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鋼筋混凝土框架結構房屋設計(編輯修改稿)

2025-04-05 04:52 本頁面
 

【文章內容簡介】 框架柱沿豎向分段改變截面尺寸和混凝土強度等級時,每次改變柱邊長不宜大于 100~ 150 ㎜,混凝土強度宜為一個等級。一般尺寸改變和強度改變應錯開樓層布置,避免豎向剛度產生較大的改變。柱截面高度改變時,邊柱應向內擴展,中柱應向兩邊擴展;柱截面寬度改變時,端柱宜向內擴展,中間柱宜向兩側擴展。 ⑽ 樓梯轉彎休息平臺宜通過 “∏”形構件支承在下一層框架梁上,應避免設置橫貫整個跨度的支承梁,防止在樓梯間出現(xiàn)短柱。 ⑾ 角柱截面尺寸可以較邊柱截面尺寸放大一號,當采用同樣截面時,應增加柱內縱筋數(shù)量,并按全高加倍配置箍筋。 ⑿ 樓層的結構標高,較建筑標高低一個樓面層的厚度。 構件截面 尺 寸 估算 框架結構是超靜定結構,它的內力和變形除與荷載的形式有關外,還與構件或截面的剛度有關,而構件或截面的剛度又取決于構件的截面尺寸,因此先要確定構件的截面尺寸。但是,構件的截面尺寸又與荷載和內力的大小有關,在構件內力沒有計算出來以前,又很難準確地確定構件的截面尺寸大小。因此,只能先估算構件的截面尺寸,等內力和變形計算好后,如果估算的截面尺寸符合要求,便可作為設計尺寸。如果所需的截面尺寸與估算的截面尺寸相差很大,則要重新估算和重新進行計算。 1 框架梁的截面形狀和尺寸 框架梁的截面形狀,在現(xiàn)澆框架中以 T 形 為多,在裝配式框架中常做成矩形、 15 T 形和花籃形等,在裝配整體式框架中常做成花籃形。 框架梁的截面尺寸可參考受彎構件初步確定,單跨框架梁高 h=( 1/10~ 1/12) L,多跨框架梁高 h=( 1/12~ 1/16) L, L 為梁的跨度;梁寬 b=( 1/2~ 1/4) h,且至少比柱寬少 50 ㎜??蚣芰旱慕孛娓叨榷嗳?400、 450、 500、 550、 600、 650、 700、750、 800、 850、 900、 950、 1000 ㎜;其截面寬度一般為 180、 200、 2 250、 300、350 ㎜。 在抗震結構中,梁寬不宜小于 200 ㎜,梁的高 寬比不宜大于 4,梁凈跨與截面高度之比不宜小于 4。當采用預應力混凝土梁時,其截面高度可以乘以 的系數(shù)。特殊情況下,框架梁也可設計成寬扁梁,但梁的寬度不宜大于柱寬。 為了使構件的類型盡可能少些,各層框架梁的截面形狀和尺寸往往不變,而僅改變其配筋率。 2 框架柱的截面形狀和尺寸 框架柱的截面一般采用正方形或矩形。 框架柱截面寬度可先按底層柱高的 1/15 初選,截面高度取寬度的 1~ 倍,同時滿足 h≥ L0/2 b≥ L0/30, L0 為柱的計算長度??蚣?正 方形柱的截面尺寸一般為300300、 350350、 400400、 500500、 600600 ㎜等;框架矩形柱的截面尺寸一般為 300400、 300450、 300500、 400500、 400600、 500800、 600800 ㎜等。 在多層房屋中,柱的寬度與高度不宜小于 300 ㎜;在高層建筑中,柱截面高度不宜小于 400 ㎜,截面寬度不宜小于 350 ㎜。柱截面高度與寬度之比為 1~ 2。柱凈高與截面長邊尺寸(圓柱為直徑)之比宜大于 4。 抗震設計中,柱截面尺寸主要受軸壓比的控制,初選的柱截面尺寸應按軸壓比進行初步驗算。軸壓比的限值按表 采用。 