多层钢结构框架建筑结构设计探索
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多层框架建筑结构设计原则及有关问题分析摘要:目前,在房建工程当中,框架结构是常见的建筑结构形式之一,它具有抗震性能高、灵活性强等特点,深受社会欢迎。
文章结合笔者设计实践,对多层框架建筑结构设计原则和有关问题进行深入分析,希望能与广大同行一道,共同提高建筑结构设计水平,为提升工程施工质量奠定良好基础。
关键词:建筑工程;结构设计;多层框架前言目前,在建筑工程结构形式当中,多层框架结构是常见的结构之一,其良好的抗震性能和灵活性,在保证建筑结构具有良好的稳定性的基础上,满足人们个性化的需要。
在进行多种框架结构设计中,设计师们应当把握设计原则、设计重点,严格按照有关设计规范进行设计,充分体现多场框架结构的特点和优势,更好地满足社会需求。
文章笔者近年参与了大量的多层框架建筑的结构设计工作,例如广东某实业有限公司员工宿舍,三层框架,建筑面积1555.26m2,河源某小学第三教学楼,四层框架,建筑面积1864.52m2,河源某企业生产车间,二层框架,建筑面积2000m2等,这些结构均为笔者独立完成,经检验,无存在结构设计问题,目前项目已建成投入正常使用中;现就多层框架房屋建筑结构设计有关问题进行深入分析。
一、多层框架建筑结构的构成及特点1、多层框架建筑结构的构成多层框架建筑结构主要包括有钢框架、钢与混凝土混合框架、钢筋混凝土框架构成。
上述每种结构形式虽然所需要的施工材料存在差异,但梁与柱是其设计和施工重点,通常框架建筑结构施工中,梁和柱的布置是这样的:梁以水平方式布置为主,但在具体施工时,会根据工程的实际需求和特殊性,对梁进行合理调整,例如当建筑物需要具有较高排水功能时,可适度梁布置为倾斜形式,保证把水排走;柱一般布置为垂直方式,与梁相连接。
2、多层框架房屋建筑结构的特点进行多层框架建筑结构设计时,必须以满足建筑物功能需要为首要条件:最大限度提高建筑结构的使用舒适度,多层建筑主要功能是用于市民的生活和工作需要,因此应当根据房屋的用途,对结构设计进行优化;在进行多场住宅建筑设计时,应从使用者的角度出发,合理对建筑内空间进行布局,并合理划分起居、盥洗、饮食等功能区间;充分保护,居住者的隐私,为使用者建造一个相对独立的安全、舒适的空间,满足居民生活需求。
浅析多层及超高层框架钢结构建筑节点连接施工方法发布时间:2022-06-30T06:46:40.013Z 来源:《新型城镇化》2022年13期作者:尉立节[导读] 随着建筑业的迅速发展,施工技术也在不断的发展,这主要是由于社会发展的需要,为了适应时代的发展,建筑技术人员必须不断地进行创新和完善,以保证工程质量。
不同的建筑结构采用不同的施工工艺,使其结构合理、安全,提高其稳定性。
而对于多层和超高层框架钢结构,施工中最重要的就是节点连接,由于连接节点是钢结构的重要组成部分,因此相关的施工人员要特别注意这一点。
尉立节徐州长城网架工程有限公司江苏徐州 221000摘要:随着建筑业的迅速发展,施工技术也在不断的发展,这主要是由于社会发展的需要,为了适应时代的发展,建筑技术人员必须不断地进行创新和完善,以保证工程质量。
不同的建筑结构采用不同的施工工艺,使其结构合理、安全,提高其稳定性。
而对于多层和超高层框架钢结构,施工中最重要的就是节点连接,由于连接节点是钢结构的重要组成部分,因此相关的施工人员要特别注意这一点。
关键词:多层及超高层框架钢结构;节点连接施工方法引言:随着社会的发展,对建筑材料的要求也越来越高,因此,在建筑工地上,出现了大量的多层、超高层框架钢结构。
这些建筑都有着巨大的跨度和高度,同时也有着许多的优势,在施工的时候,可以体现出它的快捷、环保等优势。
对于多层及超高层框架钢结构,在施工中要特别重视施工方法,特别是在施工节点上要特别重视,只有保证连接节点的施工质量,才能保证整个结构的安全与稳定,才能保证工程施工人员的安全。
1.建筑钢结构的发展钢结构在建筑业的发展中得到了越来越多的运用,由于它具有高强度、轻、高刚度等优点,因此受到了建筑行业的普遍欢迎。
随着人民生活水平的提高,对建筑工程的功能需求也在不断提高。
在已有的施工技术基础上,如何有效地改善施工质量,已是一个值得探讨的课题。
在传统的工业和民用建筑中,钢结构节点的设计是一个十分关键的环节。
多层建筑框架结构设计的问题分析摘要:我国经济的繁荣带来了城市建筑事业的蓬勃发展,也对建筑业从业人员的设计水平及建筑物的安全性能有了进一步革新和提升。
现阶段就结构设计而言,多层框架建筑结构设计被普遍的运用于各种多层建筑工程中。
