多层结构体系

多层结构体系（精选8篇）

多层结构体系 篇1

多层建筑在今后几十年内仍是我国各地区发并对今后的研究工作和发展方向进行了展望。结构形式。本文通过一系列的分析, 对目前多层住宅采用何种结构体系进行了有益的研究和探索, 并对今后的研究工作和发展方向进行了展望。

1 现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系

20世纪90年代以来各大城市 (如上海、北京等) 商品混凝土发展很快, 混凝土搅拌车、泵送、布料机都已逐步配套, 不但效率高, 并且在模板、钢筋和混凝土施工中不断创新, 工业化水平发展很快, 因此应该充分发挥这方面的优势, 采用这个方案具有以下优点:

1.1 彻底摆脱砌筑、抹灰等笨重体力劳动。所有剪力墙全部采用大模板施工工艺, 确保清水混凝土, 拆摸后不再抹灰。

1.2 简化装饰工艺。

拆模后不再抹灰, 个别模板接缝可用手提砂轮打磨只用“粉刷石膏”刮2mm-3mm。表面平整光滑可以不再涂刷涂料, 既加快了装修施工速度及整个工程进度, 并且彻底解决了抹灰的裂缝和空空鼓等通病。

1.3 由于采用钢筋混凝土结构墙体后, 减薄了墙体厚度, 取消了内、外墙的抹灰厚度, 从而增加了实际建筑使用面积。

据初步统计:钢筋混凝土内墙厚度为140mm, 比240mm砖墙加40mm厚抹灰的墙体减薄一半, 整个建筑使用面积可以增加4%-5%。

1.4 可设计为大开间灵活隔断, 一般每户除分户墙、电梯间及根

据结构需要采用剪力墙外, 其它隔断墙均可采用灵活多样轻质隔墙, 可根据用户需要分隔, 既使在使用过程中, 用户也可根据需要改革隔墙位置灵活拆移。

1.5 该体系整性好, 又是钢筋混凝土结构, 因此对抗震十分有利。

据近几年采用过的“内浇外砌”体系, 内墙只需140mm厚, 如外砌也改为钢筋混凝土剪力墙, 其厚度也可按140mm厚考虑, 楼板仍可采用预制楼板, 如采用现浇楼板其整体性更佳。

2“外砌内浇”剪力墙结构体系

“外砌内浇”是多层住宅结构体系, 外墙采用砌体有一不定期的优点, 造价低, 并较为现实。由于不能采用实心粘土砖, 因此必须用轻质砌块或其它砌块来替代。采用“外砌内浇”多层剪力墙结构的外墙可采用以下几个方案:

2.1 加气块或其它砌块。

过去对加气块不感兴趣的主要原因是由于加气块表现抹灰质量不易保证, 尤其是外墙抹灰更没有把握, 但是近几个来, 解决加气块抹灰的措施方法很多。如采用界面剂处理或采用聚合水泥砂浆抹灰等一系列措施。可以说现在在加气块作外墙具有很大优势。采用加气块推广应用加气块作为外墙其优点是保温效果好、价格低。290mm厚的加砌块墙即可满足外墙保温要求, 并且自重轻、工艺简单, 工程造价较低廉。过去已有不少工程采用过这类体系, 技术是比较成熟的。缺点是砌块的内、外侧都要抹灰, 还不能彻底摆脱砌筑、抹灰等笨重体力劳动和一些落后工艺。

2.2 混凝土空心小型砌块, 其优点是砌体强度较高, 但仍摆脱不了重笨重体力劳动, 并且砌筑劳动强度更大, 还仍需作外墙保温。

由于混凝土砌体表面光滑, 也给抹灰工艺带来了一定的困难。

2.3 360mm厚面页岩或粘土多孔砖和其它非粘土砖。

这个方案一是仍摆脱不了使用粘土, 另外也仍保留着落后工艺术和笨重体力劳动。

根据上述诸方案, 较为理想的是外墙采用加气混凝土砌块。

3 钢筋混凝土框架结构体系

20世纪80年代天津曾一度推广“框架轻板”结构建造住宅, 这种体系的优点一方面是为了解决住宅建筑隔断及户型的灵活设计, 另一方面也改革了多层住宅必须采用承重墙、使用粘土砖传统工艺。当然, “框架轻板”是多层住宅的一种体系, 其外墙及内隔墙均采用轻型墙板 (预制) , 应该说这是墙体改革较为彻底的一种方案。但“框架轻板”并不是多层住宅钢筋混凝土架结构的唯一形式。例如其外墙可采用加气块作填充墙的工艺, 内隔断墙中的分户墙也可采用加气块。一般隔断墙可用石膏砌块、两面光的陶粒空心板或其它轻质条板 (如加气混凝土条板等) 不要再进行抹灰了。当然, 外墙板采用预制工艺是最好的方案, 有利于彻底摆脱砌筑、抹灰等笨重体力劳动和落后工艺, 但涉及到各地区的经济条件及实际情况, 要因地制宜。这类体系可以打破多层住宅不超过6层的框架, 可根据小区规划逐步发展“小高层”不必要受层数或总高度的限制。

4 一种新的建筑结构体系———保温砌模剪力墙结构

保温砌模现浇钢筋混凝土网格剪力墙沉重结构体系 (以下简称“保温砌模剪力墙结构”) 是近年来新研制的结构体系, 这种体系采用聚苯颗粒混凝土 (细石) 制作成空心砌块进行砌筑、浇筑施工。砌块构造长395mm;宽300mm (用于外墙) 或200mm;高195mm。由水泥、粉煤灰、聚苯乙烯泡沫塑料颗粒、外加剂及水拌制后, 在砌块模具中分层振压后制成砌块坯体, 脱模养护后制成砌块。砌块体积密度为380~450kg/m3。该砌块垂直方向上有2个方孔, 水平方向上有槽, 现场砌筑时将砌块对孔 (垂直孔道) 错缝砌筑, 砌成的砌体形成水平与垂直2个方向都沟通的网格式空腔, 空腔内配钢筋、建筑混凝土。如是, 这种砌块既是砌体、又是模板、又有保温功能, 故称 (保温砌模) 。

砌模现浇后的墙体内形成矩形网格状的钢筋混凝土芯体, 在内外墙转角处、内外墙交接处、沉重梁部位等, 设置组合柱构造, 这样可构成性能良好的完整沉重墙体系。砌筑“保温砌模”时, 每层砌模水平孔内配置水平钢筋;砌到一层高度, 在垂直孔内插入竖向钢筋, 在孔内浇筑自密实免振混凝土。内外墙均可以采用这种工艺。为了探索这种新结构体系的性能, 清华大学土木系对此做了试验。墙体抗震性能满足规范要求, 结构受力合理, 构造上有创新, 是集结构、保温、隔热、隔声和防火于一体的多层新型建筑体系。

