平面狭长、跨度或外伸长度较大,平面不规则,楼盖开大洞等情况。b.注重非结构构件抗震措施。非结构构件包括建筑非结构构件和建筑附属机电设备及其与结构主体的连接。虽然在抗震设防上非结构构件的破损程度允许高于主体结构构件,但其破坏和功能丧失也会带来严重的经济损失甚至危及人的生命安全

对非结构构件,其基本抗震措施有:加强与主体结构连接部位的预埋件、锚固件设计,以承受非结构构件传给主体结构的附加地震作用;优先选用轻质材料墙体作为非承重墙体,合理布置刚性非承重墙体的位置,避免结构形成刚度不均匀;填充墙体应采用有效措施与主体结构拉结,同时考虑减小对结构体系的不利影响,例如采用柔性拉结;通过设置连系梁、圈梁,构造柱等加强自身的稳定性和与主体的拉结。

多层建筑结构设计范文7

关键词:多层建筑;异形柱的计算;结构设计;梁柱节点

Abstract:This paper analyzes the special-shaped column frame with rectangle columns frame structure in the design of the difference, and the design of special-shaped column frame structure on certain issues in combination with the engineering example to carry on the discussion, proposed some suggestion and peer exchange.

Key words:Multilayer building Special shaped column calculationStructure design Beam column joints

中图分类号:TU972+.9 文献标识码:A文章编号:

现如今,人们对房屋平面与空间布置的要求越来越高 ,跟随着对建筑设计布局也有了新的要求。普通框架结构的露梁露柱对建筑平面与空间的分隔会直接影响到室内家具的布置及空间的使用,故越来越不能被房屋使用者所接纳。有一种全新的结构体系为异形柱框架结构,它能解决普通矩形柱框架结构在房间内露柱造成的使用上不便的问题,其使用面积将会相应增加,同时也可解决砖混结构超高和大开间要求存在的技术问题,故被大多建筑师推广并应用。

1异形柱结构特点

1.1“一”形截面柱及“Z”形截面柱

在《规范》中未采用“一”形截面柱及“Z”形截面柱。 “一”形柱正截面承载力方面两主轴方向抗弯能力相差甚大,不论是在风荷载作用下还是在地震作用下结构中的柱一般都是受到两个方向的弯矩同时作用,其受力后果可想而知;同时“一”形柱在双向剪力作用下性能也不好,由《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)柱双向受剪承载力计算公式可知,柱截面相邻两边边长相差越多,其斜向受剪承载力越低 。“Z”形截面柱与“一”形截面柱类似,即两主轴方向抗弯能力相差甚大。

在工程设计中应避免采用“一”字形截面柱,可采用部分普通矩形截面柱代替。而对于工程中经常遇到需要做“Z”形柱的情况,在设计计算时较好的方法是在PMCAD 输入时将其按两个“L”形柱来输入并进行内力及配筋计算。因为“Z”形柱受力较大时易在中间肢劈开,劈开后(极限状态)其受力接近于两个“L”形柱,按两个“L”形柱处理较为合理。

1.2 异形柱各肢肢长

异形柱各肢肢长,可能相等 ,或不相等 ,但是提倡采用等肢异形柱。 抗震设计时宜采用等肢异形柱,当不得不采用不等肢异形柱时,柱两肢的肢高比不宜超过 1.6,大于 50 mm。为编制江苏省地方标准(DB32/512-2002)东南大学进行的肢高不等的试件双向受剪试验表明,当异形截面柱两肢肢高相近时,其受剪承载力亦大致服从梅花瓣形规律,但当两肢肢高相差较大时,则服从椭圆规律。 因此,具有一定的翼缘也是保证异形柱抵御斜向受剪破坏能力的需要。

1.3 异形柱截面的肢高肢厚比

在《规范》中指出异形柱截面各肢的肢高肢厚比不大于4。 研究表明,即使是同一种异型截面柱,当柱截面肢高肢厚比不同时,柱的性能会出现不同的差异,若异形柱截面各肢的肢高肢厚比控制在不大于4 的范围,则异形柱在偏心受压状态下的应变基本符合平截面假定,其力学性能符合柱的特性。需要指出的是,当截面肢高肢厚比在5~8 范围时,根据现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)的有关规定,此时应划分为短肢剪力墙进行设计。

2异形柱计算

受力性能、抗震性能与矩形柱结构的不同是由异形柱结构自身的特点决定的。由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同,所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。当采用不具有异形柱单元的空间分析程序(如TBSA 5.0)计算异形柱结构时,可按薄壁杆件模型进行内力分析。

对异形柱框架结构,一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大。一般,比值(A矩/A异)约在1.10-1.30之间。因此,用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱,建议用比值(A矩/A异)对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。 3异形柱设计