作者主要就多层框架建筑结构设计中需要注意的几点问题展开论述。
关键词:多层建筑;框架结构设计;抗震1框架结构设计所面临的问题在当前建筑业所常用的框架结构设计中,框架结构在设计过程中往往存在一些问题,使得建筑结构的质量受到很大程度的影响,严重影响了建筑物的安全性,为此若想促进框架结构在设计领域的普遍运用,并充分发挥框架结构所具有的相对优势,就必须确保框架结构设计的质量,需要在设计过程中加以改正和完善。
其受设计中计算结构精准度的影响,建筑结构设计中条形基础的宽度以及条形基础的面积受与实际需求存在一定的偏差。
当条形基础面积不足时,在有较大的并且相对集中地作用力通过墙体向地基进行不均匀扩散时,对建筑结构的基础地基将形成一定不良的影响,为此在进行设计时必须对受力模型进行精准的计算,避免不均匀作用力对基础所造成的不良影响,影响建筑结构的稳固性。
目前常用的框架结构空间分析计算软件都是以整幢楼的梁、柱整体参加工作进行计算分析的,对部分梁而言,尽管相交梁截面尺寸不同,相互之间却不存在主、次梁关系,设计人员在绘制施工图时,应注意配筋形式与受力分析相匹配。
框架结构经空间分析程序电算,所有按主梁输人模型的梁是整体工作的,部分梁将产生扭转问题。
2 独立基础荷载取值在多层框架房屋结构设计当中一般情况下多采用柱下独立基础作为建筑结构设计中的基础地基设计形式,但在《抗震规范》根据建筑物的层数以及地基持力层是否具有软弱粘性土层为标准,对建筑基础地基所能够承载的抗震承载力不进行特殊的要求,因此建筑房屋设计人员在进行基础地基设计时缺乏对抗震承载力的考量,由此导致了设计人员在进行具体设计时,对建筑物的风荷载也同样缺乏必要的考量。
多层钢框架结构设计及分析黄戴春;冯剑;张佩;陶晓亮【摘要】the steel frame structure is widely used in civil-ian residential, office buildings, senior high-rise office build-ing business, such as, steel frame structure position arranged flexibly, can achieve the spatial structure of large span and lar-ger space, meet the demand of large space building function, with light weight, high strength steel frame steel structure char-acteristics, high strength, good ductility, structure has good seismic mechanics performance. Through domestic widely used PMCAD modeling and SATWE structure analysis, structure de-sign software can effectively analyze the calculation design, flex-ible structure, to ensure the safety of the structure design, reli-able, and decrease the cost of design, installation, manage-ment, and design to create a good economic benefits for the en-terprise.%钢框架结构广泛应用于民用住宅、办公楼、高层(超高层)写字楼等商业建筑物,钢框架结构位置灵活,能实现大跨度、大开间的空间结构,以满足建筑物大空间功能需求,钢框架结构具有轻质高强性能特点,强度高、延性好,钢结构建筑具有良好的抗震力学性能。
摘要:结合实例分析多层钢筋混凝⼟框架结构上的轻钢结构的的受⼒特点及设计⽅法关键词:轻钢结构计算设计优化Design of the light-steel construction above the multistory RC frameABSTRACT: with an actual example,analyze the supporting force features and the appropriate designing method of the light-steel construction above the multistory RC frameKEY WORDS:light-steel construction;calculation;high-quality design1.引⾔ 轻钢结构由于其具有重量轻、跨度⼤、抗震性能好、温差适应能⼒强、施⼯⽅便快捷、投⼊成本相对(混凝⼟结构或钢架)低等优点,不仅⼴泛应⽤于⼚房结构,⽽且已开始⼤量应⽤于新建钢筋混凝⼟框架结构房屋的屋盖、已建钢筋混凝⼟结构房屋的加层、或跨越相邻两建筑物的有盖通道等。
