2010年(第39卷)第5期
建筑设计
甘肃科技纵横钢筋混凝土框架结构设计要点及注意事项
叶
菁
(甘肃省建筑设计研究院,兰州730030)
摘
要:框架结构是最常见的承重结构体系,本论述从框架结构概念设计、内力和位移的计算机计算、构造要求等要点出发,
介绍钢筋混凝土框架结构的设计要点及注意事项。特别是在框架结构内力和位移的计算机计算方面,结合笔者多年的设计经验,针对“刚性楼板假定”“偶然偏心”、“结构扭转效应”、等主要结构计算参数的选取提出了自己的一些见解。另外,还从框架梁、框架柱、节点等构造要求列举了主要的注意事项。关键词:框架结构概念设计;内力和位移的计算机计算;构造要求
框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系,是最常见的承重结构体系。由于框架结构柱网布置灵活,能获得较大的使用空间,在办公楼、教学楼、住宅楼、公寓以及商业建筑中常常采用。下面结合框架设计过程和实际工程设计经验,谈一谈钢筋混凝土框架结构的设计要点及注意事项。
量使质量中心和刚度中心重合或接近。
最后,是刚柔适度。事实表明,结构的变形越小,地震的危害就越小。但是不能得出刚度越大越好的结论,因为刚度愈大,地震作用愈大,材料用量会增加。此外,结构振动和变形的大小不仅和结构刚度有关,还与场地土有关,当结构自振周期与场地土的卓越周期接近时,建筑物的地震反应会加大,无论振动变形还是地震因此,对于框架结构设计,不能做出“刚一力都会加大。
些好”还是“柔一些好”的简单结论,应该结合结构的具体高度、场地条件等进行综合判断。
1框架结构概念设计
一个优秀的结构设计人员应该清楚地认识到框架
结构设计中,概念设计与结构措施的至关重要性。
首先,我们要控制房屋适用高度和结构高宽比,若结构的高宽比大,则倾覆力矩也大。为了帮助设计者在初步设计阶段根据结构高度和结构体系确定比较合理稳定和承载而经济的平面尺寸,宏观控制结构的刚度、力,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)规定了框架结构的高宽比限值。
其次,是结构布置简单规则均匀。结构简单包含有三层意思,即(1)结构的类别划分,计算模型清楚;(2)各结构构件力学功能分工,在荷载和作用下传力路线直接、明确;(3)其受力、薄弱环节及抗震性能估计把握,精细分析程序可靠。这就要求工程师在熟练运用计算机设计程序的同时,更要掌握必要的框架结构简化估算方法。
结构规则均匀要求含平面和立面两部分,包括刚度、承载力和传力途径三个方面。要求框架结构在可能的情况下,在竖向建筑造型和结构布置上均匀,刚度、承载力和传力途径均无突变,从而应力集中、过大变形和敏感薄弱部位的出现;在建筑平面上规则,结构凹凸不平,尽量避免部布置均匀,尽量减少里出外进、分结构超强造成结构的相对薄弱部位,该强的强,该弱的弱;尽量使荷载和作用能用短而直接的途径传播,尽
2框架结构内力和位移的计算机计算
随着计算机的迅猛发展和广泛应用,使得结构计
算软件在结构设计中得到大量的应用,结构设计人员的工作效率提高,也使得一部分结构设计人员对结构计算软件产生过度依赖,以为结构计算软件满足,结构安全的,有的设计人员甚至不假思索、设计就是合理、
调整,直接以软件自动生成的施工图作为实际施工图,殊不知结构计算软件毕竟是我们的工具,结构设计人员应该对结构软件中各种参数进行合理选取,并对计算结果的合理性作出判断。
2.1“对所有楼层采用刚性板假定”该如何选择
《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)均要求,在计算结构的位移比时,要采用刚性楼盖。因此,设计人员在计算此项指标时应考虑“强制执行刚性板假定”。结构的位移比是反映结构扭转效应的一项重要指标,为了避免由于局部振动的存在而影响结构位移比的正确计算,规范规定在刚性板假定下计算结构的位移比。这里需要说明的是,在计算结构的内力和配筋时,则宜将此选项去掉。
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甘肃科技纵横2.2何时考虑“偶然偏心”
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级或Ⅱ级机械连接接头,且接头百分率不应大于50%。3.2框架梁构造要求