3.1 纵筋的布置

对“L”形、“T”形和“十”字形截面双向偏心受压柱截面上的应变及应力分析表明:在不同的弯矩作用方向角时,截面任一肢端部的钢筋均可能受力最大,为适应弯矩作用方向角的任意性,纵向受力钢筋宜采用相同直径;当轴压比较大 ,受压破坏时,在诸多弯矩作用方向角情形,内折角处钢筋的压应变可达到甚至超过屈服应变,受力也很大,同时还考虑此处应力集中的不利影响,所以内折角处也应设置相同直径的纵向受力钢筋。

异形柱肢厚有限,当纵向受力钢筋直径太大 (d>25 mm),会造成粘结强度不足及节点核心区钢筋的设置的困难。当纵向受力钢筋直径太小时(d

3.2 纵筋的配筋率

异形柱肢端的配筋百分率按异形柱全截面面积计算。异形柱肢厚有限,柱中纵向受力钢筋的粘结强度较差,因此将纵向受力钢筋的总配筋率由对矩形柱不大于5%降为不应大于4%(非抗震设计 )和 3%(抗震设计 ),以减少粘结破坏和节点处钢筋设置的困难。

3.3 梁柱节点

节点是框架的梁柱相交区,需要承受上层柱柱端及本层梁梁端传来的荷载并有效地传递到下柱中去。从而作用于节点区的边界力-外力是梁端和柱端的弯矩 、剪力 、轴力有时甚至还有扭矩。因此,节点核心区处于十分复杂的受力状态。而对于异形柱框架梁柱节点,则还有另一正交外伸柱肢对核心区受剪作用的影响,更为错综复杂。

试验研究和计算分析表明,节点是异形柱框架的薄弱环节,其受剪承载力远低于截面面积相同的矩形柱框架梁柱节点。为确保安全,《规范》中要求,异形柱框架应进行梁柱节点核心区受剪承载力计算,同时应满足相应的构造规定。

研究表明,梁端和柱端的弯矩、剪力、轴力、扭矩是通过钢筋受拉及受压传递到节点区的,通过混凝土受压的力的传递,较易实现,但通过钢筋受拉及受压的力的传递,则必须依赖梁柱的纵向受力钢筋的可靠锚固和粘结才能实现。所以保证梁柱纵向受力钢筋在节点核心区中的可靠锚固和粘结分外重要。

4工程实例

某市住宅楼长28.3 m,宽 12.9 m,建筑面积 1 015 m2左右,住宅4 层 ,层高 3.0 m,最大建筑高度为 15.4 m。 该工程抗震设防烈度为7 度,设计基本地震加速度为 0.10g,设计地震分组为第二组,场地类别为三类。 采用异形柱框架结构,异形柱框架抗震等级为三级。 采用 SATWE 程序分析,各层间位移角见图1,满足规范对层间位移的规定;同时重视抗震概念设计,加强构造措施。 目前已竣工验收交付使用 ,经观察结构整体状况良好。

5结术语

异形柱框架结构楼板在框架整体协同工作中起到的作用较矩形柱框架结构强,故建议采用整体现浇楼面结构,在楼梯间及开较大洞口部位设置矩形柱,角柱为异形柱时角柱边楼板不宜开洞。对结构薄弱部位的楼板还应加厚并配置双层钢筋。

参考文献

[1] 孙超,姚尧.浅析异形柱框架结构设计中应该注意的问题[J].山西建筑,2010,(13).

[2] 杨纪红.有抗震要求的多层住宅异形柱框架结构设计及优化措施分析探讨[J].中外建筑,2010,(04).

多层建筑结构设计范文8

【关键词】多层建筑;结构设计;措施

引言:

从宏观上来看,多层建筑结构设计工作直接关系到多层建筑工程的安全性、美观性以及经济性,所以,多层建筑工程的安全性、美观性以及经济型也是多层建筑结构设计中需要做出重点考虑的问题,而实现多层建筑工程安全性、美观性以及经济性的统一则应当是多层建筑结构设计工作中所应追求的重要目标。

一、建筑高度与安全性的统一问题

多层建筑是我国当前主要的建筑形式之一,多层建筑指的是高度大于十米,小于二十四米的建筑,一般层高为三至七层。考虑到建筑的安全性和抗震性,多层建筑结构设计过程中应当根据工程实际情况如地质情况、地震频率情况、地震震级情况等对多层建筑的高度进行合理的确定,而确保这种合理性的依据则是与多层建筑结构设计工作相关的各类设计标准与设计规范。随着社会的进步和发展,多层建筑结构设计相关的规范和标准也在不断地丰富和完善,但是在实际工作中,一些建筑设计师或者是建造者很容易忽略这个问题,这导致了他们设计的多层建筑结构方案很难通过专业测评人员的评审,这种客观存在的现象不仅会对多层建筑结构设计方案的质量产生很大程度的负面影响,同时会对多层建筑设计完成之后的施工埋下安全隐患。

