5.4 框架柱的抗震设计解析
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关于高层框架结构短柱的抗震设计的分析与处理办法【摘要】框架结构是当前高层建筑工程施工中较为常用的一种结构方式,具有施工机械化程度高、施工方式较为灵活,效率大且质量好的优点,但在实际的工程施工和使用中,发现框架结构相较于框架-剪力墙结构体系的抗震性能较差,尤其是在出现短柱的情况下,那么如何提高高层框架结构短柱的抗震性能呢?本文就通过分析在高层框架中短柱的形成原因,探讨了提高短柱抗震性能的处理方法,以供参考借鉴。
【关键词】框架结构;短柱形成;抗震设计;处理措施自改革开放以来,在工业和科技的发展带动下,我国建筑业也得到了很大发展,建筑设计和施工方式都有了很大的创新与进步。
尤其是近几年来社会现代化建设的需求不断扩大,高层建筑的平面布置与竖向结构都更加趋于复杂化,增大了建筑结构设计施工的难度。
为了满足现代建筑对空间的需求,框架结构的设计形式得到了广泛的应用和迅速的推广,这是因为框架结构对于建筑内部大空间的形成有着超于其他结构形式的优越性,使建筑的平面布置更为灵活多样。
但是值得注意的是,框架结构在实际的施工中易产生短柱现象,极大的降低了框架结构的抗震性能。
因此,为了提高高层框架结构的抗震性能,应尽量避免短柱的形成,但若对于已经形成短柱的结构中,就需要对短柱的抗震设计进行处理,以提高其抗震性能。
1.高层框架结构短柱的形成原因高层框架结构中轴压比是影响框架柱破坏形态和延性的一个重要参数,定义为:n=N/(by×hy× fc)式中n为轴压比;N为柱考虑地震作用组合轴力设计值;fc为混凝土棱柱抗压强度设计值;by,hy分别为柱截面宽和高。
高层框架结构自重很大,再加上地震作用,则上式中N,即地震作用组合轴力设计值很大,在压弯构件中,轴压比加大,意味截面上压区高度增大,当压区高度增大到一定数值时,压弯构件会从大偏压破坏向小偏压破坏状态过渡,小偏压破坏是延性很小或没有延性的脆性破坏,为了避免脆性破坏,只有降低轴压比,在柱的净高和混凝土棱柱抗压强度设计值一定的情况下,只有增大截面面积,柱一般为正方形或长宽相近的矩形,这样,柱截面的高度就会增加,这样就会产生短柱或极短柱。
框架结构中柱的抗震构造要求一、引言在建筑设计和施工过程中,抗震构造是非常重要的一环。
特别是在高层建筑和大型公共建筑中,抗震构造的设计和施工更是至关重要。
本文将针对框架结构中柱的抗震构造进行详细介绍。
二、框架结构中柱的作用框架结构中柱是承受楼层荷载并传递到地基的主要承载构件。
因此,在设计和施工过程中,必须保证柱子具有足够的强度和刚度,以承受地震等自然灾害所带来的荷载。
三、框架结构中柱的抗震设计原则1.合理选材:在选择柱子材料时,应考虑其强度、韧性等因素,以确保其能够承受地震荷载。
2.合理布置:在布置柱子时应考虑到整个建筑结构的平衡性,并且避免出现单点失稳现象。
3.合理截面:为了保证柱子具有足够的强度和刚度,应根据实际需要选择合适大小的截面形状。
4.合理连接:柱子与梁、板等构件之间的连接应该牢固可靠,以确保整个建筑结构的稳定性。
四、框架结构中柱的抗震施工要求1.加强质量管理:在施工过程中,应严格控制材料的质量,并严格按照设计要求进行施工。
