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框架结构范文1
关键词:框架结构;加固;设计;问题
中图分类号: TU323.5 文献标识码: A
框架结构建筑进行加固处理,可以提高建筑的整体性能,保证建筑稳定可靠,保证人们的使用安全,能够避免因拆除重建产生的高额成本,免除因重建造成的巨大损失。据相关研究表明,对建筑进行加固处理比拆除重建节省约40%的成本,工期也能够大大缩短。因此加强对框架结构建筑加固的研究具有非常重要的意义。
一、多层框架结构建筑加固设计的主要方案
实际的工程加固设计中,设计人员应根据多层框架结构建筑的实际情况选取科学、有效的加固设计方案,并进行严谨施工。以下,笔者将对主要的多层框架结构加固设计方案进行总结。
(一)抗震墙加固法
抗震墙加固法是多层框架结构建筑加固中的一种重要方案。一般来说,当框架结构抗震能力不足或扭转效应偏大时,设计人员可优先考虑采用增加抗震墙加固方法。在具体施工中,可通过增设剪力墙或翼墙实施。
抗震墙加固法的施工技术较为成熟,然而存在废料、造价高等缺点,且施工周期长、对周边环境影响较大。
(二)碳纤维布加固法
当多层框架建筑出现承载能力不足问题时,设计人员可考虑采用碳纤维布加固法进行施工。施工过程中,可在建筑物构件表面黏贴碳纤维布或碳纤维板,能够有效提升多层框架结构建筑的承载能力。
该方法所用材料质量较轻、强度足够,且施工较为方便,主要适用于对架结构建筑中的梁、板、柱等构件进行加固。
(三)增大截面加固法
增大截面加固法主要针对多层混凝土框架结构建筑。在实施过程中,设计施工人员需采用与原建筑相同材料的钢筋混凝土增大原框架构建的截面积,以此达到提升整体建筑物承载能力的目的。
采用上述方法能够提升框架结构建筑抗弯、抗拉的性能,也能够修复已经存在损伤的混凝土框架截面,常用于对建筑物梁、板、柱以及钢结构中的屋架等构件进行加固。
此外,对框架结构建筑物进行加大截面加固法时,设计人员应充分考虑整体效应,避免施工过程中出现局部刚度过大的状况,从而保证建筑物局部与整体承力均匀。
(四)外包钢加固法
外包钢加固法是一种适用于多层钢结构框架结构建筑的加固方法。在具体的施工过程中,设计施工人员需要将固定钢板包在框架结构构件的外侧,并通过精确计算,实现外包钢与原有构件的充分受力,从而实现整体建筑承载力、延性和刚度的全面提升。
外包钢加固法一般使用与对框架结构建筑梁、柱、屋架等构件的加固,特别适合对大型多层大跨结构框架结构建筑的加固。采用上述方法时,一般可结合化学灌浆法进行外包钢加固,但要保证钢结构表面的温度低于60度,当施工环境具有腐蚀性时,应当采取适当的防护措施,例如,可通过采用高分子材料包裹钢型构件或采用氧气隔绝法等。对于多层框架结构建筑来说,应用外包钢加固法存在用钢量偏大的弊端,因此施工经济成本较高。
二、多层框架结构建筑加固设计施工中应注意的问题
在对多层框架结构建筑进行加固设计施工时,施工人员应结合建筑物的实际情况和周边施工环境的状况,通过精确计算、综合分析,确定合适的设计施工方案,因此,整个加固工程中需要注意的问题有很多。笔者结合平时的工作经验,将多层框架结构建筑加固设计施工中应注意的问题总结如下:
(一)进行实地调查
设计人员在确定加固方案之前,要深入建筑物实地进行调查,对建筑物的实际情况进行调研。调研的主要内容应包含建筑物的受损情况测定、承载能力评估等,并结合调查的内容确定初步的加固方案。
(二)对加固方案进行论证
对建筑物进行实地调查后,加固设计人员应拿出多套施工方案,并会同工程施工小组相关人员进行方案论证,从施工成本、施工流程、施工稳定性等多个方面对所有方案进行详尽考量,并最终确定出最科学合理的加固方案。
(三)预备应急预案
在加固施工前,设计人员应准备相应的应急预案,从而保证施工方案的充分合理性。应急预案应与预实施方案起到互补作用,在施工过程中,一旦发现现有方案出现偏差,施工人员和设计人员应进行及时沟通,在保证加固施工有效实施的基础上,启动应急预案。
三、工程案例分析
(一)工程概况
某中学教学楼共6层,采用框架结构进行设计施工。框架等级为2级,建筑结构安全等级为3级,建筑抗震设防类别为丙类。整栋建筑于2002年3月份竣工,至今已使用11年,由于该中学规模逐年扩大,需在该教学楼基础上增建1层,考虑到增加楼层可能对原有教学楼带来多余的承载负荷,因此,需要对现有教学楼进行加固处理。
(二)加固方案
经过技术人员的测算,该栋教学楼由于使用年限过久,部分框架构件中的钢筋承载能力不能满足现行规范要求,一些框架结构梁端负弯矩以及跨中正弯矩也与现行施工规范不符,因此,需要对1-6层的柱、梁等构件进行加固。由于该栋建筑作为教学楼和办公楼使用,在综合多方面数据后,设计人员制定了如下加固施工方案:
1、基础加固
在原基础承台四周均布12根直径400mm成孔灌注桩,桩长12m,同时,在将原基础表面打毛后,植入钢筋后,浇筑混凝土,扩大基础截面尺寸,使新增桩基与承台连为一体。
2、主体结构加固
对存在梁端裂缝相对应的框架柱,采取扩截面的方式进行加固,目的为了改变该梁的传力途径,同时采用灌封胶进行存在的裂缝进行灌浆处理,然后应沿裂缝粘贴1条≥200mm宽的碳纤维布,裂缝每侧碳布宽度不小于100mm。在板面加固时,可以采用将混凝土的使用度增加的方式,也就是指使用双层的钢筋混凝土板或者采用密度较高,较为厚实的混凝土板进行加固。
3、针对框架中箍筋雕筋无法满足现行要求的状况,拟采用外包角钢加固法施工,以此提升建筑物的承载能力。
4、针对狂接结构梁端负弯矩以及跨中正弯矩不满足现行承载要求的状况,拟采用碳纤维法进行加固施工。