5 总结

综述以上几种多层住宅体系, 究竟哪个体系是当前的发展方向呢?建议按照以下原则来确定:a.不使用粘土实心砖 (包括多孔砖、空心粘土砖等使用粘土烧制的砖) ;b.要利用禁止使用粘土实心砖的时机, 找出一条墙体改革的路子, 并且这条墙体改革的路子又必须与其它工艺 (如砌筑工艺、抹灰工艺等) 改革结合起来;c.必须考虑消灭或减少建筑施工的笨重体力劳动, 依靠墙体改革带动其它工种的改革 (包括抹灰、节能和防水等方面) , 逐步实现建筑施工工业化的目标。此外墙体改革还要有利机械化、工厂化和装配化水平的提高, 不宜采取单纯为满足禁止使用粘土实心砖政策而采取的措施。要借助于“禁止使用粘土砖”这项政策进一步提高我们的施工工业化和设计、施工方面的水平。

根据上述原则我们建议大城市的多层住宅 (5、6层及6层以上) 结构体系最好选择“全现浇钢筋混凝土结构”, 力争一步到位, 彻底不使用粘土砖, 保护农田。中型城市力争多采用“外砌内浇”体系, 可用非粘土砖 (如加气块) 作外墙砌体, 采用多层钢筋混凝土框架结构体系, 其外墙可采用加气块, 内墙采用各种预制轻质 (两面光) 条板 (如加气混凝土或陶粒圆孔条板等) 。

摘要：住宅结构体系的选择是影响住宅使用功能、造价和工期的重要因素。为了保护耕地, 节约能源, 提高结构的抗震性能, 满足21世纪住宅结构体系可持续发展的要求, 对多层住宅结构体系的选型分析, 成为进一步研究的课题。针对这一问题进行了论述。

关键词：住宅结构,体系,设计

参考文献

[1]张友福.浅谈多层住宅结构体系改革的根本.

[2]曹建新.论多层住宅结构的体系问题.

多层结构体系 篇2

笔者认为结构薄弱层主要是指在地震作用下，某些结构部位达到屈服强度并出现弹塑性位移，而这些结构部位承载力是为了满足在地震条件下承载力要求，通常情况下，７度以上地区才可能存在结构薄弱层，鉴于６度设防的房屋建筑，其地震作用往往不属于结构设计的控制作用。

1．１薄弱层判定要点

笔者认为薄弱层判定方式主要包括判定指定、个人计算以及强制认定等，设计人员结合《建筑抗震设计规范》要求，在ＰＫＰＭ软件中可指定某层为薄弱层，在软件计算过程中如抗侧移刚度小于上一层抗侧移刚度的７０％、低于三个楼层侧向平均刚度的８０％以及楼层承载力发生突变，便可认定该层为薄弱层，如结构布置转换层，其抗侧力竖向构件不能连续传力，对此设计人员可直接认定转换层为结构薄弱层。

1．２薄弱层结构优化设计

上文笔者己阐述薄弱层对建筑抗震较为不利，设计过程中应尽可能避免结构出现薄弱层。消除薄弱层有效方法为提高楼层抗侧移刚度，主要是扩大柱、梁截面尺寸。在条件允许的情况下，可通过调整结构层高、减少主体结构埋深。如无法消除薄弱层情况，在结构模型计算时务必根据规范要求釆取有效措施。笔者认为除了按照《建筑抗震设计规范》的要求，需要放大薄弱层的地震剪力，还要验算主体结构的塑性变形，一旦不满足规范要求，应当调整结构布置情况。

2楼板开洞计算要点

在框架结构中，设计人员对楼板开洞情况较为常见。如建筑开洞面积过大，超过楼层建筑面积３０％，其建筑平面属于不规则，设计人员在计算过程中需要优化处理。对ＰＫＰＭ结构软件来讲，ＳＡＴＷＥ、ＴＡＴ模块主要通过以下方式进行处理：ＳＡＴＷＥ模块主要把所有楼板设置为弹性板，计算楼板平面内刚度接近真实值，但是楼板平面外刚度与真实值存在差距；而ＴＡＴ模块则是把无楼板节点设置弹性，这就反应该节点刚性楼板假定受到限制，其平动自由度对应节点梁则是柱交点。笔者认为假设某楼层开洞面积超过楼层面积的３０％时，可把主体结构所有楼板设置为弹性，这与实际值较为接近。

3框架梁柱偏心要点

根据建筑专业需求，某些建筑外墙与柱边保持平齐，这就需要在框架梁布置挑耳或框梁面与框架柱偏心。有的设计人员对于上述两种方法产生疑惑，不知选哪种更好。如框架梁布置挑耳，不仅确保框架柱与框架梁保持中心对齐，而且对梁、柱整体受力发挥起有利作用。然而，框架梁布置挑耳会造成构造柱上、下部纵筋不容易锚固。

4选用正确的计算参数

4．１折减梁扭

在框架结构设计过程中，如框架梁没有布置约束性构件，扭矩无须折减。一旦梁两端均布置楼板，则需要折减梁的扭矩，其折减系数通常控制在０．３￣０．５。对于普通工程，其梁配筋应当重复计算，需要折减框架梁的扭矩，并计算梁两端配筋。其次，设计人员需要不折减框架梁的扭矩，可计算出一端有楼板或两端无楼板的框梁配筋，其计算结果较为接近真实值，设计人员需要重视折减梁扭矩的内容。

4．２调整梁弯矩系数

在主体结构计算过程中，笔者认为在竖向荷载条件下，框架梁配筋率过大，则会形成超静定结构，不利于现场施工。除此以外，梁端负弯矩因框架梁还没达到承载要求情况下，必然造成对应框架梁塑性内力重分布。所以设计人员在竖向荷载条件下调整框架梁的负弯矩，在平衡条件作用下还应调整梁跨中弯矩。需要注意的是，设计人员应在框架梁的不利活荷载作用下考虑梁支座处负弯矩的控制，调整合理的框梁弯矩放大系数，避免因结构设计保守而造成建筑材料的大量浪费。

5结束语

多层结构体系 篇3

随着超高大跨建筑结构的广泛运用,一些超重结构随之出现。本文所指的超重结构模板支撑是:施工总荷载15kN/m2及以上,或集中线荷载20kN/m及以上的模板支撑系统[1]。转换层结构,一般截面尺寸大,结构自重大,施工难度也较大。超重结构模板支撑系统对楼板的反作用力和冲切作用是模板设计的重要内容,也是容易被忽略的。表1给出了4个典型工程的楼面支撑设计荷载。

1 转换层结构模板支撑常见的施工方法

1.1 分层浇筑法

对于截面尺寸较大的转换结构,常见的施工方法是采用分层浇筑的方法,待先浇筑的混凝土硬化后可承担后浇筑混凝土的重量,起到卸载作用。但采用分层浇筑的方法,对混凝土交界面的处理对结构的质量会有较大的影响。同时,分层浇筑施工工期也较长。目前分层浇筑界面的处理,主要是采用插筋的方法。

1.2 利用钢骨架或预应力卸荷

转换层结构经常使用钢骨混凝土,从而减轻结构的自重。在转换层施工中,可以利用已经就位的钢骨,承担后续施工的部分荷载,从而减轻施工荷载对下层楼板的作用。

2 超重模板支撑楼板承载力设计

转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段的不同,同时施工中转换结构混凝土强度未达到设计强度,应对转换层及下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。转换结构本身受下部支撑体系的作用或混凝土施工方法的影响,在结构板中易产生设计时未考虑到的附加内力,故需对转换结构在施工阶段的受力状态做具体的分析和计算,必要时可采取一定的构造措施来抵抗这些附加内力。

