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结构设计要点范文1
关键词:剪力墙 高层设计
从2005年12月份,我参与了深圳宝安绿海名居的结构设计,绿海名居位于宝安西乡,是个面积超过十万平方米商住小区,最高23层。主要为剪力墙结构或框支剪力墙结构。以下是我对剪力墙结构设计做的一些总结:
A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:
全部落地剪力墙――非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时,分别为150、140、120、100、60m
部分框支剪力墙――非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为130、120、100、80m,9度抗震时不宜采用
A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:
6度、7度、8度抗震时,将本地区设防烈度提高一级后,按乙类、丙类建筑采用
9度抗震时,应专门研究
(说明: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电梯机房、水箱、构架等高度)
B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:
全部落地剪力墙――非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为180、170、150、130m
部分框支剪力墙――非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为150、140、120、100m
B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:
6度、7度抗震时,按本地区设防烈度提高一级后,按乙类、丙类建筑采用
8度抗震时,应专门研究
结构的最大高宽比:
A级高度――非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时,分别为6、6、6、5、4
B级高度――非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为8、7、7、6
质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;
其他情况,应计算单向水平地震作用的扭转影响
考虑非承重墙的刚度影响,结构自振周期折减系数取值0.9~1.0
平面规则检查,需满足:
扭转:A级高度不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍
B级高度、混合结构高层、复杂高层不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍
楼板:有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50%
开洞面积≤该层楼面面积的30%
无较大的楼层错层
凹凸:平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30%
竖向规则检查,需满足:
侧向刚度:
除顶层外,局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25%
楼层承载力:
A级高度――抗侧力结构的层间受剪承载力(宜)≥相邻上一层的80%
薄弱层抗侧力结构的受剪承载力(应)≥相邻上一层的65%
B级高度――抗侧力结构的层间受剪承载力(应)≥相邻上一层的75%
(说明:楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向,该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和)
竖向连续:
竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力不得由水平转换构件(梁等)向下传递
水平位移验算:
多遇地震作用下的最大层间位移角(高规表4.6.3)
罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120
舒适度要求:
高度超过150m的高层建筑,按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为:住宅、公寓0.15m/s2,办公、旅馆0.25m/s2
伸缩缝
1.最大间距:现浇45m,装配65m
2.可适当放宽最大间距的条件:
①顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率
②顶层加强保温隔热措施,外墙设置外保温层
③每隔30~40m留出后浇带,带宽800~1000mm,钢筋采用搭接接头,后浇带砼两个月之后浇灌
④顶部楼层改用刚度较小的结构形式,或顶部设局部温度缝,将结构划分为长度较短的区段
⑤采用收缩较小的水泥,减少水泥用量,砼中加入适宜的外加剂
⑥提高每层楼板的构造配筋率,或采用部分预应力混凝土
防震缝
1.最小宽度:按框架结构的50%取用,但不宜小于70mm.
框架结构防震缝最小宽度规定为:高度≤15m的部分,70mm;超过15m的部分,6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m,缝宽加宽20mm
2.缝两侧结构体系不同时,按不利情况确定
缝两侧房屋高度不同时,按较低房屋高度确定
3.缝沿房屋全高设置,地下室和基础可不设,但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接
4.相邻结构基础存在较大沉降差时,宜加宽防震缝
墙体布置
宜双向布置,尤其是抗震时应避免单向布置
门窗洞口宜上下对齐,成列布置。底部加强部位不宜采用错洞墙,且所有部位不宜采用叠合错洞墙
墙肢长度不宜超过8m,且墙段总高与墙肢高度之比应大于2.当墙肢较长时宜开设洞口,各墙段间设置弱连梁
应避免楼面梁垂直支承在无翼墙的剪力墙的端部(《审查要点》3.6.3/6)
当墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应至少采取以下一种措施:
一般剪力墙的底部加强部位高度的取值:
(说明:当有地下室时,墙肢总高度应从地上一层(首层)算起,但底部加强部位应额外加上地下室的高度)
截面设计
构件截面长边与短边之比大于4时,宜按墙的要求进行设计(《砼规》10.5.1)
矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于5
当其比值小于5时――其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值,当一、二级抗震时,应较正常墙肢的相应值减0.1,三级时不宜大于0.6
当其比值不大于3时――宜按框架柱进行设计,但纵向钢筋的最小配筋率不变,且箍筋宜沿全高加密
双肢剪力墙的抗震设计中,墙肢不宜出现小偏拉,当任一墙肢出现大偏拉时,两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以1.25的增大系数
(说明:剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣――小偏拉
剪力墙截面设计的内容:平面内的斜截面受剪、偏压或偏拉、平面外轴心受压
在集中荷载作用下,墙内宜设置暗柱,并注明暗柱纵筋的连接方式,无暗柱时应进行局部受压承载力验算
一级抗震时,墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算
截面厚度
一、二级抗震时,底部加强部位≥(内容参见高规)
其他部位≥
(《砼规》11.7.9/1)补充:当墙端无端柱或翼墙时,≥层高的1/12
三、四级抗震时,底部加强部位≥
其他部位≥
非抗震时,≥
当不能满足上述要求时,应进行墙体的稳定计算(高规附录D)
剪力墙井筒中,分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小,但不宜小于160mm.
