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框架结构设计常见问题
东营市勘察设计协会
东营市建设工程施工图审查中心
二○一五年十二月
框架结构设计常见问题
主要从结构体型、规范条文要点、建模分析三个方面叙述有关问题。
一、结构体系
本部分主要着重于建筑抗震概念设计。
1、合理的结构构件布置
框架结构抗侧刚度小,变形大,自振周期长,对于软弱地基上的较高框架结构共振效应较大,震害较重。框架结构以剪切变形为主,节点、柱根、柱头是地震破坏的首要位置。
结构设计时,应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径,应设置双向抗侧力体系,应具有合理的刚度和承载力分布,结构两主轴方向的动力特性宜相近(抗规3.5.2、3.5.3、6.1.5)。
目前,沿街商铺的设计中,楼梯布置一般均位于建筑内侧,框剪结构墙体布置中,单向设置抗震墙或抗震墙偏置,都会导致刚度和承载力不均匀分布。建筑长宽比较大时,很容易导致两主轴方向刚度相差较大,应加强短轴方向的刚度,或采用结构缝划分为若干结构单体。主体结构除个别部位外,不应采用铰接(高规6.1.1、8.1.6)。例如框剪结构中,周边框架梁与抗震墙平面内相接时,不应假定为铰接。
框架结构设计时,不应采用部分砌体墙承重之混合形式。框架结构中的楼、电梯间及突出屋顶的电梯机房、水箱间、楼梯间等,应采用框架承重,不应采用砌体承重(高6.1.6)。目前,个别项目出屋面的电梯机房仍采用砖混的结构形式,这种方式是严重错误的,应予以杜绝。
甲、乙类建筑以及高度大于24米的丙类建筑不应采用单跨框架(抗3.5.3,高6.1.1)。单跨框架结构是指整栋建筑全部或绝大部分采用单跨框架的结构,不包括仅局部为单跨框架的框架结构。设计时,应特别注意抗震设防类别较高的中小学建筑、消防、通讯等建筑不应采用单跨框架,同时高层均不应采用单跨框架。此处应特别注意石油化工建(构)筑物的抗震设防分类应符合《石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准》GB50453-2008的相关要求。
2、结构规则性
建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性,特别不规则的建筑应进行专门的研究和论证。不应采用严重不规则的平面(抗3.4.1,高3.1.1)。
建筑的不规则性分为平面不规则及竖向不规则,具体划分见抗规3.4.3条。平面不规则的状况主要有扭转不规则和凹凸不规则,如住宅设计中,为了采光的深凹口,外侧设置拉梁仍属于平面不规则。竖向不规则主要表现为一层层高与上层相差较大时,刚度比不满足规范的要求, 可采用增大底层柱截面,增加底层结构的混凝土强度等级,提高基础嵌固端的位置(基础浅埋、设置柱墩)等措施增大一层刚度。目前,常遇到的特别不规则结构主要有(
不规则程度划分详抗规3.4.1条文说明):1)一层计算高度太大,刚度小于上一层的0.5倍;2)存在三项超过抗规表3.4.3中的限值结构。
二、规范要点
(一)、一般规定
1、混凝土
钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20;采用强度等级400MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25(混规4.1.2)。构造柱、芯柱、圈梁及其他各类构件不应低于C20(抗规3.9.2.2)。此处应特别注意采用高强钢筋时,结构构件混凝土等级的选用。
2、钢筋
抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段),其纵向受力钢筋采用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25;钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.3,且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%(抗规3.9.2)。
审查中仍发现结构设计说明中有遗漏此要求的情况。
3、抗震等级
混凝土结构构件的抗震等级划分,参见抗规表6.1.2,同时注意以下四点:
A、异形柱框架的抗震等级应参见《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ 149-2006第3.3.1条。
B、特别注意化工类项目的建(构)筑物设防类别的划分应符合GB50453-2008规定。
C、梁两端均与抗震墙面内连接的KL应与抗震墙采用相同的抗震等级。剪力墙端柱抗震等级也应与剪力墙相同。
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