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結構設計要點范文1
關鍵詞:剪力墻 高層設計
從2005年12月份,我參與了深圳寶安綠海名居的結構設計,綠海名居位于寶安西鄉,是個面積超過十萬平方米商住小區,最高23層。主要為剪力墻結構或框支剪力墻結構。以下是我對剪力墻結構設計做的一些總結:
A級高度乙類、丙類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度:
全部落地剪力墻――非抗震、6度、7度、8度、9度抗震時,分別為150、140、120、100、60m
部分框支剪力墻――非抗震、6度、7度、8度抗震時,分別為130、120、100、80m,9度抗震時不宜采用
A級高度甲類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度:
6度、7度、8度抗震時,將本地區設防烈度提高一級后,按乙類、丙類建筑采用
9度抗震時,應專門研究
(說明:房屋高度指室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱、構架等高度)
B級高度乙類、丙類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度:
全部落地剪力墻――非抗震、6度、7度、8度抗震時,分別為180、170、150、130m
部分框支剪力墻――非抗震、6度、7度、8度抗震時,分別為150、140、120、100m
B級高度甲類高層建筑的剪力墻結構最大適用高度:
6度、7度抗震時,按本地區設防烈度提高一級后,按乙類、丙類建筑采用
8度抗震時,應專門研究
結構的最大高寬比:
A級高度――非抗震、6度、7度、8度、9度抗震時,分別為6、6、6、5、4
B級高度――非抗震、6度、7度、8度抗震時,分別為8、7、7、6
質量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結構,應計算雙向水平地震作用下的扭轉影響;
其他情況,應計算單向水平地震作用的扭轉影響
考慮非承重墻的剛度影響,結構自振周期折減系數取值0.9~1.0
平面規則檢查,需滿足:
扭轉:A級高度不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應大于該樓層平均值的1.5倍
B級高度、混合結構高層、復雜高層不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應大于該樓層平均值的1.4倍
樓板:有效樓板寬≥該層樓板典型寬度的50%
開洞面積≤該層樓面面積的30%
無較大的樓層錯層
凹凸:平面凹進的一側尺寸≤相應投影方向總尺寸的30%
豎向規則檢查,需滿足:
側向剛度:
除頂層外,局部收進的水平向尺寸≤相鄰下一層的25%
樓層承載力:
A級高度――抗側力結構的層間受剪承載力(宜)≥相鄰上一層的80%
薄弱層抗側力結構的受剪承載力(應)≥相鄰上一層的65%
B級高度――抗側力結構的層間受剪承載力(應)≥相鄰上一層的75%
(說明:樓層層間抗側力結構受剪承載力指在所考慮的水平地震作用方向,該層全部柱及剪力墻的受剪承載力之和)
豎向連續:
豎向抗側力構件(柱、抗震墻、抗震支撐)的內力不得由水平轉換構件(梁等)向下傳遞
水平位移驗算:
多遇地震作用下的最大層間位移角(高規表4.6.3)
罕遇地震作用下的薄弱層層間彈塑性位移角≤1/120
舒適度要求:
高度超過150m的高層建筑,按10年一遇的風荷載取值計算的順風向與橫風向結構頂點的最大加速度限值為:住宅、公寓0.15m/s2,辦公、旅館0.25m/s2
伸縮縫
1.最大間距:現澆45m,裝配65m
2.可適當放寬最大間距的條件:
①頂層、底層、山墻和縱墻端開間等溫度變化影響較大的部位提高配筋率
②頂層加強保溫隔熱措施,外墻設置外保溫層
③每隔30~40m留出后澆帶,帶寬800~1000mm,鋼筋采用搭接接頭,后澆帶砼兩個月之后澆灌
④頂部樓層改用剛度較小的結構形式,或頂部設局部溫度縫,將結構劃分為長度較短的區段
⑤采用收縮較小的水泥,減少水泥用量,砼中加入適宜的外加劑
⑥提高每層樓板的構造配筋率,或采用部分預應力混凝土
防震縫
1.最小寬度:按框架結構的50%取用,但不宜小于70mm.
框架結構防震縫最小寬度規定為:高度≤15m的部分,70mm;超過15m的部分,6度、7度、8度、9度相應每增加高度5m、4m、3m、2m,縫寬加寬20mm
2.縫兩側結構體系不同時,按不利情況確定
縫兩側房屋高度不同時,按較低房屋高度確定
3.縫沿房屋全高設置,地下室和基礎可不設,但在與上部防震縫對應處應加強構造和連接
4.相鄰結構基礎存在較大沉降差時,宜加寬防震縫
墻體布置
宜雙向布置,尤其是抗震時應避免單向布置
門窗洞口宜上下對齊,成列布置。底部加強部位不宜采用錯洞墻,且所有部位不宜采用疊合錯洞墻
墻肢長度不宜超過8m,且墻段總高與墻肢高度之比應大于2.當墻肢較長時宜開設洞口,各墻段間設置弱連梁
應避免樓面梁垂直支承在無翼墻的剪力墻的端部(《審查要點》3.6.3/6)
當墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時,應至少采取以下一種措施:
一般剪力墻的底部加強部位高度的取值:
(說明:當有地下室時,墻肢總高度應從地上一層(首層)算起,但底部加強部位應額外加上地下室的高度)
截面設計
構件截面長邊與短邊之比大于4時,宜按墻的要求進行設計(《砼規》10.5.1)
矩形截面獨立墻肢的長度與厚度之比不宜小于5
當其比值小于5時――其在重力荷載代表值作用下的軸壓比限值,當一、二級抗震時,應較正常墻肢的相應值減0.1,三級時不宜大于0.6
當其比值不大于3時――宜按框架柱進行設計,但縱向鋼筋的最小配筋率不變,且箍筋宜沿全高加密
雙肢剪力墻的抗震設計中,墻肢不宜出現小偏拉,當任一墻肢出現大偏拉時,兩墻肢均應將彎矩設計值和剪力設計值乘以1.25的增大系數
(說明:剪力墻墻肢不同受力狀態的延性優劣――小偏拉
剪力墻截面設計的內容:平面內的斜截面受剪、偏壓或偏拉、平面外軸心受壓
在集中荷載作用下,墻內宜設置暗柱,并注明暗柱縱筋的連接方式,無暗柱時應進行局部受壓承載力驗算
一級抗震時,墻體的水平施工縫處宜進行抗滑移驗算
截面厚度
一、二級抗震時,底部加強部位≥(內容參見高規)
其他部位≥
(《砼規》11.7.9/1)補充:當墻端無端柱或翼墻時,≥層高的1/12
三、四級抗震時,底部加強部位≥
其他部位≥
非抗震時,≥
當不能滿足上述要求時,應進行墻體的穩定計算(高規附錄D)
剪力墻井筒中,分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小,但不宜小于160mm.