各楼层承担的荷载。对于超重模板支撑体系,其支撑系统的内力一般需要依靠多层楼板承担,如图1所示。

徐佳炜(2008)[3]得出多层模板支架体系中楼板承担的施工荷载具有以下特征:

(1)带弹性支撑的楼板承担的力与楼板的刚度成正比;

(2)带弹性支撑的楼板承担的力与弹性支撑的刚度成反比(即与弹性支撑的变形成正比)。

与通常结构承担的力按构件刚度分配机制不同,施工时变结构中,楼板承担的内力除按楼板刚度进行分配外,同时还按楼板下弹性支撑的变形能力进行分配。文献[3]综合考虑了楼板混凝土的弹性模量和模板支撑的刚度,提出了各楼层荷载的分配系数,如式(1)所示:

式中,ri为各层楼板的刚度调幅系数,取r1=0.95,r2=1.0,r3=1.05,r3=1.10。

确定各层楼板承担的荷载后,按《混凝土结构设计规范》(2002)[4]分别计算各层楼板的抗弯强度和冲切是否满足要求。

3 工程实例

3.1 工程概况

本工程位于龙岩市新罗区,建筑层数为地上20层,地下2层,建筑高度65.2m。在地上2层设有转换层。转换层板厚:400mm;超重梁断面:300mm×1700mm、500mm×1000mm,层高:4.5m;砼强度等级C30。

3.2 400mm厚楼板支撑设计

模板采用18厚胶合板(915×1830),次龙骨采用100×100松方木,顺九合板短边方向布置间距300mm;主龙骨采用100×100松方木;支撑采用φ48×3.0钢管,纵横向@1200间距布置,立杆支撑高度方向每间距1.5m设置纵横向双向水平杆,距地200mm处设扫地杆,并且每5根杆设一道剪刀撑;且水平杆须与已浇筑好的柱相连接每2步布置一道。模板支撑体系,如图2所示。

3.3 荷载计算

楼板内配置Ⅱ级钢筋,单位宽度(1m)楼板截面的钢筋面积As=360 mm2,fy=300 N/mm2。

楼板主要为双向板,主要尺寸约为3m×4m,取混凝土保护层厚度20mm,截面有效高度h0=280 mm。

根据《建筑施工模板安全技术规范》(2008)[5],支撑立杆内力计算时:施工恒载为:模板及支撑架的自重(G1K)、混凝土自重(G2K)、钢筋自重(G2k);施工活载为施工人员及设备荷载(Q1k)取为1.0 kN/m2。

施工荷载设计值,由横载控制:

属于超重结构。

3.4 楼板强度验算

施工现场的进度,大体为每7天一层。因此,施工转换层楼板时,地上一层楼板混凝土的龄期为7天,地下室顶板的混凝土龄期为14天左右。

(1)假定由地上一层楼板来承担。

如果荷载由地上一层楼板承担,该层楼板厚度为100mm,混凝土强度等级为C25。

(1)楼板抗弯计算。

板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算:

因平均气温为20℃,查《施工手册》温度、龄期对混凝土强度影响曲线得到7天龄期混凝土强度约达到0.55%,14天龄期混凝土强度约为80%。

C25混凝土抗压强度设计值为fc=11.9×0.55=6.55N/mm2,抗拉强度设计值ft=1.27×0.55=0.70N/mm2。

则相对受压区高度:

计算系数为:

此时楼板所能承受的最大弯矩为:

楼板抗弯满足要求。(2)楼板抗冲切验算每根立杆承担的内力:

根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)[4],冲切局部荷载设计Fl=15.5kN;冲切承载力:

楼板的冲切承载力不满足要求!

(2)假定由两层楼板来承担荷载。

假定由地上一层和地下室顶板共同承担转换层的施工荷载。由于地下室顶板的厚度为150mm,与地上一层楼板的厚度100mm不同,因此式(1)应考虑厚度的影响,应按式(2)进行就算:

地上一层的荷载分配系数μ1:

地下室顶板的荷载分配系数μ2:

按照前述冲切验算的方法,可得到楼板冲切满足要求!

4 结论

结合工程实例,发现超重模板支撑体系,楼板的冲切承载力往往是一个薄弱的环节,而且在超重模板支撑体系设计中,容易被忽略。因此,在超重模板支撑设计中,楼板的冲切承载力的验算是必须。本文针对多层模板支撑体系的验算方法,经工程实践表明,是安全可行的。

参考文献

[1]关于印发《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》的通知,建质[2009]254号,2009.

[2]王荣军.高程建筑厚板转换层的施工技术研究.武汉理工大学硕士学位论文,2002..

[3]徐佳炜.高层建筑多层模板支撑体系及其安全性研究.同济大学硕士学位论文,2008.

[4]GB50010-2002.混凝土结构设计规范.

多层钢砼框架结构设计体系研究 篇4

多层钢砼结构 (钢-混凝土组合结构) 充分发挥了钢材和混凝土的材料特性及优点, 钢-混凝土组合结构之一的钢管混凝土 (即钢管砼-CFST) , 就是在钢管中充填素混凝土制成的建筑构件。钢骨砼梁, 是在钢梁周围配置钢筋, 浇注砼后使钢骨与砼成为一体共同工作的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善, 其变形能力强, 抗震性能好, 承载力高。混凝土对钢骨的包裹解决了钢结构的防腐、防火问题。施工时钢梁骨架有较大的承载力, 可大大节省模板工作量。

1 钢砼结构的特点分析

钢砼结构体系通常指的是钢框架砼核心筒或剪力墙体系, 抗侧移刚度很大的混凝土核心筒或剪力墙主要抵抗风荷载和地震作用, 而钢框架主要承受竖向荷载。

1.1 降低用钢量钢砼结构体系兼有钢结构和混凝土结构的优点。

与全钢结构相比, 可以降低用钢量40%———55%, 而施工速度与之相当, 能够减少现场焊接工作量、降低防火处理费用;与混凝土结构相比, 可减轻结构自重, 增加建筑使用面积, 缩短施工工期。因此是一种符合我国国情的较好的多层建筑结构形式。

1.2 抗压承载力高, 扩大了建筑使用空间由于钢砼柱的承载力高, 柱子载面小, 还可采用大柱网、大空间的框架结构体系。

所以在多层建筑中采用钢砼柱比采用钢筋混凝土结构增加使用面积3%-6%。

1.3 柱子截面减小对抗震有利和全钢结构相比, 钢砼结构柱的自重小, 地震作用引起的地震反应也将减小。

据有关资料分析, 多层建筑中采用钢砼结构体系比采用全钢结构, 柱自重可以减少1/3~1/2, 地震作用可以减少一半, 相当于设防烈度下降一度。

2 多层钢砼结构的几种常用体系

2.1 多层钢砼框架 (或剪力墙) 体系多层钢砼框架 (或剪力墙)

