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鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)-在線瀏覽

2025-05-03 04:52本頁(yè)面
  

【正文】 震構(gòu)造措施來(lái)滿(mǎn)足延性要求;在罕遇地震作用下,要求進(jìn)行第二階段驗(yàn)算,以滿(mǎn)足彈塑性層間變形的限制要求。 表 混凝土結(jié)構(gòu)承載力抗震調(diào)整系數(shù) 構(gòu)件 類(lèi)別 梁 軸壓比小于 的柱 軸壓比不小于 的柱 剪力墻 各類(lèi)構(gòu)件 節(jié)點(diǎn) 受力 狀態(tài) 受彎 偏壓 偏壓 偏壓 局部承壓 受剪偏拉 受剪 γRE 3 整體穩(wěn)定和抗傾覆驗(yàn)算 ① 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 一般要求高層建筑的高寬比控制在 5 之內(nèi)。 ② 抗傾覆驗(yàn)算 抗傾覆驗(yàn)算時(shí),傾覆力矩應(yīng)按風(fēng)荷載或地震作用計(jì)算其設(shè)計(jì)值;計(jì)算抗傾覆力矩時(shí),樓面活荷載取 50%,恒載取 90%。 ⑷ 彈塑性變形驗(yàn)算 過(guò)大的側(cè)移會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力,影響正常使用,嚴(yán)重時(shí)會(huì)加速倒塌,因此,要限制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形。 要實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo),一般可通過(guò)采取抗震構(gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn),但某些情況下,對(duì)于鋼筋混凝土多、高層建筑結(jié)構(gòu),宜進(jìn)行罕遇地震作用下薄弱層的抗震變形驗(yàn)算,具體驗(yàn)算方法見(jiàn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》。建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的確定和設(shè)計(jì) 是 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。由這幾種單元可以組成多種結(jié)構(gòu)體系。不同的結(jié)構(gòu)體系,其抗震性能、使用效果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也不相同。 表 現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度( m) 結(jié)構(gòu)類(lèi)型 烈度 6 7 8 9 框架 60 55 45 25 框架-抗震墻 130 120 100 50 抗震墻 140 120 100 60 部分框支抗震墻 120 100 80 不應(yīng)采用 框架-核心筒 150 130 100 70 筒中筒 180 150 120 80 板柱-抗震墻 40 35 30 不應(yīng)采用 注: 1)房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨龋ú话ň植客怀鑫菝娌糠郑? 2)框架-核心筒結(jié)構(gòu)指 由 周邊 梁 柱框架和核心筒組成的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)選型及 結(jié)構(gòu)布置 截面尺寸及 材料強(qiáng)度確定 荷載及計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定與計(jì) 算 水平荷載作用下結(jié)構(gòu) 內(nèi)力及側(cè)移的計(jì)算 豎向荷載作用下 結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì) 算 結(jié)構(gòu)的 內(nèi)力組合 截面的設(shè)計(jì) 與計(jì)算 節(jié)點(diǎn)與構(gòu)件 設(shè)計(jì)與計(jì)算 10 3)部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)指首層或底部?jī)蓪涌蛑Э拐饓Y(jié)構(gòu) 4)乙類(lèi)建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定適用的最大 高度 5)超過(guò)表內(nèi)高度的房屋,應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究和論證,采取有效地加強(qiáng)措施 6)表中的 “抗震墻 ”即《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》( GB50010)中的剪力墻。當(dāng)建筑物自振周期與地基土的卓越周期一致時(shí),容易產(chǎn)生 共振從而加重建筑物的震害。 選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)還要注意選擇合理的基礎(chǔ)型式。 