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【關(guān)鍵詞】:多層建筑;框架結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào):TU472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、多層建筑框架結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)遵循的原則
1.一定要多道防線,降低結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置多道防線,能夠在遇到風(fēng)險(xiǎn)時(shí),通過(guò)所有抵抗外力結(jié)構(gòu)聯(lián)合起來(lái)將風(fēng)險(xiǎn)障礙物一層層的阻礙,緩沖其速度,同時(shí)相互支撐,這就好比一個(gè)物體從高處掉下來(lái),那么當(dāng)這個(gè)物體掉下來(lái)時(shí)可能就比沒(méi)有障礙物阻礙的物體或者障礙物少的受損度小很多。這個(gè)時(shí)候,我們不能把結(jié)構(gòu)重心全部寄托在單一的構(gòu)件上,在土建結(jié)構(gòu)中我們知道多肢墻要比單片的墻好,而框架剪力墻要比純框架好,我們知道鳥(niǎo)巢外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),是多道防線設(shè)計(jì)思路的最好體現(xiàn)。
2,一定要抓大放小,保全重要結(jié)構(gòu)
在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有這么一種說(shuō)法,那就是“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”,這不禁勾起了人們對(duì)這種說(shuō)法產(chǎn)生疑問(wèn),問(wèn)什么結(jié)構(gòu)要強(qiáng)柱弱梁,強(qiáng)剪弱彎,在我們的印象中強(qiáng)柱強(qiáng)梁肯定會(huì)比強(qiáng)剪強(qiáng)彎要更加結(jié)實(shí),更加安全。但是如果所有的結(jié)構(gòu)構(gòu)件都強(qiáng)了就不好了,將會(huì)存在非常大的安全隱患。我們知道絕對(duì)安全的結(jié)構(gòu)在這個(gè)世界上是不存在的,無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)體系都不能在任何情況都可抵御各種外界的破壞。每個(gè)構(gòu)件的作用都不同,整個(gè)結(jié)構(gòu)體系就是由這眾多的構(gòu)件協(xié)調(diào)組合而成,并依據(jù)其重要性來(lái)區(qū)分輕重。每個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件共同抵抗外力的目的,就是為了在遭遇強(qiáng)大的外界破壞力時(shí),能夠保住其中最重要的部件不受損壞或者至少是最后才遭遇摧毀,這就是要做出取舍的時(shí)候了。所以最明智的選擇就是在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之初就先衡量孰輕孰重,哪部分是主要構(gòu)件,哪部分是次要構(gòu)件,當(dāng)強(qiáng)大的破壞力來(lái)臨時(shí),首當(dāng)其沖的應(yīng)該是次要的構(gòu)件,在設(shè)計(jì)中各個(gè)部件千萬(wàn)不可平均受力,那樣將損失慘重。我們知道在鋼框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,如果柱不幸倒塌,梁也不可能存在,而如果梁倒了的話,柱依然可能存在,這也就說(shuō)明了柱起到的作用要比梁大。所以在建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,為了保證柱免遭摧毀或者至少是最后才遭摧毀,這就要把梁放在相對(duì)比較薄弱的環(huán)節(jié)上,使其能夠承受大部分外來(lái)破壞力,盡可能阻擋對(duì)柱的破壞,使損失降至最低。而如果把梁和柱都設(shè)計(jì)在主要環(huán)節(jié)上,則有可能使梁和柱遭到同樣的破壞。
3.一定要使結(jié)構(gòu)合為一體
好的建筑框架結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)整體的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)體系中沒(méi)有關(guān)節(jié),并且能夠快速有效的傳遞并消除外力,盡量減少破壞力度,有了這個(gè)原則,我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)就要想辦法把各個(gè)關(guān)節(jié)給“打通”,使之暢通無(wú)阻。前面我們提到的三個(gè)原則(“剛?cè)嵯酀?jì)”“多道防線”“抓大放小”)實(shí)施的基礎(chǔ)就是一定使結(jié)構(gòu)渾然一體,也就是說(shuō)這個(gè)原則是前面三個(gè)原則的保障??偟膩?lái)說(shuō),設(shè)計(jì)者要使原本保持平衡和靜態(tài)的構(gòu)件組合之后,在受到強(qiáng)烈的外力沖擊時(shí)還能保持原來(lái)的靜態(tài),或者相對(duì)的靜態(tài),這樣目的就達(dá)到了。
二、設(shè)計(jì)構(gòu)造中的常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施
1.嚴(yán)格控制框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋配置
設(shè)計(jì)人員應(yīng)該嚴(yán)格按GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的規(guī)定來(lái)控制框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值及體積配箍率,這方面很多設(shè)計(jì)者往往會(huì)忽略,特別是不能滿足對(duì)柱軸壓比不大時(shí)(這個(gè)規(guī)定是為了保證節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)延性的重要構(gòu)造措施)的要求。對(duì)于這一點(diǎn)問(wèn)題設(shè)計(jì)者以后應(yīng)該充分考慮到,以防止出現(xiàn)不必要的損失。
2.底層框架柱箍筋加密區(qū)的范圍不能滿足
