【六層】5524平米帶架空層中學(xué)教學(xué)樓（計(jì)算書、實(shí)習(xí)報(bào)告、建筑、結(jié)構(gòu)圖）
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鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(文獻(xiàn)綜述) 第 5 頁(yè)
鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)合工程實(shí)際情況和對(duì)比計(jì)算結(jié)果，著重介紹鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到一些規(guī)范或規(guī)程未論的問題.
一 設(shè)計(jì)要求
我們對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不僅要求具有足夠的承載力,而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠抵抗側(cè)力的剛度,使結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)定的范圍內(nèi).基于上述基本原理,本工程綜合分析了結(jié)構(gòu)的適用,安全,抗震,經(jīng)濟(jì),施工方便等因素,框架體系,由鋼筋砼框架承擔(dān)豎向力和側(cè)力.鋼筋砼框架剛度布置相對(duì)比較均勻,在滿足建筑功能情況下,盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響.
二 布置
隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,大量建筑的興建,建筑人員根據(jù)建筑功能和環(huán)境條件有目的的選擇主次梁的設(shè)計(jì)方案也隨之增多,同時(shí)也出現(xiàn)在主次梁樓蓋設(shè)計(jì)中應(yīng)怎樣合理布置柱網(wǎng)的綜合效益最好究竟應(yīng)該選擇短跨為主梁，還是選擇長(zhǎng)跨為主梁在框架梁的彈性受力分析和承載力計(jì)算時(shí),進(jìn)行調(diào)整會(huì)更有利下面結(jié)合本工程從概念設(shè)計(jì)的角度作粗淺的探討,以利于本工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)和為將來設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn).
梁板支撐在磚墻或磚柱上時(shí)，可視為鉸支座；當(dāng)梁、板的支座與其支撐梁、柱整體連接時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，仍近似視為鉸支座，并忽略支座寬度的影響。這樣，板即簡(jiǎn)化為支撐在次梁上的多跨連續(xù)板；次梁簡(jiǎn)化為以主梁為支座的多跨連續(xù)梁；主梁則簡(jiǎn)化為以柱或墻多跨連續(xù)梁。
單向板肋形樓板構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，是整體式樓板結(jié)構(gòu)中最常用的形式。由于板、次梁和主梁為整體澆灌，所以一般是多跨連續(xù)的超靜定結(jié)構(gòu)，這是整體式單向板肋形樓板的主要特點(diǎn)。柱網(wǎng)和梁格的合理布置對(duì)樓板的適用、經(jīng)濟(jì)以及設(shè)計(jì)和施工都有重要的意義。梁格應(yīng)盡可能布置得統(tǒng)一、規(guī)整，減少梁、板跨的變化。梁、板截面尺寸要盡量統(tǒng)一，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，方便施工。
一般框架結(jié)構(gòu)都采用梁板整體現(xiàn)澆,在水平荷載作用下,通過框架梁和現(xiàn)澆板的共同受彎來約束柱頂?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng),使柱子產(chǎn)生自上而下的反彎曲,從而形成樓架作用.由于梁板的共同作用,不僅提高了框架梁的截面剛度,還提高了梁端負(fù)彎矩承載能力.設(shè)計(jì)目的，保證在罕遇地震時(shí)，能很快地在梁端附近出現(xiàn)塑性鉸線，形成具有延性的結(jié)構(gòu)體系。應(yīng)將按設(shè)計(jì)荷載，地震作用計(jì)算所需的梁端彎矩鋼筋合理地分布在梁肋及其有效的翼緣寬度范圍之內(nèi)。
三 樓板問題
鋼筋混凝土單向板肋形樓蓋的板，雖然存在著結(jié)構(gòu)高度較大，和模板安裝制作比較復(fù)雜的問題，但卻具有下例優(yōu)勢(shì)：樓蓋砼折算厚度最小，自重最輕；開間大，房間布局靈活；承載力大，對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)比平板和雙向密肋樓蓋要大得多?，F(xiàn)澆樓蓋中，板的砼用量約占整個(gè)樓蓋的多部分，板厚的取值對(duì)樓蓋的經(jīng)濟(jì)性和自重的影響較大，在滿足板的剛度和構(gòu)造要求的前提下，應(yīng)盡量采用較薄的板，板上的荷載主要沿短邊方向傳遞到支承構(gòu)件上，而沿長(zhǎng)邊方向傳遞的荷載則很少，對(duì)于主要沿短跨受彎的板，受力鋼筋將沿短邊方向布置，在垂直于短邊方向只布置按構(gòu)造要求設(shè)置的構(gòu)造鋼筋，稱為單向板。
板的配筋有兩種方式：（１）彎起式配筋：它主要是錨固較好，整體性強(qiáng)，用鋼量少，但施工較為復(fù)雜。（２）分離式配筋：板頂鋼筋末端應(yīng)加直角彎鉤直抵模板；板底末端應(yīng)加半圓彎鉤，但伸入中間支座者則可不加彎鉤。它主要是構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便。但其錨固較差，整體性不如彎起式配筋，而耗鋼量也較多。一般當(dāng)板小時(shí)可采用此種配筋方式。板跨與相鄰板跨相差比較大,在荷載不利組合下,板跨中有可能不出現(xiàn)負(fù)彎矩,通常筋可以抗混凝土的收縮徐變作用,避免板面開裂.