5、在缝隙处或者阳台处等的设计过程中,应避免受到较大的压力或者施重力后就会扭曲变形。
(三)施工细则
外包角钢加固施工流程如下:
1、对需要施工的构件进行打磨、洗净、除锈等工作,并用夹具固定角钢。
2、对角钢进行焊接,并用LJH灌浆料填充柱子与角钢之间的缝隙。
3、保证焊接缝高度大于6MM,确保无虚焊、假焊现象。
4、焊接、填充完后,在加固层表面涂抹水泥砂浆,厚度应大于25MM,以此提升整体加固层的承载稳定性。
(四)碳纤维加固法施工流程如下:
1、进行表面清理。需对施工构件表面进行打磨、除污等清理,并保证构件转角黏贴出呈圆弧状,半径大于25MM。
2、将底层树脂均匀涂抹在需要加固构件的表面,并进行找平处理,保证构件表面不留棱角。
3、黏贴碳纤维布。将碳纤维布黏贴于构件表面,并在最后一层碳纤维布表面均匀涂抹浸渍树脂,该工序24小时后,在构件表面环向围束纤维布,一般来说,纤维布层数不少于3层。
五、结论
本文对多层框架结构建筑加固设计施工的相关内容进行了总结与综述,并结合工程实例分析了加固施工的具体细则和注意事项。因此,本文的研究成果符合预期设想。在对框架结构建筑进行加固设计过程中,设计人员应对实践经验进行不断总结,敢于拓展设计思路,从而保证工程加固项目的有效实施。
参考文献:
[1]李谅,杨建国.多层框架结构加固设计与施工[J]科技风,2009(5).
框架结构范文2
关键词:框架结构;抗震设计
Abstract: the current frame structure is a common structure form, frame structure, although relatively simple, but the design is still a lot of problems that need attention, only skilled master specification, and has good concept structure, in order to create a safe and economic application of excellent works.
Keywords: frame structure; seismic design
中图分类号: TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
框架结构住宅是指以钢筋混凝土浇捣成承重梁柱,再用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、浮石、蛭石、陶烂等轻质板材隔墙分户装配成而的住宅。适用于大规模工业化施工,效率较高,工程质量较好。框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但是抗震性能较差。
一、建筑震害等级划分
根据1990年建设部颁布的《建筑地震破坏等级划分标准》,钢筋混凝土框架房屋按地震后的破坏成都划分为五级:
(1)基本完好:框架柱、梁完好;个别墙体与柱连接处开裂。
(2)轻微损坏:个别框架柱、梁轻微裂缝;部分墙体明显裂缝;出屋面小建筑明显破坏。
(2)中等破坏:部分框架柱轻微裂缝或个别柱明显裂缝;个别墙体严重裂缝或局部酥碎。
(4)严重破坏:部分框架柱,主筋压屈、混凝土酥碎、崩落;部分楼层倒塌。
(5)倒塌:房屋框架残留部分不足50%。
框架结构的结构体系传力路径比较清晰,容易保证质量,结构的抗震性能能够比较准确的预测和设计,但是由于材料本身的限制,使得这类结构的抗震性能通常较弱,在较大地震灾害中容易发生破坏。
二、框架结构的抗震设计原则
根据工程中框架结构地震破坏的形式、抗震规范规定以及实际中累积的抗震经验总结了一些抗震设计需要注意的问题与原则,如下:
(1)抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算 。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时,尽量加剪力墙,可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。
(2)雨蓬不得从填充墙内出挑。大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。考虑抗扭时,扭矩为梁中心线处板的负弯距乘以跨度的一半。
(3)框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。
(4)由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。
(5)出屋面的楼电梯间不得采用砖混结构。
(6)框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑,但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱,层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏,梯井采用混凝土墙时刚度
很大,其它地方不加剪力墙,对梯井和整体结构都十分不利。
(7)建筑长度宜满足伸缩缝要求,否则应采取措施。如:增大配筋率,通长配筋,改善保温,铺设架空层,加后浇带等。
(8)柱子轴压比宜满足规范要求。
(9)当采用井字梁时,梁的自重大于板自重,梁自重不可忽略不计。周边一般加大截面的边梁。
(10)过街楼处的梁上筋应通长,按偏拉构件设计。
(11)电线管集中穿板处,板应验算抗剪强度或开洞形成管井。电线管竖向穿梁处应验算梁的抗剪强度。
