前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇混凝土結構設計總結范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
中圖分類號:TU37文獻標識碼: A 文章編號:
目前,在我國現在的多高層建筑中,鋼筋混凝土結構應用最普遍,其中鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。在合理的高度和層數的情況下,框架結構能夠提供較大的建筑空間,其平面布置靈活,可適合多種工藝與使用功能的要求。但是,在框架結構的設計中,仍然存在著一些概念性和實際性的問題需要設計人員予以重視,以確保設計質量的提高。
1構思框架結構方案設計要求
1.1結構的傳力路線應簡捷明了。在荷載作用下,結構的傳力路線越短、越直接,其工作效能就會越高,所耗費的建材也就越少。
1.2結構設計應符合力學規律。從力學觀點看,在民用和公共建筑的平面布局中,應當盡量使柱網按開間等跨和進深等距(或近似于等距)布置,這樣可以相應減少邊跨柱距,也可以充分利用連續梁的受力特點以減少結構中的彎距,可以使各跨梁截面趨于一致,而提高結構的整體剛度。
1.3結構設計要結合實際。結構設計應綜合考慮工程地質實際情況和建筑功能要求等因素。
2 抗震等級的選取
對于乙類建筑,建筑抗震設計規范規定:地震作用應符合本地區抗震設防烈度的要求,但是抗震措施(主要體現為抗震等級)在一般情況下,當抗震設防烈度為6度~8度時,應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求。
3 振型組合數的合理選取
應按以下規則選取:對于較高層建筑,當不考慮扭轉耦聯時,振型數應不小于3;當振型數多于3時,宜取為3的倍數(由于程序按3個振型一頁輸出),但不能多于層數。當房屋層數不大于2時,振型數可取層數。對于不規則建筑,當考慮扭轉耦聯時,振型數應不小于9,但不能超過結構層的3倍,只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時,才可以取更多的振型。建筑抗震設計規范在條文說明中明確指出:振型數可以取振型參與質量達到總質量90%所需的振型數。目前許多程序已有這種功能,這是一個重要指標。
4 獨立基礎拉梁的問題
當基礎埋置較深,為了減小底層柱計算高度及底層側向位移,可在±0.000附近設置基礎拉梁,但不宜按構造設置,宜按照框架要求設計,應注意此時需將板厚取為0,定義彈性結點,按總剛分析法分析計算,且基礎應設成短柱基礎。
5 框架結構設計中應注意的其它問題
5.1在框架結構中不允許采用兩種不同的結構型式,樓、電梯間、局部突出屋頂的房間,均不得采用磚墻承重。因為框架結構是一種柔性結構體系,而磚混結構是一種剛性結構。為了使結構的變形相互協調,不應采用不同結構混合受力。
5.2加強短柱的構造措施:在工程施工過程中頂棚可能要吊頂或其它裝修,甲方為了節約開支。往往要求柱間填充墻不到頂或者是在墻上任意開門窗洞,這樣往往會造成短柱。由于短柱剛度大,吸收地震作用使其受剪,當混凝土抗剪強度不足時,則產生交叉裂縫及脆性錯斷,從而引起建筑物或構筑物的破壞甚至倒塌。所以在設計中應采取如下措施:盡量減弱短柱的樓層約束,如降低相連梁的高度、梁與柱采用鉸接等;增加箍筋的配置,在短柱范圍內箍筋的間距不應大于l00mm,柱的縱向鋼筋間距≤150mm;采用良好的箍筋類型,如螺旋箍筋、復合螺旋箍筋、雙螺旋箍筋等。
5.3由于建筑的需要,有時需要框架梁外挑,且梁下設置鋼筋混凝土柱,在柱的內力和配筋計算中,有些設計人員對其受力概念不清,誤認為此柱為構造柱,并且其配筋為構造配筋,懸臂梁也未按計算配筋,這樣有可能導致水平荷載作用下承載力不足,為事故的發生埋下隱患。實際上,在結構的整體計算中,此柱為偏心受壓構件,柱與梁端交接處類似于框架梁、柱節點,應考慮懸臂梁梁端的協調變形。所以對于此柱應作為豎向構件參與結構的整體分析,并且柱與梁端交接處應按框架梁、柱的節點處理。
5.4從概念設計上著手時應注意幾個問題