四 混凝土的力學(xué)性能
混凝土的強(qiáng)度；混凝土分為立體抗壓強(qiáng)度，軸心抗壓強(qiáng)度，軸心抗拉強(qiáng)度
混凝土的收縮與徐變；混凝土在空氣結(jié)硬過程中體積減小的現(xiàn)象稱為收縮。我國(guó)鐵道科學(xué)研究院對(duì)混凝土的自由收縮進(jìn)得了試驗(yàn)表明產(chǎn)生收縮的原因是由于混凝土硬化過程中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的凝結(jié)收縮和混凝土內(nèi)的自由水蒸發(fā)產(chǎn)生的收縮。收縮與下一些因素有關(guān)；
１、 水泥用量愈多，水灰比愈大，收縮愈大；
２、 高標(biāo)號(hào)水泥制成的混凝土構(gòu)件收縮大；
３、 骨料的彈性量大，收縮??；
４、 在結(jié)硬過程中，養(yǎng)護(hù)條件好，收縮??；
５、 混凝土振搗密度，收縮??；
６、 使用環(huán)境濕度大，收縮小。
混凝土的徐變；混凝土在長(zhǎng)期不變荷載作用下，應(yīng)變隨時(shí)間繼續(xù)增長(zhǎng)的現(xiàn)象，叫做混凝土的徐變根據(jù)試驗(yàn)，徐變與下列因素有關(guān)；
１、水泥用量愈多，水灰比愈大，徐變愈大。
２、增加混凝土骨料的含量，徐變將變小。
３、養(yǎng)護(hù)條件好，水泥水化作用充分，徐變就?。?
４、構(gòu)件加載前混凝土的強(qiáng)度愈高，徐變就愈?。?
５、構(gòu)件截面的應(yīng)力愈大，徐變愈大。
五 鋼筋的力學(xué)性能
鋼筋砼結(jié)構(gòu)所用的鋼筋，分為有屈服點(diǎn)的鋼筋和無屈服點(diǎn)的鋼筋：
有屈服點(diǎn)的鋼筋跟據(jù)鋼筋拉伸應(yīng)力曲線可以看出這種鋼筋具有彈性和塑性兩重性質(zhì)；在鋼鋼筋砼結(jié)構(gòu)計(jì)算中，對(duì)具有屈服點(diǎn)的鋼筋，均取屈服點(diǎn)作為鋼筋強(qiáng)度限值。這是因?yàn)?，?gòu)件內(nèi)的鋼筋應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)后它產(chǎn)生很大的塑性變形；即使卸載，這部分變形也不能恢復(fù)。這就會(huì)使結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)很大的變形和裂縫，以致影響結(jié)構(gòu)正常使用。
沒有屈服點(diǎn)的鋼筋，它的極限強(qiáng)度高，但延伸率小。雖然這種鋼筋沒有屈服點(diǎn)，但我們可根據(jù)屈服點(diǎn)的特征，為它在塑性變形明顯增長(zhǎng)處找一個(gè)假想的屈服點(diǎn)，并把該點(diǎn)作為這種沒有明顯屈服點(diǎn)鋼筋的可資利用的應(yīng)力上限，通常取殘余塑性應(yīng)變?yōu)?.2%的應(yīng)力作為假想屈服點(diǎn)。
鋼筋受壓時(shí)的屈服強(qiáng)度與受拉時(shí)基本想同。
六 軸壓比
