框架核心筒建筑結構設計研究

時間:2022-08-29 03:28:11

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框架核心筒建筑結構設計研究

[摘要]目前在建筑結構設計的工作中,雖然已經(jīng)開始使用核心筒與連梁的設計方式,但是,還存在強度不足、結構穩(wěn)定性低的問題,導致整體建筑結構的建設受到影響。因此,在建筑結構設計的工作中,應合理將框架核心筒應用其中,因地制宜的開展各方面設計工作,以此形成一系列的設計模式,優(yōu)化與改革相關建筑結構形式,促使整體結構的穩(wěn)定建設,為其后續(xù)使用提供支持。

[關鍵詞]框架核心筒結構;建筑結構設計;應用

在經(jīng)濟發(fā)展的背景之下人們對建筑工程的要求逐漸提升,既有建筑結構設計形式滯后,開始向著多元化的方向發(fā)展,功能也開始增加,所以在設計工作中應全面考慮到各種受力特點與結構規(guī)律,將框架核心筒的技術應用其中,以此提升建筑工程的剛度,增強其抗震性能,充分發(fā)揮相關框架核心筒的積極作用。因此,在建筑結構設計的過程中,應正確的分析與研究框架核心筒特點與規(guī)律,合理的進行處理,以此提升設計水平與質量,達到預期的工作目的。

1項目概況

某工程位置在寧波市的江北區(qū)域洪塘街道中,總面積為38838.57m2,地上區(qū)域的研發(fā)樓面積為3606.17m2,層數(shù)20,高度為80.100m,屬于屋頂標高,地下區(qū)域的面積為2808.4m2,有一層。該工程的設計使用年限為50年,地基的設計等級為二級,抗震設防為丙類,未建設地下室的人防等級結構。該工程的基礎風壓為0.5KN/m2,地面粗糙度屬于C類,基本雪壓0.3KN/m2,在工程建設的過程中,場地的地形處于平整狀態(tài),高程是3.3m,地貌是海積以及沖海積平原,場地之內的第四系松散沉積物屬于沖海沉積物。在建筑結構設計工作中,模擬實驗傳統(tǒng)的核心筒設計形式,不能滿足強度要求與剛度要求,因此,選擇框架核心筒的形式進行設計,如圖1所示,屬于框架核心筒的設計基礎,通過此列方式有助于提升整體工程結構的建設施工水平。

2建筑結構布置

2.1框架部分布置。在框架結構實際布置的過程中,設置了混凝土與鋼材,其中,混凝土創(chuàng)建的構件主要為柱體、墻體、梁體與板等,選擇規(guī)格為C45-30的材料,在圈梁以及過梁設計的過程中,選擇C20規(guī)格材料,基礎結構使用C35規(guī)格的材料,墊層使用C20規(guī)格的材料。對于鋼材而言,其強度設定為,框架區(qū)域中,主要含括框架梁體、柱體、支梁與支柱、斜撐類型的梯段構件,還有縱向受力類型的型鋼筋,而對于預埋件以及螺栓而言,主要使用的材料。該工程設計的框架結構,屬于雙向類型的梁柱鋼架,其中的某一方向會與核心筒相互銜接,另外方向會與柱體、剪力墻相互連接,形成框架核心筒的整體結構形式,在一定程度上可以保證框架區(qū)域與剪力墻區(qū)域共同承擔地震以及風荷載。在該工程的設計工作中,需保證框架梁體與柱體相互重合,梁體與柱體可以處于較為良好的工作狀態(tài),不可以發(fā)生梁柱偏心的現(xiàn)象,以此預防核心結構的受力問題。受到各種施工技術的影響,在原材料選擇的過程中,應正確的進行處理,詳細了解是否存在不足之處,例如:混凝土的等級強度低,很容易在設計期間發(fā)生短柱現(xiàn)象,所以,需要進行工藝技術的詳細分析與研究,明確工程的建設特點與規(guī)律,并沿著具體的高度方向,分析主體的截面變化情況,正確進行軸線的控制,以此保證高度方向方面的柱體變化處于均勻狀態(tài),預防發(fā)生偏心的情況。2.2剪力墻部分布置。在剪力墻設計工作中,需要結合工程的現(xiàn)場情況,搜集各種地質材料,按照剪力墻的工程建設要求進行處理。在設計工作中,要想更好的將剪力墻結構優(yōu)勢與作用充分發(fā)揮出來,就要開展集中的設計活動,創(chuàng)建整體性的核心筒。通常情況下,此類結構擁有很高的抗側力剛度,并非簡單利用各個部門的剛度疊加處理,而是在墻體因素、連梁因素、洞口大小因素的影響之下,合理的進行核心筒剛度計算處理,采用計算機技術完成計算任務。在設計核心筒的工作中,應保證每個平面均可以均勻性的分布,在兩個方向方面的剪力墻,剛度設計的過程中應保持一致性,將差異控制在合理的范圍之內,以此保證連梁的適應性。在該工程設計中,需要根據(jù)整體結構的設計特點與需求等,進行及縱向與橫向比例的合理設計,以便于保證兩個方向的變形處于一致范圍之內。一般情況下,剪力墻設計工作中,區(qū)域軸線與框架方面的軸線應處于同一指標,沿著相關的高度方向,剛度的變化具有均勻性特點,上部分與下部分的剪力墻軸線可以合理的重疊,有助于增強荷載傳遞的準確性,預防不合理的問題;在剪力墻的設計工作中,每個結構均需要保證軸壓比的均勻性,可以使用計算機技術進行軸力的計算處理,將其作為基礎,正確的設計厚度以及長度。對于剪力墻而言,其受力機理十分復雜,所以,在設計過程中應全面的考慮到連梁結構與洞口結構等可能對其產生的影響,利用反復計算的方式進行數(shù)據(jù)的調整,以此將剪力墻的優(yōu)勢發(fā)揮出來。在設計剪力墻的工作中,經(jīng)過重復性的計算,明確最終的技術標準與述職,在一定程度上可以保證剪力墻結構與荷載、平面中心等處于相互重合的狀態(tài),每個構件都可以相互對稱,形成較為良好的平面形狀。