(12)构件不得向电梯井内伸出,否则应验算是否能装下。电梯井处柱可外移或做成L型柱。
(13)验算水箱、电梯机房及设备下结构强度。水箱不得与主体结构做在一起。
(14)当地下水位很高时,暖沟应做防水。一般可做U 型混凝土暖沟,暖气管通过防水套管进入室内暖沟。有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。
(15)采用扁梁时,应注意验算变形。
(16)突出屋面的楼电梯间的柱为梁托柱时,应向下延伸一层,不宜直接锚入顶层梁内,并且托梁上铁应适当拉通。错层部位应采取加强措施。女儿墙内加构造柱,顶部加压顶。出入口处的女儿墙不管多高,均加构造柱,并应加密。错层处可加一大截面梁,上下层板均锚入此梁。
(17)等基底附加压力时基础沉降并不同。
(18)应避免将大梁穿过较大房间,在住宅中严禁梁穿房间。
(19)当建筑布局很不规则时,结构设计应根据建筑布局做出合理的结构布置,并采取相应的构造措施。如建筑方案为两端较大体量的建筑中间用很小的结构相连时(哑铃状),此时中间很小的结构的板应按偏拉和偏压考虑。板厚应加厚,并双层配筋。
(20)较大跨度的挑梁下柱子内跨梁传来的荷载将大于梁荷载的一半。挑板道理相同。
(21)挑梁、板的上部筋,伸入顶层支座后水平段即可满足锚固要求时,因钢筋上部均为保护层,应适当增大锚固长度或增加10d的垂直段。
三、框架结构方案构思时应考虑以下几点
(一)结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下,结构的传力路线越短、越直接,结构的工作效能越高,所耗费的建材也就越少。
(二)从力学观点看,在民用和公共建筑的平面布局中,应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置,这样可以相应减少边跨柱距,也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距,可以使各跨梁截面趋于一致,而提高结构的整体刚度。
(三)结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。
四、结构的类型
优先采用现浇式框架和装配"整体式框架,避免采用全装配式框架。由于地震作用的任意性,框架两个主轴方向都可能受到地震作用。因此,抗震框架应设计成双向刚接框架,不得采用横向为框架,纵向为铰接排架的结构体系。加强楼盖的整体性,在高烈度(8度以上)区,应采用现浇楼面结构。在采用装配"整体式楼盖时,宜采用叠和梁,与楼面现浇层结合为一体,采用预制预应力楼板时,可将板缝拉开,放入适量钢筋灌成小肋,后浇面层厚度一般不小于 50mm,内配一层双向钢筋网¢4-6@200。
五、结构的布置
平立面布置宜均匀、对称。柱网布置要简单规整, 合理布置填充墙。框架中砌筑填充墙加大了结构刚度。在楼层平面和竖向,填充墙的布置应尽可能做到均匀对称。同时还要考虑到某些填充墙拆除的可能,以及某些墙有意外倒塌的可能。
六、防震缝
由于建筑体型的多样化,复杂和不规则的结构是难免的。用防震缝将结构分段,是把不规则结构变为若干较规则结构的有效方法。多次震害表明,防震缝处的建筑装饰在小震时就宜遭到破坏。要满足罕遇地震时的变形要求,则防震缝很大,将给立面处理及构造带来较大的困难,或由于设缝后使结构段过柔,带来碰撞和失稳的破坏。因此,一般应通过采用合理的平面形状和尺寸,尽量不设防震缝。对于特别不规则的建筑,质量和刚度分布相差悬殊的建筑,必须设防震缝时应考虑有足够的缝宽。当地基土质较差时,除应考虑结构变形外,还应考虑不均匀沉降引起基础转动的影响,防震缝两侧楼板宜位于同一标高,防止楼板相撞使柱子破坏。
七、结束语
框架结构是现行一种较为普遍的结构形式,构筑方便简单,但是抗震性能不良,因此实际工程中要注意运用提高框架结构抗震性能的设计方式,并做到严格按照设计进行施工,保证材料与施工的质量,最大化的提高框架结构的抗震等级,减少地震中受损害程度。
参考文献
李旭亮, 田丰. 建筑工程框架结构设计. 中国新技术产品.2010, No.8, pp145.
框架结构范文3
关键词:外墙渗漏;质量通病;防治措施
在我省多层现浇砼框架结构中,采用多孔砖、空心砖、加气砼砌块做内外填充墙比较普遍。由于有些施工人员认为填充墙是非承重墙,施工程序上存在一些问题,留下质量隐患。近年来建筑物外墙渗漏现象比较普遍,是当前建筑质量投诉的热点问题之一。外墙渗水虽是建筑质量的一个通病,但它直接影响建筑物的功能和使用寿命,也是室内装修工程质量的一大隐患,因此必须高度重视。为此,我们在漳州某学院4#楼公寓和漳州某校2#、5#楼工程施工中,预先对外墙渗漏这一质量通病进行研讨,找出原因,并有针对性地制定了防治措施,收到了良好的效果。下面就外墙渗漏产生的原因及防治措施分述如下。
1常见渗漏部位及原因
1.1框架梁下与砌体交接处的开裂、渗漏。填充墙砌至接近梁、板底时,未能严格按规范要求操作,砌体一次砌筑到顶,因重力作用,砂浆挤压下沉,砌体产生一定变形,结合部位出现水平裂缝。
1.2外墙找平层空鼓、开裂、渗漏。找平层抹灰施工不规范,造成局部找平层空鼓、开裂、引起渗水。
1.3脚手眼渗漏。外墙抹灰时,脚手眼堵抹不严或堵抹的方法不正确,造成脚手眼部位抹灰层空鼓、裂缝。
1.4阳台根部渗漏。现浇砼阳台板与墙体连接部位由于温度变形影响,造成该处抹灰层出现裂缝,雨水渗入。
2防治措施
2.1抓好墙体砌筑质量
砌体质量是外墙防水的先决条件,砌体的水平缝、竖缝中的砂浆必须饱满密实,从根本上杜绝渗水通道;
2.1.1禁止干砖上墙