截面尺寸还应符合受剪要求
剪力墙的厚度不宜小于楼层高度的1/25(《砼规》10.5.2)
轴压比限值
一般剪力墙底部加强部位――二级抗震0.6、一级(7、8度)抗震0.5、一级(9度)抗震0.4
参考文献:
1、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
结构设计要点范文2
关键词:结构设计,施工图
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
中图分类号TU318
改革开放以来,随着经济的不断发展,我国的城市化进程不断加快,基础设施迎来了建设的。作为基础设施重要组成部分的房屋建筑工程也得到了很大的发展,但同时也存在一些问题。建筑工程设计工作中,因为设计周期大大缩短, 设计人员参差不齐,常常发生设计方面概念和方法上的差错。这些差错的产生,有的是由于设计人员对一般工程尤其是多层建筑的设计没有引起足够重视,盲目参照或套用其他工程的图纸;有的则是由于设计者对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的结构概念不清晰,只懂软件,不懂结构。
一、建筑结构设计的基本过程
建筑结构设计大体可以分为结构方案、结构计算和施工图设计三个部分,下面分别对其进行介绍。
1.1 设计方案
根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。在这个环节结构设计人结构概念的清晰与否直接决定了选择的结构体系是否合理。
1.2 结构计算
荷载的计算荷载包括外部荷载和内部荷载上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次,构件的试算。根据计算出的荷载值,构造措施要求,使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。结构计算的过程中除了结构的进一步优化,同时也是个专业进行配合磨合的过程。
1.3 施工图设计
内力的计算,根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。除了按计算结构绘制施工图外,结构的构造是否合理,图纸信息是否详尽,简单明了是结构施工图的阶段需要把握的要点。
二、房屋建筑结构设计的基本原则
设计师在设计房屋建筑时,要考虑结构的紧密性和适用性,为了实现这一目标,一般要遵循以下这些原则进行设计:
2.1 抓大放小的原则
房屋建筑结构虽然是由各种构件而组成一个整体,但各个构件的作用都是不一样的,根据它起到作用的重要性有主次之分,这样可以有效地应对外界的侵袭。
2.2 设置多道防线的原则
房屋结构只有层层设置,当收到外力破坏时,它都会合力合作。
2.3 刚柔并济的原则
如果单凭结构的刚性它的变形能力就比较差,而如果结构太柔却会造成变形太大而无法使用,造成整体倾斜,因此要遵循刚柔并济的原则。
2.4 打通关节的原则
打通关节维持平衡可以永远保持静止状态,如果遇到力量不能通畅,各个构件之间的静态平衡遭到破坏,那么它的结构就会发生变化。
结构设计的要点
3.1 吃透建筑图
结构设计,首先当然要有建筑施工图,还要能真正看懂建筑施工图,了解建筑师的设计意图以及建筑各部分的功能及做法,建筑物是一个综合系统,所涉及的面很广,所以在看建筑图的同时,作为一个结构师,需要和建筑,水电,暖通空调,勘察等各专业进行咨询了解各专业的各项指标。在吃透了建筑图结构师才能成竹在胸,才能完整的讲建筑师的设计理念树立起来。
3.2 结构设计说明
主要是设计依据,抗震等级,人防等级,地基情况及承载力,防潮抗渗做法,活荷载值,材料等级,施工中的注意事项,选用详图,通用详图或节点,以及在施工图中未画出而通过说明来表达的信息。如混凝土的含碱量不得超过3kg/m3 等等。
3.3 建模(以框架结构为例)
当结构师对整个建筑有了一定的了解后,可以考虑建模了,建模就是利用软件,把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来,然后再利用软件的计算功能进行适当的调整,使之符合现行规范以及满足各方面的需要.现在进行结构设计的软件很多,常用的有PKPM,广厦,TBSA等,大致都差不多。
首先要建轴网,这个简单,反正建筑已经把轴网定好了,输进去就行了。
然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的确定需要一定的经验,作为新手,刚开始无法确定也没什么,随便定一个,慢慢再调整也行。柱子布置也需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念,柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用。不过建筑师在建筑图中基本已经布好了柱网,作为结构师只需要对布好的柱网进行研究其是否合理.适当的时候需要建议建筑更改柱网.当布好了柱网以后就是梁截面以及主次梁的布置。梁截面相对容易确定一点,主梁按 1/8~1/12 跨度考虑,次梁可以相对取大一点主次梁的高度要有一定的差别,这个规范上都有要求。而主次梁的布置就是一门学问, 这也是一个涉及安全及造价的一个大的方面.总的原则的要求传力明确,次梁传到主梁,主梁传到柱.力求使各部分受力均匀。