目前,多层建筑最突出的一个特点是相比较高层建筑而言较低,但是相比较底层建筑而言却具有着一定的高度,所以高度问题必须在结构设计中当做被考虑的重要因素,随着层数的增多和高度的增加,一些受力和抗震方面的问题也随之而来,我们可以采取以下的解决策略:第一,严格规定建筑物的高度设计,使其高度和抗震强度都能够达到一定的标准。同时,对多层建筑结构设计规范与标准不断地进行细化和分类,针对多层建筑建造环境的差异要对多层建筑高度的要求作出具体分析。另外还可以采取一些辅助措施,解决建筑物高度与抗震程度之间的矛盾,例如:可以规定对建筑物的地基进行特殊处理,对建筑其中的钢筋混凝土进行特殊设计等等;第二,需要对多层建筑物的高度问题进行重视,随着建筑物高度的增加,许多问题都会随之而来,如果不加以重视,很可能使得多层建筑结构设计方案无法通过评审,最后延误建筑施工的工期,对企业和国家造成一定的损失。我们可以整理关于多层建筑的常见问题及解决措施,同时可以参考国外建筑的一些成功案例,从而在技术上不断进行突破。

二、美观性与安全性的统一问题

对于多层建筑来说,设计师发挥想象和设计的空间就很大,可以采取独特的建筑设计风格,将建筑物设计成具有一定规则的事物,使得建筑物在实用性的基础上,也具有一定的美观性;但是,具有特殊规则的建筑物会不同程度的表现出一些受力性能方面的不足,这也是成为制约多层建筑进一步发展的重要问题。在一定程度上讲,建筑物的美观性与其安全性存在一定的对立性,如果在建筑设计过程中忽视这一方面的问题,有可能在真正的施工过程中达不到预期的安全性能目标,多层建筑的结构设计方案可能需要重新制作并对企业造成严重的损失。

建筑行业是关系到国家和人民生命财产安全的重要行业,因此多层建筑结构设计中的安全性极为重要,这一点应该受到建筑设计者和管理人员的重视。从优先级方面来看,在多层建筑结构设计中,多层建筑的安全性能要高于多层建筑结构的美观性,为了尽可能的在多层建筑结构设计中实现美观性与安全性的平衡,有必要提高多层建筑结构设计工作人员对设计安全性的重视程度,并通过提高多层建筑结构设计人员的专业素质来确保多层建筑结构设计方案在确保安全性的基础上最大化的提高多层建筑的美观性。在多层建筑结构设计人员意识以及技能的提高方面有必要做到以下几点:第一,提高多层建筑设计人员的相关素质,对于建筑行业来讲其设计行为关乎着国家和人民的生命财产安全,因此相关设计人员的素质必须要得以提高,这些设计人员不仅仅需要具备一定的专业基础知识,而且对于一些多层建筑结构设计过程中容易出现的问题也有一定的了解,从而在真正的设计过程中避免问题的出现,设计出更具有实用性、安全性和美观性的建筑;第二,需要具有专业知识的检测人员对多层建筑的结构设计成果进行验收,在验收过程中可以凭借验收人员的专业素质和相关经验,及时发现结构设计方案中的相关问题,避免出现一些重大的安全事故。

三、经济性与安全性的统一问题

对于多层建筑结构设计来讲,确保多层建筑结构经济性和安全性的统一是需要关注的重要问题。由于我国的自然资源有限,因此在社会发展过程中,有必要要求多层建筑结构设计同时遵循经济性与安全性两项原则。但是在当前的多层建筑设计行业中,认为安全性是设计单位以及设计人员需要考虑的内容,而经济性则是工程业主以及施工方需要考虑的内容这一片面观点客观存在。事实上,通过对多层建筑结构设计方案的优化,可以很好的实现多层建筑经济型与安全性的统一,在此过程中,先进设计技术、施工技术的应用以及设计单位与施工单位之间沟通机制的建立是十分有效的手段。

对于任何的理论或者是设计方案来讲,对他们进行实践是最好的检验方式,对于多层建筑的结构设计来讲,采用该设计方案并将这种设计方案投入到施工现场中也是对其进行直接验证的有效方式方式,所以我们需要在建筑设计过程与施工工程之间建立良好的互动平台,使二者能够通过沟通与交流来让多层建筑设计方案在满足安全性要求的基础上降低工程造价以符合经济性原则,从而更好地促进多层建筑设计方案的优化。为此我们需要做到以下几点:第一,建筑设计的过程中要充分考虑到各种现场因素,这需要对施工现场的周围环境进行一定的考察,充分了解建筑的地质结构、建筑物的需求之后,根据不同的施工位置进行建筑设计,在设计过程中需要充分考虑到周围的环境和建筑物的影响因素;第二,施工单位则需要重点从多层建筑结构的经济型与安全性两个方面对多层建筑结构设计方案进行审视,对于一些发现的问题要进行详细的记录,然后及时反馈给建筑的设计人员,从而让多层建筑设计工作者能够有针对性的对设计方案作出优化并在以后的设计中避免出现类似的问题。这个发现问题、反馈问题以及解决问题的过程能够有效促进多层建筑设计工作人员推动多层建筑结构设计行业的不断发展,并为建筑行业设计出更加出色的建筑物。

四、结束语

综上所述,在多层建筑结构设计中,应当重视多层建筑工程的安全性、美观性、经济性,并通过在多层建筑结构设计中通过遵守规范标准、强化安全意识、提高专业能力、构建设计单位与施工单位沟通机制等对策来实现三者的统一。

参考文献:

[1]欧泽霖.浅谈多层建筑结构设计中的几个问题[J].科技信息,2009(23).