在設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員要留意在GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中有規(guī)定:“底層柱,柱根處箍筋加密區(qū)的范圍應(yīng)不小于柱凈高的1/3”,這是一新增加的規(guī)范要求,大多設(shè)計(jì)者可能都不太了解,以后設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意這個(gè)問(wèn)題的解決。
3.框架梁上部縱筋端部水平錨固長(zhǎng)度不能滿足
GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中有規(guī)定:“框架端節(jié)點(diǎn)的地方,一旦框架梁上部縱筋的水平直線段錨固長(zhǎng)度不足的時(shí)候,應(yīng)該向下彎曲并且伸到柱的外邊,控制好彎折前水平投影的長(zhǎng)度一定要等于或者大于0.4LaE”,一旦框架柱的截面尺寸在400mm×400mm以下的時(shí)候,框架梁就易出現(xiàn)問(wèn)題,這就會(huì)埋下一個(gè)很?chē)?yán)重的安全隱患。對(duì)于以上建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題,往往是設(shè)計(jì)者忽視的問(wèn)題,只要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之初能夠做好前期準(zhǔn)備,重視這些問(wèn)題,并按照國(guó)家規(guī)定來(lái)設(shè)計(jì)建筑,那么上述問(wèn)題也就會(huì)隨之消失,建筑框架的結(jié)構(gòu)也就會(huì)符合標(biāo)準(zhǔn)。
4.框架結(jié)構(gòu)梁的設(shè)計(jì)問(wèn)題
在對(duì)框架結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應(yīng)由附加橫向鋼筋承擔(dān),則需要考慮設(shè)置附加箍筋和吊筋,為方便施工可優(yōu)先考慮采用附加箍筋,如主次梁搭接時(shí),可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說(shuō)明處,畫(huà)上一節(jié)點(diǎn),在有次梁部位的兩側(cè)各加上3根主梁箍筋來(lái)作為補(bǔ)充??蚣芰号c次梁的端部出現(xiàn)相交的現(xiàn)象,或者彈性支承在墻體上,對(duì)于梁端支座可以按照簡(jiǎn)支梁的方式來(lái)處理,但是必須對(duì)梁的端箍筋進(jìn)行加密。在設(shè)計(jì)抗扭梁時(shí),縱筋的間距應(yīng)該小于300mm,并保證小于梁的寬度。通常在設(shè)計(jì)的時(shí)候可采用加大腰筋直徑加密腰筋間距的方法來(lái)增加梁的抗扭力,同時(shí)對(duì)于縱筋和腰筋錨入支座內(nèi)的長(zhǎng)度應(yīng)該符合要求。對(duì)于箍筋也應(yīng)該符合抗震設(shè)防要求。在反梁板吊在梁底時(shí),板的荷載主要由箍筋來(lái)承擔(dān),可適當(dāng)加密箍筋的間距,加大箍筋直徑。對(duì)于框架梁截面的高度設(shè)計(jì),應(yīng)該在梁跨度的1/10至1/15之間選擇,對(duì)于寬扁梁的寬度,則最大可以設(shè)計(jì)到柱寬的兩倍。
5.框架結(jié)構(gòu)柱的設(shè)計(jì)問(wèn)題
如果框架結(jié)構(gòu)柱在地上的部分為圓柱時(shí),在地下的部分就盡量做成矩形柱,這樣可以盡量減少施工的工序。圓柱的縱筋根數(shù)應(yīng)該保證在8根以上,而圓柱的箍筋宜優(yōu)先采用螺旋式,這樣可以有效增加結(jié)構(gòu)的整體性和柱子的剛度及承載力,施工圖紙中需要注明柱子端部有一圈半的水平段;矩形柱宜優(yōu)先選用井字復(fù)合箍的箍筋形式,有抗震設(shè)防要求的需按照建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行加密設(shè)計(jì)。角柱和樓梯間的框架柱、梯柱應(yīng)在全柱高范圍內(nèi)進(jìn)行加密。通??蚣芙Y(jié)構(gòu)柱的截面,非抗震時(shí)不宜小于邊長(zhǎng)250mm,四級(jí)抗震邊長(zhǎng)不宜小于300mm,一、二、三級(jí)抗震時(shí)邊長(zhǎng)不宜小于400mm;框架柱混凝土的標(biāo)號(hào)則應(yīng)該在C25以上,且梁縱筋錨入柱內(nèi)的水平段長(zhǎng)度、彎折長(zhǎng)度應(yīng)該符合規(guī)范要求。
三、結(jié)束語(yǔ)
現(xiàn)代建筑造型和建筑功能要求的多樣化發(fā)展,使得現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的難題也逐漸增多,對(duì)設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)也隨之增加。而作為一名建筑設(shè)計(jì)者,應(yīng)該在嚴(yán)格遵循各種相關(guān)規(guī)范的前提下,采用靈活、大膽的方式和方法來(lái)解決一些結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)難點(diǎn)問(wèn)題,并在實(shí)際工作中不斷地進(jìn)行充實(shí)和完善。
參考文獻(xiàn):
[1]朱文兵.多層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)研究[J].建材世界,2011,32(5).
一、框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性
建筑抗震設(shè)計(jì)的要求是通過(guò)地震作用的取值和抗震措施的采取來(lái)實(shí)現(xiàn)的,但由于地震的隨機(jī)性,加之建筑物的動(dòng)力特性、所在場(chǎng)地、材料及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的不確定性,地震時(shí)造成的破壞程度很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè),因此,我們?cè)谶M(jìn)行框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí),必須結(jié)合框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),綜合考慮各方面的因素。未經(jīng)抗震設(shè)防的框架結(jié)構(gòu),在6-7度區(qū)主體結(jié)構(gòu)基本完好,填充墻發(fā)生輕微的裂縫;在8-9度區(qū)主體結(jié)構(gòu)局部破壞,填充墻及屋頂突出的部分嚴(yán)重開(kāi)裂或倒塌;在10度區(qū)梁柱嚴(yán)重破壞,少量倒塌,填充墻嚴(yán)重破壞。考慮了抗震設(shè)防的框架結(jié)構(gòu),危害則相應(yīng)的減輕。在唐山大地震中,未經(jīng)抗震設(shè)防的底層框架抗震墻磚房的破壞較為嚴(yán)重,其主要原因是,大部分底層沒(méi)有設(shè)置為框架抗震體系。