还有,根据建筑物各部分功能的不同,考虑梁布置及梁高的确定。梁布完后,基本上板也就被划分出来了,当然悬挑板什么的现在还没有,需要以后再加上梁板柱布置完后就要输入基本的参数,比如混凝土强度,每一标准层的层高,板厚,保护层,这个每个软件设置的都不同,但输入原则是严格按规范执行.当整个三维线框构架完成,就需要加入荷载及设置各种参数了,比如板厚,板的受力方式,悬挑板的位置及荷载,这时候模形也可以讲基本完成了,生成三维线框看看效果吧,可以很形象的表现出原来在结构师脑中那个虚构的框架。
3.4 计算
计算过程就是软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程,在计算的时候我们需要根据实际情况调整软件的各种参数,以符合实际情况及安全保证, 如果先前所建模型不满足要求,就可以通过计算出的各种图形看出,结构师可以通过对计算出的受力图,内力图,弯矩图等等对电算结果进行分析,找出模型中的不足并加以调整,反复至电算结果满足要求为止,这时模型也就完全的确定了.然后再根据电算结果生成施工图,导出到CAD中修改就行了,通常电算的只是上部结构,也就是梁板柱的施工图,基础通常需要手算,手工画图,现在通常采用平面法出图了,也大大简化了图纸有利于施工。
3.5 绘图
当然,软件导出的图纸是不能够指导施工的,需要结构师根据现行制图标准进行修改, 这就看每个人的绘图功底了,施工图是工程师的语言,要想让别人了解自己的设计,就需要更为详细的说明,出图前结构师要确定, 别人根据施工图能够完整的将整个建筑物再现于实际中,这是个复杂的过程,需要仔细再仔细,认真再认真。结构师在绘图时还需要针对电算的配筋及截面大小进一步的确定,适当加强薄弱环节,使施工图更符合实际情况,毕竟模型不能完完全全与实际相。
四、结束语
总之,随着科学技术的不断进步,各种先进的设计软件被运用到房屋建筑结构设计中,大大减轻了设计人员的工作量,提高了劳动生产率,同时也提高了房屋建筑结构的设计质量,使得设计质量越来越朝着标准化方向发展。房屋建筑结构的设计是个全面而又系统的工作,它需要设计人员具有全面的设计理论知识和不断创新、不畏艰苦的精神。在实际工作中,要认真总结经验,不断提高自己的综合素质和不断加强自身业务能力,让自己设计的作品既满足各方面的要求,还能体现自己的风格。
参考文献:
[1]徐国华.建筑结构设计的基本方法及注意事项[J].科技咨询导报.2007(11) .
结构设计要点范文3
关键词;钢结构;结构设计;设计要点
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
中图分类号:TU765 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
1钢结构特性分析
钢结构是以钢材为材料做成受力构件的结构。近年来,钢结构住宅凭借其安装容易、造价低等多种有点,获得了迅速的发展。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比,钢结构有如下一些特点。
首先,钢作为建筑材料,具有很好的强度和韧性。在建设跨度加大或者荷载较大的工程项目时,选用钢无疑是明智的选择。钢材的材质较为均匀,与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此,钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制,材质波动的范围小。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好,结构在一般条件下不会因超载而突然断裂;韧性好,结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面,由于钢材的强度高,做成的构件截面小而壁薄,受压时需要满足稳定的要求,强度有时不能充分发挥。
其次,钢结构制造简便,专业化的金属构件精确度较高。钢结构材料密度大,但是由于钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多,所以重量轻,以同样的跨度承受同样荷载,钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的 1/3 至 1/4,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近 1/10,为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构,如建造在交通不便的山区和边远地区的工程,重量轻也是一个重要的有利条件。
但是同时我们也应该客观地认识到钢结构存在的缺陷,其耐腐蚀性和耐火性都有待提高,防护费用与企业结构相比的造价费用也高。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能,已经逐步推广应用,并取得了良好的效果。钢材长期经受 100℃辐射热时,强度没有多大变化,具有一定的耐热性能,但温度达 150℃以上时,就须用隔热层加以保护。钢材不耐火,重要的结构必须注意采取防火措施。例1 钢结构住宅发展的前景和优势
