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關(guān)鍵詞:道路橋梁;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);要點(diǎn)
中圖分類號(hào):K928文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
路橋在我國現(xiàn)階段對(duì)交通運(yùn)輸上發(fā)揮著重要的作用,但是同時(shí)也存在著路橋設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、耐久性、疲勞損壞等各種問題,如何對(duì)以上問題進(jìn)行有效的解決,是我國路橋能夠大幅度增加路橋壽命的重要手段,只有這樣我們才能更一步的提高我國路橋設(shè)施的結(jié)構(gòu),在為人民的生活提供有力的保障的同時(shí),大大保證路橋的質(zhì)量,只有這樣才能讓企業(yè)在激烈的市場競爭中有一個(gè)更長遠(yuǎn)的發(fā)展。
一、道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(一)道路橋梁設(shè)計(jì)方案的選擇原則
1、經(jīng)濟(jì)性。這里主要是指設(shè)計(jì)中所涉及的建筑施工成本以及工期過程中所需的經(jīng)費(fèi),一般情況下我們都清楚的知道,道路施工建設(shè)工期長且使用的建筑材料都是預(yù)測很難估算的,有很多道路施工中會(huì)臨時(shí)變更設(shè)計(jì),這就導(dǎo)致材料的不斷更新,此時(shí)就要充分考慮材料在市場價(jià)格中的變動(dòng)情況,道路橋梁施工設(shè)計(jì)不能任意去更改,加大其經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的使用,這很容易導(dǎo)致建筑施工資金壓力過大,進(jìn)而要延期或者停工現(xiàn)象的出現(xiàn),
2、技術(shù)性。在進(jìn)行道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí),我們鼓勵(lì)要不斷的引進(jìn)新的技術(shù)與理念,但是這種新技術(shù)、新理念必須完全適應(yīng)我國道路橋梁建設(shè)的發(fā)展,與實(shí)際相結(jié)合,這樣才能提升我國道路橋梁設(shè)計(jì)以及施工的水平,但是往往在施工設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中往往采用的新技術(shù)很難適應(yīng)時(shí)代社會(huì)發(fā)展的需要,這在某種程度上不但沒有推進(jìn)道路橋梁建設(shè)的發(fā)展,相反還起到了一定的阻礙作用,
3、適用性。道路橋梁的建設(shè)其最終目的就是供人們使用,為其當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)貿(mào)易的發(fā)展起到一定的促進(jìn)發(fā)展作用,然而道路橋梁如果其承受能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展,這樣反而不會(huì)給人們帶來經(jīng)濟(jì)效益的提高,更會(huì)加重其當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的負(fù)擔(dān),進(jìn)而起不到良好的推動(dòng)。
(二)道路橋梁設(shè)計(jì)方案的選擇
道路橋梁設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)就是具體問題具體分析,針對(duì)道路橋梁設(shè)計(jì)的具體施工方案進(jìn)行合理的調(diào)查與現(xiàn)場勘查,充分考慮影響道路橋梁設(shè)計(jì)的各種施工因素,設(shè)計(jì)過程中要以實(shí)事求是為原則,從具體實(shí)際出發(fā),這樣設(shè)計(jì)的施工方案在施工過程中才能達(dá)到預(yù)期的效果與目的,為此,在設(shè)計(jì)前要對(duì)其影響因素進(jìn)行全面細(xì)致的考察,選擇最佳的施工優(yōu)化方案進(jìn)行設(shè)計(jì),以便在施工中充分發(fā)揮設(shè)計(jì)的作用。
(三)主梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)
簡支梁結(jié)構(gòu)依據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)的不同分為裝配式以及整體式,裝配式的主要特點(diǎn)是可以將預(yù)定的相關(guān)主梁配件分開進(jìn)行運(yùn)送,施工時(shí)再進(jìn)行裝配成梁,該支梁在設(shè)計(jì)過程就能使用自動(dòng)化以及機(jī)械化的工程技術(shù),減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度并有效減少材料浪費(fèi),使工程的施工效率大大提升,而且減少季節(jié)對(duì)工程施工的影響力,這些都是人們選用裝配式簡支梁的原因,為了滿足橋梁上部承重要求,主梁結(jié)構(gòu)人們一般選用的造型有:形和箱型兩類,箱型僅在混凝土結(jié)構(gòu)主梁中被使用,該類主梁在設(shè)計(jì)時(shí)要注意保持一定的間距和片數(shù),間距和片數(shù)呈反函數(shù)關(guān)系,梁高以及細(xì)部尺寸的確定需要進(jìn)行一定的荷載計(jì)算,如主梁分布呈對(duì)稱形式,則荷載分布也呈對(duì)稱形式,選用杠桿法計(jì)算主梁的荷載量,反之則選用偏心受壓法來計(jì)算,兩種計(jì)算方法的共同之處是均選用最大的內(nèi)力值來進(jìn)行荷載標(biāo)設(shè)計(jì)。
(四)下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
下部構(gòu)造設(shè)計(jì)主要指橋梁墩臺(tái)的設(shè)計(jì),對(duì)于常見高度的橋墩,即墩高小于40m的橋墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩,其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圓柱和方柱。圓柱施工時(shí)外觀質(zhì)量易控制,且與樁基銜接方便,平原地區(qū)使用較多。但從美觀角度來說,方柱棱角分明,與上構(gòu)梁體協(xié)調(diào),有一定的視線誘導(dǎo)性,較美觀。Y型墩施工較復(fù)雜,在墩高較矮時(shí),從工程造價(jià)上考慮不經(jīng)濟(jì)。
1、橋臺(tái)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。橋臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)主要注重于型式的選擇。裝配式簡支橋梁有三種常用橋臺(tái),輕型橋臺(tái)和鋼筋混凝土澆筑的薄壁橋臺(tái)以及埋置式橋臺(tái)。輕型橋臺(tái)結(jié)構(gòu)型式具有體積小的特點(diǎn),其設(shè)計(jì)應(yīng)用可作為一種擋土的翼墻結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土薄壁橋臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)臺(tái)身可被掩藏在橋梁護(hù)坡內(nèi)部,僅以設(shè)計(jì)的視角看,既能消弱小橋臺(tái)處的荷載力,又能在橋臺(tái)處留下充足的空間,但是,混凝土結(jié)構(gòu)的橋梁護(hù)坡主要作用是保護(hù)橋梁表面,因此其一旦被洪水沖垮將導(dǎo)致橋臺(tái)外露,因此,設(shè)計(jì)橋梁護(hù)坡時(shí)務(wù)必要檢測其強(qiáng)度以及穩(wěn)定性能。
2、橋墩型式選擇。裝配式簡支橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用雙柱式墩,十字墩或矩形薄壁墩等型式,其中單幅雙柱式橋墩結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用較為普遍??紤]到以往在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題,筆者希望在今后的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)注意對(duì)于橋墩結(jié)構(gòu)型式的選擇要極為謹(jǐn)慎,如在巖溶性地帶、樁基礎(chǔ)施工困難地段應(yīng)根據(jù)實(shí)地情況避免過多地設(shè)計(jì)樁基,單柱單樁的設(shè)計(jì)為宜;而擬建施工現(xiàn)場位于河谷或受到滾石威脅時(shí),則應(yīng)考慮設(shè)計(jì)增強(qiáng)橋墩結(jié)構(gòu)的整體抗撞擊能力,亦須單柱單樁設(shè)計(jì)為宜;對(duì)于高位墩柱長橋的情況,則應(yīng)考慮到橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載累積變位的問題,采用雙幅兩柱整體下部構(gòu)造設(shè)計(jì)為宜。
(五)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、二道防水層。橋梁防水設(shè)計(jì)中,有的只采用有隔水功能的混凝土進(jìn)行隔水。但該類混凝土打造的防水層性能較剛,一旦出現(xiàn)裂縫其防水功能便大受影響。
2、伸縮性縫隙。在設(shè)計(jì)橋體主梁時(shí)要注意將其的伸縮變化考慮進(jìn)去,避免因主梁型號(hào)問題,使得主梁端口在最高溫或最低溫時(shí)出現(xiàn)被損傷的情況。設(shè)計(jì)伸縮縫時(shí)既要注意滿足主梁橫縱伸縮要求,也要注意其的防水工功能。在選擇伸縮縫時(shí),橋體兩端處要注意選擇有翹頭的,將橋體的伸縮縫整合在一起最后成為具有閉合功能的U型槽,這樣可防止分聯(lián)梁端以及分聯(lián)墩蓋上出現(xiàn)積水沿伸縮縫隙侵入的情況。
二、結(jié)語
綜上所述,在我國的道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中,受到傳統(tǒng)道路橋梁設(shè)計(jì)思想、理念的影響,對(duì)橋梁的安全性與長久性并沒有真正重視起來,所以,在道路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,既要保證道路橋梁的美觀性,繼承我國的優(yōu)良傳統(tǒng),但同時(shí)還要保證道路橋梁的安全性與耐久性,保證完工后的道路橋梁實(shí)用、耐久,減少和杜絕橋梁安全事故的發(fā)生,保證國家、人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:預(yù)制裝配式 混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件 結(jié)構(gòu)體系 施工要點(diǎn) 解決措施
一、預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工要點(diǎn)
(一)工藝流程
梁、柱、外墻板、樓板、樓梯等預(yù)制構(gòu)件工廠內(nèi)加工預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場吊裝柱(校正定位連接)吊裝陽臺(tái)吊裝梁(校正連接)吊裝樓梯吊裝預(yù)制樓板(疊合層樓板鋼筋綁扎、澆筑混凝土)吊裝外墻板。
(二)柱吊裝施工