用干砖砌墙时,砖会吸收砂浆中的水分,砂浆很难铺摊均匀,砖缝砂浆不易饱满,砌体粘结性差,抗剪强度低,按照《砌体工程施工质量验收规范》(GB50203-2002)规定:“砌筑砖砌体时,砖应提前1~2d浇水湿润”。因此,砖在砌筑前应浇水湿润,根据多孔砖、空心砖、轻骨料砼小砌块的吸水、失水特性,合适的含水率分别为:多孔砖、空心砖宜为10%~15%;轻骨料砼小砌块宜为5%~8%。加气砼砌块施工时的含水率宜控制在小于15%(对粉煤灰加气砼砌块宜小于20%)。
2.1.2严格控制填充墙的沉缩裂缝
砌体与框架柱间的缝隙要用砂浆填嵌密实,框架柱中伸出的拉结筋要砌入砖缝中。当填充墙砌至接过梁、板底时,留出一定空隙,待填充墙砌筑完并应至少间隔7d后,再将其补砌挤紧。
2.1.3采用揉压法砌筑
采用揉压法砌筑,施工人员必须掌握揉压砌砖的技术,用“三一”砌砖法,即一铲灰,一块砖、一揉压的操作法砌筑。
2.2堵塞墙体一切渗水通道
外墙装饰施工前,由专职质检员检查墙体上的空头缝、孔洞,填充墙上口的缝隙、门窗周边的缝隙和脚手架的穿楞洞等,并记录其位置和数量,安排有经验的技工按要求逐一堵塞。待检查合格后,方可进行外装饰施工。
2.2.1堵塞墙体的空头缝和孔洞
清除空头缝中酥松的砂浆,瞎缝要剔凿,宽度大于8mm,深度大于30mm。铲除脚手架穿楞洞中的砂浆。堵塞孔隙前先用水泥浆涂刷一遍,随即用掺10%UEA膨胀剂的1:2.5水泥砂浆嵌补密实,深度大的孔隙要分层嵌补,每层厚度不大于8mm。施工脚手眼补砌时,灰缝应填满砂浆,不得用干砖填塞。
2.2.2填充墙上口的缝隙填嵌密实
框架结构的柱边、梁底缝隙处,先要削除灰疙瘩,洗刷干净,随即用干硬性1:2.5水泥砂浆填嵌密实。
2.2.3处理好门窗周边的缝隙
清扫门窗周边及接触处墙体,冲水湿润、刷水泥素浆一遍。随即用掺10%UEA膨胀剂的1:2.5水泥砂浆分二次嵌塞,嵌好后外边留5mm深的凹槽,待外装饰完成后,缝内嵌防水密封胶。
窗台下砌体的灰缝必须饱满。不得将抹灰抹到窗框下槛口以上,必须从下口坐进2~3mm,无遮阳板的窗台均做10mm×10mm的滴水线。
2.2.4防止阳台渗漏水
挑阳台在荷载作用下变形,常使其与墙相接触处产生裂缝而漏水,有的阳台面因倒泛水而漏水。施工时应注意靠墙边的阳台板灌缝要比板面低20mm,待干硬后用柔性防水密封膏密封嵌平。找平层施工要从水落口面标高拉坡度线,清扫冲洗板面,先刷一遍素水泥浆,用细石砼或砂浆找平,拍实抹光,隔24h浇水养护,检查排水情况,不得有倒泛水和积水现象。还要防止雨水从挑梁斜面流淌渗入内墙,要在挑梁底做滴水线。
2.3确保外墙抹灰质量
(1)抹灰前对基层进行浇水湿润。外墙抹灰到一步脚手架甩搓时,在搓端抹实压平、定浆后,用尺板贴着,用铁抹子切成反搓。当下层接搓抹灰前,向搓内充分洒水浸润,然后刷一道素水泥浆,待浆液吸入墙体后再抹灰。
(2)抹灰工程应分层进行。为了增强抹灰层的抗裂能力,在砂浆中掺入一定量的聚丙烯纤维。
(3)因为砼与砌体的线膨胀系数差异较大,所以易引起砌体与砼梁板交接处抹灰层开裂。施工中应按照《建筑装饰装修工程质量验收规范》(GB50210-2001)规定:“不同材料基体交接处表面的抹灰,应采用防止开裂的加强措施,当采用加强网时,加强网与各基体的搭接宽度不应小于100mm”。同时对框架柱、梁表面进行甩浆处理,以利抹灰砂浆粘结牢固。
2.4确保外墙面砖的施工质量
(1)镶贴面砖前,先检查找平层有无空鼓、起壳、裂缝和不平处,如有应及时修补合格,然后用纯水泥浆(掺10%802胶)满刷一遍。
(2)面砖采用1:1水泥细砂浆镶贴,并压紧搓挤到位,浆缝饱满,确保面砖无空鼓。
(3)为提高外墙砖缝防水能力,采用掺加水泥用量20%益胶泥的水泥砂浆勾缝,并做到接缝平直、光滑,填嵌连续密实,宽度和深度应符合设计要求。
2.5外墙节点细部处理
(1)窗台向外坡度应大于5%;
(2)窗上口面砖作鹰嘴处理。
2.6外墙节点细部处理
(1)窗台向外坡度应大于5%;
(2)窗上口面砖作鹰嘴处理;
(3)阳台面砖作45°倒口后,用水泥砂浆(掺20%益胶泥)做表面抹缝处理;
(4)外墙塑钢窗外沿采用发泡聚氨酯塞缝,外墙面砖施工完后,沿外框打密封胶防水。
框架结构范文4
【关键词】预应力混凝土;框架结构;顶层边边柱
Abstract:With the social development, China's urbanization process is accelerating, concrete construction applications are more and more of them in the design of concrete structures, as people have become increasingly demanding of prestressed concrete frame structural quality requirements are also increasing. Articles from the top of prestressed concrete frame structure design side columns starting on the top of the current graph structure Huning large space structure design elements were analyzed to explore the design of high-rise steel fully articulated to improve the seismic performance of buildings and engineering quality.
