钢筋混凝土框架结构特点、现状及发展趋势 钢筋混凝土框架结构体系的优缺点?
(一)国内外对混凝土框架结构办公楼的研究及发展有以下几方面
1. 在设计的计算理论方面:在工程结构设计规范中已采用的基于概率论和数理统计分析的可靠度理论,概率极限状态计算体系要不断完善;混凝土的微观断裂机理、混凝土的多轴强度理论及非线性变形的计算理论等方面也需要更大的突破,并应用于工程结构设计中。
2.在计算机软硬件方面。电子计算机的普及和多功能化,CAD、PKPM等软件系统的开发,缩短了建筑结构设计的时间和工作量,提高了经济效益。
3.在材料研究方面。混凝土主要是向高强、轻质、耐久、易成型及具备某种特殊性能的高性能混凝土方向研发。钢筋的研发方向则是高强、防腐、较好的延性和良好的粘结锚固性能。
4.在结构型式方面。预应力混凝土结构由于抗裂性能好,可充分利用高强度材料,各种应用发展迅速。一些高性能新型组合结构具有充分利用材料强度、较好的适应变形能力(延性)、施工较简单等特点,也得到广泛应用。
5.在实验技术方面。通过对混凝土结构设计理论和设计方法及设计软件等方面大量研究,先进的现代化城市技术保证了实验研究更精确、更系统。
基于可靠度理论的分析方法有在逐步完善,并开始用与结构整体和使用全过程的分析。
(二)办公楼发展趋势
办公楼均是在特定的历史、社会、经济和文化背景下形成和发展起来的,其建筑布局、空间形态、环境气氛都在不断的变化。今天办公楼作为生产和处理各种商务活动的信息场所,而正在成为社会生产的基础。为了适应这种社会的发展需求,也要求办公楼在形态和功能上要多样化。特别是近几年信息化技术的快速发展,更加速了这种变化的趋势。在进行建筑、结构设计时,国际上流行采用“三统一”的原则,即“统一柱面、统一层高、统一荷载”的模式设计。统一柱面可使办公楼根据人们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,打破了会议室和其他部门之间的明显界。
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。
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为: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色威风威风数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人力,施工受季节、环境影响较大;不适宜建造高层建筑, 框架是由梁柱构成的杆系结构,其承载力和刚度都较低,特别是水平方向的(即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度,但也是有限的),它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,其总体水平位移上大下小,但相对于各楼层而言,层间变形上小下大,设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素,对于钢筋混凝土框架,当高度大、层数相当多时,结构底部各层不但柱的轴力很大,而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩和整体的侧移亦显著增加,从而导致截面尺寸和配筋增大,对建筑平面布置和空间处理,就可能带来困难,影响建筑空间的合理使用,在材料消耗和造价方面,也趋于不合理,故一般适用于建造不超过15层的房屋。
特点: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。
现状及发展趋势:混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼,也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力,以适用于较大的跨度。
框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
扩展资料
框架结构设计要求
1、强柱弱梁节点设计
这是为了实现在罕遇地展作用下,让梁端形成塑形铰,柱端处于非弹性工作状态, 而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段。
强柱弱梁措施的强弱,也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小,是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力,而且不致形成“ 层侧移机构”。
从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小,以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。
因此,当建筑许可时,尽可能将柱的截面尺寸做得大些,使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1,并控制柱的轴压比满足规范要求,以增加延性。验算截面承载力时,人为地将柱的设计弯矩按强柱弱梁原则调整放大,加强柱的配筋构造。
粱端纵向受拉钢筋的配筋不得过高,以免在罕遇地展中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造,让塑性铰向梁跨内移。
2、强剪弱弯剪力墙设计
为了提高抗震墙的变形能力,避免发生剪切破坏,对于一道截面较长的抗震墙,应该利用洞口设置弱连梁,使墙体分为小开口墙、多肢墙或单肢墙,并使每个墙段的高宽比不小于2 。所谓弱连梁,是指在地震作用下各层连梁的总约束弯矩不大于该墙段总地震弯矩的20%。
连梁不能太强,以免水平地震作用下某个墙肢出现全截面受拉,这是比较危险的。但是,考虑到耗能,连梁又不能太弱,连梁弱到成为一般小梁时,墙肢就变成单肢墙。
而单肢墙的延性很差,仅为多肢墙的一半,且单肢墙仅具有一道抗震防线,超静定次数少,在地震作用下是很不利的。目前,有许多设计人员将结构中门洞连梁、窗洞连梁都改为截面高度极小的二力杆件,这对结构抗震是很不好的。
在实际设计中,对连梁的刚度都要进行折减,这是因为剪力墙的刚度一般都很大,在水平力作用下,剪力墙中的连梁会因为很大的内力而超过截面允许值。
可靠的办法是让这些连梁先屈服,要使连梁能形成塑性铰而不发生脆性破坏,连梁首先就必须满足强剪弱弯的要求,对连梁的刚度进行折减实际上就是降低其抗弯能力。
强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于多层钢筋混凝土框架结构中的多层钢筋混凝土框架结构梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。
参考资料来源:百度百科-框架结构
混凝土框架结构的特点:框架结构是指由梁和柱以刚接或铰接相连接而构成承重体系的结构。见(GB50010-2002第2.1.10条)。
1.竖向荷载产生的弯矩效应由梁和柱共同承担,因此梁的跨度可以更扩大,建筑平面布置分隔灵活2.墙体不必承重而代以轻质砌体,大量减轻了结构自重,回过头房屋内空可能建得更开敞,房屋可以建得更高;
3.由于结构体系自重较轻且侧向刚度较柔而构成延性,可控制不出现脆性破坏,有利于抗震;
4.因混凝土的可模性优点,可以建成异形框架而丰富了房屋外观造型等优点;
5.又正因为过柔韧,导致结构在水平作用下高耸处的弹性变形大,(摇摆)使人类不很适应,舒适感差,而限制了其建造高度,抗规GB50011-2010第6章规定设防6度地区≦60m,9度≦25m。是其致命缺点。制约着发展趋势。现状:小高层以下的民用房屋,混凝土框架结构占据了统治地位。单层工业房屋已由轻钢刚架结构占领。而超高层的民用房屋采用的结构型式是剪力墙、筒结构、钢混结构、钢框架结构等。
钢筋混凝土框架结构特点: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。 框架建筑的主要优点:空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,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。)可以减轻建筑物的重量。(3)有较好的抗震能力。(4)有较好的延性。(5)有较好的整体性。 现状:大型建筑均采用钢筋混凝土框架结构。发展趋势:应该向钢结构发展
发展趋势,将会一直发展下去~钢筋混凝土框架结构特点,稳固、光泽度好、耐用、有可塑性!!!
具有以下优点:可模型好,耐久,耐火,节约钢材,就地取材,刚度大,整体性好,缺点:自重大,抗裂性能差,性质教脆,发展趋势相当不错,现在的民用建筑基本都是钢筋混凝土结构!