表 軸壓比的限值 抗震等級 抗震一級 抗震二級 抗震三級 框架結構 注:當柱凈高與截面長邊尺寸之比小于 4 時,最大軸壓比可減小 ,并采取加密箍筋,增設附加箍筋等措施,加強對混凝土的約束。 3 樓板的厚度 樓板厚度可按與其跨度之比進行估計,單向板?。?1/25~ 1/30) L;單向連續(xù)板?。?1/35~ 1/40) L;雙向板 (短邊 )?。?1/40~ 1/45) L;懸挑板?。?1/10~ 1/12) L;樓梯平臺取 1/30L;無粘結預應力板取 1/40L; L 為板的跨度。板的最小厚度在多層房屋 中為 70 ㎜,高層建筑為 100 ㎜。 16 計算簡圖及荷載的確定 1 計算簡圖的確定 ⑴ 框架計算單元的選取 框架結構是一個空間結構體系,由橫向框架和縱向框架組成。為簡化計算,通常忽略框架結構縱向和橫向之間的空間聯(lián)系,忽略各構件的抗扭作用,將縱、橫向框架分別按平面框架進行分 析計算。一般橫向框架的間距相同,作用于各橫向框架上的荷載相同,框架的抗側剛度相同,因此,除端部框架外,各榀橫向框架都將產生相同的 內力和變形,設計時一般取有代表性的一榀橫向框架進行分析即可;而作用于縱向框架上的荷載則各不相同,應分別進 行計算。 對有側移框架,橫向和縱向框架均應進行計算;無側移框架,可只進行橫向框架的計算。 ⑵ 梁、柱的簡化 在框架計算簡圖中,框架梁、柱是用其軸線表示的,梁、柱連接區(qū)是用節(jié)點表示的,桿件長度是用節(jié)點間的距離表示的,荷載的作用點也轉移到軸線上。在一般情況下,等截面柱的軸線取截面形心線,當上、下層柱截面尺寸不同時,往往取頂層柱的形心線作為柱子的軸線。框架梁的跨度取柱軸線間的距離,當各跨跨度相差不超過 10%時,可按等跨框架對待,跨度取原框架各跨跨度的平均值。斜形或折線形橫梁當傾斜度不超過 1/8 時,可當作水平橫 梁。底層柱高取底部嵌固面到二層樓面間的距離,其它層柱高取層高。 必須注意,按以上計算簡圖算出的內力是軸線上的內力,由于簡圖的軸線不一定是各截面的形心線,因此,在計算配筋或選擇截面尺寸時,應將算得的內力轉化為設計截面處的內力。 ⑶ 多、高層框架結構底部嵌固面的確定 框架結構底部嵌固面的確定是保證計算可靠的前提,按下列情況確定嵌固面位置: ① 結構有一層地下室為箱基時,嵌固面可取在箱基頂板面。 ② 結構有兩層地下室,第二層地下室為箱基,地下室外墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土,地下室一層頂板的整體性較好,地下室平面為矩形,長寬比 不大于 3 時,嵌固面取在地下室一層頂板面。 ③ 結構有一層地下室且地下室底板為筏基,當?shù)叵率翼敯逭w性較強、剛度較大時,嵌固面取在地下室頂板面。 ④ 結構地下室頂板整體性較好、剛度較大,且地下室周圍有現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體,能承受上部結構通過地下室頂板傳來的剪力時,嵌固面可取在地下室頂板面。 17 ⑤ 結構設置半地下室,半地下室墻體截面慣性矩比半地下室上層墻體慣性矩增大 75%以上,或當?shù)叵率胰裨诘叵拢叵率覊w截面慣性矩比全地下室上層墻體慣性矩增大 50%以上時,嵌固面可取在地下室頂板面。 ⑥ 多、高層框架結構建筑如不符合上 述諸條件,則嵌固面均應取在基礎頂面。 ⑷ 節(jié)點的簡化 在現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構體系中,將其簡化為剛接節(jié)點。