【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要求和地質(zhì)條件和受荷情況以及經(jīng)濟(jì)等角度來(lái)判斷結(jié)構(gòu)的選型。 常見的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系： A、框架結(jié)構(gòu)體系： 框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱構(gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接而成。當(dāng)結(jié)構(gòu)單元的豎向和水平荷載完全由框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)時(shí)，這種結(jié)構(gòu)體系稱為框架結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系可以比較靈活的配合建筑平面的布置，安排需要較大空間的會(huì)議室、商場(chǎng)、餐廳、娛樂(lè)廳、實(shí)驗(yàn)室等等。具有一定的靈活性，所以在我國(guó)現(xiàn)階段一些地區(qū)的公用建筑、賓館、綜合大樓等的結(jié)構(gòu)選型被廣 泛采用。同時(shí)作為框加強(qiáng)結(jié)構(gòu)體系有一些不同于其它結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的梁、柱等構(gòu)件比較容易標(biāo)準(zhǔn)化、定型化，便于采用裝配式整體結(jié)構(gòu)，適用于層數(shù)不太高的建筑。當(dāng)建筑層數(shù)逐漸增多時(shí)，水平荷載對(duì)梁、柱的截面尺寸和配筋量的控制作用就越來(lái)越大。當(dāng)層數(shù)相當(dāng)多的時(shí)候，底部各層不但柱的軸力很大而且梁和柱的由水平荷載所影響的彎矩也明顯增加，從面導(dǎo)致截面尺寸和配筋增大。對(duì)建筑平面布置和空間處理，就可能帶來(lái)困難，影響建筑空間的合理使用。在材料消耗和造價(jià)方面，也將趨于不和理，影響設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的自振周期長(zhǎng)，建筑物自重較小， 從而承受的地震荷載也比較小，這是對(duì)抗震比較有利的一方面。但是另一方面，國(guó)內(nèi)外許多震害都表明：高層框架由于側(cè)向剛度小，在強(qiáng)烈地震作用下的頂端水平位移和底部的層間位移都過(guò)大，致使非承重結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞，即填充墻、建筑裝修和設(shè)備管道嚴(yán)重破壞?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：它的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，因而使用也就非常靈活；框架抗側(cè)移剛度主要取決于梁、柱子的截面尺寸。通常，梁柱的截面慣性矩小，側(cè)向變形大，這是框架結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)，也因此而限制了框架結(jié)構(gòu)的高度。 B、剪力墻體系： 承受建筑物豎向和水平荷載的主體結(jié)構(gòu)全部為剪力墻時(shí)，即 形成剪力墻結(jié)構(gòu)體系。剪辦墻結(jié)構(gòu)體系自重較大，自重周期短，因而導(dǎo)致產(chǎn)生較大的地震荷載。但剪力墻的截面有效工作高度大，截面慣性矩大，所以很容易滿足強(qiáng)度要求?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，由于整體性好和剛度大，在水平荷載作用下側(cè)向變形小，頂端水平位移和層間相對(duì)位移通常都能滿足要求。且由于側(cè)向變形小，有利于避免內(nèi)部隔斷墻、建筑裝修、設(shè)備管道等非結(jié)構(gòu)性破壞，也有利于防止過(guò)大的位移對(duì)主體結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面造成的不利影響。 11 剪力墻結(jié)構(gòu)體系的缺點(diǎn)是：剪力墻間距不能太大，平面布置不靈活，立面處理不靈活，很難滿足公共建筑等使用大 空間的要求。結(jié)構(gòu)自重較大往往導(dǎo)致嗇基礎(chǔ)工程的造價(jià)，也從一定程度上影響到設(shè)計(jì)的競(jìng)爭(zhēng)力。 C、框架 — 剪力墻體系： 是在框架體系的基礎(chǔ)上增設(shè)一定數(shù)量的縱向和橫向剪力墻，所構(gòu)成的雙重體系。