5.4.1關于“強柱弱梁”節點。這是為了實現在罕遇地震作用下,讓梁端形成塑形鉸,柱端處于非彈性工作狀態,而沒有屈服,但節點還處于彈性工作階段。強柱弱梁措施的強弱,也就是相對于梁端截面實際抗彎能力而言柱端截面抗彎能力增強幅度的大小,是決定由強震引起柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力,而且不致形成“層側移機構”,從而使柱不被壓潰的關鍵控制措施。柱強于梁的幅度大小取決于梁端縱筋不可避免的構造超配程度的大小,以及結構在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內力重分布和動力特征的相應變化。因此,當建筑許可時,盡可能將柱的截面尺寸做得大些,使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1,并控制柱的軸壓比滿足規范要求,以增加延性。驗算截面承載力時,人為地將柱的設計彎距按“強柱弱梁”原則調整放大,加強柱的配筋構造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高,以免在罕遇地震中進入屈服階段不能形成塑性鉸或塑性鉸轉移到立柱上。注意節點構造,讓塑性鉸向梁跨內移。
5.4.2關于“強剪弱彎”措施:強剪弱彎是保證構件延性,防止脆性破壞的重要原則,它要求人為加大各承重構件相對于其抗彎能力的抗剪承載力,使這些部位在結構經歷罕遇地震的過程中以足夠的保證率不出現脆性剪切失效。對于框架結構中的框架梁應注意抗剪驗算和構造,使其滿足相關規范要求。
5.4.3注意構造措施。①對于大跨度柱網的框架結構,在樓梯間處的框架柱由于樓梯平臺梁與其相連,使得樓梯問處的柱可能成為短柱,應對柱箍筋全長加密。這一點,在設計中容易被忽視,應引起重視。②對框架結構外立面為帶形窗時,因設置連續的窗過梁,使外框架柱可能成為短柱,應注意加強構造措施。③對于框架結構長度略超過規范限值,建筑功能需要不允許留縫時,為減少有害裂縫(規范規定裂縫寬度小于0.3mm),建議采用補償混凝土澆筑。采用細而密的雙向配筋,構造間距宜小于150mm,對屋面宜設置后澆帶,后澆帶處按構造措施宜適當加強。④其它構造措施限于篇幅,這里不再贅述,請詳見新規范。
6 結構計算方面的問題
計算簡圖的處理:結構計算中,計算簡圖選取的正確與否,直接影響到計算結果的準確性,其中比較典型的是基礎梁的處理。一般情況下,基礎梁設置在基礎高度范圍內,作為基礎的一部分,此時結構的底層計算高度應取基礎頂面至一層樓板頂面的高度。基礎梁僅考慮承擔上部墻體荷載,構造滿足普通梁的要求即可。當按規范要求需設置基礎拉梁時,其斷面和配筋可按構造設計,截面高度取柱中心距的1/12~1/18,縱向受力鋼筋取所連接的柱子的最大軸力設計值的10%作為拉力來計算。但是,當基礎埋深過大時,為了減少底層的計算高度和底層的位移,設計者往往在±0.000以下的某個適當位置設置基礎拉梁。此時,基礎拉梁應作為一層輸入,底層計算高度應取基礎頂面至基礎拉梁頂面的高度,二層計算高度應取基礎拉梁頂面至一層樓板頂面的高度。拉梁層無樓板,應開洞處理,并采用總剛分析方法進行計算。基礎拉梁截面及配筋按實際計算結果采用。若因此造成底層框架柱形成短柱,應采取構造措施予以加強。另一個需要注意的是,當框架結構的電梯井道采用鋼筋混凝土井壁時(設計時應盡量避免),計算簡圖一定要按實際情況輸入,否則可能會造成頂部框架柱設計不安全。
7 結束語
總體來說,結構設計人員,在進行房屋結構設計時,不僅要掌握設計規范,還應根據自己在工程中積累的經驗,正確的處理結構設計中問題,從而提高結構的設計質量。
參考文獻
關鍵詞:混凝土結構設計, 安全度 ,意義, 現狀 ,發展
Abstract: the concrete structure design of the safety problems in the construction of great significance, the structure of the algorithm is not only related to the performance of the degree of solid, but also to the use of long-term relationship quality, attentions must be paid. This paper mainly discusses the real practice in concrete structure design of the safety degree meaning, the present situation and development direction, in order to be able to provide some theoretical reference for relevant practice.