二、建筑震害等級(jí)劃分
根據(jù)1990年建設(shè)部頒布的《建筑地震破壞等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)》,鋼筋混凝土框架房屋按地震后的破壞成都劃分為五級(jí):
(1)基本完好:框架柱、梁完好;個(gè)別墻體與柱連接處開(kāi)裂。
(2)輕微損壞:個(gè)別框架柱、梁輕微裂縫;部分墻體明顯裂縫;出屋面小建筑明顯破壞。
(2)中等破壞:部分框架柱輕微裂縫或個(gè)別柱明顯裂縫;個(gè)別墻體嚴(yán)重裂縫或局部酥碎。
(4)嚴(yán)重破壞:部分框架柱,主筋壓屈、混凝土酥碎、崩落;部分樓層倒塌。
(5)倒塌:房屋框架殘留部分不足50%。
框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系傳力路徑比較清晰,容易保證質(zhì)量,結(jié)構(gòu)的抗震性能能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì),但是由于材料本身的限制,使得這類(lèi)結(jié)構(gòu)的抗震性能通常較弱,在較大地震災(zāi)害中容易發(fā)生破壞。
三、框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則
根據(jù)工程中框架結(jié)構(gòu)地震破壞的形式、抗震規(guī)范規(guī)定以及實(shí)際中累積的抗震經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些抗震設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題與原則,如下:
(1)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(chǎng)地土類(lèi)別。8度超過(guò)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。框架結(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。
(2)雨蓬不得從填充墻內(nèi)出挑。大跨度雨蓬、陽(yáng)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。
(3)框架梁、柱的混凝土等級(jí)宜相差一級(jí)。
(4)由于某些原因造成梁或過(guò)梁等截面較大時(shí),應(yīng)驗(yàn)算構(gòu)件的最小配筋率。
(5)出屋面的樓電梯間不得采用磚混結(jié)構(gòu)。
(6)框架結(jié)構(gòu)中的電梯井壁宜采用粘土磚砌筑,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(mén)洞上方位置加圈梁。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。
(7)建筑長(zhǎng)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(zhǎng)配筋,改善保溫,鋪設(shè)架空層,加后澆帶等。
(8)柱子軸壓比宜滿足規(guī)范要求。
(9)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。
(10)過(guò)街樓處的梁上筋應(yīng)通長(zhǎng),按偏拉構(gòu)件設(shè)計(jì)。
(11)電線管集中穿板處,板應(yīng)驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度或開(kāi)洞形成管井。電線管豎向穿梁處應(yīng)驗(yàn)算梁的抗剪強(qiáng)度。
(12)構(gòu)件不得向電梯井內(nèi)伸出,否則應(yīng)驗(yàn)算是否能裝下。電梯井處柱可外移或做成L型柱。
(13)驗(yàn)算水箱、電梯機(jī)房及設(shè)備下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。水箱不得與主體結(jié)構(gòu)做在一起。
(14)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(guò)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)S6或S8,混凝土等級(jí)應(yīng)大于等于C25,混凝土內(nèi)應(yīng)摻入膨脹劑。混凝土外墻應(yīng)注明水平施工縫做法,一般加金屬止水片,較薄的混凝土墻做企口較難。
(15)采用扁梁時(shí),應(yīng)注意驗(yàn)算變形。
(16)突出屋面的樓電梯間的柱為梁托柱時(shí),應(yīng)向下延伸一層,不宜直接錨入頂層梁內(nèi),并且托梁上鐵應(yīng)適當(dāng)拉通。錯(cuò)層部位應(yīng)采取加強(qiáng)措施。女兒墻內(nèi)加構(gòu)造柱,頂部加壓頂。出入口處的女兒墻不管多高,均加構(gòu)造柱,并應(yīng)加密。錯(cuò)層處可加一大截面梁,上下層板均錨入此梁。
四、框架結(jié)構(gòu)方案構(gòu)思時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)
(一)結(jié)構(gòu)的傳力路線應(yīng)簡(jiǎn)捷明了。在荷載作用下,結(jié)構(gòu)的傳力路線越短、越直接,結(jié)構(gòu)的工作效能越高,所耗費(fèi)的建材也就越少。
(二)從力學(xué)觀點(diǎn)看,在民用和公共建筑的平面布局中,應(yīng)當(dāng)盡量使柱網(wǎng)按開(kāi)間等跨和進(jìn)深等距(或近似于等距)布置,這樣可以相應(yīng)減少邊跨柱距,也可以充分利用連續(xù)梁的受力特點(diǎn)以減少結(jié)構(gòu)中的彎距,可以使各跨梁截面趨于一致,而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。
(三)結(jié)構(gòu)方案還應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)情況和建筑功能要求綜合考慮。
五、結(jié)構(gòu)的類(lèi)型
優(yōu)先采用現(xiàn)澆式框架和裝配"整體式框架,避免采用全裝配式框架。由于地震作用的任意性,框架兩個(gè)主軸方向都可能受到地震作用。因此,抗震框架應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向剛接框架,不得采用橫向?yàn)榭蚣埽v向?yàn)殂q接排架的結(jié)構(gòu)體系。加強(qiáng)樓蓋的整體性,在高烈度(8度以上)區(qū),應(yīng)采用現(xiàn)澆樓面結(jié)構(gòu)。在采用裝配"整體式樓蓋時(shí),宜采用疊和梁,與樓面現(xiàn)澆層結(jié)合為一體,采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力樓板時(shí),可將板縫拉開(kāi),放入適量鋼筋灌成小肋,后澆面層厚度一般不小于 50mm,內(nèi)配一層雙向鋼筋網(wǎng)¢4-6@200。