截面尺寸還應符合受剪要求
剪力墻的厚度不宜小于樓層高度的1/25(《砼規》10.5.2)
軸壓比限值
一般剪力墻底部加強部位――二級抗震0.6、一級(7、8度)抗震0.5、一級(9度)抗震0.4
參考文獻:
1、《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2002
結構設計要點范文2
關鍵詞:結構設計,施工圖
Abstract: city residents living standards improve the indicators of construction project in China with the new requirements. Structure design part related to safety engineering and construction effect of internal support. Index of economic structure is reasonable or not relation of the project, the safety and durability of building, the building function realization degree etc.. Discussed the principle and method of design of the structure of the building, for reference.
Keywords: structure design, construction drawings
中圖分類號TU318
改革開放以來,隨著經濟的不斷發展,我國的城市化進程不斷加快,基礎設施迎來了建設的。作為基礎設施重要組成部分的房屋建筑工程也得到了很大的發展,但同時也存在一些問題。建筑工程設計工作中,因為設計周期大大縮短, 設計人員參差不齊,常常發生設計方面概念和方法上的差錯。這些差錯的產生,有的是由于設計人員對一般工程尤其是多層建筑的設計沒有引起足夠重視,盲目參照或套用其他工程的圖紙;有的則是由于設計者對設計規范和設計方法缺乏理解;還有的是由于設計者的結構概念不清晰,只懂軟件,不懂結構。
一、建筑結構設計的基本過程
建筑結構設計大體可以分為結構方案、結構計算和施工圖設計三個部分,下面分別對其進行介紹。
1.1 設計方案
根據建筑的重要性,建筑所在地的抗震設防烈度,工程地質勘查報告,建筑場地的類別及建筑的高度和層數來確定建筑的結構形式。確定了結構的形式之后就要根據不同結構形式的特點和要求來布置結構的承重體系和受力構件。在這個環節結構設計人結構概念的清晰與否直接決定了選擇的結構體系是否合理。
1.2 結構計算
荷載的計算荷載包括外部荷載和內部荷載上述荷載的計算要根據荷載規范的要求和規定采用不同的組合值系數和準永久值系數等來進行不同工況下的組合計算。其次,構件的試算。根據計算出的荷載值,構造措施要求,使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構件的截面。結構計算的過程中除了結構的進一步優化,同時也是個專業進行配合磨合的過程。
1.3 施工圖設計
內力的計算,根據確定的構件截面和荷載值來進行內力的計算,包括彎矩,剪力,扭矩,軸心壓力及拉力等等。根據計算出的結構內力及規范對構件的要求和限制來復核結構試算的構件是否符合規范規定和要求。如不滿足要求則要調整構件的截面或布置直到滿足要求為止。除了按計算結構繪制施工圖外,結構的構造是否合理,圖紙信息是否詳盡,簡單明了是結構施工圖的階段需要把握的要點。
二、房屋建筑結構設計的基本原則
設計師在設計房屋建筑時,要考慮結構的緊密性和適用性,為了實現這一目標,一般要遵循以下這些原則進行設計:
2.1 抓大放小的原則
房屋建筑結構雖然是由各種構件而組成一個整體,但各個構件的作用都是不一樣的,根據它起到作用的重要性有主次之分,這樣可以有效地應對外界的侵襲。
2.2 設置多道防線的原則
房屋結構只有層層設置,當收到外力破壞時,它都會合力合作。
2.3 剛柔并濟的原則
如果單憑結構的剛性它的變形能力就比較差,而如果結構太柔卻會造成變形太大而無法使用,造成整體傾斜,因此要遵循剛柔并濟的原則。
2.4 打通關節的原則
打通關節維持平衡可以永遠保持靜止狀態,如果遇到力量不能通暢,各個構件之間的靜態平衡遭到破壞,那么它的結構就會發生變化。
結構設計的要點
3.1 吃透建筑圖
結構設計,首先當然要有建筑施工圖,還要能真正看懂建筑施工圖,了解建筑師的設計意圖以及建筑各部分的功能及做法,建筑物是一個綜合系統,所涉及的面很廣,所以在看建筑圖的同時,作為一個結構師,需要和建筑,水電,暖通空調,勘察等各專業進行咨詢了解各專業的各項指標。在吃透了建筑圖結構師才能成竹在胸,才能完整的講建筑師的設計理念樹立起來。