多层建筑结构设计范文9

关键词:砖混结构;民用建筑;抗震;设计

目前,砖混结构的民用建筑在我国非常常见,主要是由于这种结构无论在选材上,还是施工的工艺上,抑或施工的成本上都有着非常大的优势。但是我们在关注其优点的时候,也应该注意到其不足之处,多层砖混砌体民用建筑大部分使用机制空心砖以及混合砂浆来完成其砌筑的过程,并利用其内外砖墙的咬砌来实现整体的连接性,这一方式就决定了其脆性性质,也就是说它的抗震性比较差,这一点在地震设防地区表现的尤为明显。因此,本文对于如何做好多层砖混结构民用建筑的抗震设计具有学术以及实践上的双重意义。

1层数要求以及高度

针对多层砖混民用建筑的层数要求以及高度要求,我们在设计中要确保其不超过相应的限值,可以通过以往的实例看出这一点,一般来说,多层砖混结构民用建筑的层数与高度和在地震中所受的破坏是成正比的,因此,做好对于其层数以及高度的控制可以有效地减少地震中所带来的伤害。

在我们的设计工作中,民用建筑的总高度以及总层数要同时符合上标的限值,这主要是因为建筑的总重量中楼盖的重量能够占到一半,如果总高度一样,那么我们每多一层楼盖就会增加半层楼的侧向地震作用,这也会增大对底部的倾覆力矩,进而使其抗震性能变差。

2民用建筑平面以及立面的布局

做好民用建筑平面以及立面的布局是抗震设计中一个非常基础也是非常重要的内容,它对于建筑的抗震性能有着直接的关系。针对多层砖混结构民用建筑的抗震设计要求,我们最好要做到平、立面简单对称。根据我们的经验,越是对称的民用建筑,其抗震的性能越好。

出现这种情况是因为如果我们做好对于平、立面的布置,那么可以使其每个部位所受到的力比较均匀,这可以有效地减少薄弱的环节。在我们的生活中,地震是具有随机性以及复杂性的,如果民用建筑的体型不规则,由于受力的影响,则其必然会更容易受到地震的影响,在我们的设计工作中,如果民用建筑的布局是一定的,则可以通过设置防震缝将复杂的建筑分成规则的单元,这对于减轻地震的危害也有着明显的效果。

3合理布置纵墙和横墙

纵、横墙体是多层砖混民用建筑的主要承重构件,合理布置纵、墙体能有效提高建筑抗震性能。多层砖混房屋的纵、横墙体布置应力求均匀,使得纵横墙共同承担建筑荷载。我们看到在农村地区的许多多层砖混建筑采用纵墙或横墙承重,非承重方向的约束墙体少,这样的建筑空间刚度和整体性较差,抗震能力大大降低低。墙体布置时,我们应在两个方向适当布置纵横墙混合承重,这样一来限制了纵、横墙的侧向变形,增强建筑整体性和空间刚度,对抗弯、抗剪都非常有利。我们通常采用纵墙贯通的平面布置方式,某些特殊情况下,纵墙不能贯通布置时,我们可以采用在纵、横墙交接的地方适当增设构造配筋,必要的时候还可以每隔一定高度放置水平拉结构筋。另外应注意建筑纵横墙上不宜开设大洞口。

4增强砌体建筑的刚度及整体性

前面已经提到增强建筑整体性和空间刚度能够改善房屋抗震性能,多层砖混建筑结构的抗震性设计主要是加强空间刚度结构体系的整体刚度和整体稳定性。楼板要有较大的水平刚度,采用现浇钢筋混凝土楼板能够大大增加房屋水平刚度。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖是目前应用最广泛的抗震构件,具有整体性好、水平刚度大的优点,而且可以消除滑移、散落等问题。采用现浇钢筋混凝土楼板及屋盖设计后,不仅建筑的整体性和刚度得到很大加强,而且对平面上墙体对齐的要求也可以适当放宽。因为砌体结构是以剪切变形为主的,这种情况下,层间变形是我们可以控制的。较强的楼板及屋盖还是良好的荷载传递的良好构件,当上下墙体不对齐时,现浇楼板及屋盖能起到一定的传递水平力的作用。总之,现浇楼板及屋盖是一种较理想的抗震构件,而且在适当的部位增设构造柱,配置些构造钢筋,能够提高建筑结构整体的稳定性,从而提高建筑抗震能力。