体系由外围钢框架和混泥土内筒 (或剪力墙) 构成, 钢框架与内筒间的跨度一般为8—12m, 并采用两端饺接的钢梁, 或一端与钢框架柱刚接相连另一端与内筒饺接相连的钢梁。典型工程实例包括深圳发展中心大厦, 北京国贸中心二期塔楼。

2.2 多层带伸臂桁架的钢砼框架体系多层带伸臂桁架的钢砼

框架体系在钢框架混泥土内筒体系的基础上增加伸臂桁架, 目的是提高结构的侧向刚度, 减少水平侧移和内筒承担的倾覆力矩等。典型工程实例为深圳地王商业大厦。

2.3 多层巨柱框架砼内筒体系多层巨柱框架砼内筒体系通过

设置巨型柱, 使带伸臂桁架的钢框架砼内筒体系的测向刚度得以进一步提高, 巨型柱往往采用钢管或钢骨混泥土制成。典型工程实例包括北京冠城园A楼, 上海金茂大厦, 美国休斯顿西南银行大厦等。

3 多层钢砼框架结构设计体系的问题

3.1 目前多层建筑、商住楼开发较多。

随着实心粘土砖的禁用, 多层砖混结构体系的逐渐退出, 纯框架体系更成为了大多数设计院首选的结构体系, 但纯框架体系毕竟是柔性体系, 抗震设计中只有一道梁柱框架抗震防线, 强震下较易破坏甚至倒塌, 可靠度较低;随着层灵敏的增加, 执受力和变形工需要较大的柱, 以致较难满足用户对柱、梁断面尽量的要求。框架梁、柱配筋量增大, 结构造价逐渐增加。

3.2 建议五层以上的多层建筑优先采用框架—剪力墙结构体系。

在分散、均匀、对称和周边的布置原则下利用楼、电梯间、分户墙或允许落地的墙位合理布置长短适中, 数量适当的纵、横剪力墙, 在保证楼板与剪力墙间传递水平力的可靠性下, 可收到良好的抗震、使用及经济效果, 主要如下:

3.2.1 增加了一道抗震防线, 使剪力墙成为第一道防线, 框架成为第二道防线, 较好地实现抗震设计多道设防的设计概念。

3.2.2 设置刚度较框架大许多的剪力墙, 提高了结构的承载力,

减少了层间变形, 在常遇地震下的结构件及非结构构件均不易开裂、破坏;在强震下, 剪力墙不易剪切破坏, 大大提高了结构的防倒塌能力及可靠度。有关专家综合日本震害调查得出结论:剪力墙的数量宜取每平方米楼面50mm长以上。

3.2.3 剪力墙厚一般同填充墙厚, 不会外露, 剪力墙承受了大部分地震剪力及较大部分的地震倾覆力矩。

这样框架基本上以承受竖向荷载为主, 柱、梁断面均较小, 配筋也较少, 特别是框架梁的主筋减少较多。对于非大柱网的多层建筑, 梁宽可取200mm, 也不外露。对于建筑有较好的使用效果。

3.2.4 一般墙量合理不太多的情况下, 框剪结构的混泥土工程

量略小于纯框架结构, 框剪结构墙、柱基本都是构造配筋, 框架梁基本由竖向荷载控制配筋, 钢筋工程量小于纯框架结构, 故多层建筑采用框剪结构的经济效益优于纯钢框架结构。

4 多层钢砼框架结构设计体系典型问题的处理

4.1 对砼结构裂缝的修补采用表面密封法用于修补不再发展的裂缝, 其缝隙宽度不大于0.

2mm具体做法为:在裂缝处用钢丝刷将砼表面打毛, 并用清水洗净, 然后喷涂或涂刷一层涂敷材料、丙烯酸橡胶、聚酯树脂, 或在裂缝上先铺放玻璃丝布, 再用修补材料涂刷。

4.2 对砼结构受损伤部位的修补采用涂抹砂浆法或化学灌浆方法对于浅表面损伤, 可采用涂抹砂浆法或化学灌浆法。

其具体做法是先将受损表面清洗干净, 然后涂一层界面剂或低黏度环氧树脂, 再涂抹环氧树脂砂浆或聚合物水泥砂浆进行修补。

4.3 对砼结构的加固对砼结构加固的目的是要在恢复中提高结构的承载力, 使结构能继续使用或改作其他用途。

加固的方法, 大致有以下几种:

4.3.1 采用增大截面加固方法, 这是一种加大原结构截面和配

筋量的加固方法, 用于提高构件的抗弯强度、抗剪强度和刚度, 也可用来修补砼的裂缝。这种方法的优点是适用面广, 可用于加固梁、柱、墙、基础、屋架弦、腹杆以及连接节点等。新浇砼标号宜比原构件砼标号提高一级。施工工艺简单, 但是作业量大, 减少了建筑的使用面积, 施工中必须保证新老砼的粘结。必要时可采用砼界面剂。

4.3.2 采用粘钢加固方法。

在钢筋砼结构表面用结构胶粘贴钢板, 以提高结构承载力。这种方法的优点是施工简单、快捷。加固时, 基本上不影响使用, 主要用于梁的加固。钢板应延伸出需要加固部位外, 延伸的长度应满足加固钢板传力的需要, 如果钢板的锚固长度受到限制, 则需要采用锚拴或型箍板加固粘结。加固法至关重要的是处理好粘结处的砼表面和粘结钢板的表面, 选配好粘结的胶。黏胶后再加固加压, 胶固化后才能受力。

4.3.3 采用增设支点加固方法。

增设支点以减少结构计算跨度, 从而能较大幅度地提高承载能力, 并能减少和限制梁、板的挠曲变形。该法的优点是简单, 但使用空间受到限制。这种加固方法, 应核算增设支点后结构受力情况的改变, 该法多用于框架梁和一般梁的加固。

针对钢砼结构应用于建筑中会遇到的一些具体问题, 我们展开了一系列基础性及应用性的理论研究与工程实践。研究的结果表明, 钢砼结构可以用于多层建筑的建设, 同时也为钢砼结构在建筑建设中的推广应用打下坚实的理论基础。

摘要：随着建筑科学技术的发展, 近20年来又推出了第五种结构类型, 即全新的钢-混凝土组合结构。钢管砼柱, 是在螺旋焊接钢管内灌注高强度等级砼, 形成两种材料相辅相成共同工作的机理。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特点, 一般每三层为一个制作安装单元, 整根钢管柱一次吊装就位, 为主体结构安装创造了流水作业的条件。它具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点, 因而在建筑中得到了日益广泛的应用。其推广与发展的速度十分迅猛, 并将成为建筑群最为实用和主要的结构形式。

多层结构体系 篇5

现代科学技术的高速发展, 以及人们对住宅功能齐全、使用方便、居住舒适、安全节能、有益健康等方面的要求, 使钢结构住宅逐步替代传统木结构、砖混结构和钢筋混凝土结构住宅, 成为住宅产业的一只新生力量[1,2]。开发轻钢结构住宅体系已成为当前住宅结构研究中的热点, 而钢框架结构体系在低多层钢结构住宅中应用最为广泛[3]。因此对钢框架结构体系进行优化设计研究对推动住宅建设产业化发展具有突出的意义[4]。本文利用大型通用有限元软件ANSYS对低多层钢框架结构进行优化设计, 对低多层钢框架住宅结构体系的优化设计方法进行了一些探索。