3.2 結構設計說明
主要是設計依據,抗震等級,人防等級,地基情況及承載力,防潮抗滲做法,活荷載值,材料等級,施工中的注意事項,選用詳圖,通用詳圖或節點,以及在施工圖中未畫出而通過說明來表達的信息。如混凝土的含堿量不得超過3kg/m3 等等。
3.3 建模(以框架結構為例)
當結構師對整個建筑有了一定的了解后,可以考慮建模了,建模就是利用軟件,把心中對建筑物的構思在電腦上再現出來,然后再利用軟件的計算功能進行適當的調整,使之符合現行規范以及滿足各方面的需要.現在進行結構設計的軟件很多,常用的有PKPM,廣廈,TBSA等,大致都差不多。
首先要建軸網,這個簡單,反正建筑已經把軸網定好了,輸進去就行了。
然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的確定需要一定的經驗,作為新手,剛開始無法確定也沒什么,隨便定一個,慢慢再調整也行。柱子布置也需要結構師對整個建筑的受力合理性有一定的結構理念,柱子布置的合理性對整個建筑的安全與否以及造價的高低起決定性作用。不過建筑師在建筑圖中基本已經布好了柱網,作為結構師只需要對布好的柱網進行研究其是否合理.適當的時候需要建議建筑更改柱網.當布好了柱網以后就是梁截面以及主次梁的布置。梁截面相對容易確定一點,主梁按 1/8~1/12 跨度考慮,次梁可以相對取大一點主次梁的高度要有一定的差別,這個規范上都有要求。而主次梁的布置就是一門學問, 這也是一個涉及安全及造價的一個大的方面.總的原則的要求傳力明確,次梁傳到主梁,主梁傳到柱.力求使各部分受力均勻。
還有,根據建筑物各部分功能的不同,考慮梁布置及梁高的確定。梁布完后,基本上板也就被劃分出來了,當然懸挑板什么的現在還沒有,需要以后再加上梁板柱布置完后就要輸入基本的參數,比如混凝土強度,每一標準層的層高,板厚,保護層,這個每個軟件設置的都不同,但輸入原則是嚴格按規范執行.當整個三維線框構架完成,就需要加入荷載及設置各種參數了,比如板厚,板的受力方式,懸挑板的位置及荷載,這時候模形也可以講基本完成了,生成三維線框看看效果吧,可以很形象的表現出原來在結構師腦中那個虛構的框架。
3.4 計算
計算過程就是軟件對結構師所建模型進行導荷及配筋的過程,在計算的時候我們需要根據實際情況調整軟件的各種參數,以符合實際情況及安全保證, 如果先前所建模型不滿足要求,就可以通過計算出的各種圖形看出,結構師可以通過對計算出的受力圖,內力圖,彎矩圖等等對電算結果進行分析,找出模型中的不足并加以調整,反復至電算結果滿足要求為止,這時模型也就完全的確定了.然后再根據電算結果生成施工圖,導出到CAD中修改就行了,通常電算的只是上部結構,也就是梁板柱的施工圖,基礎通常需要手算,手工畫圖,現在通常采用平面法出圖了,也大大簡化了圖紙有利于施工。
3.5 繪圖
當然,軟件導出的圖紙是不能夠指導施工的,需要結構師根據現行制圖標準進行修改, 這就看每個人的繪圖功底了,施工圖是工程師的語言,要想讓別人了解自己的設計,就需要更為詳細的說明,出圖前結構師要確定, 別人根據施工圖能夠完整的將整個建筑物再現于實際中,這是個復雜的過程,需要仔細再仔細,認真再認真。結構師在繪圖時還需要針對電算的配筋及截面大小進一步的確定,適當加強薄弱環節,使施工圖更符合實際情況,畢竟模型不能完完全全與實際相。
四、結束語
總之,隨著科學技術的不斷進步,各種先進的設計軟件被運用到房屋建筑結構設計中,大大減輕了設計人員的工作量,提高了勞動生產率,同時也提高了房屋建筑結構的設計質量,使得設計質量越來越朝著標準化方向發展。房屋建筑結構的設計是個全面而又系統的工作,它需要設計人員具有全面的設計理論知識和不斷創新、不畏艱苦的精神。在實際工作中,要認真總結經驗,不斷提高自己的綜合素質和不斷加強自身業務能力,讓自己設計的作品既滿足各方面的要求,還能體現自己的風格。
參考文獻:
[1]徐國華.建筑結構設計的基本方法及注意事項[J].科技咨詢導報.2007(11) .
結構設計要點范文3
關鍵詞;鋼結構;結構設計;設計要點
Abstract: this paper analyses the characteristics of the steel structure, discussed its application prospect in housing construction, and finally summed up the steel structure housing structure design principle and design points.
