多层混合结构

多层混合结构（共8篇）

多层混合结构 篇1

0 引言

建筑结构设计对建筑本身而言具有极为重要的意义和价值。分析和研究各类建筑结构设计的根本目的是应用经济效益最高的创作手法, 确保建筑结构的各项作用和功能在预定期限内能够达到并保持最佳状态。建筑技术的日新月异和建筑经济的发展使得多层大跨度建筑结构在我国得到了长足发展。同时, 建筑结构也呈现出越来越多的种类。故而, 多层大跨超长混合建筑结构设计的探究显得尤为重要。

1 大跨空间混合结构的分类

大跨空间混合结构在不同研究方向下有着不同的划分方式。按照大跨空间混合结构的材料进行分类, 可将其详细地分为木质材料结构、钢筋材料结构、铝合金材料结构以及多种材料综合的复合型材料结构等。而按照大跨空间混合结构的布置进行分类, 又可以分为空间结构与平面结构两种。其中, 平面结构在主要构件平面上集中体现了外部的荷载作用和内部的支座反力, 而空间结构则是在三维空间的基础上实现了对外荷作用的接收和释放。按照大跨空间混合结构的形态来分类, 则可以分为面系结构、骨架结构和实体结构等。这三种结构在形态上的不同都可以根据混合结构截面的尺寸大小进行区别和分辨。

除上述三种主要分类方式以外, 近几年还兴起另外两种按照大跨空间混合结构在力上的改向差异而划分的新型混合结构, 即刚性混合结构和刚柔混合结构。刚性混合结构的构成部件主要由梁单元体系、拱单元体系和杆单元体系三者混合构成 ( 或是三者中的任意两者混合构成) 。作为混合结构中最具代表性的刚柔混合结构则主要通过协调融合刚性结构中特有的抗弯曲能力、柔性结构中特有的抗拉伸能力等综合性的能力, 进而有效提升大跨空间整体性混合结构的性能和功效。近年来的研究文献和相关资料中已经对新型刚柔混合结构进行了科学合理的划分, 将其分为混合加劲体系、混合张拉体系、混合型吊挂体系和半刚性悬挂体系四种大跨空间混合结构类型。

然而, 不管是哪种分类, 亦或哪种类型的大跨混合结构, 在多层大跨超长混合建筑的结构设计中都需要综合应用不同的受力构件。将形态不同和功效不同的构件联合起来, 使之成为一个统一和谐的整体。一般情况下, 大跨空间的混合机构内部至少会存在两个或两个以上的结构体系, 每一个结构系统都必须保证传力和受力的平衡, 并且实现子系统和子系统之间的相互协作, 进而实现整体结构体系的平衡。只有这样才能有效确保多层大跨超长混合建筑在力学传导上的稳定性和安全性。

2 多层大跨超长混合建筑结构设计的创作方式

2. 1 并列式的结构设计创作手法

多层大跨超长混合建筑结构设计中的并列 ( Combination) 指的往往是多亲子结构或双亲子结构都非常完整和齐全的一种受力机制类型形态。混合建筑结构在这种受力作用下, 子结构之间的力传递会遵循各自结构特点独立完成荷载的接收、力的传递与负荷的释放等, 进而在优势上取长补短、协调互补。多层大跨超长混合建筑并列结构设计中多亲子结构或双亲子结构之间跨越的距离很近, 支点位置基本上大致相同。

根据混合建筑结构提供弹性支点的不同方式进行划分, 可以将多层大跨超长混合建筑结构设计过程中的并列创作手法分为支撑式并列和吊挂式并列两种。两种并列的创作手段在弹性支点供力方式上的具体差异如图1 所示。

从图1 可以看出, 支撑式并列指的是“子结构 ( 一) ”以下部支撑方式为“子结构 ( 二) ”提供弹性支点。多亲子结构和双亲子结构及其连接构件均为刚性实体, 依据子结构相互之间的审美目的和功能需求决定子结构间的关系是平行还是垂直。考虑到多层大跨超长混合建筑结构设计在形态上和力流上的双重要求, 通常情况下设计师会利用拱单元体系的结构为其他单元体系结构类型提供多个弹性支点。这种支撑式并列的创作手段因其自身良好的力学指标和跨越能力而受到了结构设计师的广泛喜爱。

另一方面, 吊挂式并列是一种将支撑式并列的创作手段直接翻转过来的创作手段。除供力方式不同之外, 其向“子结构 ( 二) ”提供多个弹性支点的“子结构 ( 一) ”也不再是刚性实体, 而是极具柔软性的实体。由于悬挂体本身是一个单点质量块, 且具有一定的尺度结构。所以, 大多数时候可以直接将整个混合吊挂体系看作由吊挂式并列方式构成的一种结构整体。

和支撑式并列的创作方式相比, 吊挂式并列的承载体系形式更加灵活多变, 比如钢拱承载体系、钢柱承载体系、桁架承载体系和混凝土塔柱的承载体系等; 吊挂式并列的形式也有悬挂和斜拉这两种类别; 斜拉型的吊挂式并列还下设有五种不同的斜拉形式。吊挂式并列方式中多种多样的创作形式使得多层大跨超长混合建筑结构设计过程中的造型手段丰富多样。

2. 2 连接式的结构设计创作手法

连接式结构是多亲子结构或双亲子结构在形态结构和受力机制保持不变的情况下, 根据结构中各个段落的受力特点, 以及不同力学要求, 而选取不同连接方式。

例如, 利用截面或向量作用下结构体系的悬臂式特点, 或者膜形态作用下结构体系的轻质特点进行连接, 并从中产生和创作出不同于传统混合结构的全新形态。在众多的连接方式中, 多层大跨超长混合建筑结构设计主要有两种连接手段, 分别是单侧悬臂式连接和双侧支点式连接。两种连接的差异如图2 所示。