六、結(jié)構(gòu)的布置
平立面布置宜均勻、對(duì)稱(chēng)。柱網(wǎng)布置要簡(jiǎn)單規(guī)整, 合理布置填充墻。框架中砌筑填充墻加大了結(jié)構(gòu)剛度。在樓層平面和豎向,填充墻的布置應(yīng)盡可能做到均勻?qū)ΨQ(chēng)。同時(shí)還要考慮到某些填充墻拆除的可能,以及某些墻有意外倒塌的可能。
七、防震縫
由于建筑體型的多樣化,復(fù)雜和不規(guī)則的結(jié)構(gòu)是難免的。用防震縫將結(jié)構(gòu)分段,是把不規(guī)則結(jié)構(gòu)變?yōu)槿舾奢^規(guī)則結(jié)構(gòu)的有效方法。多次震害表明,防震縫處的建筑裝飾在小震時(shí)就宜遭到破壞。要滿足罕遇地震時(shí)的變形要求,則防震縫很大,將給立面處理及構(gòu)造帶來(lái)較大的困難,或由于設(shè)縫后使結(jié)構(gòu)段過(guò)柔,帶來(lái)碰撞和失穩(wěn)的破壞。因此,一般應(yīng)通過(guò)采用合理的平面形狀和尺寸,盡量不設(shè)防震縫。對(duì)于特別不規(guī)則的建筑,質(zhì)量和剛度分布相差懸殊的建筑,必須設(shè)防震縫時(shí)應(yīng)考慮有足夠的縫寬。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差時(shí),除應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)變形外,還應(yīng)考慮不均勻沉降引起基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)的影響,防震縫兩側(cè)樓板宜位于同一標(biāo)高,防止樓板相撞使柱子破壞。
【關(guān)鍵詞】輕鋼結(jié)構(gòu);住宅;框架結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào):TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
隨著建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的進(jìn)步,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)越來(lái)越流行,成為了當(dāng)前建筑行業(yè)廣泛使用的一種建筑結(jié)構(gòu)體系。為了提高輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)使用效果,必須要分析其設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。
二、鋼框架結(jié)構(gòu)體系
鋼框架體系的主要受力構(gòu)件是框架梁、框架柱,它們通過(guò)鋼接共同抵抗豎向荷載和水平荷載。框架節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性的關(guān)鍵部位,許多震害表明節(jié)點(diǎn)往往是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的薄弱環(huán)節(jié),框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小,屬于柔性結(jié)構(gòu),在強(qiáng)震作用下,由于彈塑性變形所產(chǎn)生的水平位移較大,框架結(jié)構(gòu)的自振周期長(zhǎng),自重小,地震荷載作用小,對(duì)抗震有利。但另一方面,高層框架由于側(cè)向剛度小,在強(qiáng)震作用下的頂端水平位移和層間水平位移都過(guò)大,導(dǎo)致非結(jié)構(gòu)構(gòu)件如填充墻、建筑裝修和設(shè)備管道等性破壞嚴(yán)重。在地震過(guò)程中,這些非結(jié)構(gòu)性的破壞常常危及到生命財(cái)產(chǎn)的安全,而且震后的修復(fù)工作和投資往往也是很大的。
鋼框架體系在水平荷載的作用下產(chǎn)生水平位移,要滿足規(guī)范的要求必須增大框架的抗側(cè)力能力,框架體系的抗側(cè)力能力主要取決于梁、柱剛度,要提高框架體系中梁、柱剛度,只有增大梁、柱的截面面積,而梁、柱的截面過(guò)大會(huì)影響住宅的建筑布局和室內(nèi)空間,因此受水平位移限制的影響鋼框架體系的住宅一般都在10層以下。
三、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的原則
針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑穩(wěn)定問(wèn)題,在實(shí)際設(shè)計(jì)中,我們必須遵循以下幾個(gè)原則:
1、結(jié)構(gòu)整體布局必須考慮整個(gè)體系以及組成部分的穩(wěn)定性要求。目前結(jié)構(gòu)大多數(shù)是按照平面體系來(lái)設(shè)計(jì)的,如桁架和框架都是如此。為保證這些平面結(jié)構(gòu)不致出平面失穩(wěn),需要從結(jié)構(gòu)整體布置來(lái)解決,亦即設(shè)計(jì)必要的支撐構(gòu)件。這就是說(shuō),平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件的出平面穩(wěn)定計(jì)算必須和結(jié)構(gòu)布局相一致。
2、結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算方法所依據(jù)的簡(jiǎn)圖相一致,這對(duì)框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定計(jì)算十分重要。目前在設(shè)計(jì)單層和多層框架結(jié)構(gòu)時(shí),經(jīng)常不作框架穩(wěn)定分析而是代之以框架柱的穩(wěn)定計(jì)算。在采用這種方法時(shí),計(jì)算框架穩(wěn)定時(shí)用到的柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù),自應(yīng)通過(guò)框架整體穩(wěn)定分析得出,才能使柱穩(wěn)定計(jì)算等效力框架穩(wěn)定計(jì)算。然而,實(shí)際框架多種多樣,而設(shè)計(jì)中為了簡(jiǎn)化計(jì)算工作,需要設(shè)定一些典型條件。
四、輕鋼結(jié)構(gòu)體系的主要類(lèi)型
針對(duì)低、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的需求,當(dāng)前主要采用的幾種典型輕鋼結(jié)構(gòu)體系類(lèi)型包括以下幾類(lèi):
1、冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系