框架體系具有空間大，平面布置靈活，立面處理豐富等優(yōu)點(diǎn)，但側(cè)向剛度差，抵抗水平荷載能力低，底部層間位移大容易引起非結(jié)構(gòu)性破壞和次生災(zāi)害，對(duì)抗震不利。但剪力墻體系則相反，抗側(cè)力強(qiáng)度和剛度均很大，但平面布置不靈活，不適應(yīng)大空間的要求。因此，把兩種結(jié)構(gòu)體系結(jié)合起來(lái)，再同一結(jié)構(gòu)中同時(shí)采用框架和剪力墻結(jié)構(gòu)，共同承受豎向和水平荷載，可做到取長(zhǎng)補(bǔ) 短的作用。在水平荷載的作用下，剪力墻的存在，不但使框架各層梁柱值降低，而且使各層梁彎矩沿高度方向的差異減小，在數(shù)值上趨于均勻。與框架結(jié)構(gòu)相比，框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)力能力大大提高，地震作用下側(cè)移減小，非結(jié)構(gòu)性破壞一般較輕，是抗震性較好的結(jié)構(gòu)體系。 結(jié)構(gòu)選型： 結(jié)構(gòu)體系方案選擇要根據(jù)擬建建筑物的高度、用途、施工條件、經(jīng)濟(jì)等進(jìn)行比較。經(jīng)過(guò)以上三種結(jié)構(gòu)體系的比較，針對(duì)自己的設(shè)計(jì)題目，我選擇了框架結(jié)構(gòu)，理由如下： A、框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，可以有較大的空間的會(huì)議、辦公、餐廳等，并且可以需要用隔斷分隔 成小房間或者是拆除改成大房間，使用靈活。 B、建筑物選址于徐州，為七度遠(yuǎn)震。根據(jù)建筑物所在地的設(shè)防烈度及房屋的使用情況、層數(shù)、建筑物的高度等因素，根據(jù)《抗震設(shè)計(jì)手冊(cè)》的規(guī)定：設(shè)防烈度為七度，高度為50m以下的房屋采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系較為合理。 C、辦公樓有六層，全部構(gòu)件采用現(xiàn)澆，結(jié)構(gòu)自重較大。 D、從經(jīng)濟(jì)和徐州市的建筑情況，采用框架結(jié)構(gòu)較為合理。 二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則： 延性原則： 結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或者截面的延性是指它們進(jìn)入破壞環(huán)節(jié)段以后，在承載力沒(méi)有明顯下降的情況下承受變形的能力。也就是說(shuō)，延性反 映他們后期變形的能力。后期是指從鋼筋開始屈服進(jìn)入破壞階段直到最大承載力（或者下降到最大承載力的 85%）時(shí)的整個(gè)過(guò)程。延性差的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或者截面，其后期變形能力小，在到達(dá)其最大承載力后會(huì)突然發(fā)生脆性破壞，這在設(shè)計(jì)中是應(yīng)該要避免的，因此，對(duì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件或截面除了要滿足承載能力的要求之外，還要求它們具有一定的延性，其目的在于： A、防止發(fā)生超筋梁那樣的破壞，以確保人的生命和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全。 12 B、在超靜定結(jié)構(gòu)中，能更好地適應(yīng)地基的不均勻沉降以及溫度的變化等情況。 C、使超靜定結(jié)構(gòu)能夠充分地進(jìn)行內(nèi)辦的重分布，并避 免配筋疏密懸殊，便于施工，節(jié)約鋼材。 D、有利于吸收和耗散地震能量，滿足抗震方面的要求。 強(qiáng)柱弱梁的原則 — 控制塑性鉸的位置： 強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)原則是通過(guò)控制梁、柱的相對(duì)強(qiáng)度，以保證塑性鉸首先出現(xiàn)在框架梁中，盡量避免或減少在框架柱中出現(xiàn)塑性鉸。因?yàn)樗苄糟q出現(xiàn)在框架柱中，結(jié)構(gòu)很容易形成幾何可變體系而倒塌。 強(qiáng)剪弱彎原則 — 控制構(gòu)件的破壞形態(tài)： 強(qiáng)剪弱彎是要求構(gòu)件的受剪承載力大于因受彎出現(xiàn)塑性鉸時(shí)的截面剪力，即保證在塑性鉸形成并轉(zhuǎn)動(dòng)前，不出現(xiàn)剪切脆性破壞。為此，在設(shè)計(jì)中有意識(shí) 地提高構(gòu)件的受剪承載力，以保證結(jié)構(gòu)的塑性鉸按設(shè)計(jì)要求出現(xiàn)在受剪破壞之前，增強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)的延性性質(zhì)。 