从图2 可以看出, 单侧悬臂式连接为多层大跨超长混合建筑的结构设计提供了一种全新思路。首先根据各个段落的不用力学要求, 对结构中起作用的长度进行比对, 从而选用不同类型的单侧悬臂式连接体系, 以此强化结构体系控制力的可行性与合理性, 发挥出单侧悬臂式连接在多层大跨超长混合建筑结构设计中的最大潜力。单侧悬臂式连接对力流的控制精准度较高, 不仅连接形式较为丰富, 且对不同结构形式的嫁接关系处理也很容易形成建筑物的视觉焦点。

双侧支点式连接和单侧悬臂式连接最大的不同是在多层大跨超长混合建筑结构设计有所不同。这一创作手段的发展具有相对比较长的历史, 最早可以追溯到介于连续梁模式和悬臂梁模式之间的格贝梁模式。在多层大跨超长混合建筑结构的形态和功能愈发繁琐和复杂的情况下, 双侧支点式连接已经成为混合建筑结构设计体系中一种相当常见的创作手段。最典型的一种双侧支点式连接方式是为了满足多层大跨超长混合建筑在造型和功能上的需求, 而在整体结构中的某一段落选择和提取出可以承载这些需求的其他类型子结构。例如, 日本下关市唐户市场和大阪著名的游泳馆都是采用这种创作手段来进行混合建筑结构设计。

2. 3 叠合式的结构设计创作手法

多层大跨超长混合建筑结构设计中的叠合 ( Superposition) 指的是多亲子或双亲子不同的结构类型, 以平行或交叉方式放置在整个起作用的区域, 利用共同执行力的改向作用而形成的一种设计方法。这种多层大跨超长混合建筑结构设计创作手段可以在最大程度上发挥出不同结构类型的力学优势。即便在混合建筑中的多亲子结构或双亲子结构保留着原有的类型形态和受力机制, 混合建筑结构内部力量的分布也会参照各个子结构在受力特点上的差异进行科学合理的配比, 通过使不同的子结构承担起不同的传力机制以达到优化体系的目的。根据叠合式创作手段在多层大跨超长混合建筑结构设计中布置方式和坐标方向上的不同, 可以将其分为平行式叠合和交叉式叠合这两种创造方式。两种叠合式创作手段的具体受力如图3 所示。

从图3 可以看出, 平行式叠合指的是混合建筑的多亲子结构或双亲子结构在坐标方式上保持一致, 并且利用不同结构类型的受力特点承担不同属性结构应力的一种设计方式。比如, 将具有相反挠曲性质的“子结构 ( 一) ”和“子结构 ( 二) ”进行重叠混合, “子结构 ( 一) ”因叠合而发生的变形会被“子结构 ( 二) ”的变形所阻止或压制, 以此对混合建筑的结构应力实施主动性的控制和管理。

交叉式叠合则是指混合建筑的多亲子结构或双亲子结构不在同一个坐标方式上, 而是以交叉式叠合造型所独有的受力特点承担不同属性结构应力的一种设计方式。这种设计方式的主要优势就在于通过更为复杂的交叉形态将多层大跨超长混合建筑的结构变成一个更加有机整合的受力整体。

3 结语

多层大跨超长混合建筑结构设计的流程主要包括了建筑概念、系统优化、智能评估和建造, 无论哪一设计流程中都要综合参考并列、连接和叠合等多种创作手法的适用性和实用性进行多层大跨超长混合建筑的结构设计。另一方面, 多层大跨超长混合建筑结构设计更能彰显建筑物的时代特征, 突出显著优势。因此, 多层大跨超长混合建筑结构设计是现代建筑设计和审美提高的重要方法之一。

摘要：采用文献资料法和描述性研究法, 以多层大跨超长混合建筑为研究对象, 阐述了大跨空间结构的具体分类方法, 探讨了多层大跨超长混合建筑结构设计过程中主要的设计方式, 为多层大跨超长混合建筑结构设计提供了思路。

关键词：建筑结构,结构设计,大跨空间

参考文献

[1]薛素铎, 李雄彦.大跨空间结构协同工作问题研究现状及展望[J].工业建筑, 2015 (1) :1-9, 22.

[2]魏强, 倪先光.大跨度体育馆钢—混凝土混合结构设计与分析[J].建筑结构, 2014 (15) :29-35.

[3]李宏胜, 孙兆民.广东科学中心大跨巨型钢框架结构设计[J].建筑结构, 2010 (8) :6-11.

[4]孔相立, 刘学林.超高层建筑结构施工模拟技术最新进展与实践[J].施工技术, 2012 (14) :1-12, 76.

多层混合结构 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

多层混合结构 篇3

1 资料与方法

1.1 临床资料

本组40例, 均为我院2011年1月至2012年6月住院患者, 男22例, 女18例, 年龄18~63岁, 病史最长者18年, 最短者3年。本组40例环形混合痔患者中, 嵌顿性10例, 静脉曲张性8例, 结缔组织性13例, 混合性9例。

1.2 治疗方法

一般于术前前1d给以半流食, 手术当日晨进行清洁灌肠, 并做好肛门区域备皮准备工作。手术采用局麻, 手术体位为截石位或侧卧位。常规消毒, 铺巾。首先行痔上黏膜多层缝扎: (1) 充分显露痔上黏膜, 用可吸收线于齿线上3~4cm (痔核近端) 处在扩肛器帮助下, 将直肠黏膜做环形同平面的间断缝合。 (2) 在上述缝合处远端下方1.5~2.0cm处如上法在做一个环形间断缝合。 (3) 选择较大的“痔核”, 用可吸收线横行进针缝扎1~2针, 一次手术最多缝扎3~5个“痔体”即可。