這種結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)件采用薄鋼板冷彎成為C形、Z形、U形等結(jié)構(gòu)件,能夠的按度使用,同時(shí)也可以組合使用由于各個(gè)桿件之間的連接采用自攻螺釘進(jìn)行連接,因此這種鋼結(jié)構(gòu)體系節(jié)點(diǎn)的剛性難以得到保證,其抗側(cè)能力較差,通常只適合于1~2層的低層建筑或者是別墅
2、框架結(jié)構(gòu)體系
當(dāng)前,框架結(jié)構(gòu)體系廣泛的應(yīng)用在多層鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)當(dāng)中由于其縱向與橫向都設(shè)置有鋼制框架,且門(mén)窗的設(shè)置較為靈活,能夠提供空間較大的開(kāi)間,利于住戶(hù)的二次設(shè)計(jì),能夠很好的滿足多種生活需求鋼框架結(jié)構(gòu)體系在設(shè)計(jì)的過(guò)程中充分考慮到了樓蓋的組合作用,并將之應(yīng)用到多層建筑當(dāng)中,能夠很好的滿足建筑的抗側(cè)需求但是,由于當(dāng)前框架柱主要以H型鋼為主,其軸向的梁柱連接剛度不足,所以在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中需要予以謹(jǐn)慎處理
五、輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1、純框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)
純框架結(jié)構(gòu)體系是鋼結(jié)構(gòu)住宅的基本體系,不設(shè)置柱間豎向支撐,可以采用較大的柱距和獲得較大的使用空間,結(jié)構(gòu)自振周期長(zhǎng),對(duì)地震作用不敏感,有很好的延性??蚣艿牧褐B接應(yīng)該采用剛接節(jié)點(diǎn),以便形成抵抗風(fēng)荷載以及水平地震作用的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。對(duì)于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的一些次要的構(gòu)件,如局部的平臺(tái)及樓梯間等的梁柱節(jié)點(diǎn),也可以采用鉸接連接而不形成抗側(cè)力結(jié)構(gòu),這樣既可以簡(jiǎn)化連接構(gòu)造和靈活布置,且由于僅承受豎向荷載,使構(gòu)件截面尺寸相應(yīng)減小。鋼框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較柔,在風(fēng)荷載和水平地震作用下,將產(chǎn)生較大的水平位移。雖然強(qiáng)度也是設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要條件,但是,一般情況下,由于鋼材這種材料的高強(qiáng)度和很好的柔韌性,只要滿足了《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對(duì)結(jié)構(gòu)層間位移限值的要求,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度要求一般也可以滿足,結(jié)構(gòu)的剛度會(huì)在設(shè)計(jì)中起決定作用。目前,框架體系多用于2~3層的商場(chǎng)、別墅、住宅等建筑。
2、框架中心支撐體系的設(shè)計(jì)
當(dāng)框架體系層數(shù)較多時(shí),由于側(cè)向作用力的增大,使得梁柱等構(gòu)件尺寸也相對(duì)較大,失去其經(jīng)濟(jì)合理性。這時(shí)宜增設(shè)支撐,形成框架支撐體系。中心支撐體系包括十字交叉支撐、單斜桿支撐、人字形或V形支撐。
K形支撐的交點(diǎn)位于柱中,地震時(shí),因受壓斜撐屈曲或受拉斜撐屈服引起較大的側(cè)向變形,柱容易首先破壞,因此地震區(qū)很少采用。單斜桿支撐應(yīng)該在結(jié)構(gòu)中相向?qū)ΨQ(chēng)布置,并且每層中不同方向斜桿的截面面積在水平方向的投影,相差不得超過(guò)10%。交叉支撐和人字形支撐在彈性工作階段,具有較大的剛度,層向變形小,能很好地滿足正常使用的功能要求。
交叉支撐在往復(fù)荷載作用下,桿件的屈曲變形只在交叉節(jié)點(diǎn)的一側(cè)發(fā)展,其滯回曲線呈反S滑移形。隨著循環(huán)次數(shù)的增加,其承載力下降多次循環(huán)后承載力趨于穩(wěn)定,最后因低周疲勞而破壞。按支撐僅能承受拉力設(shè)計(jì)的中心支撐鋼框架,其受力性能較差,抗震結(jié)構(gòu)不宜采用。同時(shí)承受拉壓的支撐,通過(guò)受壓屈曲或者受壓屈曲和受拉屈服來(lái)耗散能量,從而構(gòu)成較復(fù)雜的滯回性能。
人字形或V形支撐的滯回性能同樣呈反S滑移形。與剛度較大的橫梁相連的人字形支撐體系,在首次達(dá)到水平極限荷載后,有明顯的承載力下降現(xiàn)象,但降幅不大。而與有限剛度橫梁相連的人字形支撐體系,在往復(fù)荷載作用下,承載力下降幅度甚大,只有原來(lái)的40%左右,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該特別注意。這種體系在設(shè)計(jì)時(shí),人字形支撐橫梁應(yīng)該有足夠的剛度,使其在受壓支撐屈曲后橫梁不至彎折。
3、框架偏心支撐體系的設(shè)計(jì)
偏心支撐框架(EBF)是指支撐偏離梁柱節(jié)點(diǎn)的鋼結(jié)構(gòu)框架,是近二十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的抗震結(jié)構(gòu)。這種體系有很好的剛度,有極好的耗能能力以抵抗大的地震作用。它比框架中心支撐體系和純框架體系,有相對(duì)較小的側(cè)向位移和更均勻的層間分布。由于偏心支撐具有非常有效的控制變形能力,使得偏心支撐框架比純框架節(jié)省鋼材25%~30%,比中心支撐框架節(jié)省鋼材18%~20%。設(shè)計(jì)EBF有三個(gè)變量:支撐形狀、耗能梁段長(zhǎng)度和耗能梁段的截面特性。一般先初選一個(gè)結(jié)構(gòu)外形,根據(jù)抗剪設(shè)計(jì)的近似計(jì)算,選擇耗能梁段的長(zhǎng)度和截面,然后用彈性分析程序算出房屋自振周期、底部剪力、剪力沿高度的分布、結(jié)構(gòu)彈性位移和框架構(gòu)件的內(nèi)力分布等,對(duì)支撐和柱進(jìn)行合理優(yōu)化。
六、結(jié)束語(yǔ)
總而言之,輕鋼結(jié)構(gòu)住宅框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)一定要更加科學(xué)合理,結(jié)合輕鋼結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn),以及現(xiàn)代住宅的設(shè)計(jì)需要,制定合理的施工方案,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。