5布置建筑圈梁和构造柱

通过对以往的震害调查可以发现,在多层砖混结构民用建筑中,圈梁是一种性价比很高的措施,它对于提高民用建筑的抗震能力十分有利。这主要是因为在地震过程中,圈梁可以与构造柱共同作用,这样就对墙体在竖向平面内进行了约束,对于墙体裂缝的扩大有着很好的遏制作用。此外,圈梁的设计对于减小裂缝与水平面之间的夹角也有着重要的作用,可以提升墙体的整体性。我们通过实验发现,在多层砖混结构民用建筑中,增设构造柱可以有效地提升其延性,其中钢筋混凝土构造柱可以使砌体的抗剪承载力提高10%-30%。

不过,需要注意的是,我们平时在验算中发现,即使通过在适当部位加设构造柱也不能完全满足我们的抗震承力验算。因此,为了进一步提升墙体的抗震能力,一般在设置构造柱的前提下,还可以在可在抗震性能较差的承重墙段内进行水平钢筋的设置,这可以使砌体及水平钢筋共同对震力进行承担。

6增加墙体面积与提高砂浆强度

震害调查表明,墙体面积越大,砂浆强度等级越高,多层砖混结构的抗震能力就越强,因此,提高墙体面积和砂浆强度能够减轻地震的破坏程度。实验证明,若是6层砖混房屋,上面几层的地震作用较小,底下一层、二层的地震影响比较大,抗震计算不满足要求,如果改变墙体的承载面积,如将部分的240mm宽的承重墙改为360mm,提高砂浆的强度等级,如将砂浆等级从M5体高到M10,则能够使抗震满足要求。同样的,高层建筑也可以通过增加底部墙体面积和提高砂浆强度提高房屋的抗震性能。

7墙段内设置水平钢筋

在抗震演算过程中,多层砖混民用建筑的底层往往不容易满足抗震要求,因此,我们要采取适当的措施增强底部的抗震能力。

我们常采用的方法是在抗震力不够的承重墙内配置水平钢筋,使得地震力由砌体和水平筋共同承担。而且在墙内设置水平筋可以减少墙体的脆性,增加延性,从而提高抗震能力。实验表明,水平钢筋宜采用HPB235、HRB335钢筋,配筋率不应小于0.07%,也不宜大于0.17%,间距不应大于400mm;钢筋锚固长度不宜小于180mm。

总之,由于多层砖混结构民用建筑是我国应用非常广的一种形式,因此,做好其抗震设计对于保护人民的生命以及财产安全有着不可忽视的重要性。但是,在这一过程中,由于其涉及的环节比较多,这就容易导致疏漏的情况,因此,在我们的设计工作中,应结合实际的情况,严格按照相关的标准进行设计,只有这样才能做好这一工作,进而为切切实实地对人们生命财产安全起到保护的作用。

参考文献:

[1]G B 50011-2010,建筑抗震设计规范

[2]刘纪陆;;基础隔震结构的精确求解方法[J];四川建筑科学研究;2006年06期

多层建筑结构设计范文10

关键词:工业与民用建筑多层框架结构设计

中图分类号: TU8 文献标识码: A

一.引言

随着我国经济的快速发展,建筑工程建设规模逐渐增大。在工业与民用建筑中,多层框架结构应用较为广泛。由于框架结构抗震性能较好,同时由于自重较轻、便于空间划分,逐渐成为多层工业与民用建筑常用结构形式。框架结构结构体系有很多优点,但也存在薄弱之处,我们需要根据框架结构其自身特点做好框架结构的设计。

二.房屋建筑框架结构的概述

1.框架结构的定义

所谓的框架结构也就是指一种由梁和柱构件组成的空间结构。框架结构在实际应用的过程中,能够较好的承受竖向荷载和水平荷载,同时可以满足灵活的工艺或建筑空间布置,从而使得工艺或者建筑的使用功能得到有效的提高。

2.框架结构的特点

目前在建筑工程施工中,框架结构施工技术比较成熟,得到了人们的广泛应用,这就使得框架结构的稳定性和可靠性得到了有效的提高。框架结构的特点主要表现在以下几个方面:

(1)自身重量较轻,建筑空间分隔的灵活性比较强,利于安排需要较大空间的建筑结构;

(2)现浇混凝土框架结构的整体性、刚度较好,能够达到良好的抗震效果;

(3)框架结构的应用,使得多层建筑空间结构的稳定性得到有效的提高,从而使得建筑框架结构的构件逐渐向着标准化、规范化的方向发展,建筑结构的整体性得到有效的提高,这样也大幅度的缩短了工程施工的工期;

三.工业与民用建筑多层框架结构设计

1. 框架结构设计所遵循的原则

(1)严格执行相关规范、规程

框架结构设计时应严格按照《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《建筑结构荷载规范》等相关规范、规程进行设计,但是需要注意的是规范、规程是对工程设计的最低要求,不是最高要求。现行的规范、规程的条款,是针对一般工程的规定及要求,可是随着经济的发展,人们对房屋建筑使用功能要求的不断变化,尤其是建筑艺术的不断创新和多样化,要求工程设计人员在设计时,要适应新形势发展的需要,不断吸取已有经验或收集必要的相关资料,并要依据现行的规范、规程的条款。