这种钢筋混凝⼟框架结构与轻钢结构通过有机结合组成的联合框架结构(以下统称为“联合结构”)。
位于“联合结构”顶层的轻钢结构⼀般可分为:钢柱—轻钢结构(以下简称“全钢刚架”)、钢筋混凝⼟柱—轻钢结构(以下简称“混钢刚架”)两⼤类。
前者主要⽤于原钢筋混凝⼟框架结构房屋的加层改造,后者主要⽤于新建钢筋混凝⼟框架结构房屋顶层形成⼤空间。
联合结构的设计分为底部框架结构及顶层轻钢结构两个⽅⾯。
因轻型钢屋盖的平⾯整体刚度离结构整体计算要求的“平⾯⽆限刚度”假定差距⼤等原因,联合结构上部的“刚架”部分往往不能作为⼀个整体,连同下部框架结构⼀起上机进⾏整体空间内⼒分析。
所以在实际⼯程设计中,常按“平框”模式先将上部“混钢刚架”分离出来单独进⾏计算,⽽后将计算所得的柱底内⼒当作外加荷载反作⽤在下层框架相应节点处,再由电算程序进⾏整体计算及设计。
多层钢结构框架建筑结构设计探索
摘要:在多层房屋建筑之中较为常见的是使用框架结构,在高层建筑之中,框架结构单元经常同其他结构单元之间组合,进而构成框架—支撑、框架——筒体等等结构体系,因此而被广泛使用到工民建之中,基于此,本文探讨了多层钢结构框架建筑结构设计相关问题。
关键词:多层;钢结构;框架;设计
引言
多层框架结构这是通过横梁以及立柱组成的杆件体系,节点全部或者是大部分都是刚性连接。
框架结构这是较为常见的竖向承重结构,通常具备的优点有:简便的结构,方便布置,整体性比砖混结构以及内框架承重结构好,那么形成比较使用空间,施工比较便捷以及较为经济。
1、多层钢结构的特点
钢结构具有良好的承受力,强度高,安全性极好,稳定性强,同时由于工作环境较为复杂,需要经受住多种不良环境的考验,因此,钢结构的这些特点使得钢结构在设计中深受欢迎。
目前,多层钢结构的设计在我国厂房工业建设中得到了快速发展,成为一种最广泛采用的建筑设计类型。
在进行多层钢结构设计时,需要重视钢结构的焊接特性、支撑体系以及节点构造等方面,充分利用好钢结构的特性,只有这样,才可以设计出合理的多层钢结构,保证正常投入使用。
1.1、重量较轻
设计之时使用钢结构设计,这种材料性能与其他钢材相似,但是重量较轻,可以有效的减少多层钢结构的设计重量。
同时,在进行施工设计时,多层钢结构采用轻型的围护设计方案,在安装时,采用的围护材料,以夹芯金属板为主,安装施工操作简便,有效的缩短施工周期,提高施工质量效率。
1.2、钢结构施工周期短
多层钢结构其韧性高,强度大,而且其标准件比较多,特别适合生产线作业。
同时,在多层钢结构中,由于多层的特性,具有广阔的厂房空间,因此,可以将重型设备放在厂房中,便于设备生产以及室内施工操作,满足工业的发展需求。
2、多层钢结构框架建筑结构设计
2.1、结构平面、竖向布置问题
为了对框架结构的抗震安全做好保证,设计的框架结构应该具备较好的延性、稳定性、刚度、承载力和耗能等等特性。
在进行设计之时,则应该对抗侧力
构件作出合理的布置,同时对地震作用之下的扭转效应将逐渐减少;并且确保平面的布置对称以及规则,还应该具备较好的整体性;而结构的侧向刚度则应该确保均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸以及材料强度宜自下而上逐渐减小(不应该在同一层同时改变构件的截面尺寸以及材料强度),有效避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力的变化。
而在进行抗震设计的多层框架结构之时,那么就不应该对单跨框架进行使用。
如果必须使用的话,那么就可以转变成框架—剪力墙结构而进行设计,多层建筑也可仅仅在单跨方向设置剪力墙。
但是后者框架结构部分的抗震等级则应按照框架结构选用,然而剪力墙部分的抗震等级则应该依照框架—剪力墙结构来选择。
2.2、楼面屋盖结构
楼面和屋盖应该具备充足稳定性、强度以及刚度,同时也应该不断减少楼板的厚度,逐渐提升室内的净高。
压型钢板—混凝土组合楼盖这是当前有着比较广泛应用的方式,其施工速度比较快,平面刚度比较大,并且可以有效提升房屋的净高。