預(yù)制柱的吊裝順序按照吊裝方案規(guī)定的順序進(jìn)行,逐層分段流水作業(yè),以避免反復(fù)作業(yè)。在吊裝前清理柱子安裝部位的雜物,檢查柱子軸線,并對(duì)預(yù)制柱型號(hào)、結(jié)構(gòu)尺寸、埋件位置等進(jìn)行全面仔細(xì)檢查,防止誤吊或返工處理。柱子在車上直接起吊,首先安裝吊點(diǎn),柱子根部設(shè)置防護(hù)墊子,每個(gè)柱子都需要按照指定的位置、型號(hào)進(jìn)行吊裝,同時(shí)保證方向的正確性,調(diào)整柱子位置,使鋼筋頭部對(duì)準(zhǔn)柱底部的套筒空腔,慢慢插入。根據(jù)柱的邊線確定柱的位置,在初步吊裝就位后,在柱縫隙周圍封泡沫條,用螺母墊片調(diào)節(jié)標(biāo)高。在柱子初步就位后,安裝可調(diào)斜支撐,配合紅外線投線儀,通過可調(diào)斜支撐調(diào)整柱子垂直度,固定柱子。對(duì)已經(jīng)就位好的柱子,要用經(jīng)緯儀認(rèn)真校準(zhǔn)軸線位置及垂直度,確認(rèn)不超出偏差,方可進(jìn)行柱腳灌漿。
(三)陽臺(tái)吊裝施工
在預(yù)制陽臺(tái)構(gòu)件吊裝前,應(yīng)將水泥砂漿找平層垃圾清掃干凈,并濕潤鋪水泥漿一層,隨即坐漿安裝,以保證構(gòu)件之間的良好結(jié)合和密實(shí)。構(gòu)件起吊時(shí),由作業(yè)人員穩(wěn)住構(gòu)件,對(duì)準(zhǔn)墻上邊線,再根據(jù)外挑尺寸控制線,確定好壓墻距離,放穩(wěn)就位,挑出的部分壓在臨時(shí)支撐上,即可卸鉤。預(yù)制陽臺(tái)安裝完成后,應(yīng)將內(nèi)邊預(yù)留的鋼筋理直,并與梁鋼筋連接好,側(cè)挑梁的外伸鋼筋還應(yīng)按設(shè)計(jì)要求錨入墻內(nèi)或梁內(nèi)。
(四)梁吊裝施工
按照?qǐng)D紙規(guī)定或施工方案中所確定的吊點(diǎn)位置,進(jìn)行掛鉤和鎖繩,注意吊繩的夾角一般不小于45°,掛好鉤繩后緩慢提升,繃緊鉤繩,離地 500mm 左右時(shí)停止上升,認(rèn)真檢查吊具是否牢固,拴掛是否安全可靠,方可吊運(yùn)就位。如吊運(yùn)單側(cè)或局部帶挑邊的梁,要考慮其重心位置,避免偏心,以防傾斜。吊裝前檢查柱頭支點(diǎn)鋼墊的標(biāo)高、位置是否符合安裝要求,就位時(shí)需找好柱頭上的定位軸線和梁上軸線之間的相互關(guān)系,以便梁正確就位,梁的兩頭應(yīng)用支柱頂牢。操作人員分別從兩頭扶穩(wěn),對(duì)準(zhǔn)軸線,平穩(wěn)落鉤,緩慢入座。梁身垂直偏差應(yīng)控制在允許范圍之內(nèi),在整個(gè)校正過程中,必須觀察柱子的垂直有無變化。若因梁安裝使柱子的垂直偏差超出允許值,必須重新進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)梁的標(biāo)高及支點(diǎn)位置校正合適,支頂牢固,即可連接鋼筋,灌漿套筒或焊接質(zhì)量應(yīng)符合要求。
(五)疊合樓板吊裝施工
疊合樓板是預(yù)制和現(xiàn)澆混凝土相結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)形式。薄板的主筋即疊合樓板的主筋,上部現(xiàn)澆混凝土層僅需配置負(fù)彎矩鋼筋和構(gòu)造鋼筋。預(yù)應(yīng)力薄板用作現(xiàn)澆混凝土層的底模,不必為現(xiàn)澆層支撐模板。板底光滑平整,板縫經(jīng)處理后,頂棚可不再抹灰。將支承架的龍骨找平,并固定牢固之后,才能吊裝薄板。預(yù)應(yīng)力薄板在車上直接起吊,吊至樓面根據(jù)控制線確定疊合板的精確位置。吊裝完成后用泡沫條 + 普通砂漿堵縫,綁扎樓層梁、板鋼筋和預(yù)埋水電管線盒同步進(jìn)行,樓面?zhèn)鹘y(tǒng)現(xiàn)澆樓板降板處吊模施工,樓層現(xiàn)澆混凝土,完成該層的施工。在常溫條件下澆筑上層混凝土?xí)r,需要先澆水濕潤,在冬季寒冷氣候條件下施工時(shí),則要注意加熱保溫養(yǎng)護(hù)。
(六)樓梯吊裝施工
預(yù)制樓梯吊裝施工只包括了預(yù)制樓梯段的吊裝,預(yù)制樓梯斜段進(jìn)場經(jīng)檢查合格后將構(gòu)件卸放到工作凳上。預(yù)制樓梯斜段吊裝斜面支撐存在向下滑移趨勢,可在樓梯斜段設(shè)置預(yù)埋件,將斜面支撐轉(zhuǎn)為平面支撐。樓梯段吊裝時(shí),手動(dòng)葫蘆調(diào)節(jié)樓梯底部,使樓梯呈“之”字型放置,再根據(jù)事先放出的控制線將樓梯斜段初步就位,將調(diào)整好的樓梯段用連接件與支座預(yù)埋件牢固后,方可卸鉤。樓梯初步安裝就位后,調(diào)節(jié)支架頂托校準(zhǔn)樓梯標(biāo)高,安裝可調(diào)斜支撐,進(jìn)行固定,完成樓梯的安裝。
(七)外墻掛板吊裝施工
柱、梁、疊合板吊裝完成后,即可開始吊裝外墻掛板,外墻掛板起吊前檢查吊環(huán),用卡環(huán)銷緊先吊到安裝位置時(shí),找好豎向位置再緩緩下降就位,外墻板就位時(shí)以墻邊線為準(zhǔn),做到外墻面順平,墻身垂直,縫隙一致,企口縫不得錯(cuò)位,標(biāo)高必須準(zhǔn)確。整個(gè)安裝過程中注意保護(hù)外墻掛板的棱角和防水構(gòu)造,并有專人負(fù)責(zé)外墻板下口定位、對(duì)線,并用靠尺板找直。外墻掛板剪力鍵及拉結(jié)鋼筋錨入疊合板內(nèi),與樓層現(xiàn)澆板同時(shí)施工,吊裝預(yù)制外墻掛板時(shí),預(yù)制外墻掛板預(yù)留鋼筋不需穿梁,只需將預(yù)制外墻掛板墻頂掛件(豎向支撐)插入板面埋件即可,然后通過斜撐調(diào)節(jié)垂直度,利用限位片調(diào)節(jié)水平高度,利用插片調(diào)節(jié)板內(nèi)側(cè)制作及安裝精度,就位后將限位片與墻頂掛件焊接,然后綁扎現(xiàn)澆層鋼筋,澆筑混凝土外墻掛板與樓層現(xiàn)澆板同時(shí)施工,如此循環(huán)作業(yè)。
二、預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系發(fā)展困境
(一)技術(shù)體系不完備
目前,預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)發(fā)展主要集中在裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)住宅上,其他房屋類型的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)發(fā)展不均衡,無法支撐整個(gè)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)行業(yè)的健康發(fā)展。
(二)基礎(chǔ)研究的缺乏
預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系中的鋼筋豎向連接、夾心墻板連接件這兩個(gè)核心技術(shù)仍不完善。作為預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)中豎向鋼筋連接的主流方式,套筒灌漿連接在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)作為機(jī)械連接形式應(yīng)用,在接頭受力原理與性能指標(biāo)要求、施工控制、質(zhì)量驗(yàn)收等方面對(duì)鋼筋、灌漿套筒、灌漿料共同作用的考慮并不周全。
(三)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不完備
目前,整個(gè)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)行業(yè)由于技術(shù)體系不完備、缺乏足夠的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),我國有關(guān)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中部分技術(shù)內(nèi)容仍處于空白,需要完善的內(nèi)容還很多。
(四)可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)不良
在一定時(shí)期內(nèi)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)本身的造價(jià)不會(huì)低于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),欲采用先進(jìn)的建造方式,需要更加先進(jìn)的行業(yè)管理體制、技術(shù)人員與操作者,并且設(shè)計(jì)同樣也需要專業(yè)化。以上種種關(guān)系到了企業(yè)是否能夠持續(xù)地盈利,若企業(yè)無法盈利與發(fā)展,則行業(yè)無法持續(xù)發(fā)展。
三、解決措施
從勞動(dòng)力成本方面來看,由于詼力價(jià)格的增長,現(xiàn)場手工作業(yè)的施工方式必然會(huì)減少,裝配化施工成為必然。除勞動(dòng)力成本外,城市施工作業(yè)場地狹小、環(huán)保要求高也必將促進(jìn)裝配化建筑的應(yīng)用。同時(shí),僅僅是發(fā)展裝配式剪力墻、框架結(jié)構(gòu)住宅,必然無法支撐整個(gè)預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)行業(yè)的健康發(fā)展,可推進(jìn)其他房屋類型的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展,如大開間框架結(jié)構(gòu)結(jié)合精裝修的形式,遠(yuǎn)勝于簡單的裝配式剪力墻、框架結(jié)構(gòu)。發(fā)展預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的另一個(gè)有效措施是落實(shí)設(shè)計(jì)施工一體化,由施工總承包單位根據(jù)建筑方案完成施工圖。設(shè)計(jì)施工一體化是國際上普遍實(shí)行的工程承包方式,有利于從節(jié)約綜合成本的角度發(fā)展預(yù)制裝配方式建造。從混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工到驗(yàn)收基本是按照現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)來管理的,對(duì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的管理也十分不到位,甚至不如預(yù)拌混凝土、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)完善。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)和安裝企業(yè)的資質(zhì)管理,行業(yè)質(zhì)量、驗(yàn)收管理均相對(duì)較弱,在政府部門管理減弱的情況下,只有靠相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì)在今后的工作中積極彌補(bǔ)這方面的缺陷。
四、結(jié)語
預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件只需在工廠預(yù)制完,運(yùn)至施工現(xiàn)場后即可直接吊裝,不僅解決了混凝土用量增加,材料浪費(fèi),后期拆模后觀感較差等諸多問題,而且施工速度快,質(zhì)量有保證。
參考文獻(xiàn)
[1]《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ1-2014).中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2014.