肛门整形术主要步骤、原则如下:采取断桥缝合, 切除结扎, 并对外痔切口加以缝合, 尽量保证肛缘皮肤平整、避免重叠。具体操作如下: (1) 术中尽量多的保留皮桥, 尽量减少肛管解剖结构的破坏。保持好肛门正常形态, 牵拉时, 轻轻向对侧进行, 采用小V字形切口。 (2) 小V字形切口宜浅不易深。 (3) 皮下有活动性出血时, 宜钳夹止血, 尽量不用结扎。 (4) 对于肛缘皮肤的处理, 要尽量做到平整对合, 避免重叠对合平整无重叠。如若切口较深, 可进行适当缝合。 (5) 做肛管部分皮肤切除时, 要做到细窄为宜。 (6) 对于皮赘过, 可采用断桥缝合, 必要时适当修剪、结扎、整形, 总之尽量做到肛缘皮肤对合平整。

2 术后观察、处理及预后情况

2.1 术后处理

术后进行常规换药, 每日至少1次, 患者术后以半流食为宜, 1~3d给半流食, 控制排便次数, 个别患者可合理应用抗生素治疗。

2.2 结果

本组40例患者, 临床治愈率100%, 住院时间8~15d, 平均为9d。患者术后短时间内可出现不同程度疼痛, 轻重不一, 稍重者给以镇痛药物进行缓解、止痛, 其余时间基本无痛。所有患者术后肛门局部均较平整, 肛门功能逐步正常, 未见有肛管狭窄、肛门潮湿、感觉性失禁等并发症、后遗症发生。

3 讨论

3.1 目前, 环形混合痔的主要治疗方法仍是以手术治疗为主。

现今, 混合痔的外科手术仍是一种不成型手术。一般认为, 理想的术式应尽量满足下列条件: (1) 治疗彻底, 不复发; (2) 肛管皮肤、黏膜的完整性得以充分保留, 肛门的正常生理功能不受影响或尽量减少正常生理功能影响; (3) 尽量缩短疗程, 尽量减少病患痛苦; (4) 减少或杜绝后遗症、并发症等情况发生。传统手术治疗, 多采用单纯外剥内扎术, 其缺点主要是多不能达到一次根治, 常需要二次手术, 增加了病患的痛苦及经济负担。PPH术式造成术后环状吻合口的斑痕化而使肛管狭窄, 导致做二次手术 (扩肛术) 的现象之报道屡见不鲜, 已为国内不少学者所病诟。PPH术不出血则已, 出血就是大出血 (术中的操作不当或所用器械的不过关, 术后的脱钉过程等, 都常有发生) 的现象, 基本上已成为本行业的一种公认, 故其治疗风险远高于其他治痔术式。现国内也有许多好的改良术式, 效果也很理想。笔者采用痔上黏膜多层缝扎加肛门整形术治疗环形混合痔, 符合理想术式的条件, 是一种治疗环形混合痔的理想术式。

3.2 本术式现代生物学原理:

(1) 缝扎把黏膜、痔体组织固定在肠壁肌肉上, 使之不再脱垂。 (2) 缝扎黏膜、痔体后, 理顺了它们与肠壁及空间的关系, 使大便顺利、通畅地通过直肠、肛管、肛门;缓解肛垫的压力。 (3) 缝扎使黏膜内的血流方向、速度发生改变, 重建新的血管网, 从而萎缩痔体, 使肛垫缩小。

3.3 本术式的显著特点:

(1) 不切除任何组织, 只通过缝扎的丝线引起的细小炎症反应和瘢痕起到治疗作用, 因此最大限度的保护了肛垫组织, 维持了肛门正常组织结构及功能。 (2) 操作更简单易行, 不需要特殊器材, 成本低廉安全, 疗程短, 费用低。

多层框架结构设计心得 篇4

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].

论多层厂房结构设计 篇5

随着社会的进步和技术的快速发展，厂房设计要求也越来越高，传统的单层厂房已不能满足正常使用要求，多层厂房日益增多。下面，笔者结合个人设计经验，浅议一下多层厂房的结构设计，不足之处，敬请各位同行指正。

2 工程实例

本工程为两层框架结构，1层为生产厂房，2层为培训厂房，建筑轴线宽度为24.3m，长度为54m，两层层高均为7.5m，在1层、2层分别设了1台5t的桥式吊车，抗震设防烈度为7度，设计分组为第三组，基本加速度为0.1g，框架抗震等级为三级，采用柱下独立基础，框架梁、柱、基础的混凝土等级为C40，钢筋采用HPB300级、HRB400级，结构计算采用中国建筑科学研究院的PKPM系列软件（2010版），平面布置如图1所示。

2.1 大跨度梁截面形式的选用

对于本工程来说，跨度为24.3m的大梁的截面形式的选用尤为重要，为保证本工程满足“安全、经济、适用”的原则，笔者分别采用了型钢混凝土、钢梁、预应力混凝土梁3种截面形式进行了试算，其中预应力筋选用钢绞线（1×7)s15.2，具体梁参数见表1。

从工程造价、施工难度等方面综合比较，本工程采用用后张法有黏结预应力混凝土梁较为合适。

2.2 吊车荷载的输入

为方便加工件的运送，本工程在1层、2层分别设了1台5t的桥式吊车，对于吊车荷载的输入，在PKPM软件中可以直接由软件自动导入，在选取软件库中的标准吊车荷载后，即可完成本工程吊车荷载的布置。