框架梁不设弯起钢筋,全部剪力由箍筋和混凝土承担。框架梁的配筋率、配筋布置以及抗震设计时,梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和最小直径应符合《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的有关规定。
应当注意,为使梁端塑性铰区截面有比较大的曲率延性和良好的转动能力,成为延性耗能梁,梁端混凝X≤土受压区高度应满足以下要求:一级框架梁,0.25h,二、三级框架梁,X≤0.35h。
为减小框架梁端塑性铰区范围内的相对受压区高度,塑性铰区截面底部必须配置受压钢筋。受压钢筋的面积除按计算确定外,与顶面受拉钢筋面积的比值还A′s/As≥0.5,二、三级应满足以下要求:一级框架梁,框架梁,A′s/As≥0.3。3.3节点构造要求
在竖向荷载和地震作用下,框架梁柱节点主要承弯矩、剪力和梁传来的弯矩、剪力。受柱传来的轴向力、
节点区的破坏形式为由主拉应力引起的剪切破坏。如果节点未设箍筋或箍筋不足,则由于其抗剪能力不足,节点区出现多条交叉斜裂缝,斜裂缝间混凝土被压碎,柱内纵向钢筋压屈,所以应该重视框架梁、柱节点核心区的设计。
框架梁、柱节点核心区应符合下列要求:(1)应根据《建筑抗震设计规范》GB50011附录D.2的规定,分别按节点的内、外核心区验算节点受剪承载力;
(2)节点内核心区的配箍量及构造要求同普通框架;
(3)节点外核心区(两向宽扁梁相交面积扣除柱截面面积部分),对于中柱节点可配置附加水平箍筋及竖向拉筋,拉筋勾住宽扁梁纵向钢筋并与之绑扎;拉筋直二级抗震等级不宜小于10mm,三、四级抗震等径:一、级不宜小于8mm;当核心区受剪承载力不能满足计算要求时,可配置附加腰筋。
第3.3.3条规定:计算单向地震作用时应考《高规》
虑偶然偏心的影响。附加偏心距可取与地震作用方向垂直的建筑物边长的5%。
控制偶然偏心的主要目的是控制结构的扭转效应。当结构在偶然偏心作用下的位移比大于1.2时,则说明该结构的质量和刚度的分布比较不均匀,抗扭转的能力比较差。
对于高层建筑,即便是均匀、对称的结构,也应考虑偶然偏心的影响;对于多层建筑,则可以不考虑偶然偏心的影响。
2.3结构扭转效应的判断
结构的周期比是判断结构扭转效应的重要指标之《高规》第4.3.5条规定:结构以扭转为主的第一自一,
振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高目前的程序没有直接输出结度高层建筑不应大于0.9,
构的周期比,需要设计人员根据程序的计算结果自行计算。在确定结构的第一平动周期和扭转周期时主要注意以下几点:
(1)根据工程具体情况,确定平动和扭转系数所占百分比;
第一平动周期所对应的振型应该越单纯越好。平动与扭转系数所占百分比为多少合适,规范并没有说明,应根据具体情况而定。对于第一扭转周期的判断,则根据《高规》第4.3.5条的条文说明中的解释,在两个平动和一个转动构成的三个方向因子中,当转动方向则该振型可认为是扭转为主的振型。因子大于0.5时,
(2)查看振型图,看结构在该振型作用下是否为整体振动。
3框架结构构造要求
影响框架柱延性耗能的主要因素可归纳为柱剪跨
3.1框架柱构造要求
比、轴压比和箍筋配置等,对此规范都做了具体规定,柱截面高宽比不宜大于3。柱剪如柱剪跨比宜大于2;
跨比不大于2时,应按短柱进行相关处理。
柱可沿全高分阶段改变截面尺寸和混凝土强度等级,但不宜在同一楼层同时改变截面尺寸和混凝土强度等级。
二级抗震等级框架柱的各部位以及三级抗震等级柱的底部的受力钢筋宜采用机械连接接头,也可采用绑扎搭接或焊接接头;其他情况可采用绑扎搭接或焊接接头;钢筋连接接头宜避开有抗震设防要求的梁端、柱端箍筋加密区(即塑性铰区),当无法避开时,应采用I
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4结束语
钢筋混凝土框架结构虽然相对简单,但设计中仍
有很多需要注意的事项,只有结构设计人员既有扎实的理底,又有丰富的工程经验,并且熟练掌握各种规范,结合概念设计,才能设计出既安全、可靠,又经济、合理的建筑物。
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教学园地
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结束语