1 基于ANSYS参数化设计语言APDL的结构优化设计原理

传统优化方法求解的基本前提在于目标函数及状态变量函数方程的建立。而对于复杂结构的有限元模型来说, 要想得出目标函数及状态变量的解析表达式是十分困难甚至是不可能的。有限元分析过程中几乎所有的设计量, 如厚度、长度、半径等几何尺寸、材料特性、荷载位置与大小等都可以用变量参数表示, 只要改变这些变量参数的赋值就能获得不同设计方案的分析过程。ANSYS基于有限元分析的优化设计技术就是在满足设计要求的条件下搜索最有设计方案。为了将有限元法与优化方法结合起来, 可以采用基于APDL语言的ANSYS优化设计模块OPT来实现。

ANSYS的软件的优化模块 (OPT) 集成于ANSYS软件包之中, 它必须和参数化设计语言APDL完全集合在一起工作才能发挥ANSYS优化设计的功能。其中APDL的利用是ANSYS优化设计的一个核心步骤。

基于参数化有限元分析过程的设计优化包含下列基本要素[5]。

(1) 设计变量 (design variables) :设计过程中需要不断调整赋值的设计变量参数。每个设计变量可能有上下限, 用规定设计变量的取值用于规定设计变量的取值范围。常见的设计变量如结构某部分的宽度、高度等几何尺寸。

(2) 状态变量 (state variables) :是约束设计的数值, 它们可以是设计变量的函数, 也可独立于设计变量, 状态变量可能会有上下限, 也可能只有单方面的限制。常见的状态变量如应力不能超过许用应力、变形不能超过规定大小、振幅限制。

(3) 目标函数 (objective function) :设计中极小化的变量参数, 也必须是设计变量的函数, 即改变设计变量的数值将改变目标函数的数值。在ANSYS优化程序中, 只能设定一个目标函数。常见的目标变量如重量、费用、应力、变量等, 或者某种导出结果如方差最小、平均值最小。

(4) 优化计算方法即优化设计工具:ANSYS软件提供了很多优化设计方法, 主要有零阶方法、一阶方法、随机搜索法等步长搜索法, 乘子计算法和最优梯度法等。除此之外, 用户可以提供外部优化算法替代ANSYS本身的优化方法。

2 基于APDL的优化设计过程

基于A P D L的优化设计方法采用ANSYS的批处理方法进行优化设计的主要分析过程如下:

(1) 构建一个优化分析文件:

(1) 参数化建模:利用ANSYS软件提供的参数化建模功能, 把将要参与优化的数据 (设计变量DV) 初始化, 并构建一个参数化分析模型, 为以后软件修正模型提供可能, 这一过程在前处理器PREP7中进行;

(2) 加载与求解:在求解器SOLUTION中对结构参数化模型进行加载与求解;

(3) 参数化提取结果:进入ANSYS的后处理模块POST1/POST26中, 提取有限元分析结构结果并赋值给状态变量SV (约束条件) 和目标函数OBJ (优化目标) , 提取数据的操作用*GET命令实现。

(2) 构建优化控制文件:

(1) 进入优化设计模块OPT, 指定优化分析文件;

(2) 声明优化变量:包括设计变量、状态变量和目标函数;

(3) 选择ANSYS优化工具或优化方法, 还可以采用用户自己的外部优化程序;

(4) 指定优化循环控制方式, 进行优化分析;

(5) 进行优化参数评价, 优化处理器根据本次循环提供的优化参数 (设计变量DV、状态变量SV、及目标函数OBJ) 与上次循环提供的优化参数作比较之后确定该次循环目标函数是否收敛, 或者说结构是否达到了最优。如果最优, 则完成迭代, 退出优化循环圈;否则, 进行下步。

(3) 根据已完成的优化循环和当前优化变量的状态修正设计变量, 重新投入循环。

(4) 查看设计序列结果 (OPT) 及后处理设计结果 (POST1/POST26) 。

(5) 检验优化设计序列。

3 基于ANSYS参数化设计语言APDL的钢框架结构优化设计

(1) 钢框架结构参数化有限元模型

参数化建模, 就是用设计变量作为参数建立实体模型。就本文研究的钢框架而言, 由于在建设规划时大多限制了钢结构建筑的用地, 建筑外围轮廓尺寸不能作修改, 即钢结构住宅的总长及总宽尺寸不能作优化调整。所以, 这里选定构钢结构建筑主要受力体系, 同时也是决定钢结构耗钢量高低最主要指标的钢框架的梁、柱作为参数, 即以梁截面翼缘的宽、厚, 腹板的高、厚;柱截面翼缘的宽度、厚, 腹板的高、厚为设计变量, 建立实体模型。

(2) 钢框架结构分析中特殊性问题

通过参数化模型进行结构重分析时需确定单元类型。ANSYS系统提供了120多种单元类型, 其数目随着计算技术和材料计算技术的发展不断增大。在结构分析中, 选择单元的原则是尽量选用维数比较少的单元来达到预期效果。单元类型的选择好坏, 直接影响到模型的复杂程度和结果的精确程度。

对于本文研究的钢框架, 由于钢框架中的梁、柱承受荷载作用下将引起梁、柱的弯曲, 所以可以考虑采用三维梁单元Beam4作为基本单元体。Beam4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元。这种单元在每个节点上有六个自由度:x、y、z三个方向的线位移和绕x、y、z三个轴的角位移。可用于计算应力硬化及大变形的问题。单元的几何模型如图3.1所示。

在进行钢框架结构优化设计时, 应在确保结构安全的前提下, 使结构的用钢量最省、造价最低, 这就是采用优化设计方法的优化目标。而在实用优化设计中, 钢框架的用钢量和造价又是由构件的截面尺寸和截面高度决定的。因此, 优化目标可以直接简化为如何选择经济合理的截面尺寸, 使其在满足强度、刚度、稳定性和易加工等要求的前提下, 截面面积尽可能最小、截面形状尽可能最优。也可以说, 优化目标就是钢框架结构杆件截面的优化。在实现截面优化后即可达到结构材料最省、造价最低和方便加工的优化目标。

4 工程算例

4.1 工程概况

某两跨四层钢框架结构住宅楼, 其框架计算模型见图4.1。

4.2 优化结果

目标函数以框架结构总体积VOLUME最小的结果。

采取零阶方法, ANSYS迭代26次后停止, 第26次为最佳设计序列。目标函数框架体积与优化设计序列号之间的关系曲线如图4.2所示。

采取一阶方法, ANSYS迭代34次后停止, 第33次为最优设计序列。目标函数框架体积与优化设计序列号之间的关系曲线如图4.3所示。

5 结果分析

表5.1列出了原设计方案与优化结果。

从表5.1可以明显看出:

(1) 当选择目标函数为钢框架总体积最小时, 采用有限元软件ANSYS提供的优化方法, 能够减轻结构重量, 降低工程造价, 使得设计趋于合理, 同时发现钢框架顶点水平位移已达限值;

