所屬欄目:建筑設計論文 發布日期: 熱度:
摘 要:本文作者介紹了框架結構的定義及其分類,分析了在建筑框架結構的設計中所出現的問題,以及解決的辦法和遵守的原則。
關鍵詞:建筑框架結構,設計,存在問題,對策
我們必須要重視建筑結構的設計工作,使其更加科學合理。另外在設計過程中,我們還要結合實際,根據實踐經驗總結,結合相關的數據,進行更好的設計,使建筑設計更加合理科學,建設出更好地工程項目,為我國經濟發展做出更好的貢獻。
1 框架結構的定義及其分類
我們所說的框架結構建筑就是指那些承重梁柱由混凝土和鋼筋搗成的,再將其用浮石、加氣混凝土、蛭石、膨脹珍珠巖、陶爛等輕質量的板材進行隔墻分戶的建筑。建筑的框架結構主要是由梁柱構成的,它的構件截面很小。所以框架結構的剛度還有承載能力都很低,這種受力的特點和豎向懸臂剪切梁有些相似,越高的樓層,水平的位置移動就越慢,高層的框架不僅要承受縱向的水平力還要承受橫向的水平力。這樣,現澆樓面也當做是梁,共同操作。不要考慮裝配整體式樓面產生的作用,一般框架結構的墻體是填充墻,主要的作用是分隔還有圍護,它的特點主要是可以為建筑提供靈活的使用空間,但是它的抗震性很差。建筑框架結構的具體類別:框架的分類按照跨數分主要有單跨和多跨;按照層數分類則有單層和多層;按照立面的構成分類有對稱和不對稱兩種;按照所用的材料分為鋼框架、鋼筋混凝土框架、預應力混凝土框架、膠合木結構框架或鋼與鋼筋混凝土混合框架等。
2 框架結構設計中所要遵循的原則
2.1 彈性適中的原則
只有具有適度彈性的建筑結構體系才能被稱為合理的體系,如果建筑結構太過剛硬,那么它的變形能力會很差,如果出現瞬間的破壞力,就要承受很大的力量,這樣就很容易出現建筑局部的損害,最后會使建筑全部損害。如果建筑的結構太柔也不好,雖然它可以有效地減少外力的作用,但是卻很容易造成建筑因為變形過大出現全體傾覆。所以,對建筑的程度歷來都是人們爭論的主要問題。現在的規范雖然給出了一些相關的指標,但是具體的標準仍然沒有確定。
2.2 多道防線的原則
安全的結構體系是層層設防的,災難來臨,所有抵抗外力的結構都在通力合作,前仆后繼。這時候,如果把“生存”的希望全部寄托在某個單一的構件上,是非常非常危險的。如土建結構中多肢墻比單片墻好,框架剪力墻比純框架好等等,就是體現了多道防線的設計思路。所以我們在進行框架結構設計時要注意對建筑的結構設置多道放線,這樣才能更好的抵抗外力的侵襲,保證建筑的安全。
2.3 打通關節的原則
理想的結構體系當然是渾然一體的,這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。基于這個思路,設計者要做的就是要盡可能地把結構中各種各樣的關節“打通”,使力量在關節處暢通無阻。這樣才能使建筑結構成為一個整體,不會受到外力的侵襲。設計中一定要注意考慮建筑所要承受的外力,通過科學合理的估算,增加建筑的受力能力,防止建筑受到外力的破壞。
2.4 抓大放小的原則
在框架結構結構體系中具有“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等的說法也是鋼結構設計中非常重要的概念。簡單地說,雖然整個結構體系是由各種構件協調組成一體,但各個構件擔任的角色不盡相同,按照其重要性也就有輕重之分。一旦不可意料的破壞力量突然襲來,各個構件協作抵抗的目的,就是為了保住最重要的構件免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀,這時候犧牲在所難免,讓誰犧牲呢?明智之舉是要讓次要構件先去承擔災難。在鋼框架結構中,柱倒了,梁會跟著倒;而梁倒了,柱還可以不倒的。可見柱承擔的責任比梁大,柱不能先倒。為了保證柱是在最后失效,我們故把梁設計成相對薄弱的環節,使其破壞在先,以最大限度減少可能出現的損失。如果梁柱等同看待,企圖讓他們都“堅不可摧”,則可能會造成同時破壞,后果會更糟糕,損失會更大。所以關鍵時刻要分清主次,抓大放小,也就是要取大舍小。