甘肃科技纵横影来加强英语语言的应用能力。当然,其中也不乏许多学生只是为了追求宽泛的,无测试要求的课堂松散环英文原版电影在教境而喜爱英语电影。无论何种目的,
学中普及的程度还是明显地证明了它的存在价值。其次,朗读课文受到了学生和老师的一致好评。朗读课文有助于提高了学生的听说水平;有助于纠正语音,语调;有助于培养语感;有助于增强记忆[6],这就是为什么1992年在华盛顿州的调查显示80%的ESL教师都经常要求学生在课堂上朗读,认为这种方法有效[7]的原因。这一点在大量出现的关于朗读能够提高英语各方面的能力的学术文献中也能看到。
与学生不同,教师的打分明显增加了许多经验作用的成分.教师主要依赖不同的课堂教学活动对学生学习所产生的效果来评价。在咸修斌教授对教师的调查中靠前的小组讨论在笔者的调查中也在靠前的位置。小组活动是合作性学习(collaborativelearning)的主要活动,教师希望通过学生积极地小组活动来有效的激发学生自主参与研究性学习的愿望,提高学习效率。然而,这种愿望并没有在学生的调查中受到欢迎。教师将学生排列至第五位文化背景介绍提前到了第一位,这是教师对跨文化交际中文化背景重视的表现,真正落实了语言学家刘润清和邓延昌所倡导的那样,在文化全球化的时代,语言和文化的关系已经如此密切以至于不传授文化知识的语言教学和不通过语言知识的传授而习得的文化都是无法想象的。所以使二者巧妙地结合起来,是大学英语教师的使命,语言学习中的文化背景介绍有助于这一使命的完成。与学生打分不约而同的是:教师也不喜欢诸如:角色扮演,游戏等具有典型交际教学特点的课堂教学活动。笔者就此问题问及许多大学英语教师,大家一致认为此类活动在现实的课堂之上很难达到预期的目的,而且耗时,耽误了其他教学任务的完成,这与学生现有的知识构成有很大的相关性。
综上调查结果分析内容显示:由于欠发达地区新升本院校本身的诸种现实因素,使国际,国内所倡导的各种新的课堂教学活动的实施受到了各种,众所周知,外语教学,无论是为何种教学目的,无论采取何种教学方法,最终结果必须体现在外语学习者这个主体身上[8]。这就要求各种此类院校中大学英语的教学要针对本校实际,对学生因材施教,对症下药,在符合学生实际需要的基础之上,刺激学生学习兴趣,发展学生综合应运英语的能力,寻求有效的课堂教学方法,努力提高学生英语水平,最终促进地区经济发展,缩短差距!
参考文献:
[1]杨华堂.英语教师的中介作用调查[J].外语界,2006(2).[2]江庆心.论教师介入学生自主学习的重要性[J].外语界,
2006(2).
[3]咸修斌,孙晓丽.关于大学英语师生课堂教学活动认知情况
.西安外国语大学学报,2007(2).的调查分析[J]
[4]束定芳,王惠东.外语课堂教学功能的重新思考与定位[J].
外语与外语教学,2004(8).
[5]李.英语交际教学法存在的问题及其启示[J].现代情报,
2000(4).
[6]邱丽娟.浅谈朗读在大学英语中的作用[J].滁州学院学报,
2006(4).
[7]邵欣欣,黄能.朗读在英语学习中的作用[J].山西教育学院
2000(1).学报,
[8]束定芳,庄智象.现代外语教学—理论、实践与方法[M].上
1996.海:上海外语教育出版社,
[9]MarionWilliams&RobertLBurden.PsychologyforLanguage
Teachers[M].Beijing:ForeignLanguageTeachingandRe-searchPress,2000.
[10]康有金,沈.我国高校在交际教学法的探索与实践中
.河北理工大学学报,2008(5).存在的问题与应策[J]
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接158页)
参考文献:
[2]孙素英,张震.概念设计在建筑结构设计中重要性探讨[J].
建筑结构,2008,(4):34-35.
[3]郑星桃.高层建筑结构刚度浅析[J].山西建筑,2008,(2):
100-101.
[4]陈岱林,赵兵,刘民易.PKPM结构CAD软件问题解惑及工
程应用实例解析[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[1]霍达.高层建筑结构设计[M].北京:高等教育出版社,
2004.
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