3框架與剪力墻的關系

對于框架而言,其與剪力墻之間存在直接的聯(lián)系,通常情況下,在相關的框架核心筒的結構當中,需要設計數(shù)量充足的剪力墻,保證其剛度符合要求,如若剛度的設計過高,將會使得剪力墻在面臨地震災害的時候,出現(xiàn)反響問題,使得內部的應力提升,與此同時,還會使得框架體系的作用難以有效發(fā)揮出來,導致整體區(qū)域的處理與建設質量降低。通常狀況之下,在剪力墻設計期間,需要將其剛度特征數(shù)值設定為2.6到1.2之間,結合具體的計算結果開展分析與研究工作。在該工程設計的工作中,剪力墻結構區(qū)域承受的水平力占總體區(qū)域的81%,而框架區(qū)域承受19%的水平力,其剛度的特征數(shù)值是1.75,在設計工作中必須要結合具體的規(guī)定與標準等,相互之間進行嚴格的調整,以此創(chuàng)建出符合質量要求的結構,形成規(guī)模化的設計體系,增強各方面工作效果[1]。

4結構計算結果說明

在該工程的設計中,主要使用盈建科計算軟件的軟件技術開展各種的結構計算活動,此階段應建設模態(tài)振型,以此正確進行振動周期的計算處理,形成良好的周期管理形式,利用模型計算各個方向的平動類型周期數(shù)值,了解各種周期的實際情況與設計內容,正確設置扭轉周期,以此形成良好的設計推動作用。在該工程的計算工作中,獲取到了最終的結果:方向平動周期設定為Q1,X方向的平動周期設定為Q2,扭矩第一周期設定為Q3,計算之后扭轉周期比是0.847,比規(guī)定中的0.9小,所以,可以認定這次工程設計的過程中,各種結構的抗扭矩性能均可以符合具體的抗震規(guī)范標準[2]。

5結構抗震性能綜合評價

在該工程的設計工作完成之后,為提升整體設計科學性,應使用正確的方式降低扭轉問題所帶來的影響,并提升其抗震能力。在設計過程中,應正確進行各種指標的分析與評價,①應正確開展小型地震方面的評價工作,使用合理的方式分析是否可以符合彈性方面的設計標準,保證處于彈性的狀態(tài)。所有的結構都需要保證抗震承載能力符合要求,并且增強結構的層間位移設計效果[3]。②在中型類型的地震方面,應針對薄弱區(qū)域與較為主要的構件進行處理,使其可以在彈性的狀態(tài)中。在開展研究工作期間,如果使用非線性的分析方式,那么就要保證結構在屈服的狀態(tài),不可以與相關脆性破壞區(qū)域相互聯(lián)系,與此同時應確保整個部件的應用處于中等延性狀態(tài)。③在大型地震的條件之下,應保證部件不會處于屈服狀態(tài),在開展非線性類型分析工作中,如果有一些構件處于屈服狀態(tài),那么不能與脆性破壞結構相互接觸,在此期間,還需針對變形限制嚴格的處理,結合具體的設計規(guī)范與特點等,正確進行樓層方面的最大層位移角的管理,使其設定為0.5%,以此增強設計功效。

6結束語

上文主要結合某工程的實際設計特點與需求等,合理的分析了框架核心筒的設計情況與方式,根據(jù)目前面臨的實際狀況,正確對其進行了設計與調整,可在一系列的處理之下,創(chuàng)建出優(yōu)化性的工作模式與機制,如果發(fā)現(xiàn)其中存在框架核心筒的問題,還需按照具體的規(guī)定與標準等實施工作,為其后續(xù)工作合理落實提供支持。

參考文獻

[1]何明露.框架核心筒結構在建筑結構設計中的應用[J].建筑工程技術與設計,2018,23(30):80-188.

[2]劉杰,齊楊浩.基于框架核心筒結構在建筑結構設計中的應用分析[J].建筑與裝飾,2018,25(8):15,17.

[3]楊金城,黃坤朋.框架核心筒結構在建筑結構設計中的應用[J].大科技,2017,4(23):331-455.

作者:徐穎瑩 單位:寧波中鼎建筑設計有限公司