Keywords: concrete structure design, safety and meaning, the present situation, development
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:
我國的現行的混凝土結構設計的規范還有很多需要改進的地方,隨著經濟的發展和科技水平的提高,該方面的進展也將逐步提高。
一、混凝土結構設計安全度的意義
混凝土結構在建筑設計中具有舉足輕重的地位,混凝土結構設計的內容主要包括適用性、耐久性、安全性等,最重要和主要的功能就是安全性。無論任何一項工程的設計到實施,安全問題總是被擺在首要位置的。混凝土結構設計的安全性主要是指混凝土構件所能承受的穩定性,包括在正常的設計方案中的穩定性,也包括在正常的施工環境和使用環境下的穩定性,也包括在突發狀況中所能達到的穩定性,用概率來衡量其安全性就是所謂的安全度。混凝土結構的安全度所涉及到的因素有很多,必須要綜合考慮到各種可能發生的情況,才能科學有效地進行安全度的預測和分析。
從混凝土工程的技術層面而言,混凝土結構的安全度與結構本身選型的合理性有關,也與該結構力學模型的合理性有關,還與概念設計的合理性有關,而不僅僅是材料選用和施工工藝方面的問題。混凝土結構設計的安全度具有重要的實際意義。結構設計的安全度能夠直接體現混凝土工程的成本造價、后期維修費用、工程總投資風險之間的相關關系。所以不斷提高混凝土結構的安全度,那么這三者之中的工程造價成本就會提高,相對地則降低了后期維修費用的支出,也降低了工程總投資風險,反之則混凝土結構的安全度越低,另外兩個因素的數值就會越高。故而要有效平衡這三者的關系就要在經濟節約的前提下最大限度地提高混凝土結構的安全度。另外混凝土結構的安全度不僅涉及到建筑工程的成本和風險的相關因素,還涉及到使用者的人身安全和財產安全能否得到有效的保障,這不僅是經濟問題更是民生問題。如果不重視混凝土結構的安全度,將會導致嚴重的社會影響和政治后果,同時也將對國家的經濟基礎和技術經濟政策造成一定程度的影響。由此可見,混凝土結構設計的安全度具有重要的現實意義。
二、混凝土結構設計安全度的現狀
混凝土結構設計的安全度在建筑行業中的應用歷來都頗受重視,尤其在改革開放以來,我國的建筑行業得到了迅猛的發展,人們對建筑物的要求也越來越高,對其功能的靈活性和適應性的期待也越來越大,混凝凝土結構的安全度有待于進一步的提高。
雖然現階段國內的混凝土結構的安全度在不斷地得到改善,但是與世界發達國家相比還存在很大的差距。和國際混凝土結構安全度的標準以及先進工藝水平比較而言,我國的混凝土結構的安全度屬于偏低的層次,在國際建筑行業中的競爭力不足,更不用說發揮建筑優勢了。從長遠的發展來看,持續執行混凝土結構設計安全度的低標準將不利于我國建筑業的可持續發展,也不利于實現國家經濟的眼前利益和長久利益,所以混凝土結構安全度的探討將會是一項長久性的課題。國家在2002出臺了《混凝土結構設計規范》,對以往的標準有所改善。十年之后的今天,混凝土結構設計的安全度依然要根據實際情況來作出進一步的探索和調整。
三、混凝土結構設計安全度的發展
未來的混凝土結構設計的安全度的發展方向主要還是體現在兩大方面,一是混凝土結構構件的承載力的安全性能,這與構件本身的荷載能力有關。二是混凝土結構的整體牢固性能,這與混凝土的荷載分項系數和混凝土材料強度的分項系數有關。具體來說,荷載分項系數是計算荷載力對混凝土結構構件的作用的時候,將荷載標準值乘以一個放大系數,而材料的強度分項系數則是在計算混凝土結構構件所固有的承載力的時候,把混凝土構件材料的強度標準值乘以一個縮小系數。混凝土結構設計安全度的提高涉及的內容關于荷載方面的主要包括風荷載能力、活動荷載能力,關于抗力方面的主要包括材料的強度、樓板設計強度、斜截面受剪承載能力。此外,混凝土結構的整體牢固性涉及的主要方面有鋼筋的錨固程度、鋼筋的連接狀況、鋼筋的最小配筋率等。這些因素之間都有著內在的關聯性,它們的有機統一構成了混凝土結構安全度的基本要素,在安全度的分析與探討方面也有著根本性的地位和作用。
