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文档简介
1、框架柱的布置一般在建筑资料图中,建筑师已经根据房间的布局要求,初步拟定了柱子的位置,结构师需要做的工作是从技术、经济的角度校核它的合适性。为了满足建筑功能要求、实现建筑设计效果,对于建筑专业提供的主柱网很少做大规模的调整,但是对于局部柱网,常常会根据结构需要做适当的调整。框架柱的布置①在建筑物周边的主轴线上尽可能设柱,避免有较大跨度的悬挑结构;②在结构缝的两侧尽可能设柱,使相邻两部分建筑物分开;③在框架柱的纵横两个方向,尽可能对应设柱,满足柱子双向支承要求;④在楼梯间、电梯间四周角部尽可能设柱,(1)可以加强楼层平面位置由于楼梯间、电梯间的开洞引起的较大刚度削弱;(2)面由于楼梯间、电梯间周围均须有大量墙体填充,支承梁上作用的荷载较大,设柱以后梁直接支承在框架柱上,可以简化梁的设计;(3)不影响建筑的使用功能。规则框架受力合理、理论计算成熟、设计简单。
几种特殊情况下的框架柱布置在一些造型比较活泼、体形比较复杂的建筑中,常常会出现以下一些情形:①为满足建筑底层的使用功能需要(如公共建筑中设置的底层商场、会展中心等),主体框架部分柱不落地直接支承在楼面梁上。几种特殊情况下的框架柱布置②为满足建筑顶层的使用功能需要(如中小学建筑中常见的风雨球场),主体框架部分柱不上升至屋面。几种特殊情况下的框架柱布置③为满足建筑中间楼层的使用功能需要,主体框架部分柱在中间楼层中断,这些类型的框架在竖向柱子拉不通,因此在垂直方向均存在着一个刚度突变的问题,荷载作用下应力集中现象严重,存在薄弱层、薄弱部位,对抗震不利。属于受力不合理的结构形式,习惯上称之为非规则框架。相对于规则框架,非规则框架结构设计要复杂得多,设计中尽可能少采用。④突出屋面小塔楼的框架柱布置因建筑使用功能地需要,在建筑物的主屋面之上常常会设置一些辅助性用房,如楼梯间、电梯机房或其它设备用房,这些辅助用房习惯上称之为小塔楼。
对于需要抗震设防的建筑物来说,由于小塔楼的重量和刚度相对于主体结构都突然变小,地震时产生的鞭端效应会加剧小塔楼的破坏,因此框架柱必须伸至小塔楼顶;对于不需要抗震设防的建筑物,有时为方便设计,常常把小塔楼做成混合结构,即主框架柱伸至主屋面,小塔楼的重量全部由屋面梁来承担
⑤电梯间的框架柱布置电梯井道的设置是为了满足电梯在垂直方向的运行要求,由于电梯运行存在着一定的危险性,因此井道与其它房间之间必须用墙体隔离。工程设计中,井道周边的墙体有采用钢筋混凝土结构的,也有采用砌体填充墙的。
对于需要抗震设防的建筑物来说,井道周边的墙体采用砌体填充墙更合适。原因如下:如井道周边的墙体采用钢筋混凝土结构,由于墙体落地面积所占的比例较小,达不到框架--剪力墙结构中有关剪力墙的最小落地面积要求,仍属于框架结构。因此井道周边的钢筋混凝土墙体不能进入结构计算,只能按照构造要求进行钢筋配置。当建筑物受到地震作用时,由于电梯井道钢筋混凝土墙体的刚度远大于一般框架柱的刚度,故它将承担较大的地震作用,有可能首先破坏。2、柱截面尺寸估算
柱截面根据不同的使用要求,可以选择不同的截面形式。在现浇钢筋混凝土结构中,为方便施工,柱的截面形式常采用矩形(或正方形)和圆形,且以矩形(或正方形)截面形式居多,特殊情况下也采用异形柱(如L形、十字形、T形等),有关异形柱框架结构的设计须符合《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)的要求。
柱截面尺寸预估的一般步骤是:先由柱的轴压比确定柱的截面面积,再由柱的高宽比要求确定柱的截面宽度b和高度h(圆柱为直径),并满足模数尺寸要求。
①满足柱轴压比的要求(仅抗震设计有要求)轴压比μ是指柱截面考虑地震作用组合的轴向力设计值N与柱的全截面面积Ac和混凝土轴心抗压强度设计值fc乘积的比值。μ——轴压比限值:根据《抗震规范》取用。N——轴向力设计值,近似计算方法如下:A---柱截面受荷载作用,按居中面积计算;q—单位面积建筑物荷重标准值,与柱网间距、楼面(屋面)使用活荷载、填充墙材料和布置等多种因素有关,柱截面估算时近似取值11~14kN/m2;
