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水利水电:浅谈框架结构设计要点

来源:233网校 2008年6月12日

  在贵州省社会经济持续、稳定发展,省内水电站投资建设加快发展的形式下,投资建设方对水电站各种生产辅助、办公生活用房的功能要求越发完善,设计标准越发提高。在其土建结构设计中,建筑造型、外观立面的丰富多彩对结构设计提出了较高的要求。框架结作为重要的结构形式占有相当的份额。根据框架结构的特点,设计应熟悉框架结构设计的要点。我在设计工作中通过应用PKPM软件,总结以下一些内容,供各位设计同仁参考。

  1、结构总体数据及设计依据主要是设计依据、抗震等级、人防等级、地基情况及承载力、防潮抗渗做法、荷载值、材料等级等等。

  2、各层结构布置:2.1.预制板的布置(板的选用、板缝尺寸及配筋)。标注预制板的块数和类型时, 不要采用对角线的形式。因为此种方法易造成线的交叉, 宜采用水平线或垂直线的方法, 相同类型的房间直接标房间类型号。应全楼统一编号,可减少设计工作量,也方便施工人员看图。板缝尽量为40, 此种板缝可不配筋或加一根筋。布板时从房间里面往外布板, 尽量采用宽板, 现浇板带留在靠窗处, 现浇板带宽最好≥200(考虑水暖的立管穿板)。构造柱处不得布预制板。PMCAD的人工布板功能布预制板,自动布板可能不能满足用户的施工图要求,仅能满足定义荷载传递路线的要求。

  2.2.现浇板的配筋(板上、下钢筋,板厚尺寸)。当考虑穿电线管时,板厚≥120,不采用薄板加垫层的做法。宜尽量用大跨度板,不在房间内(尤其是住宅)加次梁。说明分布筋为φ6@250,温度影响较大处可为φ8@200.板顶标高不同时,板的上筋应分开或倾斜通过。现浇挑板阳角加辐射状附加筋(包括内墙上的阳角)。现浇挑板阴角的板下宜加斜筋。顶层应建议甲方采用现浇楼板,以利防水,并加强结构的整体性及方便装饰性挑沿的稳定。外露的挑沿、雨罩、挑廊应每隔10~15米设一10mm的缝,钢筋不断。尽量采用现浇板,不采用予制板加整浇层方案。现浇板的配筋建议采用PMCAD软件自动生成,一可加快速度,二来尽量减小笔误。按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值,按此配筋是偏于保守的,不必再人为放大。支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大,否则将对梁产生过大的附加扭距。一般:板厚>150时采用φ10@200;否则用φ8@200.PMCAD生成的板配筋图应注意以下几点:1.单向板是按塑性计算的,而双向板按弹性计算,宜改成一种计算方法。2.当厚板与薄板相接时,薄板支座按固定端考虑是适当的,但厚板就不合适,宜减小厚板支座配筋,增大跨中配筋。3.非矩形板宜减小支座配筋,增大跨中配筋。4.房间边数过多或凹形板应采用有限元程序验算其配筋。

  2.3.关于过梁布置及轻隔墙。现在框架填充墙一般为轻墙,过梁一般不采用预制混凝土过梁,而是现浇梁带。

  2.4.雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图。注意:雨棚和阳台的竖板现浇时,最小厚度应为80,否则难以施工。竖筋应放在板中部。当做双排筋时,高度<900,最小板厚100;高度>900时,最小板厚120.阳台的竖板应尽量现浇,预制挡板的相交处极易裂缝。雨棚和阳台上有斜的装饰板时,板的钢筋放斜板的上面,并通过水平挑板的下部锚入墙体圈梁(即挑板双层布筋)。

  3、基础:3.1.在柱下扩展基础宽度较宽(大于4米)或地基不均匀及地基较软时宜采用柱下条基。并应考虑节点处基础底面积双向重复使用的不利因素,适当加宽基础。

  3.2.混凝土基础下应做垫层。当有防水层时,应考虑防水层厚度。

  3.3.地下室外墙为混凝土时,相应的楼层处梁和基础梁可取消。

  3.4.抗震缝、伸缩缝在地面以下可不设缝,连接处应加强。但沉降缝两侧墙体基础一定要分开。

  4、梁:4.1.梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋,宜优先采用附加箍筋。

  4.2.当外部梁跨度相差不大时,梁高宜等高,尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时,宜加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮齐平。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽,并宜小于1/3柱宽。

  4.3.梁上有次梁时,应避免次梁搭接在主梁的支座附近,否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭,或增加构造抗扭纵筋和箍筋。(此条是从弹性计算角度出发)。当采用现浇板时,抗扭问题并不严重。

  4.4.端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁,梁端支座可按简支考虑,但梁端箍筋应加密。

  4.5.反梁的板吊在梁底下,板荷载宜由箍筋承受,或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

  4.6.挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时,注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋,除非受剪承载力不足。对于大挑梁,梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

  4.7.梁宽大于350时,应采用四肢箍。

  5、柱:5.1.原则上柱的纵筋宜大直径大间距,但间距不宜大于200. 5.2.柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制,减小断面尺寸。

  5.3.尽量避免短柱,短柱箍筋应全高加密,短柱纵筋不宜过大。

  5.4.考虑到竖向地震作用,柱子的轴压比及配筋宜留有余地。

  在用PKPM软件计算梁柱时,应尽量采用TAT或SATWE三维软件。相对平面框架PK来讲,第一,计算结果更接近实际受力状态,如地震力或风力是按抗侧移刚度分配,而不是按框架的楼面从属面积,还如从框架柱出挑的梁和从次梁出挑的梁,因次梁的支座(框架梁)发生下沉变形,内力重分布,从框架柱出挑的挑梁配筋将较大。第二,快速方便,三维软件整体计算,不必生成单榀框架,再人工归并,可整楼归并。第三,TAT或SATWE还可以进行井式梁的计算。

  6、其余特别注意:6.1.抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系,但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计,从震害分析,规范给出的垂直地震作用明显不足。

  6.2.大跨度雨蓬、阳台等处梁应考虑抗扭。由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时,应验算构件的最小配筋率。

  6.3.柱子轴压比严格满足规范要求。

  6.4.当采用井字梁时,周边一般加大截面的边梁。

  6.5.有地下室时,混凝土应抗渗,等级S6或S8,混凝土等级应大于等于C25,混凝土内应掺入膨胀剂。混凝土外墙应注明水平施工缝做法,一般加金属止水片,较薄的混凝土墙做企口较难。

  综上所述,进行框架结构设计时,设计人员必须掌握如下设计规范:《建筑结构荷载规范》GB50009-2001、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002等。设计人员应熟悉本地区的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及本地区的习惯做法,以及新产品、新技术,设计出经济合理的框架结构体系。

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