2.加强监理:在施工过程中,应有专业的监理人员对施工质量进行监督和检查,并及时发现和纠正问题。
3.加强安全管理:在施工过程中,应注意安全防护措施,确保人员和物品的安全。
五、框架结构中柱的抗震检测评估1.定期检测:建筑物竣工后,应定期对其进行抗震性能检测评估,以确保其能够承受地震等自然灾害所带来的荷载。
2.科学评估:在检测评估过程中,应采用科学合理的方法进行评估,并根据评估结果采取相应的维修和加固措施。
六、总结框架结构中柱是建筑物承重的主要构件之一,其抗震性能的好坏直接影响到建筑物的安全性。
因此,在设计、施工和维护过程中,必须严格遵守相关规定和要求,确保柱子具有足够的强度和刚度,并且能够承受地震等自然灾害所带来的荷载。
框架柱抗震设计箍筋全解析1.箍筋的作用箍筋主要有以下几个作用:1)约束混凝土柱的侧向膨胀,避免柱的侧面开裂;2)增加柱的弯剪承载力,提高柱的抗震性能;3)提高柱的延性,减小柱的刚性,使其具有更好的抗震性能。
2.箍筋的布置箍筋的布置要合理,一般采用环形和纵向布置的方式。
其中,环形箍筋主要用来约束柱的侧向膨胀,纵向箍筋则用来提高柱的弯剪承载力。
合理的箍筋布置要满足以下几个要求:1)箍筋要适量、适度:过少会导致柱的抗震性能下降,过多则会增加工程成本;2)箍筋要均匀布置,密度要适中,以保证箍筋的约束作用;3)对于高层建筑,多采用环形箍筋布置,以增加柱的延性。
3.箍筋的截面积箍筋的截面积的大小对柱的承载力和抗震性能有较大影响。
一般来说,箍筋的截面积越大,柱的抗震性能越好。
4.箍筋的间距箍筋的间距也对柱的抗震性能有一定影响。
一般来说,箍筋的间距越小,柱的抗震性能越好。
但是,间距过小也会增加工程成本。
因此,在设计中需要综合考虑工程的经济性和抗震性能要求。
5.箍筋的钢筋类型常用的箍筋类型有普通热轧带肋钢筋和HRB400级高强钢筋。
普通热轧带肋钢筋的弯剪承载力相对较低,而HRB400级高强钢筋的弯剪承载力更高。
在选取钢筋类型时,需要根据具体的设计要求和工程实际情况进行选择。
总之,框架柱抗震设计中的箍筋是非常重要的一项措施。
合理布置和选取适当的箍筋类型、截面积和间距,可以有效提高柱的抗震性能,保证工程的安全性和可靠性。
设计者在进行框架柱抗震设计时,应根据具体的情况综合考虑各种因素,确保设计的合理性和经济性。
关于框架结构中柱的抗震构造要求的说法在建筑结构中,柱是起到支撑和传递荷载的重要承重构件。
而在抗震设计中,柱的抗震构造要求尤为重要,直接关系到整体建筑结构的安全性和稳定性。
下面将从柱的布置、截面形状、纵向钢筋配置、横向钢筋配置等方面介绍柱的抗震构造要求。
柱的布置在整体结构中起到了重要的支撑作用,合理的柱布置能够提高结构的整体刚度和抗震性能。
一般情况下,柱的布置应尽量均匀,避免出现集中在某一区域的情况。
同时,在选择柱的布置位置时,还需考虑到建筑物的功能和使用要求,以及对柱的空间要求等因素。
柱的截面形状也是影响柱抗震性能的关键因素之一。
一般来说,柱的截面形状应该选择适当的矩形或近似矩形形状,以提高柱的承载能力和抗震性能。
同时,柱截面的尺寸也应根据荷载大小和柱高等因素进行合理设计,避免过大或过小的截面尺寸。
柱的纵向钢筋配置也是影响其抗震性能的重要因素之一。
纵向钢筋的配置应根据柱的荷载大小、受力情况和抗震性能要求进行合理选择。