Key words:prestressed concrete; frame structure; top Collage column
中图分类号:TU973+.3 文章标识码:A
0.引言
随着混凝土建筑工程的不断发展,混凝土框架结构也随之不断发展,在由于混凝土框架结构的跨度普遍都比较大,因此,在框架结构顶层的边柱设计当中,要控制好结构的设计方式。一方面,混凝土框架结构的结构顶层边柱的轴力相对比较小,结构的弯矩大十分鲜明,要加强框架结构顶层边柱的牢固性,可以在混凝土结构的设计当中,相应的添加预应力。另一方面,为了防止顶层边柱在纵向的荷载作用下产生较大的偏心弯矩,这一问题成为混凝土结构设计中的难点。文章针对这一难点进行详细的分析。
1.混凝土框架结构的设计
1.1混凝土框架结构的设计要点
在建筑工程当中,混凝土施工质量直接关系着建筑物的质量,因此,在进行混凝土的框架结构的设计当中,要注意以下几个方面的设计要点:一是要注意框架结构的抗震防震等级,和人防等级,这一点是混凝土框架结构的设计当中最为重要的部分,也直接决定了建筑物的防震抗震能力;二是工程地基的情况和地基的承载力;三是建筑物和混凝土结构的防潮能力和抗渗性能;四是活荷载量和混凝土材料的等级。
在混凝土框架结构的设计当中,主要的框架结构包括雨篷、阳台和挑檐的布置、楼梯的布置、过梁和轻隔墙的设计、混凝土现浇板的钢筋配置、预制板的设计等[1]。
1.2混凝土框架结构的设计步骤
在设计混凝土的框架结构时,主要的设计步骤如下所示:首先是设计好整个混凝土的框架结构,这一步包括绘制混凝土结构的平面图、立体图和剖面图;框架结构的主次梁、板、顶层边柱等构件的截面尺寸;按照相关标准设计梁和柱的构件位置;计算设定各层的固定荷载量和活动荷载量。其次是根据具体的固定荷载量和活动荷载量信息对顶层楼面、边柱的梁间和节点等的荷载量。只有按照设计步骤进行设计,方能减少混凝土框架结构中施工中的问题。
2.混凝土框架结构的现行规范
在混凝土的设计当中,要施加预应力,首要的一点在于要保证预应力混凝土框架结构的抗震性能中的延性要求,通过混凝土横截面受压区的高度以及纵向受拉钢筋率对预应力混凝土结构进行控制。这就要求在进行预应力混凝土框架结构的顶层边柱设计必须符合我国《混凝土结构设计的规范》进行设计。其中《建筑物的抗震设计规范》中规定:一级抗震等级的混凝土横截面受压区的高度要控制在0.25以内,而二、三级的抗震等级在受压区的高度要控制在0.35以内[2]。
目前,在《预应力混凝土结构抗震设计的规范》中,对预应力筋的构件如钢绞线等,在一类环境的情况下,其混凝土的抗裂等级有所下降,混凝土裂缝的宽度也不超过0.2毫米[3]。据有关研究表明,我国预应力混凝土结构的设计在混凝土梁的抗裂度方面的限制相对比较严格,可抗裂度的控制又对顶层边柱的弯矩承载力具有一定的影响,这就使得混凝土框架结构中顶层边柱、梁等的抗震性能的延性规定与柱和梁的抗裂度有冲突。
3.混凝土框架结构顶层边柱的设计方法
到目前为止,在预应力混凝土框架结构的顶层边柱的设计当中,国外诸多发达国家普遍采用全铰接梁和在柱节点上添加垂直支撑于水平支撑共同受力的方法,从而保证框架结构的稳定和混泥土框架的质量,加快混凝土施工的进度。但是这种采用全铰接钢结构的设计在我国还比较少见。我国目前在框架结构顶层边柱的设计中,比较常用的是加大混凝土结构的受力截面或者是增加配筋量,这种结构设计方式只适用于框架结构的跨度相对较小的结构当中。同时,添加配筋造成了大量的材料浪费,也增加了施工难度。顶层边柱压弯构件的轴力与弯矩想承载力之间的关系如图1所示。
图1顶层边柱压弯构件的轴力与弯矩的承载力之间的关系
3.1施加预应力
在混凝土框架结构的顶层边柱结构设计当中,大梁的预应力明显多于柱子的预应力。在顶层边柱的结构设计当中,在柱子上适当添加一定的预应力,能够把预应力筋的强度充分的发挥出来,这样就能够减少施工过程中的配筋率,一方面能够有效的节约材料,避免材料的浪费,另一方面,也有效的降低了顶层边柱的施工难度,尤其是在跨度较大的框架结构中,既经济又省时,具有不可替代的优越性。之所以说在柱子上施加适量的预应力能够降低施工难度、节省材料,主要是因为在大偏压的受力情况下,增加柱子的预应力能够增加柱子中的轴力,轴力的增加能够有效的提高柱子的抗弯承载力,柱子的轴力与柱子弯矩承载力之间的关系如图1所示。在边柱的设计当中,根据柱子弯矩的形状布置预应力筋,把预应力筋的受拉能力有效的利用起来,就能减少配筋的数量,节省钢材。
3.2降低预应力的次弯矩
在预应力混凝土框架结构的顶层边柱中,预应力对边柱结构的等效荷载作用主要包括两个部分,一是在锚具作用下,预应力在构件端部的轴压力和集中弯矩上,二是由于预应力筋的曲率变化在构件的中间产生了分段的反向和垂直线的荷载。在预应力对边柱结构的等效荷载作用中,由预应力线的荷载所引起的弯矩导致边柱的柱顶内侧受拉力影响,外侧受压力影响,这个弯矩对框架结构具有有利的一面。这就要求,在框架结构的设计当中,在满足预应力筋能够抵抗框架支座负弯矩的情况下,边跨梁端的预应力要尽可能的往下移,在下移的过程中,还要考虑到预应力筋的矢高对边柱的次弯矩造成的影响。在混凝土结构的实际施工作业过程中,下调边柱端部的预应力筋,对锚垫板的布置以及合理扩大边柱截面局部的荷载面积起着积极的作用。
3.3铰接设计