Key words; Steel structure; Structure design; Design points
中圖分類號:TU765 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
1鋼結構特性分析
鋼結構是以鋼材為材料做成受力構件的結構。近年來,鋼結構住宅憑借其安裝容易、造價低等多種有點,獲得了迅速的發展。鋼結構是用鋼板、熱軋型鋼或冷加工成型的薄壁型鋼制造而成的。和其它材料的結構相比,鋼結構有如下一些特點。
首先,鋼作為建筑材料,具有很好的強度和韌性。在建設跨度加大或者荷載較大的工程項目時,選用鋼無疑是明智的選擇。鋼材的材質較為均勻,與力學計算的假定比較符合鋼材內部組織比較接近于勻質和各向同性,而且在一定的應力幅度內幾乎是完全彈性的。因此,鋼結構的實際受力情況和工程力學計算結果比較符合。鋼材在冶煉和軋制過程中質量可以得到嚴格控制,材質波動的范圍小。鋼材還具有塑性和韌性好的特點。塑性好,結構在一般條件下不會因超載而突然斷裂;韌性好,結構對動力荷載的適應性強。良好的吸能能力和延性還使鋼結構具有優越的抗震性能。另一方面,由于鋼材的強度高,做成的構件截面小而壁薄,受壓時需要滿足穩定的要求,強度有時不能充分發揮。
其次,鋼結構制造簡便,專業化的金屬構件精確度較高。鋼結構材料密度大,但是由于鋼材的強度與密度之比要比混凝土大得多,所以重量輕,以同樣的跨度承受同樣荷載,鋼屋架的重量最多不超過鋼筋混凝土屋架的 1/3 至 1/4,冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近 1/10,為吊裝提供了方便條件。對于需要遠距離運輸的結構,如建造在交通不便的山區和邊遠地區的工程,重量輕也是一個重要的有利條件。
但是同時我們也應該客觀地認識到鋼結構存在的缺陷,其耐腐蝕性和耐火性都有待提高,防護費用與企業結構相比的造價費用也高。近年來出現的耐大氣腐蝕的鋼材具有較好的抗銹性能,已經逐步推廣應用,并取得了良好的效果。鋼材長期經受 100℃輻射熱時,強度沒有多大變化,具有一定的耐熱性能,但溫度達 150℃以上時,就須用隔熱層加以保護。鋼材不耐火,重要的結構必須注意采取防火措施。例1 鋼結構住宅發展的前景和優勢
2鋼結構住房未來的發展前景
將鋼結構體系用于住宅建筑可以充分發揮鋼結構延性好、塑性變形能力強、具有優良抗震性能等優點,從而大大地提高住宅的安全可靠性。近年來的地震災害,尤其是臺灣大地震調查結果證明了鋼結構在地震中的良好表現。鋼結構住宅比傳統建筑更好地滿足建筑上大開間、靈活分隔的要求,并可通過減少柱的截面面積和使用輕質墻板提高使用面積率。目前,經國內廣泛研究、實驗分析,鋼結構用于民用住宅,具有良好的發展前景和獨特的優勢。
3、鋼結構房屋結構設計中要點解析
住宅房屋的結構設計注重結構的剛度強度耐久性和穩定性,這也是出于結構安全方面的考慮。結構方案盡可能節約鋼材,減輕鋼結構重量;盡可能縮短制造、安裝時間,節約勞動工日;結構構件應便于運輸、便于維護;在可能條件下,盡量注意美觀,特別是外露結構,有一定建筑美學要求。按照上述原則,根據實際案例建筑設計的布置和功能要求,綜合考慮了結構的經濟性、建筑設計的特點和施工合理性等因素,采用鋼框架—支撐和鋼框架—剪力墻結構體系,并分別進行布置。
3.1必須把握的設計原則
梁柱體系平面采用普通梁格體系。梁采用熱軋焊接 H 形截面鋼梁,柱為焊接箱型鋼柱。整個結構設計成剛性框架結構,豎向荷載由梁、板、柱承擔??蚣艿牧号c梁、梁與柱、柱與基礎均按剛性連接設計,現場連接采用高強螺栓與焊接共同作用。次梁為 H 形截面單跨簡支梁,設計主次梁時均不考慮樓蓋與鋼梁的組合作用。鋼框架—支撐結構體系通過布置中心支撐來抵抗水平荷載。鋼框架—剪力墻結構體系的中間部分電梯井與樓梯間布置鋼筋混凝土剪力墻,來抵抗水平外力的沖擊。樓蓋體系一般各層樓(屋)蓋均采用鋼筋混凝土樓(屋)蓋,樓板厚度依結構計算定為 110mm,140mm。在結構計算中,認為樓蓋剛度足夠大,符合平面內無限剛性的假定。基礎形式鋼框架—支撐采用柱下獨基,鋼框架-剪力墻采用柱下獨基與筏板基礎。內外墻體系框———剪采用蒸壓輕質加氣混凝土板材(簡稱 ALC 板材),外墻板厚為 200mm,內墻板厚 100mm。框—支采用陶粒砼砌塊。
3.2設計要點分析
1)初步判斷階段:判斷核實的結構類型
雖然鋼結構具有高強度等優良特性但也存在許多缺陷,設計第一步要分析是否采用鋼結構。鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。
2)安全可靠性是節點設計的出發點
節點設計應該充分考慮安全可靠性,應給與足夠的重視。鋼結構的節點設計包括梁-柱節點、梁-梁節點、柱-柱節點、柱腳節點、柱帽節點等。設計時應確保節點的安全可靠,并盡量采用簡捷、穩定、可靠的施工工藝,減少或避免現場的焊縫連接。鋼節點的形式按傳力特性大體可以分為三類:鉸節點、半剛性節點、剛性節點。剛性、鉸接節點的受力性能、施工工藝研究得比較成熟,因此在工程中取得了廣泛的應用。
3)概念設計
在結構選型和布置極端,概念設計的理念十分重要,主要可以用來就難以精確理性分析的問題,依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想,從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。運用概念設計可以在早期迅速、有效地進行構思、比較與選擇。所得結構方案往往易于手算、概念清晰、定性正確,并可避免結構分析階段不必要的繁瑣運算。
4)構件設計
構件設計是鋼結構設計中重要的內容之一。要綜合考量多方面的因素,首當其沖要考慮的就是選擇材料方面。通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理,經濟考慮,也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。構件設計中,現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面,這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。當前的結構軟件,都提供截面驗算的后處理功能。由于程序技術的進步,一些軟件可以將驗算時不通過的構件,從給定的截面庫里選擇加大一級,并自動重新分析驗算,直至通過,如sap2000等。這是常說的截面優化設計功能之一。它減少了結構師的很多工作量。
參考文獻:
[1] 劉玉株.鋼結構住宅技術問題討論[J].建筑創作,2003.