2.3 考虑大型机床等设备布置，楼面活荷载的选用

本工程2层为培训教室，里面布置了大量的机床设备，考虑设备运行时的振动影响，应按《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）(2006版）4.2.1条及附录C规定输入楼面均布荷载，本工程的机床型号为C6132型，属第四类金工车间，计算楼面板时，楼面活荷载取值为8.0kN/m2，计算楼面次梁时，楼面活荷载取值为6.0kN/m2，计算框架主梁、框架柱、基础时，楼面活荷载取值为5.0kN/m2，本工程楼面结构采用了井字梁结构，楼面板厚度为120mm。

另外，根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2001）(2006版）4.2.3条规定，生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5kN/m2，所以本工程楼梯间活荷载取值为3.5kN/m2。

2.4 主要计算结果

2.4.1 结构整体抗倾覆验算结果

抗倾覆验算结果见表2。

2.4.2 结构整体稳定验算结果

稳定验算结果见表3。

该结构刚重比Di×Hi/Gi大于10,能够满足规范(5.4.4)的整体稳定验算；该结构刚重比Di×Hi/Gi大于20,可以不考虑重力二阶效应。

2.4.3 周期、地震力与振型

地震作用最大的方向=-0.020°

2.4.4 位移

X方向地震作用下的楼层最大层间位移角:1/1290(第2层第1塔)。

Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角:1/1490(第2层第1塔)。

X方向风荷载作用下的楼层最大层间位移角:1/4305(第1层第1塔)。

Y方向风荷载作用下的楼层最大层间位移角:1/2470(第1层第1塔)。

3 注意事项

3.1 考虑机器振动荷载影响

工业建筑楼面不同于民用建筑，设计时应考虑设备运行时的振动荷载，荷载输入应严格按荷载规范要求输入，如没用充分依据，应严格按厂家提供的设备参数进行折算。

3.2 抗震设计参数的输入

预应力混凝土结构的抗震设计参数与普通混凝土结构的抗震设计参数取值有所不同，如《预应力混凝土结构抗震设计规程》第3.1.2规定，以预应力混凝土框架结构、板柱-框架结构作为主要抗侧力体系的建筑结构，其阻尼比应取0.03，而普通混凝土结构的阻尼比取0.05。

3.3 预应力锚具的位置

预应力筋的锚具设置应满足规范要求，不得随意设置，《预应力混凝土结构抗震设计规程》第3.2.10规定，后张预应力筋的锚具不宜设置在粱柱节点核心区，并应布置在粱端箍筋加密区以外，所以本工程的锚具设置在框架柱外侧。

3.4 预应力梁纵向配筋率的控制

根据《预应力混凝土结构抗震设计规程》第4.2.2规定，预应力混凝土框架梁纵向受拉钢筋按非预应力钢筋抗拉强度设计值换算的配筋率不应大干2.5%(HRB400级钢筋)或3.0%（HRB335级钢筋)，在软件计算完后，设计人应手工核算，这一点应引起设计人的注意。

参考文献

[1]GB50011—2010建筑抗震设计规范[S].

[2]GB50009—2001建筑结构荷载规范(2006年版)[S].

[3]GB50010—2010混凝土结构设计规范[S].

浅谈多层民用钢结构建筑结构设计 篇6

在施工过程中, 为促进工程结构体系的健全, 满足其建筑的抗侧力及其承重力的需求, 需要对房屋结构的薄弱环节进行优化设计。通过对框架的相关链接模式的应用, 促进其实际难题的解决。在框架的纵、横方向上我们要进行其刚接模的应用。在此过程中, 如果不存在其他的抗侧力体系, 我们就称之为纯框架结构。这种结构的抗侧力及其承载力的提升, 需要实现对刚接框架的有效控制。

工程建设中承重墙环节的优化, 有利于实现对建筑空间的有效应用, 从而促进其建筑功能的提升。实现对其空间功能的有效应用, 促进其建筑立面设计环节的优化。方便其结构构件的有效控制, 方便实际施工环节的优化。通过对框架结构各个环节的刚度均匀性的控制, 来保障其抗震能力的提升。由于其框架结构体系的优越性, 其得到了多层钢结构住宅的有效应用。由于其框架结构的侧向刚度问题, 容易导致比较大的侧向位移的出现, 不能实现对其整体结构的有效控制。很容易引起非结构构件以及整体结构的破坏, 这也是框架结构的主要缺点。在设计时要注意梁柱的截面尺寸和连接节点刚度, 因为它们对该结构的侧向刚度影响很大, 同时要遵守“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的原则, 从而减小地震反应, 以确保结构的安全。

2 关于框架支撑体系及其剪力墙体系的分析

所谓的框架支撑体系就是针对框架结构的应用, 通过对建筑的纵横方向的控制, 进行其结构体系的优化, 其相应用模式与框架结构体系类似。其框架支撑体系的平面设置也具备灵活性的特点, 实行了建筑空间的有效应用, 有利于促进其制作环节、设计环节、施工环节的优化, 从而促进其高层钢结构住宅的结构体系的深化应用。正是由于框架支撑体系的应用, 才促进框架结构的优化, 从而促进其抗侧能力的提升, 实现其框架系统及其支撑系统的有效应用, 实现对水平剪力环节的有效控制, 从而有效降低结构的侧移距离, 促进整体施工工程的完善。框架和支撑两系统的侧向变形协调一致, 降低了支撑上部和框架下部的较大层间位移角的数值, 从而使各层的层间位移角得到了有效的控制。框架-支撑体系作为一种双重抗侧力体系, 即使在罕遇地震下支撑系统发生破坏, 结构自动进行内力的调整, 使框架结构承担相应的水平荷载, 起到了两道抗震设防的目的, 进一步增强了结构的安全度。由于受到支撑系统的影响, 框架-支撑体系的钢结构房屋在建筑立面设计、门窗布置不像框架结构那么自由, 并且经常与支撑的布置发生冲突。这也是框架-支撑结构体系最主要的缺点。