一般来说,柱的纵向钢筋应采用密集布置,以提高柱的承载能力和延性。
同时,在柱的端部和柱-梁节点处,还需加强纵向钢筋的配置,以增强柱的抗震性能。
柱的横向钢筋配置也是确保柱的抗震性能的重要手段之一。
横向钢筋的配置应根据柱的受力情况和抗震性能要求进行合理设计。
一般来说,柱的横向钢筋应采用密集布置,以提高柱的延性和抗震性能。
同时,在柱的端部和柱-梁节点处,还需加强横向钢筋的配置,以增强柱的抗震性能。
柱的抗震构造要求包括合理的布置、适当的截面形状、合理的纵向钢筋配置和横向钢筋配置等方面。
通过合理设计和施工,能够有效提高柱的抗震性能,保证建筑结构的安全性和稳定性。
在实际工程中,还需根据具体情况和抗震设计规范的要求进行详细设计和施工,确保柱的抗震性能符合要求,并定期进行检测和维护,以确保建筑物的长期安全使用。
框架结构抗震设计要点学习框架结构抗震设计这么久了,今天来说说关键要点。
我理解啊,框架结构抗震设计的第一个要点就是合理选择结构体系。
你得让这个框架体系在地震来的时候能够有效地抵抗地震力。
就好比搭积木一样,如果积木搭得不稳,轻轻一摇晃就散架了。
框架结构也得是那种扎实稳定的体系,比如规则对称的结构布局。
要是结构东一块西一块不对称的,那地震来了力量就分布不均,就像一个人一条腿长一条腿短跑步一样,很容易摔倒,这在地震作用下可就危险了。
说到抗震构件的设计也是非常重要的一点。
像梁、柱这些构件啊,它们的截面尺寸、配筋设计都得精心考虑。
我在学习的时候就困惑了,咋确定这个尺寸和配筋呢?后来我总结,要根据建筑所在地区的抗震设防烈度来定。
就跟咱根据天气冷热来决定穿多少衣服似的,处在地震频发且烈度高的地区,那梁和柱就得设计得更粗更结实,配筋也得多些。
要是在地震不那么频繁烈度低的地方,要求就没那么高喽。
比如说在四川的某些地区,处于地震带,框架结构的梁和柱就得按照高标准去设计。
还有啊,节点的设计可不能忽略对了还有个要点,节点的可靠性至关重要。
我觉得节点就像人的关节一样,关节要是出问题了,这人还能好好活动吗?肯定不行。
框架结构里梁和柱的节点要是在地震中破坏了,那整个结构差不多就完了。
在设计节点的时候,要保证节点处的钢筋锚固、连接等符合要求。
像梁柱节点核心区的箍筋配置不够的话,那在地震时节点就容易被破坏。
还有很关键的就是结构的延性设计。
什么是延性呢?我理解就是结构在变形很大的情况下还能保持一定承载能力的能力。
就好比橡皮筋,你可以拉得很长但还不会断。
比如部分框架梁设计成能有较大变形能力的形式,地震来了梁先变形消耗能量,这样能保护柱等主要的竖向构件不被轻易破坏。
我学习的时候还发现记忆这些要点的一个小技巧呢。
你可以把框架结构想象成一个人的身体框架,结构体系是骨骼架构,抗震构件是肌肉,节点是关节,延性就是柔韧性这样类比着去想就好理解多了。
框架柱的抗震设计摘要:通过对框架柱在地震中几种破坏形态的分析,结合现行建筑抗震设计规范对柱的各种要求,针对可能出现的各种破坏所采取的相应的构造措施,使整体框架具有一定的延性。
关键:框架结构抗震设计短柱中图分类号:tu973+.31 文献标识码:a 文章编号:引言框架结构的建筑平面布置灵活、适用性强是它的突出优点。
在框架结构中,柱作为承重的竖向构件,承担着整个结构的竖向荷载和水平力引起的附加荷载。
一旦破坏,危及着整栋建筑的安全。