結構設計要點范文4
【關鍵詞】建筑結構;結構設計;要點
建筑結構是支撐房屋建筑的骨架,建筑師和設計工程師應嚴格按照建筑結構的相關規定,利用先進的設計理論,合理地設計建筑的結構布局形式。我國的建筑結構設計起步晚,建筑結構設計的發展跟不上經濟發展的步伐,因此,在實際的一些建筑工程中也出現了許多問題。鑒于當前建筑結構設計出現的各種問題,有必要明確建筑結構設計的原則和要點,為建筑設計人員提供參照標準,使建筑結構設計向更加安全、可靠、適用和經濟的方向發展。
1、建筑結構的設計目的
在目前階段的技術層次上,使用最經濟的方式以實現預定條件下能夠符合設計所預期的各種功能的具體化要求,包含了安全性、適用性與耐久性等方面[1]。
(1)安全性,其用于指結構應當可以承受在正常使用過程中可能會出現的各種荷載與變形等實際作用,在偶然事件發生時與在發生后結構仍然可以維持原本應有的整體穩定性,也就是結構只是產生了局部損壞而并不會導致倒塌的后果。
(2)糙用性,其用于指結構處于正常使用過程當中,應當具備理想的工作性能。
(3)耐久性,其用于指結構在正常使用與正常維護的基礎條件下應當具備足夠的耐久性能,可以達到正常使用到預定的設計使用期限結構的功能標準要求,歸納起來為結構的可靠性,即在規定的設計使用期限與規定的條件下,結構能夠達到預到的功能。
2、建筑結構的設計原則
(1)抗震驗算過程各種不同的樓蓋與設置取決于理論計算方法。在進行抗震驗算過程中應當需要特別注意場地的實際類別。盡可能添加剪力墻,能夠在很大程度上改善結構相應的抗震性能。結構應當設計成雙向梁柱剛接體系,需要強化垂直地震作用的具體化設計。
(2)雨篷不能夠在填充墻內出挑。大跨度形式雨篷與陽臺等處梁應當充分考慮抗扭??紤]抗扭的實際情況時,扭矩應該是梁中心線處板的負彎矩與跨度乘積的一半。
(3)框架體系結構當中的電梯井壁應當使用粘土磚砌筑,然而不可以使用磚墻承重。應當使用各層的梁承托各層相應的墻體重量。梯井四角位置添加構造柱,層高相對比較高時應當在門洞上方位置添加合適的圈梁。由于樓電梯間位置相對比較偏,梯井使用混凝土墻時剛度很大,其它位置不添加剪力墻,對梯井與整體結構都是非常不利的因素。
(4)如果地下水位相對比較高時,暖溝應當需要具備防水功能。通??梢栽O計出u型混凝土暖溝,暖氣管經過防水套管進入到室內暖溝。存在地下室的情況時,混凝土應當具備抗滲作用,混凝土強度等級應當達到C25標準以上,同時混凝土內應當摻人適當的膨脹劑。
(5)建筑布局顯得非常不規則時,結構設計應當依據建筑布局能夠做出合理的結構布置,并且實行合適的構造措施。
3、建筑結構的設計要點
3.1加強建筑物地基結構設計
為了避免因為地基沉降或者不均勻沉降引發的構件開裂或者破壞現象,能夠從建筑措施、結構措施、地基與基礎措施等各個方面實施控制。地基的結構設計應當分別根據高層建筑和多層建筑從而考慮具體的不同設計[2]。
(1)對于高層建筑而言,因為需要一定的埋設深度,根據經濟的角度分析,基礎通常使用樁箱或者樁筏相互結合的形式。這時應當確保箱體的整體剛度;如果土層出現較大起伏時,應當使得同一建筑結構下的樁端處在同一土層當中并且應當充分考慮可能出現的液化影響后果。
(2)對于多層建筑而言,考慮經濟因素的角度,通常不會實施長樁的方案。然而對于軟土層覆蓋層厚度相對比較大的區域,一般都應當通過地基處理的方法來實現控制建筑物沉降的直接目的。通常使用的軟土地基處理方式種類比較多,但是在選取合適的地基處理方案之前,應當仔細研究上部結構與地基兩方面的特性與環境狀況,并且依據工程設計的具體要求,明確地基處理范圍與處理后要求需要達到的技術標準,以及各種處理環節的適用性。另外綜合考慮處理方案的成熟程度與施工單位的實際經驗,進行多方案的對比,最后選取安全實用與經濟合理的實際處理方案。
3.2 防止出現地基沉降或者不均勻沉降現象
預防不均勻沉降帶來的危害,需要從建筑措施、結構措施、地基與基礎措施等各個具體方面實行控制。對于高層建筑而言,一定程度的埋設深度是需要充分考慮的,應當能夠保證箱體本身的整體剛度,群樁設置的形心應當和上部結構重心達成相互吻合的效果。地基經過處理之后,還要求能夠符合規定的強度與變形要求。
3.3高層建筑高寬比
《高層建筑混凝土結構技術規程》此項標準規范對于高層建筑所適用的最大高寬比具有明確的實際要求,然而在計算高寬比的過程時,對于建筑寬度的取法是沒有提供相應的明確規定,在其中的第3.2.3條的條例說明當中指出“一般場合,可按所考慮方向的最小投影寬度計算高寬比,對于不宜采用最小投影寬度計算高寬比的情況,應由設計人員根據實際情況確定合理的計算方法,對于實際施工的設計人員而言,難以確定恰當的計算方法,并且這成為一項涉及到建筑本身是否屬于超限高層建筑的實質性敏感問題,應當存在一個相對比較為準確的取法,以方便設計與審查人員有效地掌握。
