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镇江市某中等专业学校新教学楼设计(方案一)文献综述

 2020-04-10 14:43:25  

所选课题为镇江市某中等专业学校新教学楼设计。其抗震设防烈度为7度,建筑场地长宽为52m#215;17.5m,建筑面积约为5460m2,为三跨六层钢筋混凝土规则框架。

框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构,即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。采用结构的房屋墙体不承重,仅起到围护和分隔作用,一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。

框架建筑的主要优点:空间分隔灵活,自重轻,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。框架结构体系的缺点:框架节点应力集中显著,框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈地震作用下,结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破坏,不适宜建造高层建筑。

框架结构在水平力作用产生的侧移由两部分组成:第一部分侧移是由剪力引起的粱和柱的弯曲产生的,柱和梁上有反弯点,使整个结构呈现剪切型变形,框架下部各层承受的剪力大,层间位移亦大,上部各层剪力较小,层间位移也较小;第二部分侧移是由整个框架的悬臂作用而在柱中产生轴向变形引起的。第一部分侧移是主要的,因而框架结构以剪切变形为主,但随着高度增大,第二部分侧移成分随之加大、整个框架的侧移刚度取决于柱截面的大小、梁柱的相对刚度以及房屋的高宽比。

因此,根据框架结构的自身特点,在进行建筑、结构设计时,采用”三统一”的原则,即”统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计。统一柱面可使教学楼根据学校的需要和功能要求实行相对任意分割,不至于因建筑柱面不同而在改变使用功能上受到制约;统一层高可使楼房采光效果好,空气流通顺畅,布局安排合理,水平运输畅通无阻,有利于使用功能的相互替代;统一荷载,打破了各个教室之间的明显界限。在这个总原则的指导下,需要考虑以下几个方面的问题。

首先在结构体系的选择方面:1、由于在发生地震时,框架柱出现塑性铰,将危及该柱距范围内的上层建筑,并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌,所以框架结构不宜采用单跨形式;且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担,结构应设计成双向框架体系。2、框架结构的柱与梁宜上下左右贯通,不宜采用复式框架以及砖混框#8212;剪结构。3、在填充墙的布置方面,宜采用轻质材料,且应避免形成上、下层刚度变化过大,避免形成短柱,减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。

其次在结构的设计与施工方面:结构布置与构件截面选择设计的宗旨就是提供安全、节能、舒适宜人、能提高工作效率和生活质量的建筑,同样必须满足结构要求。框架结构有横向框架,纵向框架及纵横向框架结构。每种结构有其自身的优缺点,如纵横向框架结构有利于抵抗来自纵、横两个方向的风荷载和地震作用,此种框架结构具有较好的整体工作性能,现今多采用此种结构体系。框架结构房屋的布置应对称、均匀,通过减小抗侧刚度中心与水平荷载合力作用线的距离与减小结构重心和刚度中心之间的距离来减小结构发生的扭转。建筑物设置沉降缝使整个房屋分开,使框架结构不至于产生过大的内力而引起混凝土开裂。框架结构房屋长度超过55m需设置伸缩缝。当房屋结构刚度及荷载相差悬殊或房屋有较大错层时,宜设置防震缝,避免由于地震结构构件动力反应而造成破坏。框架结构是柔性结构,会产生水平位移。而层间位移会影响建筑物的装修和隔墙开裂,因此需对这两种水平位移进行限制,这样在设计中要增大房屋的抗侧刚度,比如多设置隔墙。对于框架结构的受力分析和辅助设计,可借助PKPM进行计算。

最后,还要进行”三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计:

1、 做好”强柱弱梁”的设计

由于框架柱受轴向压力作用,其延性通常比梁的延性小,一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰,就会产生较大的层间位移,甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的”柱铰结构”,从而危及结构承受垂直荷载的能力

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