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固原則 — 保證結(jié)點(diǎn)區(qū)的承載力： 結(jié)構(gòu)分析時(shí)往往以梁端或柱端為控制截面進(jìn)行構(gòu)件的配筋計(jì)算，而把梁柱膠結(jié)區(qū)作為一個(gè)理想的剛結(jié)點(diǎn)。強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固的設(shè)計(jì)原則是為了充分發(fā)揮塑性鉸的作用，避免節(jié)點(diǎn)破壞或錨固失效出現(xiàn)在塑性的鉸發(fā)揮作用之前，這樣才能使梁柱構(gòu)件的承載力和變形能力得到充分的發(fā)揮，以確保框架結(jié)構(gòu)的延性要求。 三、結(jié)構(gòu)布置： 結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)布置包括結(jié)構(gòu)平面布置和結(jié)構(gòu)剖面布置， 建筑物的房屋樓面標(biāo)高變化不大時(shí)，可只做結(jié)構(gòu)平面布置，如屋面、各層樓面（包括門窗過(guò)梁）以及基礎(chǔ)（包括基礎(chǔ)梁）等結(jié)構(gòu)平面布置，本建筑物只作結(jié)構(gòu)平面布置。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)在建筑平面、立面、剖面確定好之后進(jìn)行，且上一層的結(jié)構(gòu)應(yīng)在下一層的建筑平面圖上布置。進(jìn)行布置時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： A、既要滿足建筑功能的要求，又要使結(jié)構(gòu)合理，受力明確。 B、房屋平面內(nèi)質(zhì)量分布和抗側(cè)力構(gòu)件的布置基本均勻?qū)ΨQ。 C、樓層剛度不小于其相臨層剛度的 70%，且連續(xù)三層總的剛度降低不超過(guò) 50%。 D、非承重墻宜采用輕質(zhì)材料，以減少房屋的自重。 E、應(yīng) 考慮是否設(shè)置變形縫，房屋的長(zhǎng)度大于 55 m時(shí)，應(yīng)設(shè)伸縮縫一個(gè)。 F、房屋立面局部收進(jìn)的尺寸，不大于該方向總尺寸的 25%。 柱網(wǎng)布置： 13 柱網(wǎng)布置采用內(nèi)廊式，兩邊為辦公室，柱距為 *，中間為走道，柱距為 *。 承重框架的布置： 按樓面豎向荷載傳遞的路線的不同，承重框架的布置方案有橫向框架承重、縱向框架承重和縱橫向框架混合承重等。本設(shè)計(jì)為縱橫框架混合承重，在兩個(gè)方向均需布置框架承重梁以承受樓面荷載。 框架梁的截面設(shè)計(jì)： A、材料： 《建筑抗震 設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)混凝強(qiáng)度等級(jí)的要求是：當(dāng)按一級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)框架梁時(shí) 其混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C30，當(dāng)按二、三級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)框架梁時(shí)，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C20。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)鋼筋強(qiáng)度等級(jí)的要求是：框架梁中的縱向受力鋼筋宜采用 II、 III 級(jí)變形鋼筋，鋼箍宜采用 I、 II 級(jí)鋼筋。在施工中，不宜以強(qiáng)度等級(jí)較高的鋼筋代替原設(shè)計(jì)中的鋼筋，如必須代換時(shí)，應(yīng)按鋼筋拉應(yīng)力設(shè)計(jì)值相等的原則進(jìn)行代換。 B、截面尺寸： 確定框架梁的截面尺寸，應(yīng)從強(qiáng)度、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、防止脆性破壞等幾方面綜合考慮《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī) 范》規(guī)定，梁的截面尺寸應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求： * 框架梁寬應(yīng)不小于 200mm且不應(yīng)小于柱寬的 1/2。這是為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定。 * 梁截面的高寬比應(yīng)不大于 4，這也是為了保證梁的側(cè)向穩(wěn)定。 * 框架梁的跨高比不宜小于 4，這是為了避免出現(xiàn)深梁的脆性破壞。當(dāng)框加架梁的凈跨與截面高度之比小于 4 時(shí)，該梁以剪切變形為主，容易發(fā)生剪切脆性破壞。 * 按最大相對(duì)受壓高度控制最小截面尺寸。 * 按最大剪壓比控制最小截面尺寸。 * 按工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定梁的截面尺寸。 估計(jì)梁截面尺寸： * 邊橫梁 L1： H=L/8L/12=575863 取 600MM。 B=H/2H/3=200300 取 250MM。 * 中橫梁 L2： H=L/8L/12=250375 取 400MM。 B=H/2H/3=133200 取 250MM。 * 縱 梁 L3： H=L/8L/12=600900 取 700MM。 14 B=H/2H/3=233350 取 250MM。 * 次 梁 L4： H=L/12L/18=400600取 500MM。 B=H/2H/3=167250 取 250MM。 具體結(jié)構(gòu)布置詳見結(jié)構(gòu)平面布置圖。 框架柱的截面設(shè)計(jì)： A、材料： 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的要求是：當(dāng)按一級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)框架柱時(shí)，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C30，當(dāng)按二、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)框架柱時(shí)，其混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C20。由于混凝土的抗壓強(qiáng)度高，在框架柱中采用強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土比較經(jīng)濟(jì)。 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)的 要求是：框架柱中的縱向受力鋼筋宜采用 I、 III級(jí)變形鋼筋，鋼箍宜采用 I、 II級(jí)鋼筋。 B、截面尺寸 對(duì)于多層鋼筋混凝土框架，柱的截面尺寸通常采用 400*400、 450*450、500*500、 600*600。確定框架柱截面尺寸，應(yīng)從強(qiáng)度、穩(wěn)定、防止脆性破壞等方面考慮?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，柱的截面尺寸應(yīng)符合下列各項(xiàng)要求： * 按震害規(guī)律，框架柱截面寬度不宜小于 350MM。 * 按剪跨比最小值限制框架柱的截面尺寸，延性框架柱的剪跨比最小值為 2，即柱凈高與截面高度之比不宜小于 4。 估計(jì)柱截面尺寸： 柱： B*H=500*500。 具體結(jié)構(gòu)布置詳見結(jié)構(gòu)平面布置圖 。 15 四、計(jì)算簡(jiǎn)圖： 梁軸線取至板頂，各層層高為 ，底層柱高度從基礎(chǔ)頂面取至一層板頂，則底層柱高 H=3900+1100=5000MM。 計(jì)算簡(jiǎn)圖詳見下圖（圖 ）： 16 2 荷載計(jì)算 2 、 1 計(jì)算單元 取 ⑥ 軸線橫向框架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單元寬度為 ，如圖 。 17 由于房間內(nèi)布置有次梁，故直接傳給該框架的樓面荷載如圖 中水平陰影線所示，計(jì)算單元范圍內(nèi)的其余樓面荷載則通過(guò)次梁和縱向框架以集中力的形式傳給橫向框架，作用于各節(jié)點(diǎn)上。 18 2 、 2 恒載計(jì)算 一、屋面框架線荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 40厚 C20 細(xì)石混凝土： *25=20厚 1： 3 水泥砂漿找平層： *20= KN/M2 70厚瀝青珍珠巖塊保溫層： *4=20厚 1： 3 水泥砂漿找平層： *20= KN/M2 始 60厚 1:8水泥蛭石找 2%坡（平均 155厚）： *4= KN/M2 100厚現(xiàn)澆鋼筋混凝土板： *25=20厚天棚水泥、砂漿抹灰： *20= KN/M2 屋面恒載： 邊橫梁自重及梁側(cè)粉刷 : **25=2*（ ） **17=中橫梁自重及梁側(cè)粉刷 : **25=2*（ ） **17=： g6AB1= g6CD1=+=。 g6BC1=+=。 g6AB2= g6CD2=*=。 g6BC2=*=。 三、樓面荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 8厚 600*600 淺色地