(2)注重结构抗震概念设计

合理的框架结构应该使整体结构能发挥耗散地震能量的作用,避免结构过早出现敏感的薄弱部位,地震能量仅集中在极少数薄弱部位,导致结构过早破坏。因此结构在地震作用下应具有直接和明确的传力途径,结构的计算模型、内力分析和位移分析以及限制薄弱部位出现都易于把握,对结构抗震性能估计也比较可靠。建筑物的平面宜规则,平面结构布置宜比较均匀,使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和比较直接的途径传递,并是结构的质量分布和刚度分布协调,限制质量与刚度之间的偏心。

(3)满足抗外力能力的要求

框架结构需要满足抗外力的要求,框架结构既承受竖向荷载,又承受风荷载和地震作用。框架结构中每一个构件都承担着各自的责任,通过协调各个结构部位,将各种构件组合起来,共同达到抵抗外力的要求。当然,不同构件承担的角色不同,重要性也就存在差异。因此框架结构设计中应加强关键构件和关键部位,以提高结构的整体抵抗外力的能力。

(4)设置多道安全防线

框架结构需要设置多道安全防线的结构体系,以增加结构的赘余度数量,发挥整个结构耗散地震能量的作用,并避免结构布置不合理产生结构的刚度、承载能力和传力途径的突变,以限制结构在某个部位或者某一楼层出现敏感的薄弱部位,这些部位一旦出现问题,将产生过大的应力集中或过大的变形,容易导致结构过早的倒塌。

2.多层框架设计的要点

(1)基础系梁设置

基础埋置的如果较深,可采取基础系梁降低底层柱长。系梁在±0.00以下进行设置,按一层框架梁设计,系梁以下柱按短柱处理。如果项目环境符合《建筑抗震设计规范》,则需要设置基础系梁。为满足抗震需要,需沿两主轴构造基础系梁,其截面高为柱中心距1/12-1/15。取连接柱最大轴力值10%计算系梁纵向受力钢筋压力或拉力。如果是构造配筋,则需符合最小配筋率;如果楼梯柱或填充墙传来荷载,则需叠加计算与所连接柱最大轴力值10%。适当增加基础系梁截面,配筋需满足受力和构造要求。构造基础系梁的顶标高需要和基础顶同高。为降低基础系梁跨度,可把基础梁下和独立基础台阶或锥形斜坡间空隙用混凝土浇筑至平齐,再进行基础系梁的浇筑。如果用基础系梁平衡柱底弯矩,基础系梁截面与配筋按框架梁进行设计。全部拉通拉梁正弯矩钢筋,至少在1/2跨拉通负弯矩钢筋,纵筋在框架柱内锚固、箍筋加密及抗震构造都要和上部框架梁相同,同时保证此时拉梁设在基础顶。

(2)楼梯的设计

框架结构属于柔性结构,地震中变形大。楼梯构件作为K形斜撑,提高了框架结构,提高了框架结构的整体刚度,同时由于楼梯间的局部刚度过大,使结构在地震中吸收了过多的地震能量,容易首先发生破坏。因此楼梯设计时候应该考虑楼梯的抗震。而一般框架结构楼梯有两种做法,一种可以将梯板与梯梁刚接,在梯板中增加约束边缘构件,考虑楼梯参与整体结构的计算并考虑楼梯对结构周期、位移等的影响;第二种将梯段板下部和梯梁的连接做成滑动连接,即不考虑楼梯参与整体结构的计算,采用滑动支座的楼梯可以不考虑楼梯对框架结构整体刚度等的影响。楼梯设计时候宜采取以上两种方法。

(3)应注意的其它问题

在框架结构中不允许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,因框架结构楼、电梯间采用砌体墙承重时,计算时不计入砌体墙的刚度,地震作用下反应远比仅按框架结构抗侧力刚考虑的大,而地震的时候砌体墙首先遭受破坏,框架结构又未按实际刚度确定内力及配筋,将造成各个击破的局面而使框架结构继而受破坏,这是极危险的。

加强短柱的构造措施,在工程中因建筑外墙通窗造成窗下墙体对柱子的约束造成短柱,楼梯间的休息平台将柱子打断会使楼梯间的柱子形成短柱,另外还有一些其他的原因形成的短柱,因为短柱在地震作用下容易脆性破坏,因此结构设计中应采取箍筋全高加密的措施等构造措施对短柱进行加强。

在工业建筑中,单层工业厂房一层常常因为建筑的需求贴建单跨框架的生产辅助用房,而单跨框架是由两个柱单根梁形成,一旦发生地震,尤其是超设防烈度的大地震情况下,两根柱子的其中一根遭受破坏,将使建筑结构产生连续倒塌,因为整个结构缺乏赘余的空间体系,故多层框架结构不宜采用单跨框架,但必须做单跨框架时应对单跨框架进行加强。应将单跨框架的抗震构造措施提高一级,并应加强柱子在单跨方向的抗侧刚度,以增强单跨框架的抗震能力。

四.结束语

多层民用建筑框架设计过程中,要熟悉设计规范,结合实际设计经验,合理选择结构体系,正确处理对待结构设计存在的各类问题,做好框架结构设计,确保建筑结构质量。

参考文献:

[1]陈天亮.浅谈民用建筑多层框架结构设计[J].城市建设理论研究(电子版),2013,(10).