在裝配式鋼筋混凝土框架結構中,一般簡化成鉸接節(jié)點或半鉸接節(jié)點。裝配 整體 式鋼筋混凝土框架結構中,也常簡化成剛接節(jié)點。 框架柱與基礎一般采用整體現(xiàn)澆混凝土連接,或預制柱插入基礎杯口再澆筑細石混凝土連接,故通常簡化成剛接節(jié)點。 ⑸ 框架柱的計算長度的確定 ① 無側移框架 對現(xiàn)澆樓蓋,無論各層, L0= 對裝配式樓蓋 L0= ② 有側移框架 對現(xiàn)澆 樓蓋,底層柱 L0= 其余各層柱 L0= 對裝配式樓蓋,底層柱 L0= 其余各層柱 L0= 式中 H1—自柱底層嵌固面至一層樓蓋頂面之間的距離; H—上下兩層樓蓋之間的距離。 2 荷載的確定 ⑴ 荷載的類型 凡能使結構或構件直接產生內力、應變、位移、裂縫等效應的作用,統(tǒng)稱為荷載。 施加于結構上的荷載與作用,有豎向荷載(包括恒載與活 載)、風荷載、地震作用、施工荷載、地基不均勻沉降及由于材料體積變化受阻引起的作用(包括溫度、混凝土的徐變和收縮作用)等。 ① 恒載 恒載包括結構本身的自重和附加于結構上的各種永久荷載,如非承重構件的自重、各種飾面材料的重量、樓面的找平層重量、玻璃幕墻及其附件重量、吊在樓面下的各種設備管道重量等等。它可由構件和裝修的尺寸和材料的重量直接計算,材料的自重應按《建筑結構荷載規(guī)范》取值。 ② 活載 18 結構的樓面活荷載應按 《建筑結構荷載規(guī)范》 取用。 設計樓面梁、墻、柱及基礎時,樓面活荷載標準值應乘以規(guī)定的折減系數(shù)(即組 合系數(shù))。折減系數(shù)按 《建筑結構荷載規(guī)范》 的規(guī)定取用。設計樓蓋時,樓面活荷載標準值不予折減。 建筑物的屋面活荷載,是其水平投影面上的均布活荷載。屋面均布活荷載不與雪荷載同時考慮。 ③ 施工活荷載 施工活荷載一般取 ~ 2kN/㎡。當施工中采用附著式塔吊、爬式塔吊等對結構受力有影響的起重機械或其它施工設備時,在結構設計中應根據(jù)具體情況驗算施工荷載的影響。 設計屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨蓬和預制 過 梁時,施工或檢修集中荷載應取 ,并應在最不利位置處進行驗算。當計算挑檐、雨蓬承載力時,應沿板寬每隔 取一個集中荷載;在驗算挑檐、雨蓬傾覆時,應沿板寬每隔 ~ 取一個集中荷載。 ④ 風荷載 風荷載按 《建筑結構荷載規(guī)范》 的規(guī)定計算。需要注意的是,應同時考慮迎風面的壓力及背風面的吸力。另外,一般體型較大,高度不大于 30m、高寬比小于 的房屋結構,可取風振系數(shù)為 ;反之,則應按 《建筑結構荷載規(guī)范》 取值。 女兒墻對屋面的擋風影響不大,屋面的體型系數(shù)可近似地按沒有女兒墻的屋面采用。 對于高層建筑和高聳結構,基本風壓可乘 的增大系數(shù)作為該建筑物的基本風壓值;對于特別重要和有特殊要求的高層建筑和 高聳結構,其基本風壓可乘 增大系數(shù)。 ⑤ 雪荷載 雪荷載按 《建筑結構荷載規(guī)范》 規(guī)定的地區(qū)選取基本雪壓值,按不同的屋面形式選取屋面積雪分布系數(shù)。屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況計算;屋架和拱殼可分別按積雪全跨均勻分布、不均勻分布和半跨均勻分布計算;框架梁柱可按積雪全跨的均勻分布計算。 