【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、多層、框架、房屋
因混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)傳力明確、靈活、整體抗震能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)中。施工技術(shù)是建筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn),而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是施工的前提和基礎(chǔ)?;炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)從房屋外觀與其他建筑設(shè)計(jì)較為簡單,但簡單當(dāng)中更多的是復(fù)雜,如果在前期對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)不當(dāng),在后期的修繕工程中會(huì)存在更多不必要的麻煩。
一、混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、框架結(jié)構(gòu)的豎向、水平作用(如右圖示)。
2、框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接構(gòu)成,如整棟房屋建筑都采用這種結(jié)構(gòu)形式,則稱為框架結(jié)構(gòu)體系或框架結(jié)構(gòu)房屋。按照施工技術(shù)的不同框架結(jié)構(gòu)可以分為現(xiàn)澆式、裝配式、裝配整體式三種??蚣芙Y(jié)構(gòu)是由水平力引起的樓層剪力,使梁、柱構(gòu)件產(chǎn)生彎曲變形,進(jìn)而形成框架結(jié)構(gòu)的整體剪切變形。由水平力引起的傾覆力矩使框架柱產(chǎn)生軸向變形(一側(cè)柱拉伸另一側(cè)柱壓縮),形成框架結(jié)構(gòu)的整體彎曲變形。在混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋建筑中建筑層數(shù)不多時(shí),其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形,整體彎曲變形的影響很小。
框架結(jié)構(gòu)側(cè)移如右圖示。
3、多層混凝土框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn):(1)建筑平面布置靈活能獲得較大的空間(適用于商場、餐廳、大型超市等),也可以按照適用需求做成小房間;(2)建筑立面處理簡便,結(jié)構(gòu)自重較輕;(3)計(jì)算理論比較成熟;(4)在一定范圍內(nèi)造價(jià)較低;(5)整體性能較好。多層混凝土框架結(jié)構(gòu)體系缺點(diǎn):框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小,而水平荷載作用下側(cè)移較大,有時(shí)會(huì)影響正常使用,如果框架結(jié)構(gòu)房屋的高寬比較大,則水平荷載作用下的側(cè)移也較大,而且引起的傾覆作用也比較嚴(yán)重。
4、混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):為了避免梁支座處抵抗負(fù)彎矩的鋼筋過分擁擠,以及在抗震結(jié)構(gòu)中形成梁鉸破壞機(jī)構(gòu)增加結(jié)構(gòu)的延性,可以考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布,對(duì)豎向荷載作用下梁端負(fù)彎矩進(jìn)行調(diào)幅。對(duì)現(xiàn)澆框架梁、梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取0.8-0.9。對(duì)于裝配整體式框架梁,由于梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋焊接、錨固、接縫不密實(shí)等原因,受力后節(jié)點(diǎn)各桿件產(chǎn)生相對(duì)角變,其節(jié)點(diǎn)的整體性不如現(xiàn)澆框架,故其梁端負(fù)彎矩調(diào)整系數(shù)可取0.7-0.8。框架梁端截面負(fù)彎矩調(diào)幅后,梁跨中截面彎矩應(yīng)按平衡條件相應(yīng)增大。截面設(shè)計(jì)時(shí),框架梁跨中截面正彎矩設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于豎向荷載作用下按簡支梁計(jì)算的跨中截面彎矩設(shè)計(jì)值的50%。應(yīng)先對(duì)豎向荷載作用下的框架梁彎矩進(jìn)行調(diào)幅,再與水平荷載產(chǎn)生的框架梁彎矩進(jìn)行組合。在柱的配筋計(jì)算中需要確定柱的計(jì)算長度l0,在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定,l0必須按照下列規(guī)定進(jìn)行:(1)一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu),各層柱的計(jì)算長度l0按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行取用;(2)當(dāng)水平荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值占總彎矩設(shè)計(jì)值的75%以上時(shí),框架柱的計(jì)算長度l0可按相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算,并取其中最小值。
二、多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求
1、梁縱向鋼筋、梁箍筋的構(gòu)造要求:梁縱向受拉鋼筋的數(shù)量除按計(jì)算確定外,還必須考慮溫度、收縮應(yīng)力所需要的鋼筋數(shù)量,以防止梁發(fā)生脆性破壞和控制裂縫寬度??v向受拉鋼筋的最小配筋百分率和最大配筋率要求。沿梁全長頂面和底面應(yīng)至少各配置兩根縱向鋼筋,鋼筋的直徑不應(yīng)小于12mm。框架梁的縱向鋼筋不應(yīng)與箍筋、拉筋、預(yù)埋件等焊接;梁箍筋的構(gòu)造要求:應(yīng)沿框架梁全長設(shè)置箍筋。箍筋的直徑、間距及配筋率等要求與一般梁的相同,可參見《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》中的內(nèi)容??蚣苤鶊D如右所示。
2、現(xiàn)澆梁柱、裝配整體式梁柱節(jié)點(diǎn):梁柱節(jié)點(diǎn)處于剪壓復(fù)合受力狀態(tài),為保證節(jié)點(diǎn)具有足夠的受剪承載力,防止節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生剪切脆性破壞,必須在節(jié)點(diǎn)內(nèi)配置足夠數(shù)量的水平箍筋。節(jié)點(diǎn)內(nèi)的箍筋除應(yīng)符合上述框架柱箍筋的構(gòu)造要求外,其箍筋間距不宜大于250mm,對(duì)四邊有梁與之相連的節(jié)點(diǎn),可僅沿節(jié)點(diǎn)周邊設(shè)置矩形箍筋。裝配整體式梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是框架機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)保證節(jié)點(diǎn)的整體性,同時(shí)進(jìn)行施工階段和使用階段的承載力計(jì)算。在保證結(jié)構(gòu)整體受力性能的前提下,連接形式盡量避免復(fù)雜、傳力直接、受力明確、安裝方便。誤差易于調(diào)整,在安裝后能較早承受荷載,以便于上部結(jié)構(gòu)的繼續(xù)施工。
3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要要點(diǎn):(1)框架結(jié)構(gòu)是多層、高層建筑的一種主要結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需首先進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置和擬定梁、柱截面尺寸,確定機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖;(2)設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)房屋的梁、柱、基礎(chǔ)時(shí),應(yīng)將樓面活荷載乘以折減系數(shù),一考慮活荷載滿布在各層樓面上的可能性程度。計(jì)算作用在框架結(jié)構(gòu)房屋上的風(fēng)荷載時(shí),對(duì)主要承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)分別計(jì)算;(3)豎向荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可用分層法、彎矩二次分配法、系數(shù)法等進(jìn)似法計(jì)算;(4)水平荷載作用下框架內(nèi)力可用D值法、反彎點(diǎn)法、門架法等近似方法計(jì)算,其中D值法的計(jì)算精度較高;(5)D值是框架結(jié)構(gòu)層間柱產(chǎn)生單位相對(duì)側(cè)移所需施加的水平剪力,可用于框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移計(jì)算和各柱間的剪力分配。
三、結(jié)語
通過以上文章敘述可見,多層混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)伴隨建筑行業(yè)的發(fā)展也在逐步發(fā)展,國內(nèi)建筑行業(yè)的迅速發(fā)展,建筑設(shè)計(jì)中混凝土框架結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用,也在應(yīng)用中逐步完善。
參考文獻(xiàn):
[1] 顏曉程.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中“強(qiáng)柱弱梁”的成因分析及抗震建議.[J].科技致富向?qū)В?011年24期
關(guān)鍵詞:多層;框架;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
Abstract: With the development of architectural style and the functional requirements of the construction is becoming more diverse, whether it is industrial structure or civil building, the building frame structure design as the practical mode is used, has been widely used in various types of buildings, various problems in structure design are increasing. This article from the design principle of frame structure, and puts forward several key problems in design of the multi-storey frame structure.
Key words: multilayer framework; structural design;
中圖分類號(hào):TU318
一、建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
抗震驗(yàn)算時(shí)不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛?cè)?、柔性理論?jì)算??拐痱?yàn)算時(shí)應(yīng)特別注意場地土類別。8度超過5層有條件時(shí),盡量加剪力墻,可大大改善結(jié)構(gòu)的抗震性能??蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向梁柱剛接體系,但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應(yīng)加強(qiáng)垂直地震作用的設(shè)計(jì),從震害分析,規(guī)范給出的垂直地震作用明顯不足。
雨蓬不得從填充墻內(nèi)出挑。大跨度雨蓬、陽臺(tái)等處梁應(yīng)考慮抗扭??紤]抗扭時(shí),扭矩為梁中心線處板的負(fù)彎距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等級(jí)宜相差一級(jí);由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時(shí),應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的最小配筋率;出屋面的樓電梯間不得采用磚混結(jié)構(gòu);框架結(jié)構(gòu)中的電梯井壁宜采用煤矸石磚砌筑,但不能采用磚墻承重。應(yīng)采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構(gòu)造柱,層高較高時(shí)宜在門洞上方加圈梁。因樓電梯間位置較偏,梯井采用混凝土墻時(shí)剛度很大,其它地方不加剪力墻,對(duì)梯井和整體結(jié)構(gòu)都十分不利;建筑長度宜滿足伸縮縫要求,否則應(yīng)采取措施。如:增大配筋率,通長配筋,改善保溫,鋪設(shè)架空層,加后澆帶等;柱子軸壓比宜滿足規(guī)范要求;當(dāng)采用井字梁時(shí),梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不計(jì)。周邊一般加大截面的邊梁;當(dāng)建筑布局很不規(guī)則時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑布局做出合理的結(jié)構(gòu)布置,并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施;當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),暖溝應(yīng)做防水。一般可做u型混凝土暖溝,暖氣管通過防水套管進(jìn)入室內(nèi)暖溝。有地下室時(shí),混凝土應(yīng)抗?jié)B,等級(jí)P6或P8,混凝土等級(jí)應(yīng)大干等于C25,混凝土內(nèi)應(yīng)摻入膨脹劑?;炷镣鈮?yīng)注明水平施工縫做法,一般加金屬止水帶,較薄的混凝土墻做啟口較難。
