结构设计中几个概念的理解与应用

时间:2011-07-22 编辑: 手机版
摘要:设计人员必须自己承担设计的全部责任,针对不同的设计对象、环境和使用条件,合理地选用设计程序中的数据和结果。
关键词:结构 概念 应用
        0 引言
        随着结构设计辅助程序的普及,在某些工程师设计过程中产生有一种现象—重应用而轻概念、重而轻构造。如何正确的把握概念、合理的应用概念,一定程度上决定着一个工程设计的成败。下面针对几个常遇的概念应用问题进行具体分析。 
        1 抗震设计中“强剪弱弯、强柱弱梁”不是刚柱柔梁,更不能片面的理解为:大截面、多配筋,一味地加大截面和配筋,容易把框架结构最重要的抗震原则—延性破坏,变成脆性破坏,反而更不利。 
        正确的概念是:结构在中震下允许某些构件先屈服,出现塑性,使结构刚度降低、塑性变形加大,当塑性达到一定数量时,由于结构自震周期延长,虽然结构承受的地震作用不再增加或增幅较小,但结构变形却迅速增加。为了使抗震结构能维持承载能力而又具有较大的塑性变形能力,设计时应遵循“强剪弱弯、强柱弱梁”,保证主要耗能部位具有延性的设计原则。通过控制受压区高度、最小配筋率、梁上部和下部纵筋的比例关系以及梁端箍筋配置要求来保证梁端塑性区有足够的转动能力;通过各种内力调整系数,来保证“强剪弱弯、强柱弱梁”,具体涵义是调整梁端负筋、箍筋、梁底纵筋与柱纵筋、箍筋的相对比例关系,使结构在地震作用下梁端塑性较普遍、较早出现,柱端塑性较少、较晚出现。通过塑性耗能,避免在较强地震作用下的结构严重损伤和更强地震作用下发生危及人身安全的局部或整体失效。在这里,梁端负筋、箍筋、梁底纵筋与柱纵筋、箍筋的之间的合理比例关系,成了决定结构在较强或更强地震作用下破坏模型的关键因素。
        2 建筑的楼面设计的活荷载合理取值 
        据《建筑结构荷载规范(2006年版)》,民用建筑的楼面活荷载及相关参数取值遵照4.1节规定,工业建筑的楼面活荷载及相关参数取值遵照4.2节规定执行。工业建筑的楼面活荷载,它的特点是没有像民用建筑的楼面活荷载那样的荷载折减系数。活荷载在传递过程中的折减,是以楼面均布活荷载在。也就是说——合理的计算步骤根据“附录C”,按照板、次梁、主梁(柱和基础)各构件来取三次相应的标准值分别计算,同时注意组合值系数和准永久值系数与民用建筑要求的区别。
        3 楼梯的荷载输入和计算模型 
        框架结构建筑中,当局部有电梯间、占总面积比例较小时,不宜做混凝土井筒,更不能用砌体承重,避免体系上的混淆。目前,一般整体设计时采用两种方式输入楼梯荷载。一种是楼梯间楼板厚度输入0,恒荷载折算后取7.0kN/m2左右,活荷载视具体使用功能而定;第二种是在半层平台梁下立小柱,此处按集中力输入荷载,比较真实地模拟了实际受力。第一种方式的问题是:楼梯间周边框架梁由三边受集中力变成四边受均布力(一边框架梁为半层平台处不受力);因总荷载大致相等,造成了三边框架梁上荷载偏小,计算挠度和裂缝偏小;当集中荷载对梁起控制作用时,梁的斜截面抗剪计算与均布荷载下的公式不同,箍筋配置值和范围均有区别。第二种方式应注意,平台小立柱截面一般小于300mm,强度设计值应乘以强度折减系数0.8,立柱及平台梁端部应配足够的负筋,以抵抗实际存在的弯矩。立柱下主框架梁也因为小立柱的存在,使其在沿梁长方向产生弯矩、在垂直方向产生扭矩,计算中没考虑,构造应加强配筋。
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