由于柱的受力情况比较复杂,且延性较差,故框架柱的抗震设计尤为重要。
在框架结构中,震害的发生多数是由于其延性和强度不足。
大量的实事证明,框架结构的震害一般是:柱的震害重于梁,角柱的震害重于一般柱。
这一现象也在汶川地震中得以证实。
所以在框架结构抗震设计中,一般遵守强柱弱梁、强剪弱弯、避免节点和锚固的过早破坏,增大构件延性和耗能能力的原则,所谓强柱弱梁,是从柱与梁的相对承载能力来说,柱的承载能力应大于梁的承载能力,使塑性铰尽可能都发生在梁上,也就是要尽可能实现总体屈服机制。
柱的常见破坏形式弯曲破坏:大量的实验资料和震害实例表明,框架柱的破坏类型有:由于柱子的纵筋配置不足,在弯矩作用下,柱子将会出现弯曲破坏,产生周围的水平裂缝,裂缝一般比较小。
剪切破坏柱在往复水平地震力作用下,会出现斜裂缝或交叉裂缝,裂缝宽度较大,属于脆性破坏,其原因:一方面柱子抗剪强度不足会造成柱身的剪切破坏,另外一方面,由于使用功能或建筑造型的需要,框架常有错层或不到顶的填充墙。
这样使柱子的变形受到约束,导致柱的计算长度变小,从而剪弯比变小,也会导致剪切破坏。
压弯破坏柱子在轴力和弯矩作用下,混凝土压碎剥落,主筋压曲成灯笼状,造成压弯破坏。
柱子轴压比过大,主筋配置不足,箍筋过稀等,都会导致压弯破坏。
压弯破坏大多出现在梁底与柱顶的交接处。
同剪弯破坏一样,压弯破坏也属于脆性破坏,难以修复。
值得注意的是,箍筋在施工时,由于端部接口处弯曲角度不足,这样箍筋的端部接口仅仅锚固在混凝土的保护层中,在地震的反复作用下,混凝土保护层脱落,箍筋进开失效,使混凝土柱和纵筋失去约束,从而导致柱子破坏。
1)柱截面尺寸:柱的平均剪应力太大,会使柱产生脆性的剪切破坏。
平均压应力或轴压比太大会使柱产生混凝土压碎破坏,为了使柱有足够的延性,柱截面尺寸应符合以下要求:柱截面的长边应小于柱净高的1/4,且柱截面的宽度不宜小于300mm;当剪压比保持较低时,可获得较好的延性,为此柱端截面的平均剪应力一般宜小于3N/mm.
2)柱纵向钢筋的配置:柱中纵向钢筋宜对称配筋:为了保证柱有足够的延性,柱的最小配筋率必须满足《抗震规范》要求;纵向钢筋的接头,一级框架应采用焊接接头;二级宜采用焊接接头,而底层柱根应焊接;三级可采用搭接,而底层柱根宜焊接;直径大于32mm的钢筋必须采用焊接。
在纵向钢筋连接区段内宜加密箍筋,防止纵向钢筋的压曲,增加粘结强度。
3)柱的箍筋:在地震力的反复作用下,柱端钢筋保护层往往首先碎落,这时,如无足够的箍筋约束,纵筋就会向外膨曲,柱端破坏。
箍筋对柱的核心混凝土起着有效
的约束作用,提高配箍率可以显著提高受压混凝土的极限压应变,从而有效增加柱的延性。
因此设计人员应遵照《抗震规范》对框架柱的箍筋构造要求。
框架结构的抗震设计摘要:随着国民经济的发展,城市建设得到了大力发展,本文主要是对框架结构抗震设计的相关内容做了详细分析,希望能为以后的工作提供一定的借鉴和参考。
关键词:框架结构,抗震设计,构造措施一、框架结构的震害框架结构的震害主要集中于梁柱节点处,柱的震害重与梁;角柱重于内柱;短柱重于一般柱。
以下就框架柱顶,柱底,柱身,梁,梁柱的节点的震害做了简要介绍:①柱顶:柱顶的破坏,轻则在柱顶有周围水平裂缝、斜裂缝或者交叉裂缝,重者则混凝土被压碎崩落,柱内箍筋被拉断,纵筋压曲成灯笼状,分许其原因是由于节点处于弯矩、剪力、轴力的复合作用下,且三者都比较大,柱的箍筋失效,混凝土剥落,轴向力使纵向钢筋压曲。