(2) 使用一阶方法比零阶方法优化获得的结果更好。采用零阶方法耗时相对较少, 但会包含较多不合理的设计序列, 需要从更多的设计序列中选择合理的设计序列。采用一阶方法进行优化分析, 由于每次迭代采用梯度法搜索, 每迭代一步搜索的时间要远大于零阶方法的相应时间, 对计算机性能要求较高, 但其结果精确, 且不会产生大量不合理的设计序列。对于ANSYS软件中的优化计算方法建议采用一阶方法进行计算。

摘要：轻钢结构住宅体系已成为当前住宅结构研究中的热点, 而钢框架结构体系在低多层钢结构住宅中应用最为广泛, 本文利用大型通用有限元软件ANSYS对低多层钢框架结构进行优化设计, 对低多层钢框架住宅结构体系的优化设计方法进行了一些探索。

关键词：钢框架,结构优化设计,体积最小

参考文献

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[2]刘晓, 王兵.钢结构住宅发展趋势[J].钢结构住宅.2003 (4) , Vol.18, No.66:19～21.

[3]刘红玉.轻型钢结构体系在我国住宅建筑中的应用前景[J].建筑技术开发.2000, (5) .

[4]马恩成, 朱伟等.钢结构CAD软件STS的功能和应用[J].钢结构.2001 (6) Vol.16, No.56:62～63.

多层房屋结构构件吊装 篇6

多层混凝土构件中的柱子有单根柱和“H”型柱。当柱较长时,应根据构件的结构形式和施工单位选用的吊装机械性能,合理的将柱进行整体放放线、分段预制,必要时应进行吊装验算,其中单柱的吊装方法同单层工业厂房混凝土柱的吊装方法。

1.1“H”型柱子的绑扎与吊装方法

“H”型框架的绑扎点一般设在框架横梁的两端,采用兜梁法或捆扎法。起重机使用钢板式横吊梁,并在横吊梁的两端挂两个单轮滑,使长吊索在单轮滑上自由串动,且与绑扎吊索相连接,以保证起吊的框架与地面垂直,进行吊装就位。当“H”型框架柱较长时,在柱脚下1m处,设置临时支撑加固。

1.2 柱钢筋外伸吊装时的保护法

一般多层混凝土柱接柱,当采用榫接头时,连接钢筋均外露,吊装时应采取保护措施,防止外伸筋受弯。其保护方法有钢管保护法、垫木保护法和滑轮组保护法。

1.3 柱手的临时固定与效正

下节柱固定同单层厂房柱,上节柱应在下节柱永久固定后进行。上节柱吊装就位后,多采用管式支撑和环形固定器如加以临时固定,然后进行柱子垂直度校正。一般采用经纬仪、线锤进行校正,由于焊接后接头冷却收缩使柱产生偏差,应做两次校正,第一次安装时校正和第二次是焊接后校正。

柱接柱的垂直度偏差为应符合规定值,下柱中的线对定位轴线不得超标。上、下柱的接口中心线位移不得超过标准植,当下柱出现偏差,接上柱时应将上节柱的对位线向中线移动,然后根据中线抄测上节柱的垂直度。由于框架枉较长,在强烈的日光照射下阳面与阴面会产生弯曲变形。

1.4 柱与柱的接头型式

多层装配式框架结构厂房柱较长,需分段后吊装。柱接头的形式有榫接头、钢板接头和浆锚接头,如图1所示。

(1)榫接头。上柱底部设有混凝土榫头,用来承受施工荷载,上、下柱预制时各伸出一定长度的钢筋,上柱安装时使上柱钢筋对准下柱钢筋采用剖。口加以焊接,用来传递弯矩。配置一定的箍筋、支模板,用高标号水泥或膨胀水泥拌制的比柱混凝土设计标号高25%的细石混凝土进行接头浇筑,待混凝土强度达到70%设计强度后,再吊上一层构件。

如筋产生错位应先冷矫正,如冷矫正有困难时,也可采用热矫正,加热温度不得超过850℃。钢筋坡口角度一般为45°,坡口间隙为4rnm,钝边为2mm,焊接时应加衬板,焊接后的焊缝加强高度不得小于0.2倍的钢筋直径。焊接时,为使校正好的柱子不产生变形,应由两名焊工对称并分层焊接。焊接顺序如图2所示。

(2)钢板接头。钢板接头是在上、下柱的两端连接位置,四周均采用钢板包住,并与柱内的柱筋焊接加以固定。上柱安装校正后,采用钢板焊接,用以传递弯矩,上、下柱经校正后如产生缝隙,用注浆的办法填满,使上下柱紧密接触。

(a)榫接头(b)(c)钢板接头(d)浆锚接头

(3)浆锚接头。浆锚接头是上柱底部预留伸出300~700mm的锚固钢筋,下柱顶部预留深350~700mm,直径为2.5d~4.0d(d为钢筋直径)浆锚孔,插入上柱前,先在浆锚孔内灌入C40以上的快凝砂浆,下柱顶面抹厚约10mm的砂浆,然后把上柱锚固在浆锚孔内,使上下柱联成整体。也可用灌浆法,采用1:1水泥或膨胀水泥砂浆,稠度为12~14mm,由一侧先灌,用竹片插捣,并注意洞孔排气。

2 梁、板吊装

2.1 梁的吊装

框架结构的梁有一次预制成的普通梁和叠合梁两种。叠合梁的上部留有120~150mm的现浇叠合层,能增强结构的整体性。

梁柱的结合形式取决于结构的受力状况,有明牛腿式柱梁铰接接头、明牛腿式柱梁刚性接头、钢筋混凝土暗牛腿式柱梁接头、齿式柱梁接头和浇筑整体式柱梁接头。铰接接头不承受弯矩,采用贴角焊缝将角钢或钢板与柱埋件相焊接。柱梁间的缝隙用细石混凝土填实。刚性接头是将梁端上、下外伸钢筋与柱预埋筋用剖口焊加以焊接,然后再将梁端灌入混凝土,以承受梁端剪力,弯矩由钢筋承受。梁均采用两点绑扎一点起吊,绑扎点分别在梁的两端500mm左右捆扎,安装就位后进行焊接固定。对于简支梁应先焊梁的上端连接板,再进行梁的下端与牛腿焊接,并要一端一端施焊将焊缝应力释放出去。

2.2 板的吊装

多层框架结构的楼板有密助楼板、预应力形板、预应力空心板、组合板等型式,选择取决于跨度和楼面荷载。楼面板一般都是搁置在梁上并与梁焊接,接缝处灌以细石混凝土。板的吊装方法同单层厂房大型屋面板。

摘要：主要就多层房屋结构构件中柱子及梁板的吊装施工进行讨论分析。

多层框架结构设计心得 篇7

1 底层计算高度如何取

按《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 第7.3.11条的规定, 底层框架柱的高度从嵌固端算起。实际工程的底层计算高度一般可能会有三种取法:

从基础顶面算起、从基础系梁顶面算起、从室外地面下500mm处算起。

框架结构的基础一般为独立基础或条形基础, 一般情况下底层计算高度从独基或条基顶面算起是没有任何问题的。但有的工程独立基础之间设基础系梁, 那么底层计算高度是否可以从基础系梁顶面算呢?我认为肯定不行, 最简单的道理, 基础系梁不是框架柱的嵌固端。一些设计者可能会碰到这种情况, 如果底层计算高度从基础顶面算起, 底层的抗侧移刚度可能小于上一层刚度的70%, 或小于上三层抗侧移刚度平均值的80%, 根据《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001) (2008年版) 第3.4.3条, 底层为薄弱层;如果计算高度从基础系梁顶面算, 底层可能不是薄弱层。这时一些设计人可能采取加大基础系梁截面尺寸和配筋的方式, 底层计算高度从基础系梁顶面算起, 从而避免薄弱层的出现。这种做法是不对的, 因为即使加大基础系梁的截面和配筋, 基础系梁仍不能作为底层框架柱的嵌固端。

因此, 底层计算高度应从基础顶面算起, 而不应从基础系梁顶面或室外地面下500mm处算起。

2 关于柱的设计

2.1 框架柱的截面设计

在多层或高层钢筋混凝土结构中, 柱的截面尺寸从下到上逐渐缩小, 以节约投资, 使设计更合理。笔者的经验是柱截面尺寸减小的间隔层数为3 5层, 如果间隔太密, 会造成模板浪费、施工不便;太疏又起不到节约投资、降低造价的目的。每次每侧减小的尺寸以100~150为宜, 如减得太多, 有可能导致结构竖向刚度突变。另外, 柱的最小截面尺寸应符合《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 第l1.4.11条的规定:矩形柱的宽度和高度均不宜小于300mm;圆柱的截面直径不宜小于350mm。

2.2 框架柱的箍筋肢距

《混凝土结构设计规范》 (GB 50010-2002) 第l1.4.15条规定“柱箍筋加密区内的箍筋肢距:一级抗震等级不宜大干200mm;二、三级抗震等级不宜大于250mm和20倍箍筋直径中的较大值;四级抗震等级不宜大于300mm”。此处的“箍筋肢距”的定义, 规范没有明确的说明。按一般的理解, 箍筋肢距应为每J肢箍筋的水平距离。因此不少设计人员在设计时将箍筋肢距一律按均匀分布且不大于200mm。

3 关于梁的设计

3.1 框架梁的负筋只需按计算配够, 不必增加配筋量

在框架结构的计算中, 由于地震作用、风荷载等水平力的作用, 往往使得框架梁的粱端负弯距远大过跨中正弯距。为了避免框架梁负筋过多过密, 我们往f往都将框架梁的负弯距乘以一个0.85左右的调幅系数进行调幅, 使梁端负弯距减少, 并相应增加跨中正弯距, 使梁的上下配筋均匀一些。如果在框架计算是作了负弯距调幅, 而配筋时又将负筋放大, 就是没有道理而且是自相矛盾的。

3.2 梁侧纵向钢筋的配置

梁侧纵向钢筋包括梁侧纵向构造钢筋和梁侧抗扭纵筋。新混凝土设计规范规定梁腹板高度hw≥450mm梁侧应沿高度配纵向构造钢筋, 且间距不大于200mm。梁侧纵向构造钢筋对防止梁侧面的开裂具有非常重要的作用。梁侧纵向钢筋的直径不应太大, 一般以Ф12~Ф16为宜。在实际设计中, 常常见到梁侧抗扭纵筋很大的情况, 这是由于电算结果显示抗扭纵筋的面积较大。对这种情况应在计算和设计上做一些调整:

3.2.1由于目前电算程序在结构构件分析时尚不能考虑现浇楼板对梁扭转的影响, 而是由程序给出一个梁扭距折减系数, 合理选用梁扭距折减系数对控制梁的扭距是很重要的, 一般情况可取0.4~0.6。3.2.2对跨度较大的次粱支承于主梁上时, 次梁的支承端会对主梁产生较大的扭距, 这时可在电算程序中指定该次梁的端支座为绞接。这种方法对解决梁在受剪扭情况下的超筋超限是非常有效的。3.2.3有时虽然做了以上调整, 但梁的抗扭纵筋面积仍然较大。此时应将抗扭纵筋面积分摊一部分到梁的四根角筋, 其余部分面积按梁侧腰筋设置, 梁腰筋直径仍以Ф12~Ф16为宜。

3.3 非加密区的箍筋的配筋率

抗震设计时框架梁的非加密区的箍筋的配筋率应满足《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002) 第11.3.9条的规定:p SV≥0.26ft/fyv。

4 多层钢筋混凝土框架结构设计应该注意的问题

4.1 关于强柱弱梁节点

这是为了实现在罕遇地震作用下, 让梁端形成塑形铰, 柱端处于非弹性工作状态, 而没有屈服, 但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱, 也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小, 是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力, 而且不致形成“层侧移机构”, 从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小, 以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此, 当建筑许可时, 尽可能将柱的截面尺寸做得大些, 使柱的线刚度ic与梁的线刚度ib的比值尽可能大于1, 并控制柱的轴压比满足规范要求, 以增加延性。验算截面承载力时, 人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大, 加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高, 以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造, 让塑性铰向梁跨内移。

4.2 楼板开大洞结构计算注意问题

楼板开洞的结构比较普遍, 如果开洞面积大于该层楼面面积的30%, 就属于平面不规则了, 计算时必须进行处理。以PKPM软件为例来说, TAT和SATWE分别采用了两种方式进行处理。TAT软件是将无楼板的节点定义为弹性节点, 也就是表明该节点不受刚性楼板假定的限制, 其平动自由度独立 (在这里所指的节点为梁柱交点) ;SATWE软件是将所有楼板定义为弹性膜, 由软件真实的计算楼板的平面内刚度, 忽略楼板的平面外刚度。建议如果某层洞口面积大于楼层面积的30%以上时, 应将全楼所有楼板定义为弹性膜比较符合实际, 也可以将该层洞口边缘节点定义为弹性节点 (即不考虑楼板的刚度) ;如果屋面为刚网架时, 应输入一板厚, 定义为弹性膜, 真实计算楼板的平面内刚度, 比较符合实际。在正确定义了弹性节点或弹性膜后, 在后续计算中必须采用总刚计算法, 否则侧刚计算法仍按刚性楼板计算结构内力和配筋, 计算时应特别注意这一点。

5 结论

以上主要阐述了多层框架结构在设计过程中的基本问题, 当然实际工程可能会遇到更多问题, 在此不再赘述。设计多层框架结构, 设计人应首先判断结构方案的可行性, 对可能碰到的问题, 提前采取措施予以解决, 并对所有计算结果认真分析、判断, 准确无误后方可应用于实际工程。另外, 应用计算机程序进行分析时, 应仔细阅读程序编制技术手册, 了解程序计算模型编制的原理, 才能根据有关规范对所得的结构内力和计算结果的正确与否作出判断并做相应调整, 以消除因对程序缺少应有了解给设计带来缺陷和隐患。结构构造必须满足相关规范条文尤其是强制性条文的要求。

摘要：钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种性质截然不同的材料组成的, 因其具有诸多的优点而广泛应用于土木工程中。把多层钢筋混凝土框架结构应用于建筑中会遇到的一些具体问题, 主要论述了多层框架结构的设计及设计过程中遇到的设计问题及相应的结构措施进行探讨。

关键词：多层框架设计,常见问题,结构措施

参考文献

[1]GB50011-2001 (2008年版) , 建筑抗震设计规范[S].[1]GB50011-2001 (2008年版) , 建筑抗震设计规范[S].