从国外先进的铰接设计技术和丰富的铰接经验来看,采用铰接设计的方式,不仅能够降低混凝土结构的施工难度,缩短施工工期,同时也能够节省钢筋材料,更重要的是,采用铰接设计的方式,能够很好的避免预应力筋的影响。采用铰接设计的方式,在我国应用的范围不大,其主要原因有两点,一是铰接设计的结构复杂,对于框架顶层来说,顶层是一个整体,顶层的边柱无法和桥梁的边柱一样,通过支座解决偏心的问题,在顶层边柱的设计当中,要采用铰接设计的方式,就会增加梁柱之间混凝土的裂缝。二是铰接设计对整个预应力混凝土框架结构都具有一定的影响,降低了混凝土建筑的抗震性能。
在预应力混凝土框架结构的顶层边柱设计中,要遵循顶层边柱的设计原则,一方面要保证边柱在铰接设计中不出铰[4]。另一方面,为了降低因边柱弯矩过大造成的配筋的困难度,可以采用减少边柱的尺寸和加强边柱两种方法。
4.结语
从上述分析中可以看出,要解决大跨度的预应力混凝土框架结构的设计,节省钢筋材料,加快混凝土的施工进度、降低混凝土的施工难度,就要提高铰接设计的技术。一方面,引进国外先进的铰接设计技术,另一方面,在采用铰接设计方式进行设计的过程中,要加强混凝土建筑的抗震性能,学习国外先进的铰接设计经验,才能推动铰接设计的广泛应用。
【参考文献】
[1] 于秋波;刘立新;谢丽丽;胡丹丹;冯辉.HRB500级钢筋用于先张预应力梁的非预应力筋的试验研究[J].四川建筑科学研究.2009.01.7-9
[2] 封洁纯;徐勇;钟云健.预应力混凝土T梁防纵裂的保护层厚度计算[J].重庆交通大学学报(自然科学版).2009.04.9-10
框架结构范文5
关键词: 框架结构;钢筋混凝土;内力位移特点;震害分析
1框架结构的受力特点
在框架结构中的框架柱梁,轴承重力垂直负荷,还要承受水平荷载、地震、强风暴雨、在这些荷载一起作用的情况下,一般底部框架柱的M、N、V最大,向上渐渐减小,底部柱多数是属于小偏心受压构件,在顶部几层柱大偏心受压构件;在负载条件大约在同一时间的时候,每层框架梁的M、V比较接近,会出现小小的变化。
框架结构在水平荷载的作用下侧向位移2部分构成。一部分是框架的剪切变形,这是由一个框架,梁柱杆弯曲和水平位位置偏移。底层变形一般比较大的,向上渐渐减少。另一部分是弯曲和变形,它是由一个框架的抵抗倾覆弯矩时发生整体弯曲,如果拉伸和压缩柱子时就会出现水平位移。当框架结构高宽比例不超过4时,侧移框架弯曲变形的比例较小,一般与剪切位移曲线。框架结构抗侧向刚度很小。
2水平荷载作用下的内力位移特点
在强风暴雨或地震的情况下对框架结构水平的作用,一般可以简化为作用于水平力对框架节点上。根据精确的分析方法得知,框架结构在节点水平荷载情况下,各杆弯矩图是直线型的,并且一般都会有一个反弯点。在同层的每个节点都具有同样的侧向位移;同层内的每个柱的都有着相同的层间位移。
柱转折点位置取决于上部和下部的比率。如果柱的下端设置有相同的角度,转折点柱高度,如果柱上下端的角度完全不同,而反弯点偏转角度大的那边,即使偏向约束刚度小的另外一边。横向外面负荷形式及梁柱线刚度比直接影响柱两端旋转角度偏差的因素,结构总层数该梁柱所在的层次柱,柱上下梁线刚度比,上层的层高变化与下层的层高度变化等原因。
1)层次对反弯点高度影响是在于梁柱线刚度比和层数;
2)反弯点高度的影响是在于上下横梁线刚度比;
3)反弯点的影响是在于高层的变化;
3钢筋混凝土框架结构的震害分析
钢筋混凝土框架结构设计中存在的不均匀性,构造的存在而层间屈服强度较弱的楼层。在强烈地震情况下,结构薄弱楼层产生率先屈服、发展的弹塑性变形,并形成弹塑性变形集中的现象,造成导致结构倒塌。
3.1柱端与节点的破坏较为突出
框架构造地震灾害的损伤通常梁轻柱重,柱子顶部重于柱底,特别是角、柱、边会更容易被破坏。剪跨比小的短柱(比如楼梯柱子等)容易出现柱的中间剪切破坏,一般柱端弯曲可能出现破坏,轻则发生水平或斜向断裂;重则混凝土压酥,主筋外露,压曲和箍筋折断。当节点核心区无箍筋时,节点和柱端加重破坏。当柱侧具有高强度砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶的剪切破坏加重,损坏的部分也可能转移到窗(门)孔上下,甚至出现短柱的剪切破坏。
3.2砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大和承载力低,首先承受地震作用而遭受破坏,在8度及8度以上的地震作用下,填充墙的裂缝明显着增加,甚至于部分倒塌,震害规律一般是根据上轻下重,空心砌块墙体重于实心砌体墙,混凝土砌块墙重于砖壁。
3.3防震缝的震害也很普遍
以前的抗震设计人员要求将是复杂,不规则钢筋混凝土结构住宅抗震缝划分为一些比较正常的单元。满足不了强烈地震实际侧移量的原因,是因为防震缝的宽度受到了建筑装饰要求的限制,造成强震相邻单元之间的位移,导致地震灾害的影响。
4算例
本文结合江苏某市工程的连铸电气室为例,论述了钢筋混凝土框架结构的设计重点。
某板坯连铸机工程连铸电气室,厂房长宽为32.0m×31.2m,跨度为4×7.80m。其中③~⑤轴为已建建筑,并已投入使用,本次设计范围为①~③轴,抗震设防烈度为6度,其他设计要求基本与已建电气室相同(仅变压器布置稍有不同)。改建筑地上4层,地下1层,层高为3.7(首层),5.0,3.0,5.94m,总高为17.64m。楼面均布活荷载标准值为5.0 kN/m2(各层相同)。
图1平面布置
4.1梁柱截面的确定
