多层框架建筑结构设计的难度及注意事项
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多层框架建筑结构设计的难度及注意事项

2022-05-30 13:20:03 投稿作者:网友投稿 点击:

摘要:框架结构是多层建筑中常见的一种结构形式。在框架结构的设计中,由于设计人员对规范理解及经验的不同,在设计时就会采取不同的方法。本文结合工程实例,对该项目的技术难点进行了剖析,提出了相应的解决措施,并分析了框架结构计算参数的确定和设计过程中的一些注意事项,从而更好的提高多层框架建筑结构设计的质量。

关键词:多层框架结构;原则;计算参数

一、 工程概况

某建筑群包括三栋7层住宅、6栋2层商业及2层地下室。多层住宅采用混凝土异形柱框架剪力墙结构体系,其中框架部分抗震等级为三级,剪力墙部分抗震等级为二级,2层商业采用框架结构体系,框架抗震等级为三级,多层住宅基础采用筏板桩基,其余部分基础采用承台桩基。本工程设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,建筑场地类别为Ⅳ类,场地特征周期为0.90s,设计地震分组为一组。

二、项目的技术难点

该项目主要技术难点如下:(一)该项目方案阶段,由于所有住宅下部均有两层商业,建筑商业部分需要较大开间,因此采用了框架结构体系,部分结构框架柱及梁尺寸较大,严重影响上部住宅建筑使用效果。(二)建筑平面不规则,整体呈三折线式,且平面长度过大,不利于抗震。(三)异形柱结构,由于柱截面宽度较小,在计算时,易出现柱节点域抗剪不满足。

三、多层框架建筑结构设计的一些注意事项

(一)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。

针对配筋计算中,需要加强下述问题控制,在地震的影响之下,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。

(二) 做好地基设计

多层民用建筑的结构设计中,设计人员需要从实际工程勘察资料、地质水文条件等出发考虑,分析对应地基变形、承载控制要求等要素,针对天然地基,需要加强浅地基的合理应用。持力层设计前需要分析基础、上部结构的合理性,加强影响要素的分析,如载荷、土层物性、力学要求等,再者针对建筑结构类型、地下水、以及建筑体型等各方面因素也需要加强考虑。综合各个影响要素再进行分析计算,对后期设计工作、民用建筑的合理性具有重大意义。针对现代施工而言,对于民用及工用的建筑,其均会将独立或者条形基础作为高层框架结构的基础,设计人员在对基础进行设计时,有必要将地基承载力及变形测量出来,计算出基础底面尺寸计,在此基础上,计算出基础截面,布置好承重框架,根据承重框架布置的方向也不同。

(三)做好框架结构柱的设计

在进行框架结构柱设计时,如果地上部分设计是圆柱,设计人员要尽量将地下部分设计成矩形,这样在施工过程中,能有效地减少施工工序,对于地上部分的圆柱配筋,设计人员要保证其最少在8根以上,同时为有效地增加结构的整体性和结构柱的承载力,要尽量采用螺旋式箍筋。对于地下部分的矩形柱,设计人员要尽量采用井字复合箍的方式进行箍筋,如果建筑结构对抗震有要求,设计人员要严格的按照抗震设计规范对其进行加密处理,从而确保框架结构柱的抗震性能满足相关规定。一般情况下,框架结构柱的截面需要满足以下要求:对于非抗震要求,框架结构柱的截面边长不能小于250mm;对于四级抗震要求的建筑结构,框架结构柱的截面边长不能小于300mm;对于一、二、三级抗震要求的建筑结构,框架结构柱的截面边长不能小于400mm。

(四)做好框架结构计算参数的确定

1、地震加速度值的设计

建筑抗震設计规范要求:在抗震设防烈度是7度时,设计基本地震加速度值可分别为0.1g与0.15g两种,而抗震设防烈度8度时,设计基本地震加速度值各位0.2g与0.3g两种。明确规范的要求,对地震区的划分严加注意,从而选取合理的设计基本地震加速度值。地震加速度值得选取对地震作用效应的影响非常大。

2、结构周期折减系数的设计

框架结构中的填充墙,导致结构的实际刚度比计算刚度要大,实际周期小于计算周期,所以,这样计算出来的地震作用效应变小,结构变得不安全,因此必须对结构的计算周期进行折减。根据填充墙的数量及材料来选取折减系数,一般为0.7~0.9。

3、梁刚度放大系数的确定

利用SATWE或TAT等软件输入的梁模型都是矩形截面,没有考虑到由于楼板处T型截面而出现的刚度增大,使结构的计算刚度小于实际刚度,设计出的地震剪力变小,导致结构不安全。所以进行计算时应对梁的刚度进行放大,边梁放大系数宜取1.5,而中梁为2.0.

4、活荷载的最不利布置

在多层框架结构中,特别是活荷载较大时,是否对活荷载进行最不利布置,对计算结果的影响很大。在选用的程序中给定的梁的设计弯矩放大系数,也不一定能够对工程的受力情况进行实际反映,会导致结构不安全或者偏于保守。因此最好进行活荷载的最不利布置。独立梁的箍筋计算结构应该进行复核,规范要求:集中荷载下的独立梁,按公式进行计算,荷载作用点到支座间的箍筋需均匀布置。

四、结语:

设计人员,在进行框架结构房屋的设计时,要熟练理解掌握设计规范,同时根据自己工作中的经验,选择出合理的结构体系。以上所述是我进行工程设计的一些体会,希望能给众多设计人员带来一定的帮助,设计出更加合理安全的框架结构房屋。

参考文献:

[1]GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]杨济维.对钢筋混凝土多层框架结构设计的浅析.建材与装饰,2009.

[3]杨宗敏.框架结构设计分析 [J].科技信息,2009.


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