多层砌体结构房屋抗震设计 篇8

砌体结构是当前建筑工程中常用的结构形式之一。由于其原材料来源广泛, 易于取材、生产和施工, 造价低廉, 具有良好的耐火性、耐热性、隔音性和耐久性, 在城乡建筑中得到比较广泛的应用。因此, 如何提高砌体结构房屋的抗震能力, 将是建筑抗震设计中一个重要课题。在已有的震害调查结果表明, 不仅在7、8度区, 甚至在9度区, 砖混结构房屋经历震害后受到轻微损坏, 或者基本完好的例子也是不少的。通过这些砌体房屋的调查分析, 得到这样一个结论:只要经过合理的抗震设计, 构造得当, 保证施工质量, 则在中、强地震区, 砖混房屋是具有一定抗震能力的。

2 多层砌体结构房屋的震害破坏形式

根据四川地震灾区的震后灾害调查情况, 多层砌体结构房屋的震害形式主要有以下几种。 (1) 房屋局部及整体倒塌; (2) 预制板楼、屋盖破坏; (3) 楼梯间墙体破坏; (4) 外纵墙破坏; (5) 纵墙在室外地坪处产生水平裂缝; (6) 外纵墙洞口间墙体X型裂缝; (7) 其它破坏。

3 砌体抗震措施

基于砌体结构本身特点以及其震害的多样性和严重性, 工程人员在设计中要采取一定的措施, 以加强砌体结构的整体性提高其抗震性能。

3.1 结构的选型与布置

对于多层砌体而言, 如果可以做到正确选择承重体系、科学进行结构布置、合理选择楼 (屋) 盖形式、正确设置防震缝等等的话, 就会大大提高结构的抗震能力。

3.1.1 正确选择承重体系

根据传递荷载的路线不同, 砌体结构的墙体承重体系可分为横墙承重、纵墙承重和纵横墙承重三种形式。横墙承重体系一般横墙间距较小, 数量较多且开洞较少又有纵墙作为侧向支承, 其横向刚度大, 整体性好, 所以横墙承重的多层砌体结构具有较好的传递和抵抗地震作用的能力;纵墙承重体系, 横墙数量少且自承重, 横墙间距大, 形成大空间, 使得房屋的横向刚度差。楼板又直接搁置在纵墙上或搁置在梁上而梁搁置于纵墙上, 造成横墙与楼盖的联结较差, 横向地震作用很少能够直接通过楼 (屋) 盖传至横墙, 而大部分通过纵墙经由纵横墙交接面传至横墙。因此, 地震发生时外纵墙因板与墙体的拉结不力而成片向外倒塌, 楼板也随之坠落;纵横墙共同承重体系, 纵横墙体都可以传递竖向荷载, 沿纵、横向刚度均较大且砌体应力较均匀, 能比较直接地通过楼 (屋) 盖向横墙传递横向地震作用, 也能直接或通过纵横墙的连结传递纵向地震作用。通过以上分析可知, 当多层砌体房屋有抗震设防要求时, 宜优先选用横墙承重及纵横墙承重体系。

3.1.2 科学进行结构布置

多层砌体房屋的平、立面布置力求简单、规则、避免由于布置不规则 (如:平面上墙体较大的局部突出和凹进, 立面上局部的突出和错层) 使结构各部分的质量和刚度分布不均匀、质量中心和刚度中心不重合而导致的震害加重。

承重墙体的布置要规则、对称。横向墙体间距不宜过大, 纵向墙体平面布置尽量不少于三道, 且宜沿各自轴线对齐贯通, 尽量避免断开和转折。这样可以减少地震剪力传递的中间环节, 使可能的震害部位减少, 避免局部破坏, 使震害程度减轻。

从墙体立面布置而言, 房屋的纵横墙沿上下连续贯通。建筑物底层不应设置车库、营业等需要大开间的建筑功能。灾区遭到震害破坏的多层砌体建筑有很多存在以下情况:底部一层甚至两层为大开间, 仅有楼梯间墙体及少量的分隔墙体下落, 而且还在正门大开洞, 造成一面无墙, 三面有墙。这样的结构布置造成的后果就是建筑平面刚度不均匀, 立面形成了严重的“上刚下柔”的情况, 底部仅有的少量墙体远远不能抵抗地震力的作用, 及通常说的“鸡腿结构”, 抗震严重不利。

由于建筑功能要求和设备安装的需要, 往往要在墙体上留设洞口。洞口的存在使其两侧的墙体易形成应力集中, 成为地震破坏的隐患。这就要求设计人员尽可能在满足使用的前提下“少开洞, 开小洞”。横向墙体一般不要设置大洞口, 如果设置的洞口大于1000mm时应该在洞口两侧附加贯通本层的构造柱。纵向墙体应该尽量控制开洞率 (一般可以控制在55%左右) , 避免开大洞造成纵向墙体的中断。

综上所述, 合理的墙体布置, 避免对墙体的无谓削弱, 可以使建筑物整体形成空间受力体系, 增加房屋的空间刚度, 进而提高结构的抗震能力。

3.1.3 合理选择楼 (屋) 盖形式

多层砌体结构楼、屋盖宜优先采用整体性强的现浇混凝土板。

3.1.4 正确设置防震缝

当多层砌体房屋平面或立面形状复杂时, 可用防震缝把房屋分成若干个规则简单的体系的组合。大量的震害表明, 由于地震作用的复杂性, 体形不对称的结构遭受的破坏较体形均匀对称的结构要重一些.对于多层砌体房屋, 当有下列情况之一时宜设置防震缝: (1) 房屋的立面高差在6m以上; (2) 房屋有错层, 且楼板高差较大; (3) 各部分结构刚度、质量截然不同。防震缝应沿房屋全高设置, 两侧均应设置墙体, 基础可不分开, 缝宽应根据地震烈度和房屋高度确定, 一般取60mm~100mm。

3.2 楼梯间的设置

楼梯间作为地震疏散通道, 而且地震时受力比较复杂, 容易造成破坏。楼梯间在楼 (屋) 面处无板, 空间刚度较差, 不宜设在房屋的尽端或平面转角处。而且楼梯间比较空敞, 顶层外墙的无支承高度为建筑层高的1.5倍, 在地震中的破坏比较严重, 尤其是当楼梯间设置在房屋尽端或房屋转角部位时其震害更为剧烈。这就要求设计人员对楼梯间采取下列加强措施: (1) 顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋;7~9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带, 其砂浆强度等级不应低于M7.5, 纵向钢筋不应少于2φ10; (2) 楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm, 并应与圈梁连接; (3) 突出屋顶的楼、电梯间, 构造柱应伸到顶部, 并与顶部圈梁连接, 内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结钢筋。

4 结语