柱截面与原设计一致,中柱底层600mm×800mm,以上各层均为500mm×700mm;边跨中柱400mm×700mm;边柱500mm×500mm;角柱400mm×500mm。框架梁截面与已建电气室相同。
4.2箍筋的数量
在改进节点箍筋的抗剪强度起着非常重要的作用。这是由于箍筋对核心区混凝土具备有限制作用,然而,提高混凝土的强度和变形是明显的。显然,箍筋间距较小的混凝土约束效应就越大,节点受剪承载力也越高。然而,通过斜裂缝的箍筋可以直接承受节点剪力。另外,箍筋的存在可以阻挡柱纵筋压屈。在循环荷载(如地震)的影响下,箍筋还可以防止被斜裂缝混凝土劈块之间出现剪切滑动,以保持节点区混凝土的受剪承载力。
4.3轴力的影响
由于轴向力的增加,节点到达通过裂缝和极限状态时的受剪承载力均增加。但轴向压力较大时,其延性有所下降。节点受剪承载力随轴向压力增加而且提高具有一定的限度,在轴向压力超过一定限度之后,受剪承载力就会降低。所以,对轴压比应加以限制。
4.4交叉梁的影响
由于框架平面垂直交叉梁对节点核心区混凝土的约束作用,可以提高混凝土的节点抗剪承载力。其提高程度可用节点约束系数ηj表示。在三边有梁时,,提高效果不明显,四边有梁时,ηj值可达到1.683,四边有梁同时又有楼板时,效果最明显,ηj值可达到2.329。但考虑到实际工程中,由于垂直荷载和水平荷载的作用,在交叉梁或楼板顶部开裂,削弱了这种约束作用,因此建议四边有梁约束的中间节点,当框架梁截面高度不低于主梁截面高度的0.75和梁宽不大于柱宽的0.5时,取ηj=1.5,在其他情况下,ηj=1.0。
通常当满足计算要求的基础上,还要通过节点的配筋构件保证了节点的受力性能和整体框架的安全可靠。节点配筋构件主要包括梁筋在节点区的锚固与节点区域箍筋设置等方面。
首先是顶层节点。由于顶层边柱轴向力弯矩较小,弯矩较大,梁及柱的连接区受力情况接近受弯构件,因此梁中纵筋在节点内的锚固长度应根据柱截面偏心距e0(e0=Mc/Nc)和柱截面高度h的比值的大小区别对待。通常分为以下3种情况:
1)当e0/h< 0.25,横梁上部纵筋应延伸柱内并和柱内钢筋搭接,其长度不小于la(la为受拉钢筋的锚固长度)。当梁端的下侧出现斜支撑时,应加设4Φ10的附加钢筋。
2)当0.25
3)当e0/h>0.50时,横梁上层纵向钢筋应全都延伸到柱内,而且延伸过梁下部不小于la,每次切断不超过2根。柱内的一部分钢筋延伸到顶部,另一部分钢筋应延伸到梁内,其根数根据计算确定,但不得少于2根。另外,锚固钢筋弯折的时候应具有一定发弯曲半径r,一般r>5d,以免粉碎弯曲点以下的混凝土。其次是中间层节点。关于边柱节点,横梁上面钢筋伸入节点的长度las应根据充分受拉的情况考虑,即las>la,并且也应该是伸过了梁柱的中心线。当钢筋在节点区的水平长度小于la,应该扩展到圆柱的侧面向下弯曲。弯曲前水平的长度不少于0.45la,弯曲的垂直长度应不小于10d(d为钢筋直径),也不容易22d。下面钢筋节点长度las应按下列情况分别处理:在计算时不利用其强度时,las>12d(月牙纹钢筋)或15d(光圆钢筋);在计算时充分利用其受拉强度,las>la;在计算时充分利用其受压强度时,las>0.7la。对于中柱,梁上面钢筋应直接通过节点区,下面钢筋延伸到节点的长度las,,而且还根据在计算结果被用不同的情况下来作为边柱同样处理。
在节点区里还应设置水平箍筋,其数量不得少于柱中的配箍率。柱中纵向钢筋应通过节点区域,并在节点核心区以上进行搭接或焊接。
5、结束语
以上综述是一个地震区框架节点构造。地震区框架节点结造,梁筋锚固在节点区和非地震区框架节点是完全相同的,但其延伸到长度比非地震区加大。
参考文献
[1]程光煜,叶列平.弹塑性SDOF系统的地震输入能量谱.工程力学,2008,25(2)
框架结构范文6
[关键词]房建;框架结构;主体框架;原则;思考
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)45-0056-01
框架结构作为现代建筑的主流模型,已经被广泛的应用。从框架结构建筑本身来看,建筑框架结构设计在整个框架结构建筑中起着非常关键的作用,框架结构设计是保障建筑安全,实现建筑功能的支点和灵魂。房建工程质量不仅关系到投资方经济效益和社会效益更关系到人民生命安全和国民经济发展。当前我国房建施工质量问题也是不断出现,这就要求房建施工人员加大对建筑框架结构施工质量的控制,以提高房地产建筑的施工质量,减小乃至避免质量事故的发生,以减少因为施工质量不达标造成的人身财产损失。
一、房建框架结构设计原则
1.刚度适中。在房建框架结构中合理的体系应该是刚柔相济的,建筑结构刚度太大,则它的变形能力会很差,如果瞬间强大破坏力来袭时,就要承受很大的力,这样很容易出现建筑局部的破坏,最后导致建筑全部毁坏。建筑结构太柔也不好,虽然它可以有效地消减外力的作用,但是很容易造成建筑因为变形过大而无法使用,甚至出现建筑倾覆。因此,框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系。主体结构除个别部位外,不应采用铰接。甲、乙类建筑以及高度大于24米的丙类建筑,不应采用单跨框架结构,高度不大于24米的丙类建筑不宜采用单跨框架结构,以增大结构的刚度和整体性。