2钢结构住房未来的发展前景
将钢结构体系用于住宅建筑可以充分发挥钢结构延性好、塑性变形能力强、具有优良抗震性能等优点,从而大大地提高住宅的安全可靠性。近年来的地震灾害,尤其是台湾大地震调查结果证明了钢结构在地震中的良好表现。钢结构住宅比传统建筑更好地满足建筑上大开间、灵活分隔的要求,并可通过减少柱的截面面积和使用轻质墙板提高使用面积率。目前,经国内广泛研究、实验分析,钢结构用于民用住宅,具有良好的发展前景和独特的优势。
3、钢结构房屋结构设计中要点解析
住宅房屋的结构设计注重结构的刚度强度耐久性和稳定性,这也是出于结构安全方面的考虑。结构方案尽可能节约钢材,减轻钢结构重量;尽可能缩短制造、安装时间,节约劳动工日;结构构件应便于运输、便于维护;在可能条件下,尽量注意美观,特别是外露结构,有一定建筑美学要求。按照上述原则,根据实际案例建筑设计的布置和功能要求,综合考虑了结构的经济性、建筑设计的特点和施工合理性等因素,采用钢框架—支撑和钢框架—剪力墙结构体系,并分别进行布置。
3.1必须把握的设计原则
梁柱体系平面采用普通梁格体系。梁采用热轧焊接 H 形截面钢梁,柱为焊接箱型钢柱。整个结构设计成刚性框架结构,竖向荷载由梁、板、柱承担。框架的梁与梁、梁与柱、柱与基础均按刚性连接设计,现场连接采用高强螺栓与焊接共同作用。次梁为 H 形截面单跨简支梁,设计主次梁时均不考虑楼盖与钢梁的组合作用。钢框架—支撑结构体系通过布置中心支撑来抵抗水平荷载。钢框架—剪力墙结构体系的中间部分电梯井与楼梯间布置钢筋混凝土剪力墙,来抵抗水平外力的冲击。楼盖体系一般各层楼(屋)盖均采用钢筋混凝土楼(屋)盖,楼板厚度依结构计算定为 110mm,140mm。在结构计算中,认为楼盖刚度足够大,符合平面内无限刚性的假定。基础形式钢框架—支撑采用柱下独基,钢框架-剪力墙采用柱下独基与筏板基础。内外墙体系框———剪采用蒸压轻质加气混凝土板材(简称 ALC 板材),外墙板厚为 200mm,内墙板厚 100mm。框—支采用陶粒砼砌块。
3.2设计要点分析
1)初步判断阶段:判断核实的结构类型
虽然钢结构具有高强度等优良特性但也存在许多缺陷,设计第一步要分析是否采用钢结构。钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
2)安全可靠性是节点设计的出发点
节点设计应该充分考虑安全可靠性,应给与足够的重视。钢结构的节点设计包括梁-柱节点、梁-梁节点、柱-柱节点、柱脚节点、柱帽节点等。设计时应确保节点的安全可靠,并尽量采用简捷、稳定、可靠的施工工艺,减少或避免现场的焊缝连接。钢节点的形式按传力特性大体可以分为三类:铰节点、半刚性节点、刚性节点。刚性、铰接节点的受力性能、施工工艺研究得比较成熟,因此在工程中取得了广泛的应用。
3)概念设计
在结构选型和布置极端,概念设计的理念十分重要,主要可以用来就难以精确理性分析的问题,依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
4)构件设计
构件设计是钢结构设计中重要的内容之一。要综合考量多方面的因素,首当其冲要考虑的就是选择材料方面。通常主结构使用单一钢种以便于工程管理,经济考虑,也可以选择不同强度钢材的组合截面。构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面,这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。当前的结构软件,都提供截面验算的后处理功能。由于程序技术的进步,一些软件可以将验算时不通过的构件,从给定的截面库里选择加大一级,并自动重新分析验算,直至通过,如sap2000等。这是常说的截面优化设计功能之一。它减少了结构师的很多工作量。
参考文献:
[1] 刘玉株.钢结构住宅技术问题讨论[J].建筑创作,2003.
结构设计要点范文4
【关键词】建筑结构;结构设计;要点
建筑结构是支撑房屋建筑的骨架,建筑师和设计工程师应严格按照建筑结构的相关规定,利用先进的设计理论,合理地设计建筑的结构布局形式。我国的建筑结构设计起步晚,建筑结构设计的发展跟不上经济发展的步伐,因此,在实际的一些建筑工程中也出现了许多问题。鉴于当前建筑结构设计出现的各种问题,有必要明确建筑结构设计的原则和要点,为建筑设计人员提供参照标准,使建筑结构设计向更加安全、可靠、适用和经济的方向发展。
1、建筑结构的设计目的
在目前阶段的技术层次上,使用最经济的方式以实现预定条件下能够符合设计所预期的各种功能的具体化要求,包含了安全性、适用性与耐久性等方面[1]。
(1)安全性,其用于指结构应当可以承受在正常使用过程中可能会出现的各种荷载与变形等实际作用,在偶然事件发生时与在发生后结构仍然可以维持原本应有的整体稳定性,也就是结构只是产生了局部损坏而并不会导致倒塌的后果。
(2)糙用性,其用于指结构处于正常使用过程当中,应当具备理想的工作性能。