在实际工作中, 剪力墙体系的应用有效, 促进结构水平剪力的有效控制, 保障结构的侧向刚度的有效控制, 满足了建筑施工的需要。框架剪力墙体系仍作为一种双重抗侧力体系, 并且框架与剪力墙两者协同工作, 也使层间位移得到了很好的控制, 减少了非结构构件在地震作用下发生破坏的可能性。由于剪力墙的侧向刚度很大, 尤其是钢筋混凝土剪力墙, 在地震时很容易造成应力集中, 结构发生脆性破坏, 通常的做法是在墙体中每隔一定间距设置竖缝。对于钢板剪力墙结构, 应力集中相对较小, 但仍能起到刚性构件的作用。

3 关于框架-核心筒体系及其墙板体系的分析

该模式的应用离不开对框架剪力墙体系或者支撑体系的应用, 通过对这两种模式的应用, 促进其外侧周边设计钢框架环节的有效应用, 从而保障了高层建设的应用需要。确保其多层钢结构房屋综合效益的提升, 实现了其相关性能的有效使用。在应用过程中, 由于其筒体的抗侧刚度的影响, 其抗扭能力是比较强的, 我们通过应用于日常楼梯建设、电梯建设等, 这一环节的应用, 有利于其材料的利用率的提升, 有利于建筑的内部施工环节的优化。和框架支撑体系、框架剪力墙体系类似, 筒体承担90%以上的水平力的作用和全部扭矩, 竖向荷载则由核心筒和框架按一定的比例分配来承担。核心筒与框架的协同工作, 同样很容易满足结构的层间位移以及整体变形的限值。虽然该体系中的核心筒的刚度很大, 但其延性相对较差。尤其是在地震持续作用下, 筒体很容易产生裂纹造成刚度下降, 造成结构整体侧移过大。因此在强震地区要采取必要的措施或者改用筒中筒等体系。

其框架墙板体系的应用是以框架作为应用前提的, 它实现了对框架这一基本结构的应用, 通过对其建筑纵、横方向的有效应用, 实现对其预制墙板结构体系的优化, 该体系的应用, 需要进行钢筋混凝土墙板的有效预制, 促进其竖缝环节的应用, 从而实现对其壁柱环节的优化, 确保其耗能环节的控制。该模式的应用有利于实现地震能量的吸收, 有利于抗震性能的提升。在实际运用过程中, 我们需要进行其墙板预制环节的优化, 避免出现刚度突变的现象。多层民用钢结构房屋的结构体系各有优缺点, 但最主要的区别是结构的抗侧力体系不同, 因而抗侧能力也不同。对于层数不多、抗震设防要求不高的建筑物, 应优先考虑采取框架结构体系, 对抗震设防要求较高的建筑物, 宜优先考虑采取框架-支撑结构体系, 因为其抗侧力效果显著且构造相对简单。

结语

尽管在多层民用建筑钢结构设计领域已取得一定进展。但我们仍需要继续进行结构系统的优化, 确保结构内部各个环节的协调, 以满足民众的要求。

参考文献

[1]吴静.高层建筑钢框架支撑形式的不同对其受力性能的影响[J].安徽建筑, 2003 (1)

[2]周学军.全新多层住宅钢结构体系的开发研究[J].钢结构, 2001 (6)

多层厂房结构易损性分析 篇7

关键词：多层厂房,非线性动力时程分析,非线性静力分析,易损性

0 引言

吕大刚和王光远[1]提出了结构局部地震易损性的概念, 通过构造结构局部性能指标与其参数之间的一个新的功能函数, 给出了局部地震易损性的可靠度表达式;根据可靠性灵敏度的概念, 提出了构造结构局部性能指标概率密度函数的新方法, 并详细推导了结构可靠指标对局部性能指标参数的灵敏度表达式。张令心[2]采用概率方法借助于拉丁超立方采样技术和非线性地震反应时程分析对多层住宅砖房的地震易损性进行分析, 其分析样本是根据多层住宅砖房目前常用设计参数值的范围选定参数的代表值, 并由这些代表值构成的。分析中考虑了地震荷载、结构反应和结构承载力的不确定性, 易损性曲线分别对五个不同结构破坏程度的极限状态给出。朱健[3]通过按建筑结构抗震规范的规定构造加速度反应谱作为随机激励, 构筑了我国四川地区典型钢筋混凝土结构单层厂房有限元模型, 采用拟动力时程方法对结构的抗震性能进行了分析计算, 得到了钢筋混凝土结构厂房的易损性曲线;同时, 针对原型结构在地震作用下柱基础容易发生屈服破坏的情况, 对原型结构基础采取了铅芯阻尼橡胶支座隔震加固措施, 并对加固后的厂房结构进行了计算分析并得到了修正易损性曲线, 通过对比得到结构在地基不失稳的前提下, 在小震时发生中度以上损伤的概率非常小, 在大震时随着承重结构进入塑性屈服发生中度以上的损伤概率开始逐渐变大, 而且厂房结构纵横两个方向的易损性概率在大震时有差异, 采取隔震加固措施后结构损伤概率明显减小。但是多层厂房的易损性评价还没有人涉及。

1 多层厂房的特点及适用范围

1.1 多层厂房的特点

(1) 建筑物占地面积小, 这不但节约用地, 而且还降低了基础和屋顶的工程造价及工程管线的长度, 节约建设投资和维护管理费;