二、多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是一種由梁和柱以剛接或鉸接相連接成承重體系的房屋建筑結(jié)構(gòu)。多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件與圖紙是最主要的依據(jù)之一,全面理解設(shè)計(jì)文件,并規(guī)范進(jìn)程加以實(shí)施,是結(jié)構(gòu)方案的主要工作。全面理解設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)要求,看懂容懂圖紙的每項(xiàng)內(nèi)容,達(dá)到按圖紙施工的要求,對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中存在的問題通過會(huì)審加以解決,對(duì)其遺誤較易糾正,是保證施工質(zhì)量的前提,必須認(rèn)真地組織與實(shí)施,該項(xiàng)工作由甲方或委托監(jiān)理工程師進(jìn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)文件和相關(guān)規(guī)范、規(guī)程,編制和審查施工組織設(shè)計(jì)。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由水平承重體系以各層樓蓋和屋蓋連接形成空間的整體結(jié)構(gòu)體系。其中各個(gè)平面的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形成豎向承重體系,它們承受由樓蓋和屋蓋傳來的豎向及水平荷載并再傳給基礎(chǔ)。做好多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)技術(shù)交底,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工隊(duì)的技術(shù)素質(zhì)狀況對(duì)其不熟悉的施工工藝過程,經(jīng)批準(zhǔn)實(shí)施的新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)等,必須認(rèn)真進(jìn)行技術(shù)交底。明確各項(xiàng)工藝參數(shù)指標(biāo)、操作方法、質(zhì)量要求和檢測辦法,并認(rèn)真的加以實(shí)施?,F(xiàn)澆式框架即梁、柱、樓蓋均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)澆式多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的整體性強(qiáng)、抗震性能好,因此在實(shí)際工程中采用比較廣泛。但現(xiàn)場澆筑混凝土的工作量較大。預(yù)制裝配式框架是指梁、柱、樓板均為預(yù)制,通過焊接拼裝連接成的多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)件均為預(yù)制,可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化,機(jī)械生產(chǎn)。因此,施工速度快、效率高。但整體穩(wěn)定性較差,抗震能力弱,不宜在地震區(qū)應(yīng)用。現(xiàn)澆預(yù)制框架是指梁、柱、樓板均為預(yù)制,在預(yù)制構(gòu)件吊裝就位后,對(duì)連接節(jié)點(diǎn)區(qū)澆筑混凝土,從而將粱、柱、樓板在連成整體多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)澆預(yù)制框架既具有較好的整體性和抗震能力,又可采用預(yù)制構(gòu)件,減少現(xiàn)場澆筑混凝土的工作量。因此它兼有現(xiàn)澆式框架和裝配式框架的優(yōu)點(diǎn)。三、框架計(jì)算簡圖的確定
1、無地下室的多層框架房屋
(1)基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)現(xiàn)澆的框架結(jié)構(gòu)梁柱剛接,計(jì)算簡圖的確定主要是確定底層柱的計(jì)算長度。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010(以下簡稱《結(jié)構(gòu)規(guī)范》)第6,2.20條規(guī)定:一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu),底層柱的計(jì)算長度取基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度H:裝配式框架取1.25H。
(2)基礎(chǔ)埋深較大時(shí)為了增加房屋底部的整體性,減小位移有時(shí)在0.000mm附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。將基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層,其H值取基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度,而把實(shí)際建筑的底層作為第二層考慮,層高H取連系梁頂層至一層樓面高度。
2、帶地下室的多層框架房屋
對(duì)于帶地下室的多層框架結(jié)構(gòu),合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是一個(gè)關(guān)鍵問題?!督Y(jié)構(gòu)規(guī)范》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010(以下簡稱《抗震規(guī)范》),都沒有明確地提出具置,需要具體問題具體分析。對(duì)于能夠滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或采用箱型基礎(chǔ)時(shí),可將地下室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置,在利用PKPM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),樓層總數(shù)僅輸入地下室以上的實(shí)際層數(shù),底層的層高H取實(shí)際層高。這樣計(jì)算出的地震作用與實(shí)際情況較為接近。對(duì)于不能滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或者采用筏板式基礎(chǔ)時(shí),嵌固位置最好取在基礎(chǔ)頂面。此時(shí),利用電算進(jìn)行樓層組合時(shí),總層數(shù)應(yīng)為實(shí)際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。
四、強(qiáng)柱弱梁節(jié)點(diǎn)
這是為了實(shí)現(xiàn)在罕遇地震作用下,讓梁端形成塑形鉸,柱端處于非彈性工作狀態(tài),而沒有屈服,但節(jié)點(diǎn)還處于彈性工作階段。強(qiáng)柱弱梁措施的強(qiáng)弱,也就是相對(duì)于梁端截面實(shí)際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強(qiáng)幅度的大小,是決定由強(qiáng)震引起柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力,而且不致形成“層側(cè)移機(jī)構(gòu)”,從而使柱不被壓潰的關(guān)鍵控制措施。柱強(qiáng)于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構(gòu)造超配程度的大小,以及結(jié)構(gòu)在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內(nèi)力重分布和動(dòng)力特征的相應(yīng)變化。因此,當(dāng)建筑許可時(shí),盡可能將柱的截面尺寸做得大些,使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1,并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求,以增加延性。驗(yàn)算截面承載力時(shí),人為地將柱的設(shè)計(jì)彎距按強(qiáng)柱弱梁原則調(diào)整放大,加強(qiáng)柱的配筋構(gòu)造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高,以免在罕遇地震中進(jìn)入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。注意節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,讓塑性鉸向梁跨內(nèi)移。
五、框架柱梁配筋的調(diào)整
1、框架柱的配筋
框架柱的配筋率一般都很低,有時(shí)電算結(jié)果為構(gòu)造配筋,但是實(shí)際工程中均不會(huì)按此配筋,因?yàn)樵诘卣鹱饔孟碌目蚣苤?尤其是角柱,所受的扭轉(zhuǎn)剪力最大,同時(shí)又受雙向彎矩作用,而橫梁的約束又較小,工作狀態(tài)下又處于雙向偏心受壓狀態(tài),所以其震害重于內(nèi)柱,對(duì)于質(zhì)量分布不均勻的框架尤為明顯,因此應(yīng)選擇最不利的方向進(jìn)行框架計(jì)算,另外也可分別從縱、橫兩個(gè)方向計(jì)算后比較同一側(cè)面的配筋,取其較大值,并采用對(duì)稱配筋的原則,為了滿足框架柱在多種內(nèi)力組合作用下其強(qiáng)度要求,在配筋計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下問題:
角柱、邊柱及抗震墻端柱在地震作用組合下會(huì)產(chǎn)生偏心受拉時(shí),其柱內(nèi)縱筋總截面面積應(yīng)比計(jì)算值增大25%;框架柱的配筋可放大1.2~1.6倍,其中角柱1.4倍,邊柱1.3倍,中柱1.2倍;框架柱的箍筋形式應(yīng)選用菱形或井字形,以增強(qiáng)箍筋對(duì)混凝土的約束;對(duì)于二、三級(jí)框架的底層柱底和底部加強(qiáng)部位縱筋宜采用焊接,且當(dāng)柱縱向鋼筋的總配筋率超過3%時(shí),箍筋的直徑不應(yīng)小于8,并應(yīng)焊接。
另外多層框架電算時(shí)常不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)的不均勻沉降,當(dāng)多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層較厚或地基土質(zhì)不均勻時(shí),可以適當(dāng)放大框架柱的配筋,且宜在縱、橫兩個(gè)方向設(shè)置基礎(chǔ)梁,其配筋不宜按構(gòu)造設(shè)置,應(yīng)按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì),并按規(guī)范要求設(shè)置箍筋加密區(qū)。
2、框架梁的配筋
對(duì)梁縱向鋼筋的配筋率為0.5%~1.5%較為適宜,在配筋率一定時(shí),用較細(xì)的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積,可減小梁的裂縫寬度,增大配筋率是減小梁裂縫的最直接方法,但是只提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)梁裂縫的影響就較小。
在地震作用下,為滿足強(qiáng)剪弱彎,就應(yīng)做到梁端斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力,在具體設(shè)計(jì)時(shí),可將梁端負(fù)彎矩筋乘以系數(shù)0.85~1.0,梁中正彎距乘以1.1~1.3,梁端箍筋的直徑可增2mm。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)選型;要點(diǎn)
中圖分類號(hào):TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
高層建筑是為了滿足日益緊張的城市建設(shè)用地而出現(xiàn)的建筑結(jié)構(gòu)形式,它的出現(xiàn)大大緩解了城市建設(shè)用地,更大程度的利用了空間,如今在城市化建設(shè)中的比例進(jìn)一步擴(kuò)大。相對(duì)多層建筑而言,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所占的地位要重要得多,這是由于高層結(jié)構(gòu)形式的選擇將直接關(guān)系到建筑物的平面、立面、層高、設(shè)備安裝、施工技術(shù)以及工程造價(jià)等多方面因素。不當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式不僅會(huì)影響使用功能和造價(jià),嚴(yán)重的還會(huì)影響其抗震性能,危害建筑物安全。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)選型的意義
1、搞好結(jié)構(gòu)工程對(duì)于建筑工程建設(shè)的質(zhì)量控制、投資控制和進(jìn)度控制有十分重要的作用。搞好結(jié)構(gòu)工程的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)選型,如果選型不當(dāng),即使結(jié)構(gòu)計(jì)算很精確,也有可能給結(jié)構(gòu)的安全使用及耐久性帶來無法彌補(bǔ)的缺陷,所以結(jié)構(gòu)選型對(duì)于結(jié)構(gòu)的全壽命優(yōu)化有著舉足輕重的作用。
2、現(xiàn)代高層建筑體形與平立面空間分布日益復(fù)雜,高度、規(guī)模、投資日益增大,要求性能更先進(jìn)、更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式與之相適應(yīng)。主要表現(xiàn)為:第一,需求多元化、功能綜合化的趨勢,必然要導(dǎo)致高層建筑方案平立面形狀與內(nèi)部空間分布等多樣化、個(gè)性化與復(fù)雜化,為增大建筑凈空高度,很多一般多高層建筑中不存在的新問題與矛盾開始出現(xiàn),對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式的要求提高。第二,隨著高度與規(guī)模等增大 ,高層建筑投資增加、工期增長,其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性及可優(yōu)化的空間與效益將更明顯。結(jié)構(gòu)優(yōu)化,首先是其形式的優(yōu)化,然后才是其布局與構(gòu)件參數(shù)的優(yōu)化。第三,高層建筑需考慮的影響因素日益復(fù)雜、系統(tǒng)、綜合和多變,選型需要的知識(shí)信息愈加龐大,選型結(jié)果受人為因素的影響也將增大 。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)選型的主要內(nèi)容與要求
1、根據(jù)建筑物所處的場地來確定建筑物的抗震要求,明確建筑物的抗震設(shè)防分類,場地的抗震設(shè)防烈度以及場地土類別,當(dāng)然,場地選擇要遠(yuǎn)離土質(zhì)液化以及會(huì)產(chǎn)生地基土不均勻沉降等災(zāi)害的地段。
2、由建筑高度和體型來合理選擇結(jié)構(gòu)體型,盡可能在建筑方案設(shè)計(jì)中提前介入,使建筑物的平面與立面形式簡單、規(guī)則,盡量避免偏心問題的產(chǎn)生,尤其注意抗側(cè)力構(gòu)件剛度與質(zhì)量分布在同層平面內(nèi)應(yīng)盡可能的對(duì)稱,相鄰層剛度與質(zhì)量變化盡量緩和。
3、采用的結(jié)構(gòu)體型要求盡可能的經(jīng)濟(jì)合理 。
4、在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中要考慮施工過程的簡便可行。
三、結(jié)構(gòu)體系選定的原則
位于地震區(qū)的高層建筑,在確定結(jié)構(gòu)體系時(shí),除了要考慮材料用量、建筑內(nèi)部空間和房屋適用高度等因素外,還需考慮抗震效果: 具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震力傳遞路線; 具備多道抗震防線,不會(huì)因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效,而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抗側(cè)力或承受重力荷載的能力; 具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力,從而使結(jié)構(gòu)體系遭遇地震時(shí)具有足夠的防倒塌能力; 沿水平和豎向,結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度分布均勻,或按需要合理分布,避免出現(xiàn)局部削弱或突變,防止地震時(shí)出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。總之,在確定建筑方案的同時(shí),應(yīng)綜合考慮房屋的設(shè)防烈度、場地類別、房屋高度、地基基礎(chǔ),以及施工條件等,并結(jié)合結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo),選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)選型的要點(diǎn)