(3)耐久性,其用于指结构在正常使用与正常维护的基础条件下应当具备足够的耐久性能,可以达到正常使用到预定的设计使用期限结构的功能标准要求,归纳起来为结构的可靠性,即在规定的设计使用期限与规定的条件下,结构能够达到预到的功能。
2、建筑结构的设计原则
(1)抗震验算过程各种不同的楼盖与设置取决于理论计算方法。在进行抗震验算过程中应当需要特别注意场地的实际类别。尽可能添加剪力墙,能够在很大程度上改善结构相应的抗震性能。结构应当设计成双向梁柱刚接体系,需要强化垂直地震作用的具体化设计。
(2)雨篷不能够在填充墙内出挑。大跨度形式雨篷与阳台等处梁应当充分考虑抗扭。考虑抗扭的实际情况时,扭矩应该是梁中心线处板的负弯矩与跨度乘积的一半。
(3)框架体系结构当中的电梯井壁应当使用粘土砖砌筑,然而不可以使用砖墙承重。应当使用各层的梁承托各层相应的墙体重量。梯井四角位置添加构造柱,层高相对比较高时应当在门洞上方位置添加合适的圈梁。由于楼电梯间位置相对比较偏,梯井使用混凝土墙时刚度很大,其它位置不添加剪力墙,对梯井与整体结构都是非常不利的因素。
(4)如果地下水位相对比较高时,暖沟应当需要具备防水功能。通常可以设计出u型混凝土暖沟,暖气管经过防水套管进入到室内暖沟。存在地下室的情况时,混凝土应当具备抗渗作用,混凝土强度等级应当达到C25标准以上,同时混凝土内应当掺人适当的膨胀剂。
(5)建筑布局显得非常不规则时,结构设计应当依据建筑布局能够做出合理的结构布置,并且实行合适的构造措施。
3、建筑结构的设计要点
3.1加强建筑物地基结构设计
为了避免因为地基沉降或者不均匀沉降引发的构件开裂或者破坏现象,能够从建筑措施、结构措施、地基与基础措施等各个方面实施控制。地基的结构设计应当分别根据高层建筑和多层建筑从而考虑具体的不同设计[2]。
(1)对于高层建筑而言,因为需要一定的埋设深度,根据经济的角度分析,基础通常使用桩箱或者桩筏相互结合的形式。这时应当确保箱体的整体刚度;如果土层出现较大起伏时,应当使得同一建筑结构下的桩端处在同一土层当中并且应当充分考虑可能出现的液化影响后果。
(2)对于多层建筑而言,考虑经济因素的角度,通常不会实施长桩的方案。然而对于软土层覆盖层厚度相对比较大的区域,一般都应当通过地基处理的方法来实现控制建筑物沉降的直接目的。通常使用的软土地基处理方式种类比较多,但是在选取合适的地基处理方案之前,应当仔细研究上部结构与地基两方面的特性与环境状况,并且依据工程设计的具体要求,明确地基处理范围与处理后要求需要达到的技术标准,以及各种处理环节的适用性。另外综合考虑处理方案的成熟程度与施工单位的实际经验,进行多方案的对比,最后选取安全实用与经济合理的实际处理方案。
3.2 防止出现地基沉降或者不均匀沉降现象
预防不均匀沉降带来的危害,需要从建筑措施、结构措施、地基与基础措施等各个具体方面实行控制。对于高层建筑而言,一定程度的埋设深度是需要充分考虑的,应当能够保证箱体本身的整体刚度,群桩设置的形心应当和上部结构重心达成相互吻合的效果。地基经过处理之后,还要求能够符合规定的强度与变形要求。
3.3高层建筑高宽比
《高层建筑混凝土结构技术规程》此项标准规范对于高层建筑所适用的最大高宽比具有明确的实际要求,然而在计算高宽比的过程时,对于建筑宽度的取法是没有提供相应的明确规定,在其中的第3.2.3条的条例说明当中指出“一般场合,可按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比,对于不宜采用最小投影宽度计算高宽比的情况,应由设计人员根据实际情况确定合理的计算方法,对于实际施工的设计人员而言,难以确定恰当的计算方法,并且这成为一项涉及到建筑本身是否属于超限高层建筑的实质性敏感问题,应当存在一个相对比较为准确的取法,以方便设计与审查人员有效地掌握。
3.4 框支梁支放在剪力墙上的设计问题
《高层建筑混凝土结构技术规程》与《建筑抗震设计规范》这两项标准规范中对框支梁与框支柱的截面与配筋都提供了详细具体的规定,然而对框支梁放置在混凝土剪力墙上时却没有提供任何相关的规定或者建议。实际上,如果框支梁放置在混凝土剪力墙上时,可视为施加给剪力墙一个相对比较大的集中荷载,其包含竖向与水平向、集中压力与推拉力以及集中弯矩与扭矩。即使剪力墙沿墙长度方向存在着较强的承载能力,然而垂直于剪力墙支放的框支大梁所传荷载的作用方向恰好是剪力墙的弱轴方向。所以如果框支梁直接放置在混凝土剪力墙上时,应当以下若干个方面进行剪力墙的设计考虑。
(1)根据底部加强位置无翼墙的标准要求,即为层高的1/12,参考《高层建筑混凝土结构技术规程》对于框支柱截面高度限制的相关说明,以及框支梁钢筋水平段的具体锚固要求等各个方面进行剪力墙厚度的初步确定[3]。
(2)在超过框支梁宽度范围的剪力墙中根据框支柱的具体要求实现暗柱设置,实行相应的构造计算与配筋。
(3)对于框支粱所传集中荷载实行局部形式的抗力验算。
4、结束语
建筑结构设计是一门具有高深学问的系统、全面的工作,建筑结构设计者要充分认识这份工作的重要性,精通建筑设计的理论和内容,遵循建筑结构设计的原则,把握建筑结构设计的要点。只有不断发展和完善建筑结构设计理论,设计出更高水平的建筑,迎合更多人的需求,才能跟经济发展的步伐。
参考文献
[1] 翟玉美.建筑结构设计的工程实例分析[J].城市建筑,2012(11).