2.合理传力。结构的传力途径要力求简单、合理。结构构件受力明确,传力简单,避免扭转,结构平面布置宜简单、规则、均匀、对称,减少过大内收和外凸,减少凹角处应力集中。能够有效承担竖向荷载和水平荷载,质心与刚心相接近,减少扭转影响。侧向刚度沿竖向均匀变化,框架截面尺寸和材料强度自下向上逐渐减小,避免抗侧刚度和承载力突变。
二、房建框架结构中主体框架设计要点分析
1.柱设计。建筑框架结构设计的要点比较多,既涉及到地下部分又涉及到地上部分,相关要点的分布也比较广,柱设计是主体框架,在设计中需要特别注意。对于建筑的地上柱设计,如果为圆柱时,底下部分应该设计成方桂,这样有利于施工。对地上圆柱的设计要注意纵筋的根数,纵筋的根数应该大于8根,同时,箍筋要尽量用螺旋箍,端部应设计有一圈半的水平段,方柱箍筋应使用井字箍,并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。柱的纵筋与梁的纵筋设计要求相反,柱的纵筋应该尽量做到大直径大间距,但总体应该控制在200以内。对于柱内埋管的设计,一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管,管截面面积占柱截面4%以下时,可不必验算。柱内不得穿暖气管。柱断面设计要大于450X450,混凝土的规格不宜小于C25,否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足相关的要求,如果出现不能满足相关要求的情况,应该加横筋,而对于不规则的柱结构,梁纵筋一排根数不宜过多,桂端部纵筋不宜过密,否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时,应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近,不要相差太太。对于柱子的轴压比及相关的配筋要留有一定的余地,这主要是考虑到竖向地震作用,给该部位留出合理的缓冲区域。
2.梁设计。在房建框架结构设计中梁设计也是至关重要的,梁的设计关系到结构的稳健,做好梁的设计,有助于保障结构的稳固。若外部梁跨度相差比较小,尤其是外部的框架梁,当粱底距外窗预尺寸较小时,要适当的加大粱高,高度要至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。粱也可偏出柱边一些尺寸。粱与柱的偏心应总体上控制在四分之一柱宽到三分之一柱宽之间。梁上有次梁处,应在此处附加箍筋或者吊筋,一般来讲附加箍筋的效果要好一些,所以附加箍筋是设计中的首选。对于出现折梁阴角部位在下的情况,纵筋应断开,同时对该部位还应加附加箍筋。梁上如果出现次梁的时候。应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。应该选用直径比较小的梁纵筋,在能满足要求的情况下,要尽量缩小钢筋之间的距离,这样设计主要是处于对梁体抗裂的考虑,同时,按照相关的规定,箍筋在梁端头要进行加密处理。对箍筋的布置上,纵筋要保持等距,箍筋肢距可不等。对于小断面的连续梁或框架梁,上、下部纵筋均应采用同直径的,尽量不要在支座搭接,以减少此处的承受力。端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可适当的进行简单设计,但梁端箍筋一定要进行加密处理。框架结构的挑梁宜作成等截面,这样有利于施工。但对于挑梁端部有次梁的情况,要充分进行考虑,对这种情况要附加箍筋或吊筋。而对于比较大的挑梁,在粱的下部要配置受压钢筋,这样有利于减小挠度,增加抗压性。如果梁的净高大于500时,要在此处加设腰筋,间距的设计一般为200,否则易出现垂直裂缝。
三、房建框架结构施工质量管理思考
1.严格管理施工队伍。房建框架结构施工它是一项系统的专业性工程,因此,建筑框架结构施工应该选用专业的队伍,对于初次进入工程建设的单位和施工人员要进行的岗前培训,积极听取施工队介绍技术力量、设备状况、资金情况以及拟承担工程所采取的措施。提高从业人员素质建设工程质量和安全,建立健全质保体系,培养一批业务素质高、操作能力强的从业人员,将施工队伍纳入工程的总包单位的管理范围,使总包方有权、有责、有利,便于统一管理,加强对框架结构的管理,保证施工质量。
2.严格选取施工材料。施工材料的质量直接影响施工质量,对施工材料的选择必须有质量证明书,并应对其品种、强度等级、包装、出厂日期等进行检查验收,严格执行材料验收制度。对空心砖、防水涂料和密封材料、铝合金门窗等都必须进行严格的检查,混凝土原材料的水泥,粗骨料,最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的 1/4,同时不得大于钢筋间距最小净距的 3/4。材料要符合国家规范标准和设计要求,要杜绝规格、质量不合格材料进场,明确对不合格材料的清场制度。材料供应和支付工程进度款方面要及时,以确保工程质量。
四、结语
总之,在房地产业日益发展的今天,把好房建框架结构质量关,保障建筑物质量对房建产业长远发展意义深远。为此,我们必须严格选取施工材料,培训施工队伍,严格按照框架设计原则进行设计,保障主体框架符合标准,以提高房地产业经济效益和社会效益,促进我国国民经济的发展。
参考文献
[1] 涂志强.谈框架结构梁柱节点设计与施工技术[J].江西建材,2010,3.
[2] 勾向海.房地产建筑框架结构施工质量的控制[J].科技创新与应用,2012,(03).