另外,選擇結(jié)構(gòu)體系,必須注意經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 結(jié)構(gòu)選型是一個(gè)綜合性的問(wèn)題,在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建筑物 所在地區(qū)的設(shè)防烈度、建筑物的高度及使用功能、建筑物的地基情況和工程造價(jià)等因素選擇合適的結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于層數(shù)較多、體型較復(fù)雜、剛度不均勻的結(jié)構(gòu),為了減小側(cè)向變形并減小 震害,應(yīng)該選擇抗側(cè)移剛度更大的結(jié)構(gòu)形式。需要時(shí),可以用隔斷分割成小房間,或拆除隔斷改成大房間,因而在使用功能 上 十分靈活。 框架是由梁、柱構(gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接形成的骨架結(jié)構(gòu),由梁、柱承受豎向和水平荷載,墻僅起圍護(hù)作用。為便于結(jié)構(gòu)受力 , 同一軸線上的梁宜拉通對(duì)直,并與柱軸線位于同一鉛垂平面內(nèi)。為便于結(jié)構(gòu)受力,同一平面位置上的上下層框架柱的形心宜位于同一鉛垂線上,否則上柱軸力會(huì)對(duì)下柱產(chǎn)生附加彎矩??蚣芰褐g的節(jié)點(diǎn)一般為剛性連接,有時(shí)為了施工或者其它 構(gòu)造要求也可將部分節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成鉸結(jié)或半鉸結(jié)的形式。其側(cè)向位移主要由兩部分組成:第一部分是由柱和梁的彎曲變形產(chǎn)生。框架下部的梁、柱內(nèi)力較大 , 層間變形也大,愈到上部變形愈 11 小,使整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)剪切型變形 。這種側(cè)移在上部各層較大,而愈到底部愈小,使整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)彎曲變形。 圖 框架側(cè)向變形 框架結(jié)構(gòu)抗側(cè) 剛度主要取決于梁、柱的截面尺寸。 框架結(jié)構(gòu)按材料可分為鋼框架和鋼筋混凝土框架。 鋼筋混凝土框架按其施工方法可分為:現(xiàn)澆式框架、半現(xiàn)澆式框架、裝配式框架及裝配整體式框架;其中 現(xiàn)澆 整體式框架梁、柱、樓板全部現(xiàn)澆,它的優(yōu) 點(diǎn)是整體性和抗震性能好,缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工量和支模量大,地震區(qū)的框架結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先選用現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)體系。 ① 、柱網(wǎng)布置應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝流程的要求 在多層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中,生產(chǎn)工藝流程的布置是廠房平面設(shè)計(jì)的主要依據(jù),根據(jù)各生產(chǎn)工段的使用要求,廠房的平面布置一般為內(nèi)廊式、統(tǒng)間式、大寬度式等。 ② 、柱網(wǎng)布置應(yīng)滿(mǎn)足建筑平面布置的要求 對(duì)于各種平面的建筑物,結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿(mǎn)足建筑功能及建筑造型的要求。 旅館、辦公室等建筑物中建筑平面一般為兩邊為客房或辦公室,中間為走廊,這 時(shí) 柱網(wǎng)布置一般有兩種方案:一種為三跨式,走道為一跨,兩邊的 房間 與衛(wèi)生間為一跨;另一種是當(dāng)房間進(jìn)深較小時(shí),取消中間一排柱子布置成兩跨框架, 即將走廊與進(jìn) 深較小的房間布置在同一跨內(nèi) 。 ③ 、柱網(wǎng)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)受力合理 多層框架結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載,因此柱網(wǎng)布置時(shí)應(yīng)考慮到結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力分布較均勻合理,各構(gòu)件材料均能充分的發(fā)揮作用。 ④ 、柱網(wǎng)布置應(yīng)使施工方便 結(jié)構(gòu)布置時(shí)還應(yīng)考慮到施工方便,以加快施工進(jìn)度,降低工程造價(jià),在結(jié)構(gòu)布置時(shí)應(yīng)盡量減少梁板單元的種類(lèi),以方便施工。根據(jù)抗震要求,框架均應(yīng)雙向設(shè)置,即沿房屋縱橫雙向布置梁系,從而形成一個(gè)空間 受力體系??v向框架和橫向框架分別承受各自方向上的水平力,而樓面豎向荷載則依據(jù)樓蓋結(jié)構(gòu)布置方式按不同的方式傳遞。一般 沿建筑物短向的稱(chēng)為橫向框架,沿建筑物長(zhǎng)向的稱(chēng)為縱向框架;稱(chēng)承受較大樓面豎向荷載的方向上布置的框架梁稱(chēng)為主梁,相應(yīng)平面內(nèi)的框架稱(chēng)為承重框架,而另一方向上則稱(chēng)次梁和非承重框架。 ⑶ 變形縫的布置 在一般房屋結(jié)構(gòu)的總體布置中,考慮到沉降、溫度收縮和體型復(fù)雜對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的不利影響,常常用沉降縫、伸縮縫或抗震縫將房屋分成若干獨(dú)立的部分,從而消 13 除沉降差、溫度應(yīng)力和體型復(fù)雜對(duì)結(jié)構(gòu)的危害。 ① 伸縮縫 為防止結(jié)構(gòu) 由于 溫度變化或混凝土干縮 而 變形,常設(shè)置溫度伸縮縫 。 ② 沉降縫 在結(jié)構(gòu)立面有較大變化時(shí),或地基基礎(chǔ)有較大變化時(shí),或豎向有高差時(shí),或可能產(chǎn)生不均勻沉降時(shí),可設(shè)置沉降縫 。 ③ 抗震縫 對(duì)有抗震設(shè)防要求的建筑物,當(dāng)建筑物的層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異較大時(shí),或有錯(cuò)層時(shí),或平面形狀不規(guī)則時(shí),應(yīng)在地面以上用防震縫分開(kāi),縫的最小寬度應(yīng)符合下列要求: ① 房屋高度在 15m 以下時(shí)為 70mm; ② 高度超過(guò) 15m 時(shí), 6 度區(qū)每增高5m 加寬 20mm, 7 度區(qū)每增高 4m 加寬 20mm, 8 度區(qū)每增高 3m 加寬 20mm, 9 度區(qū)每增高 2m 加寬 20mm。 特別要注意的是,在地震區(qū),伸縮縫和沉降縫的寬度均應(yīng)做成 抗震 縫的寬度,一般情況下伸縮縫、沉降縫和抗震縫盡可能合并使用,并在抗震縫兩側(cè)均布置框架。 4 框架設(shè)計(jì)要點(diǎn) ⑴ 整個(gè)框架結(jié)構(gòu)要承擔(dān)來(lái)自建筑物橫向和縱向兩個(gè)方向地震動(dòng)引起的地震力,因此對(duì)于橫向框架和縱向框架,梁與柱的連接都應(yīng)該采用剛性連接以形成剛性框架。 ⑶ 不論是現(xiàn)澆框架還是預(yù)制框架,均應(yīng)符合 “強(qiáng)柱弱梁 ”、 “強(qiáng)剪弱彎 ”、 “強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件 ”、 “強(qiáng)壓弱拉 ”的抗震四準(zhǔn)則。在布置剛度較大的樓 (電 )梯間時(shí),要注意保證結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性。 ⑸ 框架房屋的圍護(hù)結(jié)構(gòu),可采用非承重空心磚或輕質(zhì)填充墻。當(dāng)采用砌體填充墻時(shí),平面和豎向布置宜對(duì)稱(chēng)均勻, 14 并采取措施以減少對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響。 ⑺ 框架梁的截面中心線宜與柱中心線重合,端部框架梁以及沿外縱墻的縱向梁可以偏置,但其最大偏心距不宜大于柱寬的 1/4,同時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。 ⑻ 邊柱應(yīng)防止被通長(zhǎng)設(shè)置的縱向梁、過(guò)梁分隔成短柱,短柱在地震中破壞嚴(yán)重,不宜采用。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C30,其節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)還應(yīng)比柱提高 5MPa。如超過(guò)時(shí),節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與柱相同。一般尺寸改變和強(qiáng)度改變應(yīng)錯(cuò)開(kāi)樓層布置,避免豎向剛度產(chǎn)生較大的改變。 ⑽ 樓梯轉(zhuǎn)彎休息平臺(tái)宜通過(guò) “∏”形構(gòu)件支承在下一層框架梁上,應(yīng)避免設(shè)置橫貫整個(gè)跨度的支承梁,防止在樓梯間出現(xiàn)短柱。 ⑿ 樓層的結(jié)構(gòu)標(biāo)高,較建筑標(biāo)高低一個(gè)樓面層的厚度。但是,構(gòu)件的截面尺寸又與荷載和內(nèi)力的大小有關(guān),在構(gòu)件內(nèi)力沒(méi)有計(jì)算出來(lái)以前,又很難準(zhǔn)確地確定構(gòu)件的截面尺寸大小。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(jìn)行計(jì)算。 框架梁的截面尺寸可參考受彎構(gòu)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 ㎜。 在抗震結(jié)構(gòu)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。特殊情況下,框架梁也可設(shè)計(jì)成寬扁梁,但梁的寬度不宜大于柱寬。 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??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。柱截面高度與寬度之比為 1~ 2。 抗震設(shè)計(jì)中,柱截面尺寸主要受軸壓比的控制,初選的柱截面尺寸應(yīng)按軸壓比進(jìn)行初步驗(yàn)算。 表 軸壓比的限值 抗震等級(jí) 抗震一級(jí) 抗震二級(jí) 抗震三級(jí) 框架結(jié)構(gòu) 注:當(dāng)柱凈高與截面長(zhǎng)邊尺寸之比小于 4 時(shí),最大軸壓比可減小 ,并采取加密箍筋,增設(shè)附加箍筋等措施,加強(qiáng)對(duì)混凝土的約束。板的最小厚度在多層房屋 中為 70 ㎜,高層建筑為 100 ㎜。