3.4 框支梁支放在剪力墻上的設計問題
《高層建筑混凝土結構技術規程》與《建筑抗震設計規范》這兩項標準規范中對框支梁與框支柱的截面與配筋都提供了詳細具體的規定,然而對框支梁放置在混凝土剪力墻上時卻沒有提供任何相關的規定或者建議。實際上,如果框支梁放置在混凝土剪力墻上時,可視為施加給剪力墻一個相對比較大的集中荷載,其包含豎向與水平向、集中壓力與推拉力以及集中彎矩與扭矩。即使剪力墻沿墻長度方向存在著較強的承載能力,然而垂直于剪力墻支放的框支大梁所傳荷載的作用方向恰好是剪力墻的弱軸方向。所以如果框支梁直接放置在混凝土剪力墻上時,應當以下若干個方面進行剪力墻的設計考慮。
(1)根據底部加強位置無翼墻的標準要求,即為層高的1/12,參考《高層建筑混凝土結構技術規程》對于框支柱截面高度限制的相關說明,以及框支梁鋼筋水平段的具體錨固要求等各個方面進行剪力墻厚度的初步確定[3]。
(2)在超過框支梁寬度范圍的剪力墻中根據框支柱的具體要求實現暗柱設置,實行相應的構造計算與配筋。
(3)對于框支粱所傳集中荷載實行局部形式的抗力驗算。
4、結束語
建筑結構設計是一門具有高深學問的系統、全面的工作,建筑結構設計者要充分認識這份工作的重要性,精通建筑設計的理論和內容,遵循建筑結構設計的原則,把握建筑結構設計的要點。只有不斷發展和完善建筑結構設計理論,設計出更高水平的建筑,迎合更多人的需求,才能跟經濟發展的步伐。
參考文獻
[1] 翟玉美.建筑結構設計的工程實例分析[J].城市建筑,2012(11).
結構設計要點范文5
【關鍵詞】六度地震區;框架結構;抗震設計;結構設計
引言
從眾多地震災害調查結果表明,框架結構設計時其抗震設計不可忽視,而且占有重要作用,是減輕未來地震災害最有效、最積極的措施。然而對于大多數從事結構設計的人員來說,對6度地震區的抗震設防理解并不清晰,存在一種設計思想就是認為6度地震區的框架結構不需考慮其抗震設計,因此,對于6度地震區框架結構設計時并沒有嚴格按照抗震規范設計進行抗震設計,這導致所設計的框架結構并不利于其抗震,導致其存在一定的安全隱患。如1984年江蘇南沙所發生的6.2 級地震,造成地處6度地震區的南通市3人死亡,500戶房屋倒塌,海門縣1000余間房屋被震壞。這事件表明了對于6 度地震區來說,也應該重視該地震區的框架結構抗震設計。本文將結合某6度地震區的宿舍樓結構設計實例,對6度地震區的框架結構設計過程中的一些問題進行深入探討。
1 項目簡介
本工程為某中學宿舍樓,該宿舍樓建筑總層數為6 層,建筑寬 15.24m,長 50.04m,占地面積為722.30m2,建筑面積為3860.50m2,結構類型為現澆鋼筋混凝土框架結構。本工程結構設計使用年限為50年,該宿舍樓位于6 度抗震設防區,設計基本地震加速度為0.05g,宿舍樓的抗震設防類別為乙類,建筑結構安全等級為二級。該宿舍樓平面圖見圖1所示。
2 6度地震區框架結構體系特點及震害特點
2.1 框架結構體系特點
框架結構體系是指由有梁、柱等桿系構件組成的,能承受豎向和水平荷載作用的承重結構體系。其優點是建筑平面布置靈活,自身重量較輕因而產生的地震作用也較小。在結構設計時,通過采取合理抗震設計措施,將會使其具有良好的延性性能,因此能借此可以耗散地震時輸入到結構中的能量。但是框架結構體系的缺點是側向剛度較小,地震時會產生較大的水平變形,容易引起非結構構件的破壞,有時甚至造成主體結構的破壞。
2.2 6度區框架結構震害特點
即使在6度地震區,如果框架結構設計不合理將會造成框架在地震災害中出現因強度和延性不足而發生破壞。其震害通常表現為:(1)框架柱的震害重于框架梁;角柱的震害重于內柱;短柱的震害重于一般柱;柱上端震害重于下端。(2)柱端彎剪破壞,上下柱端出現水平和斜裂縫,有時也有交叉裂縫,混凝土局部壓碎,梁端形成塑性鉸。(3)柱身剪切破壞,柱身出現交叉斜裂縫,箍筋屈服崩斷。(4)角柱破壞,地震時房屋發生扭轉,角柱受剪力最大,同時受雙向彎矩作用,其約束較小,震害較大;短柱破壞,短柱能吸收較大的地震剪力,常發生剪切破壞,形成交叉裂縫甚至脆斷。(5)框架梁的震害多發生在梁端。在地震作用下,梁端縱向鋼筋屈服,出現上下貫通的垂直裂縫和交叉裂縫。(6)在梁負彎矩鋼筋切斷處,由于抗彎能力消弱也容易產生裂縫,造成梁剪切破壞,是脆性破壞;框架梁、柱節點核芯抗剪強度不足引起的破壞。(7)節點區剪壓比較大時,箍筋可能尚未屈服,混凝土被剪壓,酥碎破壞。(8)節點處構造措施不當引起的破壞;節點搭接不合理引起的破壞。(9)框架中填充墻的產生的震害。
