框架結構梁板柱的布置原則及方法

2022-06-20 10:06:04 字數 2883 閱讀 7348

改革開放以來,隨著我國經濟的迅猛發展,我國的建築也發展迅速,設計思想也在不斷更新。鋼筋混凝土框架結構就是符合社會發展要求的一種結構,目前應用也是最為廣泛,但其結構設計中還存在許多問題。該文從結構設計計算、構造措施等方面**了框架結構梁板柱設計中需要注意的問題

框架結構是由梁、柱構件組成的空間結構,既承受豎向荷載,又承受風荷載和**作用,因此,必須設計成雙向結構體系,並且應具有足夠的側向剛度,以滿足規範、規程的樓層層間最大位移與層高之比的限制。由於框架的平面布置靈活,可以最大程度的滿足使用要求,所以在合理的高度和層數的情況下,框架結構能夠提供較大的建築空間。

2.1結構體系

合理的建築結構體系應該是剛柔相濟的。結構剛性強則變形能力差,強大的破壞力瞬間襲來時,需要承受的力很容易造成區域性受損最後全部毀壞;而韌性大的結構雖然可以很好的消減外力,但容易造成變形過大而無法使用甚至建築傾倒。因此框架應沿建築的兩個主軸雙向設定,形成雙向梁柱抗側力體系。

且在剛接體系除個別部位外,框架的梁柱應採用剛接,以增大結構剛度和整體性。

2.2 結構受力

結構傳力路徑要求簡單、合理且有利於抵抗水平和豎向荷載,受力明確,傳力直接,以減少扭轉

平面布置應簡單、規則、對稱、均勻,以保證良好的整體性;避免過大內收和外伸(凹角處應力集中);質心於剛心宜接近,避免平面不規則結構,

建築的立面和豎向剖面宜規則,結構的側向剛度宜均勻變化,豎向抗側力構建的截面尺寸和裁量強度宜自下而逐漸減小,避免抗側力結構的側向剛度和承載力突變,以免出現薄弱層。

3.1框架梁截面尺寸

根據《高規》6.3.1條規定,框架結構的主梁截面高度可按確定,為主梁計算跨度;梁淨跨與截面高度之比不宜小於4,梁的截面寬度不宜小於200㎜,梁截面的高寬比不宜大於4。

當梁高較小或採用扁梁時,除驗算其承載力和受剪截面要求外,尚應滿足剛度和裂縫的有關要求。在計算梁的撓度時,可扣除梁的合理起拱值;對現澆梁板結構,宜考慮梁受壓翼緣的有利影響。

框架梁是框架結構在**作用下的主要耗能構件,因此梁的塑性鉸區必須保證有足夠的延性。梁的剪跨比、截面的剪壓比和配筋率、受壓區高度比等都是影響梁延性的因素。按照不同抗震等級對上述各因素的要求,在**作用下,樑端塑性鉸區保護層容易脫落,如果框架梁的截面寬度過小,梁的截面損失比例則比較大。

為了對節點核心區提供約束以提高梁的受剪承載力,梁截面寬度不宜小於柱寬的1/2,如不能滿足其要求,則應考慮核心區的有效受剪截面。

3.2 柱網尺寸

框架結構的柱網布置既要滿足生產工藝和建築平面布置的要求,又要使結構受力合理,施工方便。柱網尺寸及層高應根據建築功能要求、施工條件及材料裝置等各方面因素來確定。

框架柱的截面尺寸可根據柱支撐的樓層面積計算由豎向荷載產生的軸力設計值(荷載分項係數可取1.30),按下列公式估算柱截面積,然後再確定柱邊長。

僅有風荷載作用或無**作用組合時

有水平**作用組合時

為增大係數,框架結構外柱取1.3,不等跨內柱取1.25,等跨內柱取1.2;框剪結構外柱取1.1~1.2,內柱取1.0.

有**作用組合時柱所需截面面積為:

式中 ——柱軸壓比限值見《混凝土規範》表11.4.16

——混凝土軸心抗壓強度設計值

校核框架柱截面尺寸是否滿足構造要求:非抗震設計時,不宜小於250mm,抗震設計時,不宜小於300mm;圓柱截面直徑不宜小於350mm;柱截面高寬比不宜大於3;柱剪跨比宜大於2,以避免產生剪下破壞。在設計中,樓梯間、裝置層等部位難以避免短柱時,除應驗算柱的受剪承載力外,還應採取措施提高其延性和抗剪能力。

框架柱剪跨比可按下式計算:

式中——框架柱的剪跨比,反彎點位於柱高中部的框架柱,可取柱淨高與2倍柱截面的有效高度之比值

——柱端截面組合的彎矩計算值,可取上下端的較大值

——柱端截面與組合彎矩計算值對應的組合剪力計算值

——計算方向上截面的有效高度

框架柱截面的組合最大剪力設計值應符合下列條件:

無**作用組合時:

有**作用組合時:

剪跨比大於2

剪跨比不大於2

式中 ——剪力設計值

——矩形截面的寬度,t形截面、工形截面的腹板寬度

——計算方向上截面的有效高度

——混凝土強度的折減係數

3.3現澆板的厚度

按照受力特徵,混凝土樓蓋的周邊支撐板可分為單向板和雙向板。用、分別表示長短跨方向的計算跨度,將的板稱為單向板,即主要在乙個跨度方向受彎曲的板;的板稱為雙向板,即在兩個跨度方向受彎的板。對於2<<3的板,可按單向板設計,但應適當增加沿長跨方向的分布鋼筋。

各類現澆板為滿足承載力和剛度、防火和預埋暗管的要求,板的最小厚度和板厚與跨度的比值都必須滿足:一般樓層現澆板厚不應小於80mm,當板內有預埋暗管時不宜小於100mm;頂層樓板厚度不宜小於120mm,宜雙層雙向配筋;普通地下室頂板厚度不宜小於160mm;等等《混凝土設計規範》的相關規定。

單向板:為了保證剛度,單向板的厚度應不小於跨度的1/40(連續板)、1/35(簡支板)以及1/12(懸臂板)。在滿足上述要求的前提下,為減輕現澆板的自重並且節約資源,板厚應盡量的薄些。

雙向板:板厚不宜小於80mm,由於撓度不再另外驗算,雙向板的板厚與短跨跨度的比值需滿足剛度的要求:

簡支板 ≥1/45

連續板 ≥1/50

對於周邊與梁整體連線的雙向板,由於在兩個方向受到支撐結構對變形的約束,整塊板內存在穹頂作用,使板內彎矩大大減小。所以,對四邊都與梁整體連線的現澆板,規範允許對其彎矩設計值按以下幾種情況進行折減:

中間跨和跨中截面以及中間支座截面處,可減小20%

邊跨的跨中截面以及樓板邊緣算起的第二個支座截面處,當<1.5,時可減小20%;當1.5≤≤2.

0時可減小10%,式中為垂直與樓板邊緣方向板的計算跨度;為沿樓板邊緣方向板的計算跨度。

樓板的角區格不折減。

3.4抗震設防

建築在設計時應滿足當地的抗震設防烈度,對於重要的建築物還要提高設防等級。因此結構布置應能抵抗**來襲時的**力。即應滿足「三水準,兩階段」的基本抗震設防要求。

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