一般的做法是在钢梁之上铺设压型钢板,之后现浇100—150mm的混凝土。
在钢梁之上焊接足够的剪力连接件,那么就可以使钢梁和混凝土一起工作而构成楼盖。
这种做法会消耗掉较多的耗钢量,并且要求进行防火处理。
使用预应力钢筋混凝土薄板代替压型钢板。
同时,预应力圆孔板、组合扁梁以及叠合板则也是一种较为普通的型式。
2.3、墙体结构
轻质墙体材料具有较好的隔热保温以及隔声性能等等。
因此开发商比较喜欢。
当前,墙体结构主要可以分为自承重式以及非自承重式。
自承重墙体一般包括有外围护结构的加气混凝土块、轻钢龙骨加强板、太空板等等,使用到内墙的轻混凝土板、石膏板、水泥刨花板、稻草板等等。
而外挂的非自承重式墙体材料一般包括有彩色压型钢板、彩色压型钢夹芯板、玻璃纤维增强外墙板等等。
使用非自承重式墙体材料,那么则就应该设置墙梁用以悬挂外围护结构。
门窗洞口上下应该布置。
墙梁通常使用的是C或者是Z型冷弯薄壁型钢,其尺寸则是决定于跨度和墙距。
2.4、建筑结构的规则性问题
建筑设计应该符合抗震概念设计的要求,不应该使用严重不规则的设计方案。
平面不规则建筑通常划分为三类:扭转不规则;凹凸不规则以及楼板局部不连续。
竖向不规则建筑一般分为三种:竖向抗侧力构件不连续、刚度不规则承载力非均匀变化。
对于结构钢平面的扭转不规则,可以使用计算的方式来实现。
刚性楼板假定的情况之下,一旦计算出小震作用之下的楼层最大弹性水平位移和这层两端弹性水平位移之间的平均值比值高于1.2的话,那么就可以断定这是扭转不规则,而
比值如果达到1.5的话,那么则就可以确定是特别不规则,而比值高于1.5之时那么就可以断定是严重不规则。
那么这个时候计算的弹性水平位置值应该低于规范限制的50%,判断是严重扭转不规则的比值也可以稍微放松一些。
计算弹性水平位移(或层间位移)之时,多层建筑可仅考虑双向地震的作用。
高层建筑单向地震作用则应该考虑到偶然偏心的影响。
最大值以及平均值的计算,全都取楼层中同一轴线两端的竖向构件计算,不考虑楼板悬挑的端部。
凹凸不规则或者是楼板局部不连续之时,则应该使用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型。
如果楼板平面比较狭长的话,有较大的凹入以及开洞而使楼板有过大削弱之时,楼板则有可能出现明显的平面内变形,此时则应该在设计之中考虑楼板削弱产生的不利影响。
比如在结构分析之中考虑柔性或者是弹性楼板计算模型,使用与之相关的楼板加强构造措施等等。
对于错层结构,比如说错层高于梁高的话,则应该依照楼板开洞来考虑。
3、多层框架房屋结构设计中需要注意的问题
3.1、独立基础设计荷载取值
一般情况之下,多层框架房屋使用柱下独立基础的形式,但是在《抗震规范》之中明确提出,在地基的主要持力层缺少软弱粘性土层的情况之下,当建筑高度在25米以内并且层数在8层以内的通常民用建筑,那么可以不对地基以及基础的抗震承载力来进行验算。
但是在进行基础设计之时应该把风荷载考虑进去。
所以,不可以因为通常建筑在地震区风荷载不是控制荷载而忽略了。
一些设计师在进行独立基础设计之时,柱脚内力设计值取值存在一定的问题,而只对轴力以及弯矩采取了设计值,但是并没有考虑到剪力,还有些甚至只取了轴力设计值。
一旦独立基础的设计荷载取值存在问题的话,那么就会使得建筑结构的不安全或者是材料浪费。
3.2、基础拉梁层的计算模型问题
基础拉梁层在进行框架整体计算之时,通常都是使用TAT或者SATWE等等程序,因为基础拉梁层没有楼板,在计算之时楼板厚度则应该取零,同时定义弹性节点,分析计算式应该使用总刚分析的方法。
此外特别应该注意房屋平面不规则这个关键点。
3.3、框架结构带楼电梯小井筒
井筒则就会吸收地震剪力,以至于框架结构承受的地震剪逐渐减小。
所以框架结构应该尽量不要设置钢筋砼楼电梯小井筒。
如果不可避免之时,则应该适当的减薄井筒的壁厚,同时也可以通过竖缝,结构洞等等方法把其刚度减弱。
在计算之时,除过依照框架计算之外,还需要应该按照带井筒的框架进行复核,同时也会把井墙连接的柱子的配筋进行加强。
4、结语
多层框架结构设计员在进行多层框架房屋结构设计之时,不仅仅需要掌握好设计的规范,同时还应该依据自己在工程之中积累的经验,结合设计计算的结果找出合理的结构体系,正确处理结构设计之中存在的问题,这样才可以使得结构的设计质量逐渐提升。
参考文献:
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[3]游宝林.多层钢砼框架结构设计的问题探讨[J].科技经济市场,2006,07:29-30.。