3 6度地震區框架結構設計理念
對于6度地震區的建筑來說,抗震規范明確規定這些建筑不需要進行地震作用計算,但要對建筑進行抗震構造措施。因此,可以看出對于6度地震區的框架結構設計來說,更重要的偏向于對框架結構進行概念設計以及構造措施。
3.1 建筑平面和立面布置力求對稱、規則,質量和剛度變化均勻。建筑平面、立面和豎向剖面的規則性對抗震性能的影響較大,規則的布置能提高抗震性能。因此,宜選擇規則的形體,其抗側力構件的平面布置宜規則對稱、側向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小,避免側向剛度和承載力突變。建筑平面不規則,容易加大扭轉振動、局部振動和空間振動;豎向不規則,常引起過大的局部振動和應力變形的集中。本工程中,建筑平面和立面布置均規則,有利于抗震。
3.2 嚴把主體結構質量關??蚣芙Y構設計上,應充分考慮抗震構造措施,選擇合理的承重方案,縱、橫墻應盡量對齊,上下墻體也要對齊。合理布置樓梯間,同時還要加強構造措施。圈梁、構造柱應按要求設置。當墻體有削弱時,應進行驗算,必要時應予加強措施。窗間墻、墻角等細部應符合規范要求?;A設計也應滿足抗震需要。在施工中,應嚴格按要求作好墻體砌筑、構造柱的澆灌等。
4 6度地震區框架結構設計要點
鑒于大部分結構設計人員對6度地震區框架結構設計時抗震設防的理解認識不清,并沒有嚴格按照抗震規范設計進行框架結構的抗震設計,這將會導致的一旦發生地震,為框架結構帶來嚴重破壞。為此,現將結合筆者結構設計實踐經驗,探討對于6度地震區來說,框架結構設計要點。
4.1 嚴格控制軸壓比,增加安全儲備。混凝土柱的受壓破壞是一種脆性破壞,2010版《建筑抗震設計規范》第6.3.6確規定四級框架柱的軸壓比不應大于0.90,6度區多層框架結構大部分為四級框架。限制框架柱的軸壓比主要為了控制框架結構的延性,因為軸壓比越大,柱的延性就越差,在地震作用下柱發生脆性破壞。限制框架柱軸壓比可增加安全儲備。本工程中,考慮到經濟的原因,軸壓比一般都在0.80-0.09之間。
4.2 重視“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點和強錨固”設計。要使地震災害最小,及要求結構具有足夠的延性。要保證構件(尤其是重要構件)有足夠的延性才能保證結構有足夠的延性。我國的建筑抗震設計規范規定采用“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點和強錨固”進行抗震設計,以保證結構的延性。因此,在進行抗震設計時,應按照節點處梁端實際受彎承載力小于柱端實際受彎承載力進行設計;抗震設計應要求構件的受剪承載力大于其屈服時達到的實際剪力;需要對框架節點核芯區截面抗震驗算以及保證縱向鋼筋具有足夠的錨固長度。
4.3 重視框架結構抗震構造措施。構造措施在一定程度上影響著框架結構的抗震性能,可以采用以下構造措施,提高框架的抗震性能。1)梁截面尺寸不宜小于200mm,高寬比不宜大于4,凈跨與截面高之比不宜小于4;2)梁的縱向鋼筋配置和端部箍筋的配置也應滿足相關的規定,梁的縱向鋼筋配置沿梁全長頂面和底面的配筋,四級不應少于 2Ф12,梁端加密區的箍筋肢距,四級不宜大于 300mm,以防止地震中梁底出現正彎矩時過早屈服或破壞過重而影響承載力和變形能力的正常發揮,梁端箍筋在6d-8d時,能提高梁的延性;3)柱的截面的寬度和高度均不宜小于300mm,圓柱直徑不宜小于 350mm, 剪跨比宜大于2,截面長邊與短邊的邊長比不宜大于 3;4)柱縱向鋼筋的配置應滿足最小總配筋率要求,柱箍筋在規定的范圍內應加密,以提高柱的抗壓能力和變形能力;5)框架節點核芯區箍筋的最大間距和最小直徑宜按柱箍筋加密的要求采用。
5 結語
本文結合某框架工程設計實例以及筆者從事結構設計實踐經驗,對6度地震區的框架結構體系特點以及框架結構震害特點進行了系統闡述,表明6度地震區框架結構進行抗震設計的必要性。同時提出6度地震區的框架結構設計理念以及設計要點。分析表明對于6度地震區來說,框架結構設計時應該注意軸壓比的控制、強柱弱梁、強剪弱彎、強節點和強錨的概念設計、建筑平面和立面布置和抗震構造措施,同時提出在設計過程中應注意的事項及相關的解決措施或方法。
參考文獻:
[1]劉桂娟.框架結構設計的過程和要點[J].黑龍江科技信息,2009,16(05):255~256.
[2]李輝.關于6度區抗震設計中某些問題的探討[J].浙江工業大學學報,2005,33(03):349~351.