(2) 厂房宽度较小, 顶层房间可不设天窗而用侧窗采光, 屋面雨雪水排除方便, 屋顶构造简尽, 屋顶面积较小, 有利于节省能源;

(3) 交通运输面积大。这是出于多层厂房不仅有水平方向, 也有垂直方向的运输系统 (如电梯间、楼梯间、坡道等) , 这样就增加了用于交通运输的面积和体积;

(4) 内于多层厂在楼层上要布置设备, 易受梁板结构经济合理性的制约网尺寸较小, 不利于工艺改革和设备更新, 厂房的通用性较小;

(5) 在楼层L布置振动较大的设备时, 结构计算及构造处理复杂。

1.2 多层厂房的适用范围

(1) 生产工艺流程适于垂直布置的企业。这类企业的原材料大部分为柱状和粉状的散料或液体。经一次提升 (或升向) 后, 可利用原料的自重自上而下传送加工, 直至产品成型。如面粉厂、造纸厂、啤酒厂、乳品厂和化工厂的某些生产车间;

(2) 设备、原料及产品重量较轻的企业 (楼面荷载小于2t m2) , 单件垂直运输小于3t的企业;

(3) 生产上要求在不同层面上操作的企业, 如化工厂的大型蒸馏塔等设备, 高度比较高, 生产又需在不同层高进行;

(4) 生产工艺对生产环境有特殊要求的企业。由干多层厂房层间房间体积小, 容易解决生产所要求的特殊环境 (如恒温恒湿、净化洁净、无尘无菌等) 。属于这类企业的有仪表、电子、医药及食品类企业;

(5) 建筑用地紧张及城建规划的需要。

2 非线性元素的仿真

本文采用SAP2000分析多层厂房结构。在SAP2000程序中, 仿真杆件局部非线性行为的方式为采用非线性元素 (简称Nllink Element) , 其中包含了阻尼 (Damper) 、隔震器 (Isolator) 、塑性元素 (Plastic) 、开裂的纯压构件 (Gap) 与开裂的纯拉构件 (Hook) 等, 而这些非线性元素之行为仿真都是由线性弹簧之基本理论推导而来。

由许多实际地震结构物损伤案例得知, 多层混凝土结构多自梁柱接头部分开始损坏, 而从材料力学与结构力学之理论得知, 受地震力影响之楼房结构, 以梁柱接头部分所承受之弯矩为最大, 为首先破坏之主因。为进一步仿真结构物达屈服后, 较真实之非线性行为, 本研究分别于梁柱杆件二端以具回滞特性之元素来进行仿真。因本文采用有限元素分析软件SAP2000作为辅助工具进行研究, 在模拟过程中除用Ritz Vector Method进行模态分析以了解其基本周期外, 主要是利用逐步直接积分之方式, 进行非线性动力分析, 目的为了解楼房结构之杆件消能过程, 进而得知其受损状况及耐震能力。大部分之建筑结构动态反应分析中, 不同来源之阻尼, 均以迟滞阻尼比来表示。此时, 迟滞阻尼是用等值阻尼比来考虑, 但通常若变形较大将导致较大之误差;在较细部的分析, 迟滞阻尼经常以考虑非弹性回复力的特性用劲度来反应, 即透过非弹性分析。在高楼分析中, 钢构件之迟滞阻尼比可取约2%来做计算。建立多层厂房结构非线性模型来进行地震时程反应分析, 藉助SAP2000作为辅助分析工具, 故上段说明在SAP2000程序中, 结构物分析模型的非线性行为仿真方式。为了了解杆件非线性之反应过程, 本研究使用非线性动力时程分析来观察杆件之消能现象。此分析法是在结构物上加载与时间相关之作用, 如地震力。并逐步求解每个时间点之动态反应反应。

本文将用SAP2000建立一个实际的厂房模型, 进行非线性动力时程分析和非线性侧推分析, 进而得知高科技厂房在地震力的作用下的非线性行为, 并利用分析后所得到数据和所定义的损伤程度, 经由统计学的方法, 最后得到结构物的易损性曲线。

3 多层厂房模型和分析结果

分析采用的多层厂房模型如图1。分析选取10条地震波, 其性质见表1。

易损性曲线的建立需要定义损伤程度的界限值, 本文所采用的损伤为层间相对转角, 其值由非线性静力分析曲线、规范HAZUS[4]与SEAOC的规定所得到, 其值整理如表2。分析结果如图2所示。

由Pushover分析所得之易损性曲线, 在Sa=0.4g时, 损伤率小于7.23%, 属于轻度损伤;在Sa=0.6g时, 损伤率大于7.23%小于19.5%, 属于中度损坏;在Sa=1.2g时, 损伤率为56.9%, 大于50%, 此时属于严重损坏;而在Sa=3g时, 已非常接近倒塌的状态。最后比较Pushover分析所定义的损坏度界限值与规范定义的损坏度界限值绘出的易损线彼此之间的差异, 如图2所示。由图可看出, 由于规范所订的损伤度界限值较高, 故其易损性曲线会有低估的情形, 其中HAZUS所定义的界限值所绘出的易损性曲线期趋势与Pushover分析较为相近。

由此可知, 规范所定义之损伤度界限值可能无法完全符合厂房的实际损伤情形, 故需进一步做详细的实验与软件分析得到真正符合多层厂房损坏程度的界限值。

4 结论

(1) 在本研究中由Pushover分析定义之界限值所绘出之易损性曲线可用来评估位于多层厂房在不同强度地震力的影响下, 发生损失的程度, 而在与灾害风险评估规范HAZUS与耐震性能规范SEAOC所定义的界限值所绘出的易损性曲线进行比较后, 可看出由规范定义之界限值其绘出的易损性曲线较为低估。