為簡(jiǎn)化計(jì)算,通常忽略框架結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系,忽略各構(gòu)件的抗扭作用,將縱、橫向框架分別按平面框架進(jìn)行分 析計(jì)算。 對(duì)有側(cè)移框架,橫向和縱向框架均應(yīng)進(jìn)行計(jì)算;無(wú)側(cè)移框架,可只進(jìn)行橫向框架的計(jì)算。在一般情況下,等截面柱的軸線取截面形心線,當(dāng)上、下層柱截面尺寸不同時(shí),往往取頂層柱的形心線作為柱子的軸線。斜形或折線形橫梁當(dāng)傾斜度不超過(guò) 1/8 時(shí),可當(dāng)作水平橫 梁。 必須注意,按以上計(jì)算簡(jiǎn)圖算出的內(nèi)力是軸線上的內(nèi)力,由于簡(jiǎn)圖的軸線不一定是各截面的形心線,因此,在計(jì)算配筋或選擇截面尺寸時(shí),應(yīng)將算得的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)截面處的內(nèi)力。 ② 結(jié)構(gòu)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(zhǎng)寬比 不大于 3 時(shí),嵌固面取在地下室一層頂板面。 ④ 結(jié)構(gòu)地下室頂板整體性較好、剛度較大,且地下室周?chē)鞋F(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體,能承受上部結(jié)構(gòu)通過(guò)地下室頂板傳來(lái)的剪力時(shí),嵌固面可取在地下室頂板面。 ⑥ 多、高層框架結(jié)構(gòu)建筑如不符合上 述諸條件,則嵌固面均應(yīng)取在基礎(chǔ)頂面。在裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中,一般簡(jiǎn)化成鉸接節(jié)點(diǎn)或半鉸接節(jié)點(diǎn)。 框架柱與基礎(chǔ)一般采用整體現(xiàn)澆混凝土連接,或預(yù)制柱插入基礎(chǔ)杯口再澆筑細(xì)石混凝土連接,故通常簡(jiǎn)化成剛接節(jié)點(diǎn)。 2 荷載的確定 ⑴ 荷載的類(lèi)型 凡能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件直接產(chǎn)生內(nèi)力、應(yīng)變、位移、裂縫等效應(yīng)的作用,統(tǒng)稱(chēng)為荷載。 ① 恒載 恒載包括結(jié)構(gòu)本身的自重和附加于結(jié)構(gòu)上的各種永久荷載,如非承重構(gòu)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(shè)備管道重量等等。 ② 活載 18 結(jié)構(gòu)的樓面活荷載應(yīng)按 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 取用。折減系數(shù)按 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 的規(guī)定取用。 建筑物的屋面活荷載,是其水平投影面上的均布活荷載。 ③ 施工活荷載 施工活荷載一般取 ~ 2kN/㎡。 設(shè)計(jì)屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨蓬和預(yù)制 過(guò) 梁時(shí),施工或檢修集中荷載應(yīng)取 ,并應(yīng)在最不利位置處進(jìn)行驗(yàn)算。 ④ 風(fēng)荷載 風(fēng)荷載按 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 的規(guī)定計(jì)算。另外,一般體型較大,高度不大于 30m、高寬比小于 的房屋結(jié)構(gòu),可取風(fēng)振系數(shù)為 ;反之,則應(yīng)按 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 取值。 對(duì)于高層建筑和高聳結(jié)構(gòu),基本風(fēng)壓可乘 的增大系數(shù)作為該建筑物的基本風(fēng)壓值;對(duì)于特別重要和有特殊要求的高層建筑和 高聳結(jié)構(gòu),其基本風(fēng)壓可乘 增大系數(shù)。屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況計(jì)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(jì)算;框架梁柱可按積雪全跨的均勻分布計(jì)算。 上人屋面,雪荷載與屋面活荷載不應(yīng)同時(shí)組合;不上人屋面,應(yīng)將雪荷載與施工或維修荷載進(jìn)行比較,取其中較大值參加組合。 19 多層及高層結(jié)構(gòu)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(shū)庫(kù)、檔案庫(kù)取活荷載的 80%)。 計(jì)算地震作用時(shí),結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值( GE)為全部重力荷載代表值之和。 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)不同的荷載效應(yīng)采用不同的荷載代表值。當(dāng)設(shè)計(jì)上有特殊需要時(shí),也可規(guī)定其他代
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