高层建筑的扁梁设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高层建筑的扁梁设计 摘要：随着高层建筑的发展和建 筑形式的多样化，楼层高度受到很大的 限制。从结构的角度来看，减小楼层框 架梁的高度对室内净高有很大的影响， 将直接影响建筑物的总高度。而采用宽 扁梁结构能减小梁高，从而降低层高， 在规划的建筑高度内增加建筑面积，有 效的利用土地资源。本文主要谈谈高层 建筑的扁梁设计。 中国论文网 /2/view-12897571.htm 关键词：高层建筑扁梁 设计 Abstract: with the development of the high-rise building and construction form of diversification, floor height is very limited. From the point of view of -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 structure, reduce the floor height on the frame beams have great influence on the ceiling indoors, will directly influence the total height of the building. And a wide flat beam structure can reduce the trabecular meshwork high, so as to reduce layer are tall, in the planning of the building in building area of highly increase, the effective utilization of land resources. This paper mainly about the high-rise building simply-supported beam design. Keywords: high building flat beam design 中图分类号：TU208.3文献标识 码：A 文章编号： 前言 为了减少建筑层高，则从减少梁 截面高度着手。经过研究表明，单纯减 少梁高会大大削弱框架梁和结构整体刚 度；在水平风力或地震力作用下会增加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 建筑侧向位移；梁的配筋面积也会增大； 梁的变形、抗裂及建筑侧向位移也不能 满足。因此在减少梁高的同时还应增加 梁宽，最后必须满足梁的强度、刚度等 要求。 一、不合理的扁梁设计存在的问 题 1、混凝土梁刚度与高度的关系 很大，与宽度的关系很小。当梁宽度增 加而高度不变时，梁的质量、重量、计 算地震力大增，而梁刚度增加则不大， 梁的配筋结果很少会变小，甚至会增加。 原因在于不增加梁高而只增加梁宽，刚 度不会增加多少。而如果由此为防止超 筋，不改梁高却增加梁宽，则必使钢筋 量大增，而结构所需混凝 土体积增加。 有甚者更是降低梁高再增加梁宽，结果 是计算高度不 够，计算配筋量当然又 是巨增。并且在框剪结构中，宽梁的出 现常 使得暗梁的设置有麻烦，同时也 使梁与墙的连接出现很多问题，导致 出现很多不符合规范要求的地方，结构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的安全可靠度降低。 2、在高层建筑框架中常采用的 方案是宽扁梁形式，在水平荷载作用下， 宽扁梁对框架的水平位移有一定影响。 梁的弯曲变形、柱的弯曲变形以及柱的 轴向变形框架是构件变形的三种模式， 这三种模式引起框架在水平荷载作用下 的水平位移 而这三种变形引起的位移 分量组成了层间水平位移，高层框架结 构的构件典型尺寸一般具有这样的比例 关系，即梁的弯曲变形是引起位移的主 要因素。在 “强柱弱粱” 设计原则满足 的基础上，梁刚度相对降低，使得结构 水平位移增加。 3、在结构设计中，梁的经济配 筋率在 0612之间即可保证结 构的经济性和施工质量，但这是针对窄 梁的该经济配筋率。对非常规的宽扁梁， 仍然在 0612之间的配筋率已 失去了经济配筋 率的原始意义。因为 配筋率虽小，但是实际配筋量也会较大。 所以对于宽扁梁的配筋率没有多少实质 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 性的参考意义。而结构设计人员仍然按 窄梁的设计经验用于扁梁当中，反而产 生适得其反的效果。 二、高层建筑的扁梁设计 1、采用梁宽大于柱宽的扁梁时， 楼板应现浇，梁中线宜与柱中线重合， 扁梁应双向布置，且不宜用于一级框架 结构。扁梁的截面尺寸应符合下列要求， 并应满足现行有关规范对挠度和裂缝宽 度的规定： 其中，以为柱截面宽度，圆形截 面取柱直径的 08 倍；bb，h b 分别为 梁截面宽度和高度；d 为柱纵筋直径。 规范给出的条件是宽扁梁设计的最低限 度要求。