[2]张辉.浅谈民用建筑多层框架结构设计中应注意的问题[J].中国房地产业,2011,(1):106.

[3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例(第二版).北京:中国建筑工业出版社,2011,135~169.

多层建筑结构设计范文11

关键词:钢筋混凝土;多层框架;结构设计;思考

中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:

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,在节后设计中所遇到的各种难题也是日益增多,而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范的前提下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点重点并在工作中不断的总结和完善。

1 设计构造方面的问题

1.1 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求,绝大部分设计人员都能给予足够的重视,但对于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6%、0.5%,0.4%。”设计中经常被忽视,尤其是柱轴压比不大时,常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施,应严格遵守。

1.2 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中规定:“底层柱,柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”这是新增加的要求,设计中应重点说明

1.3 框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》(GB50011一2001)中规定:“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm.”在目前设计中,这一规定常被忽视,造成梁端延性不足。

1.4 框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中规定:“框架端节点处,当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时,应伸至柱外边并向下弯折,弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时,应注意梁上部纵筋直径的选择,否则这一项要求不容易得到保证。

2 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三级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。

3 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。

4 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。

5 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。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。

6 柱部分

6.1 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。幼儿园不宜用方柱。

6.2 原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200。

6.3 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。柱内不得穿暖气管。

6.4 柱断面不宜小于450×450,混凝土不宜小于C25,否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求,不满足时应加横筋;否则在梁柱节点处钢筋太密,混凝土浇筑困难。异型柱结构,梁纵筋一排根数不宜过多,柱端部纵筋不宜过密,否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时,应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近,不要相差太大。

6.5 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。

6.6 尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。

6.7 考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

6.8 独立柱上或柱的中部(半层处)有挑梁时,挑梁长度应有限制。

7 结束语

本文针对钢筋混凝土多层框架结构设计中涉及的一些概念性、实际性问题,如:框架计算简图、抗震等级的确定,短柱设计,周期折减等,依据现行规范,运用设计理论并结合实际经验提出了相应的解决措施。

参考文献:

[1] 谢闯.浅述多层框架民用建筑结构设计常见的问题[J].山西建筑,2012,(11).

多层建筑结构设计范文12

【关键词】多层建筑;轻钢结构;设计;施工

一、 轻钢结构住宅相比于传统住宅,有其突出的优点

1.轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高,商品 化程度高。

2.现场施工速度快,主要为干作业,有利于文明施工。

3.钢结构建筑是环保型的可持续 发展产品。

4.自重轻,抗震性能好。

5.综合经济指标不高于钢筋混凝土结构。

二、结构体系选型

1.冷弯薄壁型钢体系

构件用薄钢板冷弯成C形、Z形构件,可单独使用,也可组合使用,杆件间连接采用自攻螺钉。这种体系节点刚性不易保证,抗侧能力较差,一般只用于1~2层住宅或别墅。

2.框架的选择

现阶段,在多层钢结构房屋建筑中这种体系的应用相对较广,在纵横向位置都设置为钢框架,门窗的设置有一定的灵活性存在,能够对较大的开间进行提供,为用户二次设计提供便利,与各种生活需求相满足。钢框架与楼盖的组合作用进行考虑,在低多层住宅中应用时,通常能与抗侧要求相满足。由于现阶段框架结构大多数为H型钢,很难对弱轴方向柱梁连接的刚度进行保障,所以在设计施工时应进行合理操作。

3.框架支撑体系

对于加大风载或地震作用的区域,为了使体系的抗侧刚度得到提升,对轴交支撑或偏交支撑提升的效果较好,该体系属于多重抗侧体系,而且可以将梁柱节点及柱脚节点设计成半刚接、胶接形式,存在简单的施工构造,基础对轴力进行承受,存在较小的提醒,因此被人们所广泛接受。

4.框架剪力墙体系

在低多层住宅工程中,能够对传统的剪力墙体系进行应用,例如钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙。目前正在研发的一种较为理想的抗侧结构则是空腔结构板,作为一种新型的轻质板材,运用黄纸制成的具有众多等边空腔结构的板状基架,通过浸渍逐渐形成。该板材能够与钢框架实施可靠连接,从而产生新型剪力墙。