【參考文獻(xiàn)】
[1]葉國(guó)華,鄭亞平.淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)與施工[J].科技信息(科學(xué)教研).2011(20)
【關(guān)鍵詞】框架結(jié)構(gòu);裂縫;產(chǎn)生原因;防治措施
作為一種主要的混凝土結(jié)構(gòu)體系,目前框架結(jié)構(gòu)已在高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用,但是在框架結(jié)構(gòu)中,梁、板和填充墻等構(gòu)件有時(shí)會(huì)有裂縫出現(xiàn)。安全性眾所周知的是任何建筑物必須達(dá)到的基本要求,建筑物的框架結(jié)構(gòu)如果產(chǎn)生裂縫,會(huì)使整體結(jié)構(gòu)的承載能力降低,也會(huì)使鋼筋銹蝕,從而使建筑物的耐久性降低,其使用功能受到很大的影響,安全隱患產(chǎn)生可能會(huì)釀成嚴(yán)重的安全事故。因此,對(duì)于框架結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行認(rèn)真的研究,并切實(shí)采取必要的措施進(jìn)行防治,設(shè)計(jì)十分必要和重要的。
1、框架主體結(jié)構(gòu)裂縫及產(chǎn)生裂縫的原因分析
框架主體結(jié)構(gòu)主要是指建筑物的梁、板和柱,其裂縫的主要包括以下幾種形式:一是由于不均勻的基礎(chǔ)沉降引起的裂縫?;A(chǔ)的沉降不得超過(guò)地基變形容許值,當(dāng)基礎(chǔ)上部具有過(guò)大的荷載,或者地基變形時(shí),框架結(jié)構(gòu)中的梁和板可能就會(huì)有裂縫產(chǎn)生;二是由于變化的溫度而引起的裂縫。混凝土變化的溫度會(huì)對(duì)其熱脹冷縮產(chǎn)生直接的影響,從而形成裂縫,這種類(lèi)型的裂縫主要產(chǎn)生在建筑物的樓板上;三是由于混凝土的變形而引起的裂縫。在混凝土初期硬化的過(guò)程中,水泥水化會(huì)把較多的熱量釋放出來(lái),而且混凝土對(duì)于熱能來(lái)說(shuō),屬于不良導(dǎo)體,其散熱很慢,因此混凝土的內(nèi)部就形成了較高的溫度,這將使混凝土的內(nèi)部體積發(fā)生較大的膨脹,從而裂縫形成。而且由于混凝土具有徐變的性能,這也致使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。除了上面提到的三種裂縫成因,結(jié)構(gòu)問(wèn)題、構(gòu)造問(wèn)題、施工問(wèn)題等也會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
2、填充墻裂縫及產(chǎn)生裂縫的原因分析
目前,填充墻材料已經(jīng)較為廣泛地采用蒸壓加氣混凝土砌塊、陶?;炷列⌒涂招钠鰤K、珍珠巖混凝土小型空心砌塊等。在建筑的框架結(jié)構(gòu)中,填充墻的主要作用是增加建筑物的整體剛度、分割空間等,雖然它并非是受力的主要構(gòu)件,但是如果有裂縫產(chǎn)生,就會(huì)使結(jié)構(gòu)的安全性、整體性和耐久性受到很大的影響。填充墻產(chǎn)生裂縫的主要原因是砌塊抗剪能力不強(qiáng)或者砌筑的質(zhì)量不高。主要有三種裂縫表現(xiàn)形式:一是斜裂縫。一般情況下,填充墻的斜裂縫出現(xiàn)在墻體開(kāi)口和轉(zhuǎn)角處,或者縱向外墻的兩端。一般情況下裂縫通過(guò)窗口的兩個(gè)對(duì)角,且在窗口處有較寬的裂縫,但逐漸向兩邊縮小,最后在縱墻上呈現(xiàn)八字形或?qū)恰癤”形;二是豎向裂縫。一般情況下,填充墻的豎向裂縫在窗臺(tái)墻下出現(xiàn),而且在施工后不久就會(huì)出現(xiàn)這種裂縫,隨著時(shí)間的推移,其趨于穩(wěn)定還需要持續(xù)數(shù)年的時(shí)間;三是水平裂縫。填充墻的水平裂縫一般出現(xiàn)在填充墻與梁、板的交接處,而且經(jīng)常與斜裂縫相伴出現(xiàn)。
3、框架主體結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防和處理的措施
3.1預(yù)防裂縫的主要措施
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要對(duì)基礎(chǔ)的選型予以重視;把散水坡設(shè)置在建筑的根部;對(duì)變形縫、沉降縫和抗震縫進(jìn)行合理設(shè)置,減少由于不均勻的基礎(chǔ)沉降以及變化的溫度和地震作用而產(chǎn)生的裂縫。在北方地區(qū),可以通過(guò)設(shè)置保溫層以防止產(chǎn)生裂縫;對(duì)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,既要使框架結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度,又不能使交接處的剛度發(fā)生突變;對(duì)混凝土進(jìn)行合理配比,盡量少使用水泥,同時(shí)摻入外加劑,以使混凝土拌合物的流變性能得到改善。在施工時(shí),通過(guò)后澆帶的設(shè)置,分批進(jìn)行混凝土的澆筑。對(duì)于梁和板構(gòu)件來(lái)說(shuō),設(shè)置后澆帶應(yīng)選擇在跨內(nèi)荷載作用下內(nèi)力和變形較小的部位,一般設(shè)置在跨度的三分之一的地方或者設(shè)置在跨中。后澆帶處的混凝土施工質(zhì)量非常重要,因此在施工前把后澆帶兩側(cè)的混凝土認(rèn)真鑿毛,并對(duì)澆帶內(nèi)部進(jìn)行清洗,然后再把一層水泥砂漿均勻涂刷其上,從而有助于粘結(jié),而且至少在潮濕環(huán)境下經(jīng)過(guò)15天的養(yǎng)護(hù),以保證澆筑混凝土的質(zhì)量。澆筑混凝土完成后,如果要對(duì)模板予以拆除,要在結(jié)構(gòu)能夠承受設(shè)計(jì)荷載的前提下進(jìn)行,以有效防止坍塌。
3.2處理裂縫的主要措施
(1)表面修補(bǔ)法。表面修補(bǔ)法是用水泥砂漿、合成樹(shù)脂、環(huán)氧膠泥等各種防水材料刷于裂縫表面,使其防水性能得到恢復(fù),耐久性增強(qiáng)。這種方法適用于修補(bǔ)寬度小于0.2毫米的細(xì)微裂縫。
(2)內(nèi)部修補(bǔ)法。一是壓力注漿法。在一定的壓力下,向裂縫內(nèi)部注入強(qiáng)度高、粘度低的裂縫修補(bǔ)液,這種方法適用于修補(bǔ)寬度在0.1~1.5毫米的獨(dú)立裂縫、貫穿性裂縫和蜂窩狀裂縫;二是內(nèi)部填充法。沿著裂縫的走向鑿出不小于20毫米的槽深和不小于15毫米槽寬的U形溝槽,然后在其中填充合成樹(shù)脂或者彈性填縫材料,從而實(shí)現(xiàn)修補(bǔ)裂縫的目標(biāo)。