我們主要是希望柱發(fā)生延性好的大偏心受壓破壞,從而保證框架柱有足夠的變形能力在高軸壓比情況下滯回環(huán)骨架曲線的下降段比較陡,滯回環(huán)的豐滿程度差,在循環(huán)次數(shù)不多的情況下,框架柱喪失的承載力較大,耗能的能力較差,在低軸壓比情況下滯回環(huán)骨架曲線下降段比較平緩,框架柱承受變形能力較大,而承載力降低不明顯,對(duì)軸壓比加以限制,即要求在滿足一定層間變形時(shí),在反復(fù)荷載作用下滯回曲線在第三個(gè)循環(huán)抗力下降量不超過前一個(gè)循環(huán)抗力下降量,保證在大變形下,仍有穩(wěn)定的承載能力,從而關(guān)于軸壓比限值影響因素的考慮框架柱的斷面形狀將直接影響著柱截面界限破壞時(shí)鋼筋和砼內(nèi)應(yīng)變,應(yīng)力的分布和砼受壓邊緣的極限應(yīng)變,從而影響到不同的截面形式的框架柱,反映出的強(qiáng)度變形特性是不一樣的,在相同條件下,圓形柱的軸壓比限值可提高10%左右.但本工程為住宅建筑，考慮房間布局的因素，只選用矩形截面的柱而不考慮選擇圓柱。
一般通常認(rèn)為框架柱的剪跨比越大,延性越好.在一般配筋條件下, ,框架柱在橫向水平剪力作用下,一般都會(huì)發(fā)生延性好的彎曲破壞;框架柱就變成了短柱,在橫向水平剪力作用下,一般發(fā)生延性差的剪切破壞.建立在截面界限破壞基礎(chǔ)上的軸壓比公式中,未考慮剪應(yīng)力的影響,沒有體現(xiàn)出剪跨比的影響,事實(shí)上,剪跨比能夠大體反映截面上彎曲正應(yīng)力與剪切應(yīng)力的比例關(guān)系,因而是框架柱破壞形式的主導(dǎo)因素.這種情況在本工程中出現(xiàn)在與樓梯休息平臺(tái)相連的框架柱和墻有大開窗處的框架柱在利用界限破壞條件推導(dǎo)框架柱的軸壓比限值時(shí),并沒有考慮箍筋約束的有利影響,箍筋能改善砼的受力性能,特別是能提高砼受壓邊緣的最大壓應(yīng)變.隨著荷載的增加，構(gòu)件變形迅速增大。這時(shí)混凝土塑性變形增加，彈性模量降低，應(yīng)力增加減慢。而鋼筋應(yīng)力增加加快。當(dāng)構(gòu)件臨界破壞時(shí)，混凝土達(dá)到極限應(yīng)變，由于一般低強(qiáng)度和中等強(qiáng)度的鋼筋屈服時(shí)的應(yīng)變小于混凝土的極限應(yīng)變，所以構(gòu)件臨界破壞時(shí)，鋼筋應(yīng)力可達(dá)屈服強(qiáng)度，對(duì)于高強(qiáng)度鋼筋，由于其屈服時(shí)的應(yīng)變大于混凝土的應(yīng)力，所以構(gòu)件臨界破壞時(shí)，這種鋼筋應(yīng)力達(dá)不到屈服強(qiáng)度，這時(shí)鋼筋的應(yīng)力應(yīng)根據(jù)虎克定律確定，顯然，配置高強(qiáng)度鋼筋的鋼筋砼受壓構(gòu)件，不能充分發(fā)揮鋼筋的作用。
七 結(jié)束語(yǔ)
工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們可以看到，地震作用比較復(fù)雜，而計(jì)算時(shí)只是簡(jiǎn)單地變?nèi)我夥较驗(yàn)閮蓚€(gè)主軸方向，變彈塑性分析為彈性分析。故得出的結(jié)論不一定與實(shí)際情況完全相符。所以我們?cè)谡J(rèn)真計(jì)算的基礎(chǔ)上還應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)，采取有效的構(gòu)造措施等等。另外，我們還應(yīng)從結(jié)構(gòu)的整體著眼，針對(duì)一些薄弱環(huán)節(jié)如應(yīng)力集中部位，連接節(jié)點(diǎn)，主要抗側(cè)力構(gòu)件等進(jìn)行加強(qiáng)處理。
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