结构设计要点范文5
【关键词】六度地震区;框架结构;抗震设计;结构设计
引言
从众多地震灾害调查结果表明,框架结构设计时其抗震设计不可忽视,而且占有重要作用,是减轻未来地震灾害最有效、最积极的措施。然而对于大多数从事结构设计的人员来说,对6度地震区的抗震设防理解并不清晰,存在一种设计思想就是认为6度地震区的框架结构不需考虑其抗震设计,因此,对于6度地震区框架结构设计时并没有严格按照抗震规范设计进行抗震设计,这导致所设计的框架结构并不利于其抗震,导致其存在一定的安全隐患。如1984年江苏南沙所发生的6.2 级地震,造成地处6度地震区的南通市3人死亡,500户房屋倒塌,海门县1000余间房屋被震坏。这事件表明了对于6 度地震区来说,也应该重视该地震区的框架结构抗震设计。本文将结合某6度地震区的宿舍楼结构设计实例,对6度地震区的框架结构设计过程中的一些问题进行深入探讨。
1 项目简介
本工程为某中学宿舍楼,该宿舍楼建筑总层数为6 层,建筑宽 15.24m,长 50.04m,占地面积为722.30m2,建筑面积为3860.50m2,结构类型为现浇钢筋混凝土框架结构。本工程结构设计使用年限为50年,该宿舍楼位于6 度抗震设防区,设计基本地震加速度为0.05g,宿舍楼的抗震设防类别为乙类,建筑结构安全等级为二级。该宿舍楼平面图见图1所示。
2 6度地震区框架结构体系特点及震害特点
2.1 框架结构体系特点
框架结构体系是指由有梁、柱等杆系构件组成的,能承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。其优点是建筑平面布置灵活,自身重量较轻因而产生的地震作用也较小。在结构设计时,通过采取合理抗震设计措施,将会使其具有良好的延性性能,因此能借此可以耗散地震时输入到结构中的能量。但是框架结构体系的缺点是侧向刚度较小,地震时会产生较大的水平变形,容易引起非结构构件的破坏,有时甚至造成主体结构的破坏。
2.2 6度区框架结构震害特点
即使在6度地震区,如果框架结构设计不合理将会造成框架在地震灾害中出现因强度和延性不足而发生破坏。其震害通常表现为:(1)框架柱的震害重于框架梁;角柱的震害重于内柱;短柱的震害重于一般柱;柱上端震害重于下端。(2)柱端弯剪破坏,上下柱端出现水平和斜裂缝,有时也有交叉裂缝,混凝土局部压碎,梁端形成塑性铰。(3)柱身剪切破坏,柱身出现交叉斜裂缝,箍筋屈服崩断。(4)角柱破坏,地震时房屋发生扭转,角柱受剪力最大,同时受双向弯矩作用,其约束较小,震害较大;短柱破坏,短柱能吸收较大的地震剪力,常发生剪切破坏,形成交叉裂缝甚至脆断。(5)框架梁的震害多发生在梁端。在地震作用下,梁端纵向钢筋屈服,出现上下贯通的垂直裂缝和交叉裂缝。(6)在梁负弯矩钢筋切断处,由于抗弯能力消弱也容易产生裂缝,造成梁剪切破坏,是脆性破坏;框架梁、柱节点核芯抗剪强度不足引起的破坏。(7)节点区剪压比较大时,箍筋可能尚未屈服,混凝土被剪压,酥碎破坏。(8)节点处构造措施不当引起的破坏;节点搭接不合理引起的破坏。(9)框架中填充墙的产生的震害。
3 6度地震区框架结构设计理念
对于6度地震区的建筑来说,抗震规范明确规定这些建筑不需要进行地震作用计算,但要对建筑进行抗震构造措施。因此,可以看出对于6度地震区的框架结构设计来说,更重要的偏向于对框架结构进行概念设计以及构造措施。
3.1 建筑平面和立面布置力求对称、规则,质量和刚度变化均匀。建筑平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能的影响较大,规则的布置能提高抗震性能。因此,宜选择规则的形体,其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免侧向刚度和承载力突变。建筑平面不规则,容易加大扭转振动、局部振动和空间振动;竖向不规则,常引起过大的局部振动和应力变形的集中。本工程中,建筑平面和立面布置均规则,有利于抗震。