这种震害在高度区较为普遍,修复也较困难。
②柱底:常见的震害是在离地面100-400mm处有周围水平裂缝,重者混凝土剥落,钢筋压屈,一般是由柱底箍筋较少或者是混凝土浇捣不够密实而引起的。
③柱身:当地震剪力较大而柱抗剪强度不足的时候,柱身可能出现斜裂缝。
④梁:一般梁的震害较轻,通常是在梁的两端节点附近产生周围竖向裂缝或者斜裂缝。
⑤梁柱的节点:在地震的反复的作用下,节点主要承受剪力和压力,由梁的两端的反号弯矩引起节点核心区很大的剪力,是核心区混凝土处于剪压复合应力状态。
当节点核心抗剪强度不足引起剪切破坏,表现在核心区产生斜向对角的通长裂缝,节点区的箍筋屈服、外鼓甚至崩段。
二、框架结构抗震设计步骤与非抗震结构设计相比,考虑抗震的结构设计在确定结构方案和结构布置时要考虑是结构的自震周期避开场地的卓越的周期,否则应调整结构平面,直至满足为止。
在框架结构的抗震设计中大部分可分为以下几个步骤:①、根据设计基本资料确定地震计算参数。
②、进行抗震概念设计,合理布置结构体系。
③、根据地震设计参数计算结构的总体地震响应,检查各地震控制指标是否满足规范要求,不满足的要调整结构体系直至满足为止。
④、计算地震力。
⑤、根据地震力计算结构内力。
框架柱的抗震设计作者:杨淑荣来源:《城市建设理论研究》2013年第02期摘要:通过对框架柱在地震中几种破坏形态的分析,结合现行建筑抗震设计规范对柱的各种要求,针对可能出现的各种破坏所采取的相应的构造措施,使整体框架具有一定的延性。
关键:框架结构抗震设计短柱中图分类号:TU973+.31 文献标识码:A 文章编号:引言框架结构的建筑平面布置灵活、适用性强是它的突出优点。
在框架结构中,柱作为承重的竖向构件,承担着整个结构的竖向荷载和水平力引起的附加荷载。
一旦破坏,危及着整栋建筑的安全。
由于柱的受力情况比较复杂,且延性较差,故框架柱的抗震设计尤为重要。
在框架结构中,震害的发生多数是由于其延性和强度不足。
大量的实事证明,框架结构的震害一般是:柱的震害重于梁,角柱的震害重于一般柱。
这一现象也在汶川地震中得以证实。
所以在框架结构抗震设计中,一般遵守强柱弱梁、强剪弱弯、避免节点和锚固的过早破坏,增大构件延性和耗能能力的原则,所谓强柱弱梁,是从柱与梁的相对承载能力来说,柱的承载能力应大于梁的承载能力,使塑性铰尽可能都发生在梁上,也就是要尽可能实现总体屈服机制。
柱的常见破坏形式弯曲破坏:大量的实验资料和震害实例表明,框架柱的破坏类型有:由于柱子的纵筋配置不足,在弯矩作用下,柱子将会出现弯曲破坏,产生周围的水平裂缝,裂缝一般比较小。
剪切破坏柱在往复水平地震力作用下,会出现斜裂缝或交叉裂缝,裂缝宽度较大,属于脆性破坏,其原因:一方面柱子抗剪强度不足会造成柱身的剪切破坏,另外一方面,由于使用功能或建筑造型的需要,框架常有错层或不到顶的填充墙。
这样使柱子的变形受到约束,导致柱的计算长度变小,从而剪弯比变小,也会导致剪切破坏。
压弯破坏柱子在轴力和弯矩作用下,混凝土压碎剥落,主筋压曲成灯笼状,造成压弯破坏。
柱子轴压比过大,主筋配置不足,箍筋过稀等,都会导致压弯破坏。
压弯破坏大多出现在梁底与柱顶的交接处。
同剪弯破坏一样,压弯破坏也属于脆性破坏,难以修复。