1、豎向承重結(jié)構(gòu)的選型。在對(duì)豎向承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí),首先考慮的是建筑物的高度和用途。不同結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度和剛度是不一樣的,因而它們適應(yīng)的高度也不同。一般說來,框架結(jié)構(gòu)適用于高度低、層數(shù)少、設(shè)防烈度低的情況;框架—剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可以滿足大多數(shù)建筑物的高度要求;層數(shù)很多或設(shè)防烈度較高時(shí),可用筒體結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物的高度超出表中數(shù)值時(shí),要進(jìn)行專門的研究,采取有效的措施。選擇結(jié)構(gòu)體系應(yīng)考慮的另一個(gè)因素是建筑物的用途。目前國內(nèi)高層建筑按用途大體上可分三大類:住宅、旅館及公共性建筑(辦公、商業(yè)、科研、教學(xué)、醫(yī)院等)。住宅建筑一般采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
2、水平承重結(jié)構(gòu)的選型。水平承重結(jié)構(gòu)主要是為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定及傳遞水平力的重要功能。水平承重結(jié)構(gòu)的選擇主要可以分為平板體系、無梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系:平板體系采用單向板或雙向板,常用于剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)。其最大的優(yōu)勢是板底平整,可以不用吊頂,結(jié)構(gòu)的高度較低,降低了層高。如果跨度較大的情況下,采用平板的難度大,一般非預(yù)應(yīng)力平板不宜成過6m,預(yù)應(yīng)力平板不宜超過9m,否則平板的厚度過大,就會(huì)增加樓面的重量。使用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)平板樓面可以減少板厚。無梁樓蓋:就是在層高受到限制的情況下,公用建筑中使用的無梁樓蓋。無梁樓蓋最好帶現(xiàn)澆柱帽,以加強(qiáng)板柱連接的可靠性。無梁樓蓋的合適跨度是:普通鋼筋混凝土樓面6m以內(nèi);預(yù)應(yīng)力混凝土樓面可達(dá)9m。密肋樓蓋:密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結(jié)構(gòu)角區(qū)樓面也常用密肋樓蓋。當(dāng)采用裝配式樓板時(shí),框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)加混凝土現(xiàn)澆面層。樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足:房屋高度超過50m時(shí),框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆摟蓋結(jié)構(gòu);剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m時(shí),8、9度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu);6、7度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋;框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配式結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)于現(xiàn)澆樓蓋,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20,也不宜高于C40。
3、下部結(jié)構(gòu)的選型
高層建筑的基礎(chǔ)是高層建筑的重要組成部分。它將上部結(jié)構(gòu)傳來的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎(chǔ)形式選擇的好壞,不但關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全,而且對(duì)房屋的造價(jià)、施工工期等有重大的影響。高層建筑基礎(chǔ)形式通常有以下幾種:
3.1柱下獨(dú)立基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多、土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。
3.2交叉梁基礎(chǔ):即雙向?yàn)闂l形基礎(chǔ)。適用:層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。
3.3片筏基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多土質(zhì)較弱或?qū)訑?shù)較多土質(zhì)較好時(shí)采用。當(dāng)基巖埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深處有一定承載力和一定厚度的持力層時(shí),選用片筏基礎(chǔ)比選用樁基礎(chǔ)可以節(jié)省投資和縮短工期。但片筏基礎(chǔ)的剛度較弱,應(yīng)注意對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降、變形和裂縫進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),還要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。
3.4復(fù)合基礎(chǔ):適用于層數(shù)較多或土質(zhì)較弱時(shí)采用??捎糜谔钔痢柡图胺秋柡驼承酝?。CFG樁復(fù)合地基是高粘結(jié)強(qiáng)度復(fù)合地基代表,目前它已大量應(yīng)用于高層建筑地基。它既可適用于條形、獨(dú)立基礎(chǔ),也可用于筏基和箱形基礎(chǔ)。
結(jié)束語
隨著高層建筑進(jìn)一步的發(fā)展,滿足高層建筑的形式,材料,力學(xué)分析模型都將日趨復(fù)雜多元,為了滿足市場的要求,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師必須嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)工程實(shí)地情況選擇合理的結(jié)構(gòu)方式,注意高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和要點(diǎn),為后期的施工打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)選型;綜合因素
中圖分類號(hào):TU208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、建筑結(jié)構(gòu)選型的基本原則
在建筑設(shè)計(jì)中,空間組合和建筑造型的主要環(huán)節(jié)是選擇最佳結(jié)構(gòu)方案,即結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型應(yīng)遵循以下原則。
一是適應(yīng)建筑功能的要求,對(duì)于有些公共建筑,其功能有視聽要求,如:體育館為保證較好的觀看視覺效果,比賽大廳內(nèi)不能設(shè)柱,必須采用大跨度結(jié)構(gòu);大型超市為滿足購物的需要,室內(nèi)空間具有流動(dòng)性和靈活性,所以應(yīng)采用框架結(jié)構(gòu)。二是滿足建筑造型的需要,對(duì)于建筑造型復(fù)雜、平面和立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)選型,要按實(shí)際需要在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫,形成較多有規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。三是充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢,每種結(jié)構(gòu)型式都有各自的特點(diǎn)和不足,有其各自的適用范圍,所以要結(jié)合建筑設(shè)計(jì)的具體情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型。四是考慮材料和施工的條件,由于材料和施工技術(shù)的不同,其結(jié)構(gòu)形式也不同。例如:砌體結(jié)構(gòu)所用材料多為就地取材,施工簡單,適用于低層、多層建筑。當(dāng)鋼材供應(yīng)緊缺或鋼材加工、施工技術(shù)不完善時(shí),不可大量采用鋼結(jié)構(gòu)。五是盡可能降低造價(jià),當(dāng)幾種結(jié)構(gòu)形式都有可能滿足建筑設(shè)計(jì)條件時(shí),經(jīng)濟(jì)條件就是決定因素,盡量采用能降低工程造價(jià)的結(jié)構(gòu)形式。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)選型的要點(diǎn)
(一)豎向結(jié)構(gòu)的選型
在進(jìn)行豎向結(jié)構(gòu)的選型過程中,要以建筑物的功能及高度為前提。結(jié)構(gòu)體系不同的剛度與強(qiáng)度的要求不同,所適應(yīng)的高度也是不同的。一般情況下,對(duì)于高度較低,層數(shù)少的建筑可以采用框架結(jié)構(gòu);而對(duì)于層數(shù)高的建筑則多采用框架一剪力墻結(jié)構(gòu)或者剪力墻的結(jié)構(gòu)。層數(shù)多、設(shè)防高的建筑多采用筒體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)體系的選擇還要考慮到建筑物的用途。當(dāng)前,按照用途可以將我國的建筑物分為三類:首先是住宅、旅館及公共性建筑,包括商業(yè)、科研、教學(xué)、醫(yī)院等等。
(二)水平承重結(jié)構(gòu)的選型
水平承重結(jié)構(gòu)主要是為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定及傳遞水平力的重要功能。水平承重結(jié)構(gòu)的選擇主要可以分為平板體系、無梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系:平板體系采用單向板或雙向板,常用于剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)。其最大的優(yōu)勢是板底平整,可以不用吊頂,結(jié)構(gòu)的高度較低,降低了層高。如果跨度較大的情況下,采用平板的難度大,一般非預(yù)應(yīng)力平板不宜成過6m,預(yù)應(yīng)力平板不宜超過9m,否則平板的厚度過大,就會(huì)增加樓面的重量。使用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)平板樓面可以減少板厚。無梁樓蓋:就是在層高受到限制的情況下,公用建筑中使用的無梁樓蓋。無梁樓蓋最好帶現(xiàn)澆柱帽,以加強(qiáng)板柱連接的可靠性。無梁樓蓋的合適跨度是:普通鋼筋混凝土樓面6m以內(nèi);預(yù)應(yīng)力混凝土樓面可達(dá)9m。密肋樓蓋:密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結(jié)構(gòu)角區(qū)樓面也常用密肋樓蓋。當(dāng)采用裝配式樓板時(shí),框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)加混凝土現(xiàn)澆面層。樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足:房屋高度超過50m時(shí),框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆摟蓋結(jié)構(gòu);剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m時(shí),8、9度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu);6、7度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋;框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配式結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)于現(xiàn)澆樓蓋,混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20,也不宜高于C40。
(三)下部結(jié)構(gòu)的選型要點(diǎn)
基礎(chǔ)永遠(yuǎn)是建筑的根基,只有根基打穩(wěn),建筑才能屹立不倒。它將上部結(jié)構(gòu)傳來的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎(chǔ)形式選擇的好壞,不僅會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的安全,同時(shí)對(duì)房屋造價(jià)、施工工期等都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。高層建筑基礎(chǔ)形式通常有以下幾種:
(1)柱下獨(dú)立基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多、土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)鼗鶠閹r石時(shí),可采用地錨將基礎(chǔ)錨固在巖石上,錨入長度≥40d。(2)交叉梁基礎(chǔ):即雙向?yàn)闂l形基礎(chǔ)。適用:層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。(3)片筏基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多土質(zhì)較弱或?qū)訑?shù)較多土質(zhì)較好時(shí)用。當(dāng)基巖埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深處有一定承載力和一定厚度的持力層時(shí),選用片筏基礎(chǔ)比選用樁基礎(chǔ)可以節(jié)省投資和縮短工期。但片筏基礎(chǔ)的剛度較弱,應(yīng)注意對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降、變形和裂縫進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),還要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。(4)復(fù)合基礎(chǔ):適用于層數(shù)較多或土質(zhì)較弱時(shí)采用。CFG樁復(fù)合地基是高粘結(jié)強(qiáng)度復(fù)合地基代表,目前它已大量應(yīng)用于高層建筑地基。它既可適用于條形、獨(dú)立基礎(chǔ),也可用于筏基和箱形基礎(chǔ)??捎糜谔钔?、飽和土及非飽和土粘性土。
四、建筑結(jié)構(gòu)選型的主要影響因素
(一)施工水平
建筑施工的生產(chǎn)技術(shù)水平及生產(chǎn)手段對(duì)建筑結(jié)構(gòu)型式有很大影響。正是大型起重機(jī)械及各種建筑機(jī)械例如混凝土泵,相繼問世才使高層建筑的各種結(jié)構(gòu)型式成為現(xiàn)實(shí),施工水平對(duì)建筑結(jié)構(gòu)型式的影響表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:
(1)先進(jìn)施工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)型式的前提。
(2)建筑結(jié)構(gòu)方案要密切與施工條件相結(jié)合。
一方面,施工技術(shù)條件不具備或選用的結(jié)構(gòu)方案不適應(yīng)現(xiàn)有施工技術(shù)能力,將給工程建設(shè)帶來困難。例如選擇裝配式框架結(jié)構(gòu)方案時(shí)需要認(rèn)真考慮施工單位焊工技術(shù)力量,否則將給工程質(zhì)量帶來嚴(yán)重影響。如果決策人員在結(jié)構(gòu)選型時(shí)考慮不周也將會(huì)給施工單位帶來不必要的困難。因此選型時(shí)有關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)多與施工單位人員溝通,共同磋商解決選型中出現(xiàn)的矛盾。
另一方面,選擇結(jié)構(gòu)型式時(shí)要結(jié)合施工工藝因素考慮工程的具體施工條件,同一種結(jié)構(gòu)型式可以對(duì)應(yīng)不同的施工工藝,而不同的施工工藝不僅影響材料消耗,勞動(dòng)力工期施工工期的影響已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)因素中分析及造價(jià)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),而且會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、抗震性能、計(jì)算分析及構(gòu)造措施。所以,在高層建筑結(jié)構(gòu)選型中應(yīng)對(duì)施工工藝連同其它因素加以全面綜合權(quán)衡考慮。
(二)建筑結(jié)構(gòu)材料
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的結(jié)構(gòu)材料如高強(qiáng)砼、輕骨料砼、復(fù)合材料中的鋼管砼、鋼纖維砼等等不斷誕生,新的結(jié)構(gòu)材料促使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式發(fā)生變革,新的結(jié)構(gòu)型式產(chǎn)生,從而不可避免地給結(jié)構(gòu)選型問題帶來深刻影響。眾所周知在傳統(tǒng)的建筑材料中,鋼材符合輕質(zhì)又高強(qiáng)的條件,在國外高層建筑中很多采用鋼結(jié)構(gòu)體系,鑒于我國國情和條件,絕大部分高層建筑都采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系,且一般都采用普通鋼筋砼?;炷良颁摬牡膹?qiáng)度等級(jí)不高,建筑物的自重一般平均在12~17kN/平方米。據(jù)統(tǒng)計(jì),在我國已建成的高層建筑中,自重小于12kN/平方米的只占22%,而大于14kN/平方米的占46%,總的來說,自重偏大給設(shè)計(jì)、施工、材料運(yùn)輸、結(jié)構(gòu)抗震性能及結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)帶來較多不利影響。因此在考慮了材料的供應(yīng)狀況的前提條件下,優(yōu)先選用能減輕建筑物自重的結(jié)構(gòu)材料是很有必要的。
減輕建筑物自重給整個(gè)高層建筑帶來的效益有:(1)有利于減小結(jié)構(gòu)截面節(jié)約建筑材料尤其對(duì)于高層建筑下部樓層的柱子影響更大。(2)有利于減小基礎(chǔ)投資據(jù)統(tǒng)計(jì)在軟土地基地區(qū)基礎(chǔ)的造價(jià)約占土建總投資的25%左右在上海市約占20%~30%有的甚至達(dá)到35%。例如:天津市樁箱型基礎(chǔ)約占28%,隨著目前地下室越來越深這個(gè)比例有加大的趨勢。所以減輕高層建筑自重對(duì)減少軟土地基地區(qū)高層建筑基礎(chǔ)投資有重大意義。
(三)建筑物的功能
建筑物的功能要求是建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的首要因素。任何建筑都具有對(duì)客觀空間環(huán)境的要求,根據(jù)這些要求可大體確定建筑物的尺度、規(guī)模與相互關(guān)系。在結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)使所選擇的結(jié)構(gòu)形式剖面與建筑物使用空間相適應(yīng),盡可能降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度,才能提高空間的使用效率、節(jié)省維護(hù)結(jié)構(gòu)的初始投資費(fèi)用、減少照明采暖空調(diào)負(fù)荷、節(jié)省維護(hù)費(fèi)用從而降低建筑物全壽命期費(fèi)用。其次通過對(duì)結(jié)構(gòu)體系和藝術(shù)加工,將結(jié)構(gòu)形式與建筑的空間藝術(shù)形象融合為一體來表現(xiàn)建筑美。建筑界公認(rèn)的典型例子意大利佛羅倫薩運(yùn)動(dòng)場的大看臺(tái),是一個(gè)鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu),雨蓬的挑梁伸出17m,它的彎矩圖是二次拋物線,建筑師把挑梁的外形與其彎矩圖統(tǒng)一起來,同時(shí)利用混凝土的可塑性,對(duì)挑梁的外輪廓進(jìn)行藝術(shù)處理,在挑梁支座附近挖了一個(gè)帶有橢圓弧線的三角形孔,既減輕了結(jié)構(gòu)自重,又獲得良好的藝術(shù)效果。直接將結(jié)構(gòu)的自然形體進(jìn)行恰如其分的藝術(shù)加工而又不做任何多余的裝飾,使結(jié)構(gòu)形式與建筑空間藝術(shù)形象高度地融合起來。
(四)建筑物結(jié)構(gòu)的受力合理性
由于當(dāng)前的建筑普遍以高層型式出現(xiàn),而高層建筑在高度上具有其他建筑所不可比擬的特性。隨著建筑物的高度不斷上升,其重力荷載也呈直線上升的趨勢,作用在豎向構(gòu)件柱以及墻上的軸壓力也隨之增加。在這樣的條件下對(duì)于基礎(chǔ)的承載力也就提出了更高的要求。與此同時(shí),控制建筑物的水平位移也成為了主要矛盾,這種情況主要是由兩方面原因所造成的。一方面,超高層建筑的高度較高,使得風(fēng)作用效應(yīng)加大;而風(fēng)力的加大也就使得合力作用點(diǎn)的位置變高,從而使其對(duì)于建筑物產(chǎn)生的作用效應(yīng)也就變得更大。另一方面,超高層建筑的高度過高使得其自身的重心位置也相應(yīng)的被升高,建筑的結(jié)構(gòu)自重也相應(yīng)的加大,此時(shí)在地震作用下就將導(dǎo)致薄弱部位加速破壞。因此,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)當(dāng)確保結(jié)構(gòu)的受力合理性。
(五)經(jīng)濟(jì)因素
最后,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的選型時(shí)還要對(duì)經(jīng)濟(jì)因素做好分析,系統(tǒng)的考慮結(jié)構(gòu)方案經(jīng)濟(jì)性。不僅要考慮到某個(gè)結(jié)構(gòu)方案付諸實(shí)施時(shí)的一次投資費(fèi)用,還應(yīng)當(dāng)考慮到其全壽命周期的費(fèi)用。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的施工過程中還應(yīng)當(dāng)注意到建筑結(jié)構(gòu)中的安全問題,一些建筑結(jié)構(gòu)材料雖然具有耐熱的特性,但是耐火的功效卻不甚理想,一旦放生火災(zāi)的話極易造成重大的損失。在出現(xiàn)地震等坍塌性事故時(shí),需要較長的疏散時(shí)間,但超高層建筑大多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在長時(shí)間的疏散過程中極易發(fā)生其他的安全事故。與此同時(shí),許多建筑的投資都比較巨大,并且在所屬區(qū)域一般都應(yīng)是當(dāng)做代表性建筑來建造的。所以建筑無論是在經(jīng)濟(jì)上,還是在文化乃至政治上都具有較強(qiáng)的影響。為此,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型時(shí)務(wù)必要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)的可靠性,強(qiáng)化建筑的整體性能質(zhì)量。
結(jié)語
建筑結(jié)構(gòu)選型的綜合考慮內(nèi)容相對(duì)來說比較復(fù)雜,靈活廣泛,綜合性比較強(qiáng),這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性,在應(yīng)用規(guī)范及應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)的前提下,根據(jù)自身對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的理解,通過自己多年的積累經(jīng)驗(yàn),做出安全、合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)的選擇是設(shè)計(jì)思想發(fā)展的必然產(chǎn)物,所有的建筑工程在施工前都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行必要的考慮和分析,在確保建筑結(jié)構(gòu)能夠滿足相關(guān)條件后方能進(jìn)行具體的施工。
參考文獻(xiàn)
[1]王炳良.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的要點(diǎn)分析[J].科技展望.2014(07)
關(guān)鍵詞:多層鋼結(jié)構(gòu);工業(yè)廠房;設(shè)計(jì)問題;結(jié)構(gòu)布置
中圖分類號(hào): TU391文章編碼:
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,為了滿足現(xiàn)代大型工業(yè)建筑生產(chǎn)以及不斷更新的工藝技術(shù)要求,傳統(tǒng)單一的功能形式逐漸被替代。由于傳統(tǒng)建筑形式不能勝任當(dāng)今生產(chǎn)方式改變的需求,工業(yè)大廈、靈活車間、聯(lián)合車間等很多大型多功能廠房應(yīng)運(yùn)而生;其次,隨著建設(shè)用地需求以及工藝流程不斷加大,多層廠房以及高層廠房逐漸增多。由于多層廠房開洞多、荷載跨度大,又有很多多層吊車,因此,在設(shè)計(jì)過程中,必須根據(jù)實(shí)際存在的問題,不斷進(jìn)行總結(jié)探討,從根本上促進(jìn)我國多層工業(yè)廠房發(fā)展。
一、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)布置
(一)多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在建筑工程中,多層廠房由于工業(yè)布置要求,需要很大的建筑空間,在結(jié)構(gòu)布置中通常采用框架的形式;在工藝條件比較復(fù)雜、層數(shù)較多的情況下,采用工業(yè)廠房框剪結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)布置中,為了保障工業(yè)廠房設(shè)計(jì)合理性,必須盡量讓柱網(wǎng)布置均勻,讓房屋質(zhì)量中心和剛度中心靠近,從而減少房屋空間扭轉(zhuǎn)作用,讓工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)體系更加規(guī)范、簡捷,擁有明確的結(jié)構(gòu)傳力方向。為了避免突變變形以及應(yīng)力集中出現(xiàn)收縮和凹角,或者在豎向變化過程中出現(xiàn)過多的內(nèi)收和外挑,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該盡量減少豎向剛度突變或者不變。
在縱向框架和橫向框架控制周期中,受多層廠房平面尺寸較大、跨度方向等相關(guān)因素影響,在橫向控制作用中,讓橫縱向抗震能力大致一樣,從而促進(jìn)抗震作用發(fā)揮,讓廠房設(shè)計(jì)更加科學(xué)經(jīng)濟(jì)。為了保障電梯間位置合理性,由于多層廠房貨物重、垂直運(yùn)輸頻繁,在豎向運(yùn)輸?shù)囊笙?,必須設(shè)置對(duì)應(yīng)的電梯。在這個(gè)過程中,由于鋼筋混凝土井筒剛度很強(qiáng),在多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)布置中,必須充分結(jié)合井筒電梯建筑物偏心力作用,有效避免井筒電梯布置在建筑物端部或者角部。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房布置不可避免時(shí),根據(jù)四周框架以及樓板特點(diǎn),采取相應(yīng)的措施。
由于地震區(qū)房屋伸縮縫大多都是合一的,當(dāng)多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房較長時(shí),必須采取施工措施或者構(gòu)造措施,從根本上有效預(yù)防震縫或者減少伸縮縫。為了保障地震區(qū)多層廠房建筑安全,在多層廠房四周應(yīng)該不設(shè)或者少設(shè)防震縫;在施工中,較長結(jié)構(gòu)廠房樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板時(shí),必須根據(jù)規(guī)范布置后澆帶,后澆帶設(shè)置為:在間隔40米的地方重新設(shè)置一道長為800毫米,寬為1400毫米的后澆帶,將后澆帶位置放在影響最小的結(jié)構(gòu)受力方向上。對(duì)于影響較大的底層、頂層、內(nèi)縱墻開間以及山墻等墻置,通過適當(dāng)調(diào)整配筋率,在屋內(nèi)保溫隔熱層加厚的同時(shí),設(shè)置對(duì)應(yīng)的架空層,確保整個(gè)屋內(nèi)通風(fēng)質(zhì)量。在罕遇地震、裂縫寬度驗(yàn)算中,裂縫寬度驗(yàn)算是為了保障整體剛度和穩(wěn)定度,讓混凝土梁裂縫寬度始終在0.3毫米以下,當(dāng)計(jì)算超過時(shí),通過提高鋼筋根數(shù)、減小鋼筋截面的方式進(jìn)行調(diào)整,當(dāng)不滿足相關(guān)要求時(shí),再進(jìn)行柱梁重新計(jì)算。
(二)常用結(jié)構(gòu)體系
在多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)體系中,常用的結(jié)構(gòu)體系主要包括:框架支撐、純框架以及鋼架加支撐的混合體系。
框架支撐體系,在工業(yè)廠房橫向設(shè)計(jì)成剛接框架時(shí),縱向設(shè)計(jì)則為支撐成柱體系,通過柱間支撐,有效抵抗水平荷載影響,這種體系具有節(jié)約、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn),由于柱間支撐很可能會(huì)影響使用效益,因此,這二種體系一般用于橫向較短,縱向相對(duì)較長的多層架構(gòu)工業(yè)廠房。
純框架體系,則是將縱橫的廠房方向,通過不設(shè)置柱間支撐,將其設(shè)計(jì)成剛接性框架;由于柱間不設(shè)支撐,在使用性能空間不受影響的過程中,通常使用兩個(gè)方向慣性矩差別很小的箱型柱等截面形式,通過鋼量不斷增加,形成結(jié)構(gòu)體系。
支撐加鋼架的混合體系,這種形式的不同之處則是將縱向設(shè)計(jì),通過支撐和鋼架的混合型式,在兩者的共同作用下,不斷抵抗水平力,從而有效降低柱體縱向彎矩。為了避免柱子間有可能出現(xiàn)不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象,樓面剛度必須很大,進(jìn)而確保柱間支撐作用正常發(fā)揮。
(三)其他布置以及構(gòu)造