3.2 严把主体结构质量关。框架结构设计上,应充分考虑抗震构造措施,选择合理的承重方案,纵、横墙应尽量对齐,上下墙体也要对齐。合理布置楼梯间,同时还要加强构造措施。圈梁、构造柱应按要求设置。当墙体有削弱时,应进行验算,必要时应予加强措施。窗间墙、墙角等细部应符合规范要求。基础设计也应满足抗震需要。在施工中,应严格按要求作好墙体砌筑、构造柱的浇灌等。
4 6度地震区框架结构设计要点
鉴于大部分结构设计人员对6度地震区框架结构设计时抗震设防的理解认识不清,并没有严格按照抗震规范设计进行框架结构的抗震设计,这将会导致的一旦发生地震,为框架结构带来严重破坏。为此,现将结合笔者结构设计实践经验,探讨对于6度地震区来说,框架结构设计要点。
4.1 严格控制轴压比,增加安全储备。混凝土柱的受压破坏是一种脆性破坏,2010版《建筑抗震设计规范》第6.3.6确规定四级框架柱的轴压比不应大于0.90,6度区多层框架结构大部分为四级框架。限制框架柱的轴压比主要为了控制框架结构的延性,因为轴压比越大,柱的延性就越差,在地震作用下柱发生脆性破坏。限制框架柱轴压比可增加安全储备。本工程中,考虑到经济的原因,轴压比一般都在0.80-0.09之间。
4.2 重视“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚固”设计。要使地震灾害最小,及要求结构具有足够的延性。要保证构件(尤其是重要构件)有足够的延性才能保证结构有足够的延性。我国的建筑抗震设计规范规定采用“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚固”进行抗震设计,以保证结构的延性。因此,在进行抗震设计时,应按照节点处梁端实际受弯承载力小于柱端实际受弯承载力进行设计;抗震设计应要求构件的受剪承载力大于其屈服时达到的实际剪力;需要对框架节点核芯区截面抗震验算以及保证纵向钢筋具有足够的锚固长度。
4.3 重视框架结构抗震构造措施。构造措施在一定程度上影响着框架结构的抗震性能,可以采用以下构造措施,提高框架的抗震性能。1)梁截面尺寸不宜小于200mm,高宽比不宜大于4,净跨与截面高之比不宜小于4;2)梁的纵向钢筋配置和端部箍筋的配置也应满足相关的规定,梁的纵向钢筋配置沿梁全长顶面和底面的配筋,四级不应少于 2Ф12,梁端加密区的箍筋肢距,四级不宜大于 300mm,以防止地震中梁底出现正弯矩时过早屈服或破坏过重而影响承载力和变形能力的正常发挥,梁端箍筋在6d-8d时,能提高梁的延性;3)柱的截面的宽度和高度均不宜小于300mm,圆柱直径不宜小于 350mm, 剪跨比宜大于2,截面长边与短边的边长比不宜大于 3;4)柱纵向钢筋的配置应满足最小总配筋率要求,柱箍筋在规定的范围内应加密,以提高柱的抗压能力和变形能力;5)框架节点核芯区箍筋的最大间距和最小直径宜按柱箍筋加密的要求采用。
5 结语
本文结合某框架工程设计实例以及笔者从事结构设计实践经验,对6度地震区的框架结构体系特点以及框架结构震害特点进行了系统阐述,表明6度地震区框架结构进行抗震设计的必要性。同时提出6度地震区的框架结构设计理念以及设计要点。分析表明对于6度地震区来说,框架结构设计时应该注意轴压比的控制、强柱弱梁、强剪弱弯、强节点和强锚的概念设计、建筑平面和立面布置和抗震构造措施,同时提出在设计过程中应注意的事项及相关的解决措施或方法。
参考文献:
[1]刘桂娟.框架结构设计的过程和要点[J].黑龙江科技信息,2009,16(05):255~256.
[2]李辉.关于6度区抗震设计中某些问题的探讨[J].浙江工业大学学报,2005,33(03):349~351.