《建筑抗震设计规范》规定,钢筋混凝土框架结构房屋应根据抗震设防烈度、房屋高度、建筑物的重要性、所在场地类别,采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。框架结构抗震等级共有四个,一级对延性要求最高,二级次之,四级要求最低。《抗震规范》GB50011-2010表格说明
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010《建筑抗震设计规范》GB50011-2010②满足柱的剪跨比要求控制柱的剪跨比主要是为了保证柱的延性,工程设计中,为简化计算一般通过控制柱的长细比≧4(又称长柱)来实现。Hn—框架柱净高,单位mm;h0—框架柱截面长边方向计算高度,h0=h-40,单位mm。
实际工程中,由于层间梁的设置(如楼梯间框架柱)、轴压比的控制,总有各别柱不能满足长柱的构造要求而成为短柱(λ=1.5~2.0)、极短柱(λ﹤1.5),此时常通过提高柱混凝土的强度等级、增加配筋率(主要是箍筋)等措施来提高框架柱的延性。
③满足柱截面尺寸的最小要求框架柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm,圆柱的截面直径不宜小于350mm;柱的截面高度与宽度的比值不宜大于3。
为方便施工,柱截面宽度一般不小于框架主梁截面宽度+100mm,通常在(1/15~1/20)H之间,其中H为底层柱柱高,可取基础顶面(或室外地面下-0.500m)至一层楼板面间距离。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010《混凝土结构设计规范》GB50010-2010对柱截面尺寸没有规定
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010关于异形柱框架结构《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)异形柱框架结构适用的最大高度:非抗震设计:24m6度(设计基本地震加速度0.05g):24m7度(设计基本地震加速度0.10g):21m7度(设计基本地震加速度0.15g):18m8度(设计基本地震加速度0.20g):12m高层建筑不能采用纯异形柱框架结构工程设计中,高层建筑也采用个别异形柱的框架结构
多层建筑异形柱框架结构的设计方法介绍《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)异形柱形式——L形、T形、十字形,且截面各肢的肢高与肢厚比不大于4。异形柱截面尺寸——墙肢厚度不应小于200,墙肢高度不应小于500。梁截面尺寸——高度(1/10~1/15)计算跨度,非抗震时不宜小于350,抗震时不宜小于400;梁的净跨与截面高度的比值不宜小于4;梁的截面宽度不宜小于截面的1/4和200。构造要求——混凝土强度等级不应小于C25,且不高于C50
多层建筑异形柱框架结构的设计方法介绍平面布置——同一般的框架结构(配合建筑墙体位置,在平面上尽可能均匀、对称、周遍布置,在竖向尽可能连续布置)结构计算——STWER配筋及构造——-比较一般的框架结构要求要严格《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)施工——梁柱平接,注意梁、柱核心处的施工质量3、柱上荷载选用与输入(1)楼面恒载的取值楼面梁(程序自动导算)、其他作用在柱上荷载PMCAD——建筑建模与荷载输入——荷载输入——柱上荷载——柱上恒载(2)屋面恒载的取值屋面梁(程序自动导算)、其他作用在柱上荷载PMCAD——建筑建模与荷载输入——荷载输入——柱上荷载——柱上恒载(3)楼面活载的取值楼面梁(程序自动导算)、其他作用在柱上荷载PMCAD——建筑建模与荷载输入——荷载输入——柱上荷载——柱上活载(4)屋面活载的取值
屋面梁(程序自动导算)、其他作用在柱上荷载PMCAD——建筑建模与荷载输入——荷载输入——柱上荷载——柱上活载
4、计算简图——底部固接,其他刚接,计算长度?
老规范4、计籍算简忙图——底部秒固接俗,其雷他刚匠接,计算长弃度?老规灯范新规草范教材挂:P14恰4(1余)刚性萝:指一物需体只能笔发生平狱移和转祸动,而张不发生林其它弹膊性变形语。(2)弹性节柜点:指结构秘标准层析中不与拜楼板相坟连接的乔柱节点被。如存在挽弹性节昏点,则叮对修改堆计算长周度系数说菜单中劈燕,对柱修的长度孔系数应幕进行修恰改。5、柱配煌筋计算督结果输子出合理祝性的判唉别:轴压凯比是窄否超闸限(仅深抗震凶设计杏有要息求);按照我豆国的实斧际情况拼,最大俭配筋率惑为5%,通峡常控霜制在3%以下柱配或筋率亦为超坝过3%,考饲虑采本用焊免接箍允筋。6、柱套子钢洽筋选暗择钢筋咐种类--外-纵向每钢筋响:II级钢筋姐、III级、VI级钢环筋,鲁直径>=也10通常框旱架柱主尿筋,16街=<直径<=仆25箍筋---报I级钢皮筋、II级、III级、VI级钢筋通常框乓架柱箍消筋直径扒为8,必权要时侵采用10、12一般胞构造换柱箍忍筋直黑径采维用6《混凝妹土结局构设系计规省范》G淹B5最00呼10上-2月01宁0HR锹B:普通吩热轧带冈肋钢筋妈;HR轨BF:普帝通热五轧细担晶粒纪带肋企钢筋扩;HPB:普卷通热记轧光膝圆钢莲筋;RR归B:余热粪处理钢像筋。程序威计算丢时,枕框架育柱纵批筋的钢筋衣种类拥、设明计强最度由设计榆人员输奥入。《混凝屯土结矛构设运计规间范》G册B5凶00陷10深-2们01筋0程序计争算时,毒框架柱痒纵筋的钢筋死种类玩、设分计强的度由设计舍人员输张入。《混凝土营结构设蝇计规范》GB绑500沫10-为201协07、需稿要注加意的楚地方对称配慕置纵向恒钢筋:俯能拉通枣配置的周地方,柿通过钢剃筋直径紧的调整过,尽可做能拉通钳配置,利方便施然工。注意角爽筋的选荒择,必勿须满足山计算要已求。截面米尺寸烘大于400沈mm的柱徒,纵亩筋间哪距不古宜大夕于20障0m离m;最小芳净距伤不应逮小于50m馒m(增漂加)7、需怖要注券意的腾地方箍筋必细须为封普闭箍,讽并有13六5度弯钩狠,弯钩倒要求与结梁箍筋茫相同。柱箍筋隙加密区谅的箍筋隶肢距,霞一级不垒宜大于200而mm,二、坛三级不棕宜大于25悄0m熄m和20倍箍筋鸣直径的袋较大值摊,四级蚊不宜大借于30名0m冰m。至少每板隔一根膀纵向钢该筋宜在拜两个方待向由箍津筋或拉主筋约束神;采用拉当筋复合鹅箍时,吗拉筋应谢有13慨5度弯钩功,要紧挨靠纵筋黄并勾住赔箍筋。柱非加谈密区的策箍筋:除应符齐合受剪班承载力扣外,其奔体积配永箍率不薪宜小于惰加密区活的50%;箍弦筋间距仓,不大扁于加密甚区箍筋照间距的2倍,且对一、二嚷级框架可柱不大库于10倍纵向闭钢筋直逗径,三毙、四级辩框架柱垮不大于15倍纵筋劈燕直径。箍筋阿形式们:与柱锣截面隙尺寸粘有关咸,与咽配置约的纵丛向钢圾筋根等数有得关,剑尽量馅用复加合箍由筋。《平法》大样《平法》大样8、计漫算时叔角柱植必须班在特甜殊梁老柱菜夜单中恩进行斑定义9、需杜要加尺强配夏筋的唯地方角柱、哨短柱以竟及轴压句比较大躁(或配踢筋率较纽奉高)的梯柱。根据延黑性框架掘设计理茧念:柱炮钢筋可胁以适当跪放大!《混凝宏土结纳构设食计规植范》G瘦B5刮00排10坐-2厦01既0《混凝土愁结构设胖计规范》《建筑抗夹震设计桌规范》G妖B5红00案11披-2闭01约0《建筑安抗震材设计驾规范》G谨B5衔
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