在柱網(wǎng)布置中,多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房大型設(shè)備布置對(duì)柱網(wǎng)具有重要影響,柱距一般在6米左右,為了保障實(shí)際需求,通常采用4.5到12米的柱網(wǎng)形式。對(duì)于重型設(shè)備,必須根據(jù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)要求,在布置單獨(dú)的圈柱中,讓廠房設(shè)備和柱體重合,從而有效降低地震作用下大型設(shè)備出現(xiàn)的巨大傾覆力距,對(duì)建筑支撐梁造成不利影響。在樓蓋布置中,樓蓋主要包括:裝配式預(yù)制、裝配整體式以及普通現(xiàn)澆混凝土樓板。
在支撐體系中,為了不影響生產(chǎn)操作,必須根據(jù)操作規(guī)范,沿著廠房縱向設(shè)置垂直或者水平支撐,在努力遵循水平地震和側(cè)力作用重合原則的同時(shí),保證支撐體系。其中,以偏心支撐和中心支撐最為重要,普通的多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房一般使用人字、交叉或者單斜桿支撐等中心支撐形式,避免K型支撐造成的不良影響。由于中心支撐只適合構(gòu)造簡單、地震力相對(duì)較小的結(jié)構(gòu),一旦廠房在強(qiáng)震區(qū)或者高層鋼結(jié)構(gòu)時(shí),必須采用耗能水平、延性更好的偏心支撐。
在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造中,鋼結(jié)構(gòu)主要包括:梁柱節(jié)點(diǎn)、構(gòu)件節(jié)點(diǎn)、連接節(jié)點(diǎn)、接頭節(jié)點(diǎn)以及柱腳節(jié)點(diǎn)等。目前,根據(jù)以往典型栓焊鋼節(jié)點(diǎn)不足,逐漸出現(xiàn)新型的剛接形式,如:托座式、蓋板式、切縫式、狗骨式節(jié)點(diǎn),對(duì)于普通的多層鋼結(jié)構(gòu)廠房仍然采用典型的梁柱鋼接節(jié)點(diǎn);對(duì)于強(qiáng)震區(qū)則使用思想先進(jìn),能充分將塑性自梁端外移的狗骨式節(jié)點(diǎn)。
二、多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題及工程實(shí)例
(一)多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)應(yīng)該注意的問題
為了保障工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性,廠房的專業(yè)結(jié)構(gòu)必須根據(jù)配套專業(yè)特點(diǎn),不斷適應(yīng)工藝要求,讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)一步滿足工藝條件。在工藝設(shè)計(jì)中,由于設(shè)計(jì)人員經(jīng)常和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生矛盾;例如:在框架梁施工中,設(shè)備本可以設(shè)置在梁端部,由于各種因素影響卻設(shè)置在跨中,從而導(dǎo)致梁荷載與截面偏大,既不經(jīng)濟(jì),也不科學(xué)。因此,在擬定方案中,必須根據(jù)工程特點(diǎn),讓工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員協(xié)調(diào),在盡量了解工藝布置的過程中,為設(shè)計(jì)、施工減省不必要的麻煩。
在結(jié)構(gòu)計(jì)算中,隨著網(wǎng)絡(luò)硬件的快速發(fā)展,讓結(jié)構(gòu)工程師逐步從瑣碎的計(jì)算中解脫,可以將精力放在結(jié)構(gòu)方案中,進(jìn)而增強(qiáng)工程設(shè)計(jì)水平,有效境地工程成本消耗。在樓面荷載等效計(jì)算中,荷載計(jì)算作為結(jié)構(gòu)計(jì)算的重要內(nèi)容,荷載準(zhǔn)確性直接關(guān)系著計(jì)算結(jié)果精確性;例如:某工程樓面荷載位15KNm2,根據(jù)工藝設(shè)備重量和設(shè)備布置圖,必須規(guī)范樓面等效荷載計(jì)算方法,根據(jù)樓面布置,得到相應(yīng)的結(jié)果。
在核心節(jié)點(diǎn)區(qū)抗剪驗(yàn)算中,節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)必須根據(jù)弱梁強(qiáng)柱原則,對(duì)于一二等級(jí)的抗震節(jié)點(diǎn)進(jìn)行承載力計(jì)算;在實(shí)際工作中,由于梁柱中心線不能切實(shí)重合,在截面、節(jié)點(diǎn)偏心較大的同時(shí),對(duì)柱節(jié)點(diǎn)受力以及構(gòu)造造成了很大的影響。因此,在廠房設(shè)計(jì)中必須注重大荷載、大空間、大跨度多層廠房節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域驗(yàn)算工作。(二)工程實(shí)例
某工程作為電石冶煉的多層鋼結(jié)構(gòu)廠房,首層層高為4.4米,二層標(biāo)高為12.0米,總體建筑面積達(dá)到400平方米;局部二層為16.0米和7.0米;局部一層為10.5米,高度為22.2米,層高為4.5米。為了保障工藝需求,柱距橫向?yàn)?到15米,縱向?yàn)?到11米;為了保障承重需求,每臺(tái)設(shè)備周圍都必須設(shè)置箱形柱,為了降低造價(jià),箱柱在12.0米以上的部位承載屋面荷載,將截面和框架轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ中椭?,?dú)立基礎(chǔ)剛性和柱連接。在屋面結(jié)構(gòu)中,使用C型鋼擦條以及夾芯板,由于功能限制,只有縱向沒有交叉型柱(如圖所示)。
多層鋼結(jié)構(gòu)示意圖
在荷載計(jì)算中,基本風(fēng)壓和地震烈度確定,地震加速度為0.10g,以0.35為阻尼比(如表一所示)。在荷載工況中,根據(jù)荷載規(guī)范,該工程必須結(jié)合地震力X方向Y方向作用、風(fēng)力X方向Y方向作用、活載以及恒載作用下的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)力。在計(jì)算方法中,通過STS空間進(jìn)行空間建模,使用SATWE相關(guān)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)里計(jì)算等。
表一:主要荷載
在自振周期和結(jié)構(gòu)振型中,由于沒有明顯的振型,表明結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)量分布合理。在主要構(gòu)件尺寸中,該框架結(jié)構(gòu)根據(jù)八根集中的柱子,使用柱外箱形,通過工字形截面焊接,采用雙槽鋼進(jìn)行支撐。在結(jié)算結(jié)果中,根據(jù)計(jì)算分析表明,各種柱、梁設(shè)計(jì),必須控制在應(yīng)力運(yùn)行的范圍內(nèi),當(dāng)設(shè)計(jì)允許限值為90%時(shí),該構(gòu)件穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度良好,各種節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算滿足多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)要求(如表二)。
表二:梁柱截面形式
三、結(jié)束語
多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房作為工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向,具有很大的潛力,由于認(rèn)識(shí)不夠全面,導(dǎo)致很多工程都沒有采用最佳鋼結(jié)構(gòu)體系。因此,在實(shí)際工作中,必須明確多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念,轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)觀念,在保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的同時(shí),讓施工方案和施工圖設(shè)計(jì)相結(jié)合,避免施工困難以及結(jié)構(gòu)不準(zhǔn)確造成的影響,從而推動(dòng)我國多層鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)效益。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);原則
Abstract: With the rapid economic development, China's high-rise buildings has developed rapidly, the design idea is continually updated, building layout and vertical shape is getting more complicated, which put forward higher requirements for the design and construction of high-rise structure. This paper analyzes a few key points of the frame structure design problem.Key words: frame structure; principles of the design;
中圖分類號(hào):TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言:建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為重要的一種形式,一直以來,建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題是關(guān)注的重點(diǎn),是保障建筑結(jié)構(gòu)安全、實(shí)現(xiàn)建筑使用功能的靈魂。
一、建筑框架結(jié)構(gòu)的概念
框架結(jié)構(gòu)住宅是指以鋼筋混凝土澆搗成承重梁柱,再用預(yù)制的加氣混凝土、膨脹珍珠巖、浮石、蛭石、煤矸石、陶爛等輕質(zhì)板材或空心砌塊隔墻分戶裝配成而的住宅。適合大規(guī)模工業(yè)化施工,效率較高,工程質(zhì)量較好??蚣芙Y(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)成,構(gòu)件截面較小,因此框架結(jié)構(gòu)的承載力和剛度都較低,它的受力特點(diǎn)類似于豎向懸臂剪切梁,樓層越高,水平位移越慢,高層框架在縱橫兩個(gè)方向都承受很大的水平力,這時(shí),現(xiàn)澆樓面也作為梁共同工作的構(gòu)件,裝配整體式樓面的作用則不考慮,框架結(jié)構(gòu)的墻體是填充墻,起圍護(hù)和分隔作用,框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是能為建筑提供靈活的使用空間,抗震性能好。
二、建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
抗震驗(yàn)算時(shí)不同的樓蓋及布置(整體性)決定了采用剛性、剛?cè)?、柔性理論?jì)算??拐痱?yàn)算時(shí)應(yīng)特別注意場地土類別。8度超過5層有條件時(shí),盡量加剪力墻,可大大改善結(jié)構(gòu)的抗震性能??蚣芙Y(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向梁柱剛接體系,但也允許部分的框架梁搭在另一框架梁上。應(yīng)加強(qiáng)垂直地震作用的設(shè)計(jì),從震害分析,規(guī)范給出的垂直地震作用明顯不足。
雨蓬不得從填充墻內(nèi)出挑。大跨度雨蓬、陽臺(tái)等處梁應(yīng)考慮抗扭??紤]抗扭時(shí),扭矩為梁中心線處板的負(fù)彎距乘以跨度的一半;框架梁、柱的混凝土等級(jí)宜相差一級(jí);由于某些原因造成梁或過梁等截面較大時(shí),應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的最小配筋率;出屋面的樓電梯間不得采用磚混結(jié)構(gòu);框架結(jié)構(gòu)中的電梯井壁宜采用煤矸石磚砌筑,但不能采用磚墻承重。應(yīng)采用每層的梁承托每層的墻體重量。梯井四角加構(gòu)造柱,層高較高時(shí)宜在門洞上方加圈梁。因樓電梯間位置較偏,梯井采用混凝土墻時(shí)剛度很大,其它地方不加剪力墻,對(duì)梯井和整體結(jié)構(gòu)都十分不利;建筑長度宜滿足伸縮縫要求,否則應(yīng)采取措施。如:增大配筋率,通長配筋,改善保溫,鋪設(shè)架空層,加后澆帶等;柱子軸壓比宜滿足規(guī)范要求;當(dāng)采用井字梁時(shí),梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不計(jì)。周邊一般加大截面的邊梁;當(dāng)建筑布局很不規(guī)則時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建筑布局做出合理的結(jié)構(gòu)布置,并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施;當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),暖溝應(yīng)做防水。一般可做u型混凝土暖溝,暖氣管通過防水套管進(jìn)入室內(nèi)暖溝。有地下室時(shí),混凝土應(yīng)抗?jié)B,等級(jí)P6或P8,混凝土等級(jí)應(yīng)大干等于C25,混凝土內(nèi)應(yīng)摻人膨脹劑?;炷镣鈮?yīng)注明水平施工縫做法,一般加金屬止水片,較薄的混凝士墻做企El較難。
三、框架計(jì)算簡圖的確定
1、無地下室的多層框架房屋
(1)基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)現(xiàn)澆的框架結(jié)構(gòu)梁柱剛接,計(jì)算簡圖的確定主要是確定底層柱的計(jì)算長度。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010(以下簡稱《結(jié)構(gòu)規(guī)范》)第6,2.20條規(guī)定:一般多層房屋中梁柱為剛接的框架結(jié)構(gòu),底層柱的計(jì)算長度取基礎(chǔ)頂面到一層樓蓋頂面的高度H:裝配式框架取1.25H。
(2)基礎(chǔ)埋深較大時(shí)為了增加房屋底部的整體性,減小位移有時(shí)在0.000mm附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。將基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層,其H值取基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度,而把實(shí)際建筑的底層作為第二層考慮,層高H取連系梁頂層至一層樓面高度。
2、帶地下室的多層框架房屋 對(duì)于帶地下室的多層框架結(jié)構(gòu),合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是一個(gè)關(guān)鍵問題。《結(jié)構(gòu)規(guī)范》和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010(以下簡稱《抗震規(guī)范》),都沒有明確地提出具置,需要具體問題具體分析。對(duì)于能夠滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或采用箱型基礎(chǔ)時(shí),可將地下室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置,在利用PKPM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),樓層總數(shù)僅輸入地下室以上的實(shí)際層數(shù),底層的層高H取實(shí)際層高。這樣計(jì)算出的地震作用與實(shí)際情況較為接近。對(duì)于不能滿足《抗震規(guī)范》第6.1.14條規(guī)定的地下室結(jié)構(gòu)或者采用筏板式基礎(chǔ)時(shí),嵌固位置最好取在基礎(chǔ)頂面。此時(shí),利用電算進(jìn)行樓層組合時(shí),總層數(shù)應(yīng)為實(shí)際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。