雪荷載標準值是屋面水平投影面上的值。 上人屋面,雪荷載與屋面活荷載不應同時組合;不上人屋面,應將雪荷載與施工或維修荷載進行比較,取其中較大值參加組合。 ⑥ 建筑物重力荷載代表值 計算地震作用時,建筑物的重力荷載代表值應 取結構和構配件自重標準值和各可變荷載組合值之和。 19 多層及高層結構房屋集中到樓蓋及屋蓋處的重力荷載代表值( Gi)為:恒載的全部、雪荷載的 50%、一般樓面活荷載的 50%(藏書庫、檔案庫取活荷載的 80%)。為了簡化計算,樓面以下本層的柱、墻自重及樓面荷載,集中在樓蓋處;頂層的柱、墻自重、屋面荷載及女兒墻、挑檐重,全部集中在屋蓋處。 計算地震作用時,結構總重力荷載代表值( GE)為全部重力荷載代表值之和。 結構等效總重力荷載代表值:水平地震作用時,單質點取 Geq=,多質點取Geq=;豎向地震作 用時,多質點取 Geq=。 建筑結構設計時,對不同的荷載效應采用不同的荷載代表值。荷載代表值主要是標準值、準永久值和組合值。當設計上有特殊需要時,也可規(guī)定其他代表值,例如,頻遇值。 荷載標準值是結構設計時采用的荷載基本代表值,是結構在使用期間,在正常情況下出現(xiàn)的最大荷載值,是現(xiàn)行國家標準 《建筑結構荷載規(guī)范》 對各類荷載規(guī)定的設計取值。荷載的其它代表值是以標準值乘以適當?shù)南禂?shù)得出的。 可變荷載組合值是當結構承受兩種或兩種以上可變荷載時,由于在結構上的各可變荷載不可能同時達到各自的最大值,因此,必須考慮 荷載組合,通常將某些可變荷載的標準值乘以組合系數(shù)予以折減,折減后的荷載代表值稱為荷載的組合值。 可變荷載準永久值是 正常使用極限狀態(tài)按準永久組合設計時采用的可變荷載代表值。 在結構設計時,應根據(jù)不同的設計要求,選取不同的荷載代表值來計算設計荷載。永久荷載(恒載),在按承載能力極限狀態(tài)設計時,應采用標準值作為代表值??勺兒奢d(活載),在按承載能力極限狀態(tài)設計時,常以組合值為代表值;在按正常使用極限狀態(tài)設計時,常以準永久值作為代表值;對偶然荷載,應根據(jù)試驗資料并結合工程經驗確定其代表值。 計算設計荷載時,不得漏項 。漏算設計荷載的后果,更為嚴重。 ⑵ 荷載效應組合 所謂荷載效應,是指在荷載的作用下結構的內力或位移。通常,在結構計算時,應當首先分別計算上述各種荷載作用下產生的效應(內力和位移),然后將這些內力和位移分別按建筑物的設計要求,進行組合,得到構件效應的設計值(內力設計值和位移設計值)。不同設計要求下,所應考慮的荷載和地震作用見表 。 20 表 設計中考慮的荷載和地震作用表 設計要求 豎向荷載 風荷載 水平地震作用 豎向地震作用 非抗震設計 ∨ ∨ 6~ 8 度抗震設防 ∨ ∨ ∨ 9 度抗震設防 ∨ ∨ ∨ ∨ 注:只有在建筑高度超過 60m 時,才同時考慮風與地震產生的效應。 ”∨ ”表示參與效應組合 有地震作用荷載效應組合,見《建筑抗震設計規(guī)范》中 中的規(guī)定。 荷載分項系數(shù)與荷載效應組合系數(shù)見表 。 表 荷載分項系數(shù)及荷載效應組合系數(shù) 類型 編號 組合情況 豎向荷載 水平地震作用 豎向地震作用 風荷載 說明 無地震作用 1 恒載及活載 0 0 0 0 2 恒載、活載及風荷
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