(2) 在将Interstory Drift Ratio换算成结构物损伤率 (Damage Ratio) 时, 如果用线性内插会有在低Sa被高估, 而高Sa被低估的情形发生, 故在计算结构物易损性曲线前, 需将损伤界限值经由对数常态分布公式绘出后, 再利用期望值的概念计算出Interstory Drift Ratio与Damage Ratio的关系图, 较为符合实际情况。

5 建议

(1) 本研究所分析的厂房模型为二维模型, 仅考虑厂房较弱的方向, 且并未加入阻尼器, 故未来可以建立三维的分析模型并加入阻尼器, 使分析的结果更准确也更符合实际情况。

(2) 本研究主要探讨厂房的外部结构在地震力作用下的损坏程度, 但厂房的设备昂贵, 甚至为厂房受灾害损失的主要来源, 故将来可在决定厂房的易损性时, 加入地震所带来的震动对于厂房内部设备损伤程度的影响。

(3) HAZUS与SEAOC所定义损伤界限值, 可能不够完善, 希望藉由非线性静力分析与非线性动力分析加以研究, 找出真正符合多层厂房结构的损伤度界限值。

参考文献

[1]吕大刚, 王光远.基于可靠度和灵敏度的结构局部地震易损性分析.自然灾害学报, 15 (4)

[2]张令心, 江近仁, 刘洁平.多层住宅砖房的地震易损性分析.地震工程与工程振动, 22 (1)

[3]朱健, 谭平, 周福霖, 基于位移的钢筋混凝土结构单层厂房易损性分析.振动与冲击, 29 (1)

多层砖混房屋结构的抗震设计 篇8

1 我国建筑抗震设计目标

1) 我国建筑抗震设防的目标是三个水准。为使多层砖混房屋达到“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的抗震设防目标, 应重视房屋的概念设计。多层砖混房屋在强震作用下易倒塌, 防倒塌设计是多层砖混房屋抗震设计中的重要问题。多层砖混房屋的抗倒塌, 不是依靠罕遇地震作用下的抗震变形验算来保证的, 而是在总结以往震害经验的同时, 利用结构总体布置和细部构造措施来实现。

(1) 建筑平、立面的布置应力求规则、均匀、对称, 避免质量、刚度发生突变, 避免楼层错层, 因为, 结构体形复杂和抗侧力构件布置不均匀时, 难以估计应力集中和扭转的影响以及抗震薄弱部位。在地震作用下, 容易造成破坏。

(2) 多层砖混房屋的结构体系, 应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系;纵横墙的布置宜均匀对称, 沿平面内宜对齐, 沿竖向应上下连接;同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀;当房屋立面高差在6m以上、房屋有错层, 且楼板高差较大、各部分结构刚度, 各部分结构质量截然不同时, 宜采用防震缝将结构分割成平面和体形规则的独立单元;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;烟道、风道等不应削弱墙体, 当墙体被削弱时, 应对墙体采取加强措施, 不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及突出屋面的烟囱;不宜采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。

(3) 震害调查表明, 多层砖混房屋震害与其总高度和层数有密切关系, 倒塌的百分率与房屋的层数成正比, 这是由于作用在多层砖混房屋的水平地震作用随房屋层数的增加而加大。各国都对房屋的总高度和层数进行了限制, 这是一种经济有效的抗震措施。

(4) 多层房屋的高宽比越大, 地震的倾覆作用越明显, 为确保房屋不发生整体弯曲破坏, 《规范》对房屋的总高度和总宽度比值进行了限制。

(5) 多层砖混房屋的横向地震作用主要由横墙来承担。横墙间距过大, 会使横墙数量减少, 纵墙支承减少, 楼盖平面内变形过大, 造成横墙整体抗震能力下降, 纵墙发生较大的出平面弯曲, 楼盖不能有效地把地震作用均匀地传给各抗侧力构件。因此, 房屋抗震横墙间距设计时要满足《规范》要求。

(6) 多层砖混房屋的墙体是最基本的承重构件和抗侧力构件, 地震时房屋的倒塌一般也是从墙体破坏开始的。应保证房屋的各道墙体同时发挥它们的最大抗震强度, 避免个别墙段的抗震强度不足导致逐个破坏, 从而造成整个房屋的破坏甚至倒塌。当个别墙段尺寸不满足要求时, 可在该部位增设构造柱来满足要求。

2 抗震计算

1) 抗震计算是抗震设计的重要组成部分, 是保证满足抗震承载力的基础。地震时地面运动随时间和空间的变化而变化, 且十分复杂。对于多层砌混房屋, 一般只考虑水平方向的地震作用, 分别就纵、横向进行抗震强度验算。 多层砖混房屋抗震强度验算, 实际上只进行在水平地震作用下砌体墙片的抗震抗剪强度验算。笔者经对7、8度区若干幢规则的7、6层住宅砖房抗震计算分析显示, 底层所用混合砂浆的强度等级不能低于M10;抗震验算时应特别注意场地土类别;大开间房屋, 应注意验算房屋的横墙间距, 应注意验算房屋的高宽比;雨蓬、阳台、挑沿及挑梁的抗倾覆验算; 梁支座处局部承压验算, 支承在独立砖柱上的梁, 不论跨度大小均加梁垫, 与构造柱相连接的梁进行局部抗压计算时, 宜按砌体抗压强度考虑, 等等。