3 框架結構設計應注意的幾個相關問題
我們介紹了關于建筑結構設計過程中用該遵循的幾種原則,下面我們就對在設計中用該注意的問題進行簡單的介紹。
3.1 獨立基礎設計荷載取值問題
鋼筋混凝土多層框架房屋多采用柱下獨立基礎,《抗震規范》(GB50011- 2001)指出,當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時,不超過8 層且高度在 25m 以下的一般民用框架房屋或荷載相當的多層框架廠房,可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。這就是說,在 8 度地震區,大多數鋼筋混凝土多層框架房屋可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算。但這些房屋在基礎設計時應考慮風荷載的影響。因此,在鋼筋混凝土多層框架房屋的整體計算分析中,必須輸入風荷載,不能因為在地震區高層建筑以外的一般建筑風荷載不起控制作用就不輸入。另一種情況是,在設計獨立基礎時,作用在基礎頂面上的外荷載(柱腳內力設計值)只取軸力設計值和彎矩設計值,無剪力設計值,或者甚至只取軸力設計值。以上兩種情況都會導致基礎設計尺寸偏小,配筋偏少,影響基礎本向和上部結構的安全。
3.2 設計構造方面的問題
3.2.1 框架梁的縱向配筋率應注意
《建筑抗震設計規范》(GB50011- 2001)中規定:“當框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時,梁箍筋最小直徑的數值應比表6.3.3 中規定的數值增大 2mm”在目前設計中,這一規定常被忽視,造成梁端延性不足。使得建筑結構出現問題。
3.2.2 框架梁上部縱筋端部水平錨固長度應滿足要求《混凝土結構設計規范》(GB50010- 2002) 中規定:“框架端節點處,當框架梁上都縱筋水平直線段錨固長度不足時,應伸至柱外邊并向下彎折,彎折前的水平投影長度不應小于0.4LaE”當框架柱截面尺寸小于 400×400mm 時,應注意梁上部縱筋直徑的選擇,否則這一項要求不容易得到保證。我們要注意選擇適當的框架柱。
3.2.3 關于框架結構電梯井的問題
由于在地震作用下高層框架結構的位移較難控制,而多層框架結構的位移控制要比其容易許多,故對于多層的鋼筋混凝土框架結構電梯井,完全可以采用框架加填充墻形式,只是這時應加密填充墻構造柱,且應注意加強電梯井周圍的框架梁柱的配筋,因其剛度影響在計算中無法反映出來。若要將電梯井做成鋼筋混凝土形式,由于井筒會吸收較大地震力,相應減少框架部分吸收的地震力,則框架部分偏于不安全,且井筒基礎設計也較為困難,故應對整個結構按有無鋼筋混凝土井筒分別計算,取最不利結果配筋,且對井筒墻壁采取做薄墻厚、構造配筋、開豎縫、開計算洞等辦法來弱化電梯井剛度。這樣的墻體布置,在地震作用下不至于由于電梯井筒的破壞,而導致結構整體喪失穩定性,增加建筑倒塌的幾率。會對人們的生命財產安全造成極大地損害。
4 結束語
我國城市建設速度越來越快,城市中的工程建設數量逐漸增加,為了更好地建設,我們要重視工程建設框架結構的設計工作。它是決定工程能否順利建成的重要因素。接下來我們就對工程建設框架結構的具體問題進行分析,并且提出在設計工作中應該注意的一些問題及解決辦法。
參考文獻:
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文章標題:框架結構設計存在問題及對策
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