当扁梁宽高比过大(接近规范 要求限值)时，其传力机理更为复杂， 节点外核心区抗扭问题成为核心问题。 由于现有的试验数量较少，有关扁梁柱 节点的理论还有待于进一步研究和完善， 所以对结构设计者来说，采用宽高比过 大的设计，在强度和裂缝控制方面需要 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 冒一定的风险。 2、挠度、裂缝验算 在对宽扁梁的裂缝进行大量的计 算后发现，一旦宽扁梁由强度控制且配 筋率较大时，则裂缝宽度难以满足要求， 须加大配筋。根据经验，当配筋率达到 2左右时，就应注意裂缝问题。验算 宽扁梁的挠度时，在支承条件和跨度一 定时，其刚度起着决定性作用。梁宽度 不必太大，因为在挠度计算时，梁宽对 刚度影响不大，梁宽加大一倍，挠度减 小 20左右，增加钢筋更经济。同时梁 的面筋大部分应通长布置，以减小混凝 土徐变对挠度的影响。受弯构件的挠度 应按荷载的短期效应组合并考虑荷载长 期效应组合影响的长期刚度进行计算， 在长期刚度公式中，恒载所占比例越大， 则长期刚度相对就越小，挠度就越大。 所以对像天面层这种恒荷载较大而活荷 载相对较小时，更应验算梁板挠度。此 外为了尽可能的减小挠度，宽扁梁不宜 布置双排筋。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 3、宽扁梁的楼板计算 在计算以宽扁梁为支座的混凝土 板时，按双向板弹性理论、刚性支承来 计算宽扁梁结构的楼盖体系是不尽合理 的。梁与板的刚度比越小，则越向无梁 楼板的受力状态趋近，板承受弯矩的面 积将向整个开间扩展，开间边缘板带所 承受的弯矩会快速加大。如果设计人员 仍按传统的方法计算双向板内力，并由 此进行楼板配筋，是与楼板实际受力不 符合的。常规双向板的负筋长度每侧取 值是 L1/4(从轴线计算) ，对一般的梁板 体系，负弯距基本能包络，但对宽扁梁， 显然是不安全的。其楼板每侧负筋长度 的合理取值为 L04+bb2(L0 为板净 跨)。 4、宽扁梁配筋 对于宽扁梁钢筋配置， 建筑 抗震设计规范(GB500112001)仅对 其截面有规定，对配筋并没有细则。广 东省标准“广东省实施 高层建筑混凝 土结构技术规程(JGJ32002)补充规 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 定”对此有较明确的规定。宽扁梁纵向 受力钢筋的最小配筋率，除应符合混 凝土结构设计规范的规定外，尚不应 小于 03。通常宽扁梁计算的用钢量 较大。全部布置在柱内则钢筋将密得无 法施工，若以牺牲梁的有效高度而设置 多排筋，又因梁高与梁宽相比已经很 小显然也不合理，故钢筋宜单层放置。 宽扁梁应双向布置，纵横扁梁在 柱上交汇，与柱形成一个扩大的支座。 如果设计合理，宽扁梁就可以通过这个 扩大的支座将荷载可靠地传递给柱子， 故宽扁梁节点的内、外核心区均可视为 梁的支座，梁纵向钢筋在支座区的锚固 和搭接均应按混凝土结构设计规范 有关框架梁的规定执行，其中柱截面外 的梁底钢筋宜贯通或按受拉钢筋相互搭 接；梁面贯通钢筋不宜少于面筋总面积 的 13；锚入柱内的扁梁上部钢筋宜大 于全部上部钢筋的 60(国外的要求是 约 70)。当支承宽扁梁的框架梁为边 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 梁时，柱外侧的梁纵向钢筋应锚固在边 梁中，如果直锚不够，可将钢筋斜向锚 固在柱中。该边梁除承受自身平面内的 弯距和剪力外，还承担宽扁梁传来的扭 矩。另外宽扁梁纵向受力钢筋的净距不 宜大于 100mm，箍筋肢距不宜大于 200mm，梁两侧面应配置直径不小于 12mm 的腰筋。 ； 5、构造设计 扁梁设计也有相应的构造要求来 保证其正常工作。在抗震设计中，有一 条梁、柱设计的要求是“ 强柱弱梁、强 剪弱弯、强节点强锚固” 。其中第三个 设计原则对于扁梁结构的梁柱节点合理 配筋和构造仍然很重要。宽扁梁节点分 内、外核心区，有关研究表明在静载和 低周反复荷载作用下，破坏区域基本在 节点外核心区。因此在外核心区增设钢 筋，加强约束，可达到保护内核、转移 塑性铰的目的，而且要保证宽扁梁的箍 筋的加密区要包住塑性铰。对于柱子， 两个方向都是宽扁梁，所以需要验算柱 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 头的抗冲切。框架节点外核心区垂直抗 剪箍筋配置：框架节点外核心区内部还 应设置垂直抗剪拉筋作抗剪箍筋，勾住 进入外核心区的宽扁梁纵筋，其构造要 求为：一级抗震等级不小于 12100nnn；二、三级抗震等级不小于 10100m；非抗震等级不小于 8100mm 双向宽扁梁的梁高相等时， 可按计算要求增加抗扭纵筋；双向宽扁 梁梁高不等时，可在低宽扁梁外核心区 底部设置开口向上的开口箍筋，以便于 底部抗扭纵筋固定；当只有单向宽扁梁 时，可通过设置节点核心区附加封闭箍 筋构成。当采用附加箍筋形式时，其构 造要求为：一级抗震等级不小于 12100mm；二、三级抗震等级不小于 10100mm；非抗震等级不小于 10200mm。对于