4、防治填充墻裂縫的主要措施
(1)預(yù)防裂縫的主要措施。在選材方面,應(yīng)選擇不應(yīng)小于MU5.0等級(jí)強(qiáng)度的砌塊,不小于MU2.5等級(jí)強(qiáng)度的加氣砌塊,不小于M5等級(jí)強(qiáng)度的砂漿;在設(shè)計(jì)方面,應(yīng)在填充墻與框架之間設(shè)置拉結(jié)筋,并且要按照規(guī)范確定拉結(jié)筋深入墻內(nèi)的長(zhǎng)度,具體說(shuō)就是:結(jié)合框架抗震等級(jí)進(jìn)行設(shè)置,一、二級(jí)的抗震等級(jí)應(yīng)該沿全長(zhǎng);三、四級(jí)的抗震等級(jí)應(yīng)該不少于墻長(zhǎng)的五分之一,而且不小于700毫米;在荷載方面,填充墻不僅要求穩(wěn)定和自重,而且還應(yīng)該能夠具有承受水平風(fēng)和地震的荷載。此外,設(shè)置構(gòu)造柱也要滿足預(yù)防產(chǎn)生裂縫的要求。
(2)處理裂縫的主要措施。針對(duì)因膨脹而產(chǎn)生的開(kāi)裂,應(yīng)在高溫季節(jié)進(jìn)行修復(fù),從而使構(gòu)件在修復(fù)后,不再因膨脹的影響而有過(guò)大的拉應(yīng)力產(chǎn)生;針對(duì)因收縮而形成的裂縫,對(duì)其進(jìn)行修復(fù)一般要選擇在低溫季節(jié)進(jìn)行,這樣可以使修復(fù)后再次產(chǎn)生收縮裂縫的可能性有效減小。一般采用的方法有彈性材料修補(bǔ)法、無(wú)紡布修補(bǔ)法、粉刷石膏修補(bǔ)法和石膏板覆蓋法等。
在框架結(jié)構(gòu)中不可避免地會(huì)出現(xiàn)裂縫,但是完全可以利用合理的技術(shù)手段對(duì)其予以預(yù)防和修補(bǔ)。在設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中,要采取切實(shí)有效的預(yù)防措施,來(lái)控制裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展;對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫,要有針對(duì)性地選擇適宜的修補(bǔ)方法對(duì)其進(jìn)行完善,從而把結(jié)構(gòu)的安全隱患徹底消除。
參考文獻(xiàn)
[1]趙明華,徐學(xué)燕.基礎(chǔ)工程[M].北京:高等教育出版社,2007.12
【摘 要】混凝土框架結(jié)構(gòu)是工業(yè)及民用建筑中最常用的一種結(jié)構(gòu)形式,本文從抗震結(jié)構(gòu)破壞的角度出發(fā),擅述了框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的強(qiáng)柱弱梁,強(qiáng)剪弱彎,強(qiáng)壓弱拉,強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件,避免短柱效應(yīng)的概念設(shè)計(jì)理念,并據(jù)筆者多年經(jīng)驗(yàn)提出了結(jié)構(gòu)處理措施。
【關(guān)鍵詞】強(qiáng)柱弱梁;強(qiáng)剪弱彎;強(qiáng)壓弱拉;強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件;短柱效應(yīng)
Seismic conceptual design of concrete frame and structural measures
Li Dang-feng
(Zhuoyuan Tiancheng (Beijing) Environmental Engineering Technology Co., Ltd. Xi'an Office Xian Shanxi 518057)
【Abstract】Concrete frame structure is the most commonly used in industrial and civil construction of a structure, this structural damage from the seismic point of view, good out of the frame structure of the strong column weak-beam, strong shear weak bending, pulling extreme pressure Ruo, strong nodes weak bar, to avoid the short column effect of conceptual design ideas, and many years of experience, according to the author proposed a structure measures.
【Key words】Strong column weak-beam;Strong shear weak bending;Forced weak pull;Strong node weak bars;Short column effect
1. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)柱弱梁是指使框架結(jié)構(gòu)塑性鉸出現(xiàn)在梁端的設(shè)計(jì)要求。
用以提高結(jié)構(gòu)的變形能力,防止在強(qiáng)烈地震作用下倒塌。我們知道對(duì)于框架結(jié)構(gòu)建構(gòu)筑物,柱破壞了其整個(gè)建構(gòu)筑體都會(huì)傾覆,而梁破壞則僅是某個(gè)區(qū)域失效,因此柱較梁而言破壞的損害性更大。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用以下措施來(lái)保證強(qiáng)柱弱梁:
1.1 嚴(yán)格控制柱軸壓比;抗震設(shè)計(jì)的設(shè)防目標(biāo)為小震不壞,中震可修,大震不倒,我們目前的計(jì)算均是基于小震下進(jìn)行的,若小震下柱子軸壓比過(guò)高,則大震下將對(duì)邊柱產(chǎn)生一個(gè)不小的附加軸力(有文章指出約增加30%),則柱子根本不可能有這點(diǎn)安全儲(chǔ)備,在中震下就有可能破壞,又何談大震不倒呢?。筆者認(rèn)為軸壓比在任何情況下都不能大于0.9%。
1.2 對(duì)柱斷面及配筋設(shè)置時(shí)應(yīng)分部位處理,建議邊柱,角柱應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng),特別是角柱,建議應(yīng)全柱加密箍筋,且配筋率不宜小于1%,所有框架柱,不包括小截面柱,建議縱筋均應(yīng)大于20,且柱筋品種不宜過(guò)多,矩形截面柱盡可能對(duì)稱(chēng)配筋。
1.3 梁斷面配筋時(shí),建議應(yīng)配足底部正筋,而支座處負(fù)筋應(yīng)通過(guò)調(diào)幅讓其適當(dāng)降低(常用0.85),以使地震作用下能形成梁鉸機(jī)制,保證柱端的實(shí)際受彎承載力大于梁端的實(shí)際受彎承載力。
2. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)剪弱彎是指使鋼筋混凝土構(gòu)件中與正截面受彎承載能力對(duì)應(yīng)的剪力低于該構(gòu)件斜截面受剪承載能力的設(shè)計(jì)要求。
用以改善構(gòu)件自身的抗震性能。強(qiáng)剪弱彎通俗點(diǎn)說(shuō)就是使結(jié)構(gòu)構(gòu)件在發(fā)生受彎破壞前不先發(fā)生剪切破壞。彎曲破壞和剪切破壞是鋼筋混凝土構(gòu)件在地震作用下常見(jiàn)的破壞形式。彎曲破壞是延性破壞,是有前期預(yù)兆的――如開(kāi)裂或下?lián)系龋羟衅茐氖且环N脆性的破壞,瞬時(shí)的發(fā)生,沒(méi)有任何前期的兆示,一旦發(fā)生,將是致命性的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中保證強(qiáng)剪弱彎措施主要表現(xiàn)在提高作用剪力設(shè)計(jì)值,調(diào)整抗剪承載力兩個(gè)方面:
2.1 提高作用剪力設(shè)計(jì)值(1)對(duì)于一、二、三級(jí)框架梁,剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.3,1.2,1.1。(2)對(duì)于一、二、三級(jí)框架柱,剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.6,1.4,1.2。
2.2 對(duì)于調(diào)整抗整承載力方面,為防止梁,柱端發(fā)生斜壓破壞,規(guī)范對(duì)受剪截面規(guī)定了受剪承載力上限,即規(guī)定了配箍率的上限值(梁柱加密區(qū)的箍筋加密)。
2.3 對(duì)于剪切力特別大的梁端,最好的辦法是進(jìn)行梁端加腋角。
3. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)壓弱拉是指使鋼筋混凝土工程構(gòu)件在設(shè)計(jì)中應(yīng)使受拉區(qū)鋼筋的屈服先于受壓區(qū)混凝土的破壞。
我們知道對(duì)于鋼筋混凝土工程構(gòu)件而言,合理的承載受力狀態(tài)為混凝土受壓,鋼筋受拉且平衡外力,但混凝土與鋼筋的力學(xué)性能相差并不小,混凝土從受壓到壓碎,變形量很小,屬脆性破壞;鋼筋受拉從屈服到拉斷,變形過(guò)程很長(zhǎng),延性良好;因此保證了強(qiáng)壓弱拉即保證了鋼筋混凝土構(gòu)件的延性破壞機(jī)制,防止了脆性破壞機(jī)制。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用以下措施來(lái)保證強(qiáng)壓弱拉:
3.1 對(duì)壓彎構(gòu)件(多為框架柱),嚴(yán)格控制軸壓比――壓彎構(gòu)件的軸力越小延性越好。
3.2 限制受拉配筋率(鑒于框架底層柱底過(guò)早塑性屈服,影響框架塑性機(jī)制發(fā)展,《抗規(guī)》規(guī)定:框架底層柱底的組合彎矩設(shè)計(jì)值應(yīng)考慮效應(yīng)調(diào)整,一級(jí)抗震等級(jí)乘以增大系數(shù)1.5,二級(jí)抗震等級(jí)乘以增大系數(shù)1.25)。
3.3 在裂縫滿足的條件下,盡可能采用強(qiáng)度等級(jí)高的混凝土材料。
4. 混凝土框架結(jié)構(gòu)中的強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件是指節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件(梁、柱)的承載力,梁柱縱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)有可靠的錨固。
在豎向荷載和地震作用下,框架節(jié)點(diǎn)主要承受柱傳來(lái)的軸向力、彎矩、剪力和梁傳來(lái)的彎矩、剪力。節(jié)點(diǎn)區(qū)的破壞形式為由主拉應(yīng)力引起的剪切破壞。如果節(jié)點(diǎn)未設(shè)箍筋不足,則由于抗剪能力不足,節(jié)點(diǎn)區(qū)出現(xiàn)多條交叉斜裂縫,斜裂縫間混凝土被壓碎,柱內(nèi)縱向鋼筋壓屈。國(guó)內(nèi)外大地震的震害表明,鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)在地震中多有不同程度的破壞,破壞的主要形式是節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)剪切破壞和鋼筋錨固破壞,嚴(yán)重的會(huì)引起整個(gè)框架倒塌。節(jié)點(diǎn)破壞后的修復(fù)也比較困難??蚣芄?jié)點(diǎn)是框架梁柱構(gòu)件的公共部分,節(jié)點(diǎn)的失效意味著與之相連的梁與柱同時(shí)失效。另一方面,混凝土構(gòu)件中鋼筋屈服的前提是鋼筋必須有可靠的錨固,相應(yīng)地塑性鉸形成的基本前提也是保證梁柱縱筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)有可靠的錨固。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中采取以下措施來(lái)保證強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件:
4.1 一般一、二級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)考慮節(jié)點(diǎn)剪力時(shí)應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)剪力增大系數(shù),一級(jí)取1.35,二級(jí)取1.2,其截面驗(yàn)算及構(gòu)造措施應(yīng)嚴(yán)格按《抗規(guī)》附錄D 框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面抗震驗(yàn)算。
4.2 任何時(shí)候框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)箍筋的最大間距和最小直徑都應(yīng)按《抗規(guī)》6.3.8條作為控制限值,其配置量不應(yīng)小于其,一、二、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12、0.10和0.08且體積配箍率分別不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)配箍特征值不宜小于核芯區(qū)上、下柱端的較大配箍特征值。
4.3 框架梁和框架柱的縱向受力鋼筋在框架節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固和搭接應(yīng)嚴(yán)格按遵從《混凝土規(guī)范》11.6.7條。