2) 由于抗震设计涉及到许多不确定因素, 抗震设计计算方法还不够完善, 要对结构进行“精确”抗震计算来预测地震破坏是困难的。从概念设计的角度来看, 经济实用的抗震构造措施, 对抵御罕遇地震、防止结构倒塌起着关键作用。多层砖混房屋的抗震验算只是对墙体本身的强度进行验算, 对于墙片之间、楼层之间和房屋局部等的连接强度问题, 计算时较难考虑, 应采取构造措施来加强各部分连结和房屋的整体性及变形能力。因此, 为了保证结构在地震作用下的安全, 在进行抗震设计时, 应同时考虑强度验算和构造措施, 以保证“小震不坏, 大震不倒”的设计原则。

(1) 构造柱的设置。钢筋混凝土构造柱与圈梁的结合, 可对砖混房屋形成一种约束作用, 提高结构的变形能力和结构延性, 约束墙体裂缝的开展, 使结构在遭到强烈地震时, 虽有严重开裂而不致倒塌, 这就达到目标—大震不倒。要实现这一目标, 必须在按规范要求设置构造柱外, 还要在以下部位增设构造柱。①规范限制的较大洞口两侧宜加构造柱 (2.1米以上) ;②对横墙较少或横墙很少的多层砖混房屋, 应根据房屋增加一层或二层后的层数, 按规范要求设置构造柱;③对横墙长度大于层高二倍时, 在横墙中部增设构造柱。内纵墙构造柱间距不宜大于4.2m ;④同一结构单元内横墙错位数量超过总数的1/3时, 在错位的墙体交接处均应增设构造柱;⑤在承受较大集中荷载的部位增设构造柱。同时构造柱与墙体连接处宜砌成马牙槎, 以增强构造柱和砖墙之间的整体性, 也便于利用构造柱的外露侧面检查施工质量。

(2) 圈梁的设置。钢筋混凝土圈梁对房屋的抗震有较重要的作用, 它可以加强纵横墙的连接, 增强楼、屋盖的整体性并增加墙体的稳定性, 有助于限制墙体裂缝的开展, 减轻由于地基不均匀沉降而造成的破坏。圈梁必须按规范要求设置, 对于隔开间或每开间设置构造柱的多层砖房, 应沿设有构造柱的横墙及内、外纵墙在每层楼盖和屋盖处均设置闭合且拉通的圈梁, 若圈梁穿过中间走廊时, 必须要隔一定距离将截面加强。圈粱 (包括地基圈梁) 在外墙楼梯、入口等处可能被截断, 应在相应位置附加一道并满足搭接长度。圈梁的截面和配筋不宜过大, 通常按规范要求设置或提高一个等级采用就可以了, 不宜无限提高, 因为, 圈梁的作用也是有限的, 所以讲房屋的抗震横墙数量不足或墙体本身的抗震性能太差时, 仅靠增设或加大圈梁截面及配筋是起不到抗震的作用。

(3) 墙体间的连接。多层砖混房屋各构件间的抗震构造连接是多层砖混房抗震的关键。构造柱与墙体连接处宜砌成马牙槎, 以增强构造柱和砖墙之间的整体性, 也便于利用构造柱的外露侧面检查施工质量。7度时层高超过3.6m或长度大于7.2m的大房间, 以及8度和9度时, 外墙转角及内外墙交接处, 当未设构造柱时, 应沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋, 每边伸入墙内不小于1m。7度 以上 顶层楼梯间应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结筋, 。突出屋面的楼、电梯间的构造柱应伸到顶部, 并于顶部圈梁连接, 构造柱与砖墙以及砖墙与砖墙的连接, 应沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋, 每边伸入墙内不小于1m。

(4) 墙体间的连接。目前, 我省多层砖混房屋的楼、屋盖多采用全现浇板, 这样大大提高了房屋的整体性, 并增加了房屋的刚度;增加了现浇板与所有墙体的联结, 有效的防止了纵墙出现平面外的弯曲破坏, 是较理想的抗震构件。现浇楼板、屋面板伸进纵、横墙内的长度, 均不小于120m。

(5) 其他构造。

①房间的最大开间尺寸不得大于6.6m。

②内外墙上洞口位置不应影响外纵墙和横墙达到整体连接。

③同一结构单元的楼、屋面板应设置在同一标高处。

④房屋的底层和顶层, 在窗台板处应设置现浇钢筋混凝土带, 其厚度为60mm, 宽度不小于240mm, 纵筋不小于3φ6;两端深入墙体不小于360mm。

⑤楼梯间和门厅阳角的梁支撑长度为500, 并与圈梁连接。

⑥跨度超过6m的梁下240墙应加壁柱或构造柱, 跨度不宜大于6.6m, 超过时应采取措施。

⑦砖砌栏板应配水平钢筋, 且压顶卧梁应与砼立柱相连, 压顶卧梁宜锚入房屋的主体构 造柱 。

⑧对开间大于3.9m的房间要加强抗震构造措施, 圈梁必须封闭, 构造柱箍筋全高加密。

⑨砖砌体结构的长度较长时应设伸缩缝。高差大于6米和两层时应设沉降缝。

⑩构造柱不得作为挑梁的根。

结束语

多层砖混房在城乡建设中量大面广, 又是人类活动和生活的主要场所。因此, 加强多层砖混房屋抗震设计, 重视多层砖砌体房屋抗震设计中的三个环节, 就能使多层砖混房屋的地震破坏降低到最低限度。 进行普通砖混房屋结构设计时, 设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法, 设计出经济合理的结构体系。

摘要：多层砖混结构在历次地震中的震害非常严重, 对于这种抗震性能较差的结构体系, 设计时应从抗震概念设计、抗震计算、抗震措施等方面出发, 根据工程自身特点采取相应措施来提高其抗震性能。

关键词：抗震性能,抗震概念设计,抗震计算,抗震措施

参考文献

[1]全国民用建筑工程设计技术措施.中国建筑标准设计研究院编制.