三、多层轻钢结构的设计

在多层轻钢结构房屋的设计中,主要结构体系一般有四种:冷弯薄壁型钢体系、框架结构体系,框架支撑体系和框架剪力墙结构体系。由于框架结构体系可提供较大空间、门窗设置灵活、受力简洁易形成纵横框架,并且框架可与楼盖组合共同抵抗水平荷载作用,因而,在多层轻钢结构中得到广泛应用。楼层可采用主次梁体系及压型钢板组合楼盖。在组合楼盖中,楼板与钢梁间要设置抗剪连接件,以提高结构整体刚度和承载能力,抗剪连接件有抗剪栓钉、抗剪槽钢和抗剪弯筋等,但常用抗剪栓钉,栓钉的大小和配置数量应根据规程计算确定,并要满足相应的构造要求;为保证钢板与混凝土结合面上能可靠传递梁内的纵向剪力,对无痕开口式压型钢板,根据计算设置剪力钢筋并要满足相应的构造要求。

四、设计及施工中易出现的问题

1.设计中的问题

多层轻钢结构的应用还处在起步阶段,相关技术规范、规程还在完善之中,设计、构造和施工仍存在着有待解决的问题,如多层轻钢结构承重结构体系、施工和安装技术、新型维护结构体系、承重与维护结构的连接方法和相互作用等方面的设计问题都在研究之中,其中在设计杆件节点和组合楼盖方面的出现的问题较普遍。

(1)支座的计算简图。通常对于框架结构的支座设计应为固端连接,在实际工程中,钢筋混凝土很容易有固端连接出现,而对于一般的钢结构则不太确定,由于腐蚀钢材的现象无法避免,在地基内对钢柱实施锚入的难度较大,一般采用锚栓将钢柱与高出地面的混凝土基础上进行连接,该处理方法很难达到固端连接的作用。由于在施工过程中,锚栓安装存在误差、混凝土浇筑及养护不当以及基础存在的不均匀沉降等都会导致柱基节点的固结无法实现。

(2)设计压型钢板和混凝土组合楼盖。与施工规程要求相结合,在组合楼盖中,在对痕、加劲肋或冲孔的压型钢板进行运用时,可无需对剪力连接钢筋进行设置,通过这些刻痕,叠合面上的纵向剪力会进行传递,但在施工过程中由于钢板具有不透水性及防腐层,使得接触面的结合作用得到大大削弱,而该位置的混凝土由于局部存在的高水灰比会使得强度出现下降。其次,与组合楼板的优点之一相结合,可以在施工中对压型钢板进行运用,使其发挥永久模板的作用。因此,压型钢板的运用总是采用模板,达到一材两用的效果。

2.施工易出现的问题及处理方法

(1)构件节点的施工,包括框架柱、主梁与连续次梁节点施工。根据设计意图,这些节点为刚性连接,如果设计时选用了焊接与高强螺栓连接的过渡间接连接节点,焊缝可在工厂进行,工地只进行螺栓连接,连接质量得到了保证。多层轻钢结构跨度不是很大(一般69米),出于经济的考虑往往采用直接焊接,即组合工字梁上下翼缘直接焊在H型钢或组合工字主梁上,腹板采用过渡板配以安装螺栓孔,由于下料误差、放线偏差等原因被焊母材间隙过大,冀缘焊缝质量很难得到保证,出现堆焊、虚焊、夹渣等焊接缺陷,致使次节点形不成刚接,严重影响结构的安全可靠,为此,要严格施工管理,保证各构件准确就位

(2)抗剪栓钉的施工。栓钉的施工应按“栓焊施工技术规定”来实施,正确选择焊接电流和焊接时间,调整栓钉伸出瓷环长度和栓钉的提升高度等,经严格检验后,可保证栓钉的焊接质量。如果操作上产生偏差一般会出现未焊透压型钢板或焊穿压型钢板使孔直径大于挤出的焊脚等焊接问题,这些问题都影响了栓钉、压型钢板和钢梁三者的有效熔合。应合理选择焊接参数,严格按操作规程施工,经试验、检验合格后再进行施焊。

一旦这些问题出现,应运用补救措施进行解决。应打掉未焊接的栓钉重新施焊电流,提升焊钉高度,确保施焊面应处于光洁平整状态。但存在凹坑时,应采用手工焊的方式进行填平。应在核定的时间对完成施焊,与压型钢板焊穿,使得构成的孔直径应超过挤出焊脚的焊接问题出现,其原因是由于电流过大、焊接时间过长导致在挤压钢板的焊钉之前会有较大的熔孔出现,一旦有该情况发生,会影响到组合板端部的锚栓,钢板的清微滑移会在后期施工及使用中产生不利影响,应通过仔细检查,当有上述问题出现时及时进行处理。通过在钢梁或压型钢板之间进行补焊的方式进行操作。

五、结语

在我国房屋建筑中,轻型结构处于快速发展阶段,在多层房屋中的应用相对较多,应通过研究、分析及经验总结,促使建筑和结构设计、制作及安装等技术都会有出现显著发展,使得我国轻钢结构技术与国际发展水平相接近。

参考文献: