国家智能测控产品质量监督检验中心实验楼9轴、Q轴框架结构设计文献综述

 2022-10-25 12:14:47

文献综述:

框架结构由框架梁、柱、楼板等主要构件组成,其特点是柱网布置灵活,便于获得较大的使用空间。框架梁和框架柱既承受竖向荷载,又承受风、地震等水平荷载。在这些力的作用下,一般框架底部柱的弯矩、轴力、剪力最大,往上逐渐减小,底部框架柱多属小偏心受压构件,顶部柱则可能成为大偏心受压构件。当荷载条件大致相同时,各框架梁的弯矩剪力较为接近,变化不大。

框架结构的主要缺点是侧向刚度较小,当房屋层数较多时,会产生较大的侧移,易引起非结构构件的破坏,而不能满足使用要求。因此框架结构适用于非抗震设计时的多层及高层建筑,抗震设计时的多层和小高层。在非地震区一般不超过15层。

混凝土这种材料性能的特殊性,其表现在是由不同材料的组合,弹、塑性变形交织在一起,甚至带裂缝工作,不同应力作用下,它的本构关系的不同等等。由于这些原因,在一定意义上讲,要准确求出井字梁结构的内力和位移是困难的。即使用先进的电算程序,其精度也是建立在一定的假设条件之上的。就目前的技术水平而言,对实际结构还作不到对其本构关系全过程的跟踪,和对结构全过程的弹塑性分析。

井字梁结构一般指梁格间距较小,梁之间交叉(正交或斜交),相互支承的一种结构体系,最大的特点是梁与梁之间受力不分主次,受力虽然有大小之分,但并非主次关系。多用于平面尺寸较大,或者楼面荷载较大的楼、屋盖中。有单块的井字梁板块,也有连续的井字梁板块。对于边界条件,有固定、简支、和弹性约束等,少数情况还有柱支承(点支承)。

由于井字梁结构也存在着内力重分布现象,即使某一截面的内力达到屈服强度,也将发生内力重分布。内力转嫁到别的截面或梁上,只有当足够多的截面达到其强度,方可达到承载力极限状态,或者当裂缝或挠度超过限值。构件达到正常使用极限状态。所以对井字梁结构,单从某一截面应力精度的高低来判别方法的优劣,实际意义并不大。对整体结构而言,应总体把握,局部适当放宽,满足安全、经济、适用为原则。

井字梁结构的分析,还有一个非常困难的问题就是边界条件,支承井字梁的构件可以是梁、柱、墙等,它们对井字梁结构整体内力影响非常大,是影响精度的主要因素。恰恰是这一主要因素往往最难考虑,甚至要借助于试验来解决。把井字梁结构四边支撑条件当做为简支,是一种理想的简化,实际计算中需要综合考虑有关支座的影响、连续的井字梁板块等问题。

抗震设计时,我国现行抗震规范通过两阶段设计实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”的“三水准”设防目标。在抗震设计中要遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”的原则。“强柱弱梁”就是尽量使塑性铰出现在梁端而不是柱端。因为框架柱中的塑性铰,难以修复而且容易引起结构坍塌;而梁端出现塑性铰时,结构在破坏前可以有较大的变形,吸收和耗散更多的地震能量,体现出更好的延性。框架梁设计时,需要考虑“强剪弱弯”的原则;框架梁是混凝土框架结构的主要延性耗能构件,“强剪弱弯”能够有效避免脆性的少筋和超筋破坏,从而提高结构延性。节点需要在多遇地震下在弹性范围内工作,罕遇地震下承载力的降低不危及竖向荷载的传递,因此提出“强节点弱构件”的原则。除了以上的原则外,结构柱还需要控制轴压比,框架梁和节点的设计也应考虑锚固和施工作业的问题。

参考文献

[1]曹双寅.工程结构设计原理(第2版).东南大学出版社,2008.

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