结构设计要点范文6
关键词:短肢;剪力墙;设计
引 言
随着经济发展和人们生活水平的提高,人们对住宅平面及空间的要求也随之增高,因此,以一般剪力墙结构为基础上部吸取框架结构优点的短肢剪力墙结构应运而生,但为了保证该种结构形式的各种性能在设计过程中应控制其要点。
1、短肢剪力墙结构及其设计布置原则
1.1 短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构是指墙体肢高与厚度比在5.8范围内的结构形式。其具有下列优点:符合建筑需要。连接墙体的梁位于竖向平面内的隐蔽型,其利用隔墙来布置竖向构件而使结构受力与建筑功能能够实现良好统一.既避免了梁柱突出问题同时当下部层数为大空间时可通过转换层来处理上下部结构的关系,布置灵活。
1.2 设计布置原则
短肢剪力墙应主要布置在房间间隔墙的交接部位,其数量应根据抗侧力要求设定,不可过多过少而导致结构过刚过柔;短肢剪力墙应尽量均匀布置以保证建筑物的刚心和质心一致;墙体若为短力墙应尽量对齐拉直以便形成成片的联肢抗侧力结构;若水平荷载较大或建筑物外形不规则应在平面外各角点及外边缘处布置短肢剪力墙来满足平面刚度和结构整体性;墙肢不应过厚以避免凸出墙体表面。如在TBSA软件进行设计时,其计算模型都是杆件、薄壁杆件模型,其中梁柱为普通杆件,其每端有六个自由度,墙体则视为薄壁杆件,每端有七个自由度,同时其考虑了墙单元非平面变形的影响。
2、设计控制要点
2.1 强柱弱梁
强柱弱梁为延性框架结构设计原则,在短肢剪力墙结构设计中应遵循强墙肢弱连梁的原则,由于随着连梁的刚度增大连梁和墙肢的内力增大最终导致结构的地震作用也随之增大,若采用增加配筋来解决则不仅会造成浪费同时可能导致构件超筋而无法施工,因此在设计过程中应不宜采用窗下墙作为连粱,由于窗下墙高度大会形成刚度很大的剪切块而不利于其抗震性能,应将连粱设计为截面和刚度较小的弱连梁。
2.2 轴压比与短柱
高层建筑中为了控制柱的轴压比而往往导致柱的截面很大,即使采用高强混凝土其断面尺寸也不能明显减小,因此在设计过程中为了保证柱处于大偏压状态并防止受拉钢筋未达屈服而混凝土已被压碎的结果应限制轴压比,以防止柱的塑性变形能力小、结构延性差,在地震中耗散和吸收的地震能量少结构容易破坏现象。但在结构设计中若能保证强柱弱梁设计原则并且能保证梁具有良好的廷性则当柱子进入屈服状态的可能性就大大减小,该种情况下既可适当放松轴压比限制;同时部分高层建筑底部几层柱的长细比虽小于4但其不一定为短柱,因为只有当柱的剪跨比小于2的情况下方为短柱。
2.3 抗震薄弱环节及概念设计
短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节是建筑平面外边缘及角点部位的墙肢、一字形短肢剪力墙及连梁。地震作用下产生扭转效应时其外边缘及角点处墙肢会首先开裂;在高层建筑中由于短肢剪力墙截面面积小且承受较大的竖向荷载而破坏严重,尤其是一字型结构墙体破坏最严重等,因此在短肢剪力墙结构设计过程中针对这些薄弱环节应加强概念设计和抗震构造措施,必要时可采用一般剪力墙来调整刚度中心使其接近建筑质心以减小扭转效应;设计时尽量利用电梯、楼梯间形成核心筒以保证有足够的刚度来抵抗水平力,但在采用核心筒时应确保其与结构连接可靠;可采用适当增加平面外边缘及角点处的墙肢厚度及长度以严格控制轴压比和加强剪力墙内配筋来提高墙肢的抗扭刚度、承载力及延性;宜在墙体两侧都采用梁与之拉结同时避免采用一字型墙肢或加大配筋、减小轴压比、设置端柱等措施来克服短肢剪力墙截面小、壁薄平面外稳定性差的缺点。
2.4 墙体配筋
短肢剪力墙约束边缘构件配筋特征值应比相同轴压比的框架柱高一级,轴压比小于0.3的短肢剪力墙及非加强部位的短肢剪力墙的边缘构件的构造设置也应高于一般剪力墙;短肢剪力墙的截面高度一般控制在1.2-2.0m范围内,其约束边缘构件长度一般区450mm,其边缘构件的纵向配筋除应满足规范要求外宜按照框架柱要求设置;在进行抗震设计时其纵向配筋中底部加强部位不宜小于1.2%,其它部位也不宜小于1.0%;短肢剪力墙应采用双排布筋.竖向筋在内,水平筋在外,两排筋间拉结筋呈梅花形布置,并保证每根竖筋都有拉结筋连接。肢长大于3倍而小于4倍的墙肢应按照柱要求配筋,并将其外套箍筋兼做水平筋。
2.5 墙体数量
在短肢剪力墙设计中其筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震力矩不宜小于结构总底部的地震倾覆力矩的50%,即短肢剪力墙承担的力矩不应超过总力矩的50%,此即为墙肢数量上限;设计规范中虽未明确规定剪力墙肢数量下限,但若短肢剪力墙承受竖向荷载面积较大时,尤其是达到楼层面积的50%甚至更多时,则应布置一定数量的筒体或一般剪力墙来保证短肢剪力墙承担力矩不超过总力矩的50%,否则应调整设计。一般短肢剪力墙数量下限控制在低于上限10%左右的范围内,超出此范围则不宜按短肢剪力墙进行设计。