四、強(qiáng)柱弱梁節(jié)點(diǎn)
這是為了實(shí)現(xiàn)在罕遇地震作用下,讓梁端形成塑形鉸,柱端處于非彈性工作狀態(tài),而沒有屈服,但節(jié)點(diǎn)還處于彈性工作階段。強(qiáng)柱弱梁措施的強(qiáng)弱,也就是相對(duì)于梁端截面實(shí)際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強(qiáng)幅度的大小,是決定由強(qiáng)震引起柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力,而且不致形成“層側(cè)移機(jī)構(gòu)”,從而使柱不被壓潰的關(guān)鍵控制措施。柱強(qiáng)于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構(gòu)造超配程度的大小,以及結(jié)構(gòu)在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內(nèi)力重分布和動(dòng)力特征的相應(yīng)變化。因此,當(dāng)建筑許可時(shí),盡可能將柱的截面尺寸做得大些,使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1,并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求,以增加延性。驗(yàn)算截面承載力時(shí),人為地將柱的設(shè)計(jì)彎距按強(qiáng)柱弱梁原則調(diào)整放大,加強(qiáng)柱的配筋構(gòu)造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高,以免在罕遇地震中進(jìn)入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。注意節(jié)點(diǎn)構(gòu)造,讓塑性鉸向梁跨內(nèi)移。 五、框架柱梁配筋的調(diào)整
1、框架柱的配筋
框架柱的配筋率一般都很低,有時(shí)電算結(jié)果為構(gòu)造配筋,但是實(shí)際工程中均不會(huì)按此配筋,因?yàn)樵诘卣鹱饔孟碌目蚣苤?尤其是角柱,所受的扭轉(zhuǎn)剪力最大,同時(shí)又受雙向彎矩作用,而橫梁的約束又較小,工作狀態(tài)下又處于雙向偏心受壓狀態(tài),所以其震害重于內(nèi)柱,對(duì)于質(zhì)量分布不均勻的框架尤為明顯,因此應(yīng)選擇最不利的方向進(jìn)行框架計(jì)算,另外也可分別從縱、橫兩個(gè)方向計(jì)算后比較同一側(cè)面的配筋,取其較大值,并采用對(duì)稱配筋的原則,為了滿足框架柱在多種內(nèi)力組合作用下其強(qiáng)度要求,在配筋計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下問題:
角柱、邊柱及抗震墻端柱在地震作用組合下會(huì)產(chǎn)生偏心受拉時(shí),其柱內(nèi)縱筋總截面面積應(yīng)比計(jì)算值增大25%;框架柱的配筋可放大1.2~1.6倍,其中角柱1.4倍,邊柱1.3倍,中柱1.2倍;框架柱的箍筋形式應(yīng)選用菱形或井字形,以增強(qiáng)箍筋對(duì)混凝土的約束;對(duì)于二、三級(jí)框架的底層柱底和底部加強(qiáng)部位縱筋宜采用焊接,且當(dāng)柱縱向鋼筋的總配筋率超過3%時(shí),箍筋的直徑不應(yīng)小于8,并應(yīng)焊接。
另外多層框架電算時(shí)常不考慮溫度應(yīng)力和基礎(chǔ)的不均勻沉降,當(dāng)多層框架水平尺寸和垂直尺寸較大以及地基軟弱土層較厚或地基土質(zhì)不均勻時(shí),可以適當(dāng)放大框架柱的配筋,且宜在縱、橫兩個(gè)方向設(shè)置基礎(chǔ)梁,其配筋不宜按構(gòu)造設(shè)置,應(yīng)按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì),并按規(guī)范要求設(shè)置箍筋加密區(qū)。
2、框架梁的配筋
對(duì)梁縱向鋼筋的配筋率為0.5%~1.5%較為適宜,在配筋率一定時(shí),用較細(xì)的鋼筋可以增加混凝土的握裹面積,可減小梁的裂縫寬度,增大配筋率是減小梁裂縫的最直接方法,但是只提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)梁裂縫的影響就較小。
在地震作用下,為滿足強(qiáng)剪弱彎,就應(yīng)做到梁端斜截面受剪承載力高于正截面受彎承載力,在具體設(shè)計(jì)時(shí),可將梁端負(fù)彎矩筋乘以系數(shù)0.85~1.0,梁中正彎距乘以1.1~1.3,梁端箍筋的直徑可增2mm。
六、結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平進(jìn)一步提高,用戶對(duì)住宅的功能提出更高的要求。因此對(duì)于框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更加嚴(yán)格的要求。這就要求我們熟練地掌握規(guī)范,并具有良好的結(jié)構(gòu)概念,這樣才能完成一個(gè)個(gè)優(yōu)良工程。
參考文獻(xiàn):
【1】 GB 50010―2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010
關(guān)鍵詞:水池結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì);施工
中圖分類號(hào):TP202文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3198(2008)03-0290-01
1 水池結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合的規(guī)定
各種結(jié)構(gòu)類別、形式的水池均應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。根據(jù)荷載條件、工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件,決定是否驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鋼筋混凝土水池應(yīng)進(jìn)行抗裂度或裂縫寬度的驗(yàn)算。在荷載作用下,構(gòu)件截面為軸心受拉或小偏心受拉的受力狀態(tài)時(shí),應(yīng)進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算,在使用階段荷載作用下,構(gòu)件截面為受彎、大偏心受壓或大偏心受拉的受力狀態(tài)時(shí),應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度的驗(yàn)算。預(yù)應(yīng)力混凝土水池還應(yīng)進(jìn)行抗裂度驗(yàn)算。
1. 2 荷載及荷載組合
(1)各種荷載。
水壓。這里指池內(nèi)水壓,是水池的主要荷載之一?,F(xiàn)在習(xí)慣上將水池按滿水來計(jì)算水壓。這是因?yàn)?一方面很可能存在誤操作而造成滿池;另一方面今后工藝上有可能挖潛而超過原設(shè)計(jì)水位。
土壓力。池外有填土的水池,土對(duì)池壁的側(cè)壓力通常用朗肯理論計(jì)算土的主動(dòng)壓力。但土的側(cè)壓力變化因素很多,如回填土的密實(shí)度、粘結(jié)力、內(nèi)摩擦角等。實(shí)踐證明,用朗肯理論計(jì)算主動(dòng)土壓力偏于安全。
地下水壓力。地下水壓對(duì)水池底板的托浮力是威脅水池底板安全的一種主要荷載,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以重視。為了抵消地下水對(duì)底板的影響,在用無梁板作為底板時(shí),其最經(jīng)濟(jì)有效的辦法是以池底浮土來平衡,而采用增加結(jié)構(gòu)自重的方法是不經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)?shù)叵滤坏陀诔氐锥豢紤]地下水壓時(shí),需采取措施排除地表滯水。
溫、濕度荷載。由于環(huán)境的影響,造成結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生溫度或濕度的變化,從而引起結(jié)構(gòu)物體積變化,當(dāng)這種體積變化受到約束時(shí),就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力。通常將溫度差及濕度差稱之為溫、濕度荷載。
(2)荷載組合。
①水壓+ 自重。這是水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本組合。
②水壓+ 自重+ 冬季溫差。綜合溫差、濕差和水壓的共同作用,當(dāng)壁面冬季溫差的絕對(duì)值大于夏季壁面濕差(化為等效溫差)的絕對(duì)值時(shí),這種情況是最不利的組合。
③水壓+ 自重+ 濕差。綜合溫差、濕差和水壓的共同作用,當(dāng)夏季壁面濕差(化為等效溫差) 的絕對(duì)值大于冬季壁面溫差的絕對(duì)值時(shí),這種情況是最不利的組合。
④土壓+ 自重。這是指池外有覆土的水池,當(dāng)有地下水時(shí)還應(yīng)包括地下水壓,這種組合是水池荷載的基本組合之一,當(dāng)水池建成后運(yùn)營前以及水池放空期間均屬此種荷載組合情況。根據(jù)上述幾種情況,可歸納為如下兩類:a. 無覆土的水池,池壁的荷載應(yīng)取上述四種組合的最不利情況求得內(nèi)力。b. 有覆土的水池,可不考慮2) 和3) 兩種組合。
1.3 截面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題
(1)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的安全系數(shù)。
①水池頂蓋強(qiáng)度設(shè)計(jì)的附加安全系數(shù)。頂蓋所承受的荷載是自重、覆土重、活載等,其中自重和覆土重所占比例最大。由于土的容重隨密度和含水量而變,其變異性較大,因此,附加安全系數(shù)取1. 0 是合適的。
②池壁強(qiáng)度設(shè)計(jì)的附加安全系數(shù)。池壁主要承受土壓和水壓,水深一般取滿池計(jì)算,水的容重差別極小。土壓強(qiáng)度一般用朗肯主動(dòng)土壓力理論,是略偏大的。從而說明池壁荷載的取值一般是高限,且變異性很小,因此,附加安全系數(shù)取0. 9,即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。
③底板強(qiáng)度設(shè)計(jì)的附加系數(shù)。池底實(shí)際上是與地基共同工作的,一般情況下計(jì)算水壓及均布荷載均偏大。底板強(qiáng)度設(shè)計(jì)的附加安全系數(shù)取0. 9,即能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。
(2)關(guān)于裂縫問題的探討。根據(jù)對(duì)已建成水池所作的調(diào)查。
水池裂縫一般為豎向裂縫。這些裂縫有兩種:一是貫穿性裂縫,由混凝土收縮引起的;二是出現(xiàn)于池壁外側(cè)的表面裂縫,其逐步擴(kuò)伸至全截面。另外在工程實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),所有的外挑現(xiàn)澆走道板都產(chǎn)生嚴(yán)重裂縫,并隨之?dāng)U展到池壁,因此,有必要考慮到預(yù)制裝配式走道板,或作現(xiàn)澆走道板,每隔3 m~4 m 設(shè)伸縮縫一道。
(3)構(gòu)造配筋。水池池壁的構(gòu)造配筋,宜按矩形和圓形水池加以區(qū)分。對(duì)于地面式矩形水池池壁,因?qū)癫詈蜏夭畹挠绊懮鯙槊舾?為避免產(chǎn)生貫穿裂縫,池壁水平向的最小構(gòu)造配筋率每側(cè)不小于0. 15 %為宜。對(duì)于無頂蓋的水池往往在池壁頂部先開裂,宜在頂部每側(cè)放置不小于2 根Φ16 的水平向鋼筋。對(duì)于圓形水池池壁的環(huán)向最小構(gòu)造配筋率,其外側(cè)的最小構(gòu)造配筋率不宜小于0. 35 %, 內(nèi)側(cè)不宜小于0. 15 %, 對(duì)于外池有覆土的水池池壁,其內(nèi)、外側(cè)宜對(duì)稱配置,但全截面總配筋率不宜小于0. 3 %。水池底板最小構(gòu)造配筋率,對(duì)于無頂蓋的敞口水池,其底板上層鋼筋的最小構(gòu)造配筋率不宜小于0. 15 %,其下層配筋率及有頂蓋的水池底板配筋率不小于0. 1 %。
(4)經(jīng)濟(jì)配筋率。對(duì)于矩形水池,當(dāng)上端自由,下端固定的豎向截面池壁時(shí),其最大配筋率在0. 8 %左右尚屬經(jīng)濟(jì)。其他矩形水池的池壁,某一界面的最大配筋率可達(dá)到1. 0 %左右亦屬經(jīng)濟(jì)范圍。
2 水池結(jié)構(gòu)的施工
2.1 水池底板施工要點(diǎn)
(1)混凝土墊層(基礎(chǔ)) 澆筑前,應(yīng)檢查地基土質(zhì)是否與設(shè)計(jì)資料相符合,如有不同,則應(yīng)該針對(duì)不同情況加以處理,然后再澆筑混凝土墊層。(2) 混凝土墊層在澆筑完畢后的1 d~2 d (視施工時(shí)的溫度而定),在墊層面測定底板中心,然后根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行放線,定出柱基及底板的邊線,畫出鋼筋分布線,依線鋪放綁扎鋼筋,接著安裝柱基和底板外模板。(3) 鋼筋綁扎時(shí),應(yīng)詳細(xì)檢查鋼筋直徑、間距、位置、搭接長度、上下層鋼筋的間距、保護(hù)層及預(yù)埋件的位置和數(shù)量,均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。上下層的鋼筋要用鐵撐(馬凳) 加以固定,防止在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生變位。(4) 柱基模板是懸空架設(shè),下面用臨時(shí)小方木撐在墊層上,邊澆混凝土邊取出小方木。(5) 底板應(yīng)一次連續(xù)澆筑完,不留施工縫。施工間歇時(shí)間不得超過混凝土的初凝時(shí)間。平板厚度在20 cm 以內(nèi)可用平板振動(dòng)器,厚度較厚時(shí),則采用插入式振動(dòng)器。(6) 池壁為現(xiàn)澆混凝土?xí)r,底板與池壁連接處的施工縫可留在基礎(chǔ)上口20 cm 處,如設(shè)計(jì)要求有止水鋼板,在澆搗混凝土前,應(yīng)將止水鋼板安放固定。(7) 混凝土澆筑完畢后,其強(qiáng)度尚未達(dá)到1. 2 MPa 時(shí),禁止振動(dòng),不得在底板上搭設(shè)腳手架,安放模板或搬運(yùn)工具,并注意對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)。(8) 遇特殊情況需留施工縫時(shí),應(yīng)做成垂直的結(jié)合面,并注意結(jié)合面附近混凝土的密實(shí)。
2.2 混凝土澆筑
水池混凝土一般可采用分節(jié)澆筑和連續(xù)澆筑。池壁分節(jié)澆筑的順序:基礎(chǔ)底板池壁環(huán)梁頂蓋。池壁連續(xù)澆筑的順序:基礎(chǔ)底板池壁環(huán)梁及頂蓋。
2.3 防水層施工
水池內(nèi)防水層施工按水塔內(nèi)防水層施工進(jìn)行。水池外壁一般噴涂瀝青防水層。用作防水層的瀝青必須符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),施工前應(yīng)檢查是否合格。施工前應(yīng)將池外壁洗刷干凈,先涂冷底子油,然后涂熱瀝青兩道。
參考文獻(xiàn)
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