南京市公共卫生医疗中心C区多层框架结构设计文献综述

 2022-10-30 10:10

文献综述(或调研报告):

与使用活动有关的需求是所谓运行性能,它来自人类在一个受控环境中进行活动的需求。对于一个给定的工程项目和场地,相互有关的许多活动空间必须按照活动内容、场地范围、相互关系、环境气候和服务设施等特定要求进行组织。当然,如果孤立地看,也可以说有一些物质的需求,可看作是基本的自然的构成。也就是说,设计者必须研究能源提供、机械设备、结构和施工等内容。但是,要成为建筑的一部分,这些物质需求也应放在组织活动空间相互关系的总体方案中加以考虑。

混凝土是由胶凝材料水泥、砂子、石子和水,及掺和材料、外加剂等按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石,受压能力好,但受拉能力差,容易因受拉而断裂。为了解决这个矛盾,充分发挥混凝土的受压能力,常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋,使两种材料粘结成一个整体,共同承受外力。这种配有钢筋的混凝土,称为钢筋混凝土。

由于混凝土的抗拉强度远低于抗压强度,因而素混凝土结构不能用于受有拉应力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉区内配置钢筋,则混凝土开裂后的拉力即可由钢筋承担,这样就可充分发挥混凝土抗压强度较高和钢筋抗拉强度较高的优势,共同抵抗外力的作用,提高混凝土梁、板的承载能力。

钢筋与混凝土两种不同性质的材料能有效地共同工作,是由于混凝土硬化后混凝土与钢筋之间产生了粘结力。它由分子力(胶合力)、摩阻力和机械咬合力三部分组成。其中起决定性作用的是机械咬合力,约占总粘结力的一半以上。将光面钢筋的端部作成弯钩,及将钢筋焊接成钢筋骨架和网片,均可增强钢筋与混凝土之间的粘结力。为保证钢筋与混凝土之间的可靠粘结和防止钢筋被锈蚀,钢筋周围须具有一定厚度的混凝土保护层。若结构处于有侵蚀性介质的环境,保护层厚度还要加大。

梁和板等受弯构件中受拉力的钢筋,根据弯矩图的变化沿纵向配置在结构构件受拉的一侧。在柱和拱等结构中,钢筋也被用来增强结构的抗压能力。它有两种配置方式:一是顺压力方向配置纵向钢筋,与混凝土共同承受压力;另一是垂直于压力方向配置横向的钢筋网和螺旋箍筋,以阻止混凝土在压力作用下的侧向膨胀,使混凝土处于三向受压的应力状态,从而增强混凝土的抗压强度和变形能力。由于按这种方式配置的钢筋并不直接承受压力,所以也称间接配筋。在受弯构件中与纵向受力钢筋垂直的方向,还须配置分布筋和箍筋,以便更好地保持结构的整体性,承担因混凝土收缩和温度变化而引起的应力,及承受横向剪力。

要根据具体情况来看,首先是设计标准,一般民用建筑是50年,大型或者比较重要的建筑为80年或以上,当然其使用寿命肯定会大于设计年限的,如果说自然寿命,与混凝土材料特性,结构设计,还有自然条件的影响都密切相关,其寿命相对而言不是很长,主要是由于建筑时间长了会出现缺陷,比如混凝土开裂对钢筋的保护降低,导致破坏加速,从而寿命大大降低,还有自然的侵蚀风化作用,但其使用寿命肯定大于设计年限,如果有后期维护的话,那些缺陷可以得到弥补,其使用寿命会大大地提高的,建筑都会有人定期的检查的,发现隐患肯定要进行一定的技术处理,早发现早处理,这样建筑物的寿命会大大提高的,住宅的使用年限是指住宅在有形磨损下能维持正常使用的年限,是由住宅的结构、质量决定的自然寿命。住宅的折旧年限是指住宅价值转移的年限,是由使用过程中社会经济条件决定的社会必要平均使用寿命,也叫经济寿命。住宅的使用年限一般大于折旧年限。不同建筑结构的折旧年限国家的规定是:钢筋混凝土结构60年;砖混结构50年。

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使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。结构的房屋墙体不承重,仅起到围护和分隔作用,一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材等材料砌筑或装配而成。框架结构又称构架式结构。房屋的框架按跨数分有单跨、多跨;按层数分有单层、多层;按立面构成分为对称、不对称。

框架结构类型按照结构材料可分为混凝土框架、钢框架和钢-混凝土组合框架。钢框架结构在工厂预制钢梁、钢柱,运送到施工现场再拼装连接成整体框架。它具有自重轻,抗震性能好,施工速度快,机械化程度高等优点,但耐腐和耐火性较差,且后期维护费用较高,造价高于混凝土框架。混凝土框架结构的可模性好,能适应不同平面形状的要求,造价相对较低,耐久性能好,在我国的到了广泛的应用。其缺点是现场施工的工作量大,工期较长,消耗大量模板,给环境带来巨大的压力。混凝土框架按照施工方法可分为现浇框架、装配式框架和装配整体式框架。现浇框架整体性较好,抗震性能优于其他形式框架。装配式框架所有构件则在工厂内预制完成,在现场只需消耗较少的人力就能快速完成拼接和吊装,统一预制使得构件的施工品质得到保证,批量生产可以使得成本降低,施工环境也会产生极大改善。装配式框架梁柱节点均为现浇,抗震性能弱,需要采取一定的抗震加强措施。装配整体式框架的部分梁、柱为预制构件,在吊装到位后,焊接或绑扎节点区钢筋,通过浇捣混凝土,将梁、柱连成整体结构,形成刚接节点。它兼具现浇框架和预制框架的优点,又具有较好的整体性和抗震性能,施工相对复杂却成了它的缺点。在政府的政策扶持的推动下以及人力成本不断升高的压力下,近年来混凝土预制装配技术得到了快速发展。

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坏数量多,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。

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