結構設計要點范文6
關鍵詞:短肢;剪力墻;設計
引 言
隨著經濟發展和人們生活水平的提高,人們對住宅平面及空間的要求也隨之增高,因此,以一般剪力墻結構為基礎上部吸取框架結構優點的短肢剪力墻結構應運而生,但為了保證該種結構形式的各種性能在設計過程中應控制其要點。
1、短肢剪力墻結構及其設計布置原則
1.1 短肢剪力墻結構
短肢剪力墻結構是指墻體肢高與厚度比在5.8范圍內的結構形式。其具有下列優點:符合建筑需要。連接墻體的梁位于豎向平面內的隱蔽型,其利用隔墻來布置豎向構件而使結構受力與建筑功能能夠實現良好統一.既避免了梁柱突出問題同時當下部層數為大空間時可通過轉換層來處理上下部結構的關系,布置靈活。
1.2 設計布置原則
短肢剪力墻應主要布置在房間間隔墻的交接部位,其數量應根據抗側力要求設定,不可過多過少而導致結構過剛過柔;短肢剪力墻應盡量均勻布置以保證建筑物的剛心和質心一致;墻體若為短力墻應盡量對齊拉直以便形成成片的聯肢抗側力結構;若水平荷載較大或建筑物外形不規則應在平面外各角點及外邊緣處布置短肢剪力墻來滿足平面剛度和結構整體性;墻肢不應過厚以避免凸出墻體表面。如在TBSA軟件進行設計時,其計算模型都是桿件、薄壁桿件模型,其中梁柱為普通桿件,其每端有六個自由度,墻體則視為薄壁桿件,每端有七個自由度,同時其考慮了墻單元非平面變形的影響。
2、設計控制要點
2.1 強柱弱梁
強柱弱梁為延性框架結構設計原則,在短肢剪力墻結構設計中應遵循強墻肢弱連梁的原則,由于隨著連梁的剛度增大連梁和墻肢的內力增大最終導致結構的地震作用也隨之增大,若采用增加配筋來解決則不僅會造成浪費同時可能導致構件超筋而無法施工,因此在設計過程中應不宜采用窗下墻作為連粱,由于窗下墻高度大會形成剛度很大的剪切塊而不利于其抗震性能,應將連粱設計為截面和剛度較小的弱連梁。
2.2 軸壓比與短柱
高層建筑中為了控制柱的軸壓比而往往導致柱的截面很大,即使采用高強混凝土其斷面尺寸也不能明顯減小,因此在設計過程中為了保證柱處于大偏壓狀態并防止受拉鋼筋未達屈服而混凝土已被壓碎的結果應限制軸壓比,以防止柱的塑性變形能力小、結構延性差,在地震中耗散和吸收的地震能量少結構容易破壞現象。但在結構設計中若能保證強柱弱梁設計原則并且能保證梁具有良好的廷性則當柱子進入屈服狀態的可能性就大大減小,該種情況下既可適當放松軸壓比限制;同時部分高層建筑底部幾層柱的長細比雖小于4但其不一定為短柱,因為只有當柱的剪跨比小于2的情況下方為短柱。
2.3 抗震薄弱環節及概念設計
短肢剪力墻結構的抗震薄弱環節是建筑平面外邊緣及角點部位的墻肢、一字形短肢剪力墻及連梁。地震作用下產生扭轉效應時其外邊緣及角點處墻肢會首先開裂;在高層建筑中由于短肢剪力墻截面面積小且承受較大的豎向荷載而破壞嚴重,尤其是一字型結構墻體破壞最嚴重等,因此在短肢剪力墻結構設計過程中針對這些薄弱環節應加強概念設計和抗震構造措施,必要時可采用一般剪力墻來調整剛度中心使其接近建筑質心以減小扭轉效應;設計時盡量利用電梯、樓梯間形成核心筒以保證有足夠的剛度來抵抗水平力,但在采用核心筒時應確保其與結構連接可靠;可采用適當增加平面外邊緣及角點處的墻肢厚度及長度以嚴格控制軸壓比和加強剪力墻內配筋來提高墻肢的抗扭剛度、承載力及延性;宜在墻體兩側都采用梁與之拉結同時避免采用一字型墻肢或加大配筋、減小軸壓比、設置端柱等措施來克服短肢剪力墻截面小、壁薄平面外穩定性差的缺點。
2.4 墻體配筋
短肢剪力墻約束邊緣構件配筋特征值應比相同軸壓比的框架柱高一級,軸壓比小于0.3的短肢剪力墻及非加強部位的短肢剪力墻的邊緣構件的構造設置也應高于一般剪力墻;短肢剪力墻的截面高度一般控制在1.2-2.0m范圍內,其約束邊緣構件長度一般區450mm,其邊緣構件的縱向配筋除應滿足規范要求外宜按照框架柱要求設置;在進行抗震設計時其縱向配筋中底部加強部位不宜小于1.2%,其它部位也不宜小于1.0%;短肢剪力墻應采用雙排布筋.豎向筋在內,水平筋在外,兩排筋間拉結筋呈梅花形布置,并保證每根豎筋都有拉結筋連接。肢長大于3倍而小于4倍的墻肢應按照柱要求配筋,并將其外套箍筋兼做水平筋。
2.5 墻體數量
在短肢剪力墻設計中其筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震力矩不宜小于結構總底部的地震傾覆力矩的50%,即短肢剪力墻承擔的力矩不應超過總力矩的50%,此即為墻肢數量上限;設計規范中雖未明確規定剪力墻肢數量下限,但若短肢剪力墻承受豎向荷載面積較大時,尤其是達到樓層面積的50%甚至更多時,則應布置一定數量的筒體或一般剪力墻來保證短肢剪力墻承擔力矩不超過總力矩的50%,否則應調整設計。一般短肢剪力墻數量下限控制在低于上限10%左右的范圍內,超出此范圍則不宜按短肢剪力墻進行設計。