在混凝土結構設計的安全度的規范與標準的研究工作最早是源于高強度的混凝土結構的科研和推廣工作,現階段的混凝土結構設計安全標準還是比較低的,這就給結構設計安全度的推廣工作帶來了一定的阻力。任何一項新技術新標準的研究工作的起步階段都是相當困難的,相關經驗不足是產生困難的一個因素,另一個因素就是要有較高較為寬松的安全度環境,這是非常重要的一點,如果安全度太低,會不利于新技術的推廣。在計劃經濟時代比較注重建筑的節約性,在初次一次性投資和用料方面較少顧及建筑的長遠利益和整體結構的使用性能,更不會過多地考慮到用戶的切身利益和國家經濟的可持續發展狀況。而在現今的市場經濟體制下,人們更注重考慮如何用更少的錢購買到性價比更高的房屋建筑,尤其是注重建筑物在突況下的安全可靠度。安全度高的建筑與安全度低的建筑在一般情況下沒有太大的差別,但是在特殊情況例如地震的情況中就顯示出天壤之別來。所以混凝土結構設計的安全度的發展會越來越收到人們的重視,尤其在自然災害頻發的近十幾年中,混凝土結構設計的安全度的實施標準和有關規范也不斷得到探討與研究。
同時也要看到,在不斷提高混凝土結構設計的安全度的同時,實際也潛移默化地節約了項目維護成本和遇到突況的風險成本,更加符合建設資源節約型社會的理念,也符合建筑行業經濟節約的原則。在未來的發展中,增強混凝土結構的延性和防倒塌能力是重要的一項內容,不僅要提高整個結構設計的合理性,還要加大混凝土構造的用鋼量。提高混凝土結構的設計安全度是必要的,但是究竟要提高到什么程度也要經過相關部門的進一步商榷,還要根據各地區的經濟發展狀況具體問題具體分析,在宏觀上定性分析的同時也要在微觀上進行適度的調整,以便能夠促進當地的發展。例如在經濟比較發達的地區和城市,混凝土結構的設計安全度的指標可以略微高些,在經濟不發達的地區可以將標準略微降低些,以適應整體經濟發展的要求。又比如在地震多發的地區,混凝土結構的安全度就要比其他地區設置得高一些,最大限度地提高建筑的防震抗震系數。混凝土結構安全度需要考慮的因素比較多樣和復雜,并且在建筑行業結構設計中普遍采用的可靠度設計理論自身也有著一定的不足,所以給實際的研究與應用帶來了些許限制條件,因而在進行理論研究與分析的同時,積累實踐經驗更為重要。
總結:
綜上所述,混凝土結構的安全度在建筑實際中的意義和作用重大,隨著我國經濟的發展和技術水平的不斷提高,混凝土結構在荷載標準值、構建承載力、抗壓性能等方面都有了很大的進步,在不斷研發的過程中也逐步達到國際標準,發展情景比較廣闊。
參考文獻:
[1]楊虹,萬忠倫.關于現行混凝土結構設計安全度認識[J].四川建筑,2006(2)
[2]李翔,馬偉召.對混凝土結構設計安全度的剖析[J].中華民居,2011(10)
[3]趙蘇明,崔濤.簡析混凝土結構設計安全度與規范修訂[J].山西建筑,2008(36)
[4]魏海琴.淺析混凝土結構抗裂設計[J].城市建設理論研究(電子版),2012(3)
[5]葛從福.論混凝土結構設計安全度和規范的修訂[J].改革與開放,2010(6)
[6]陳學仁,崔于紅.對混凝土結構設計安全度之我見[J].改革與開放,2009(8)
關鍵詞:高層建筑;結構設計;鋼筋混凝土;問題;措施
中圖分類號:TU37文獻標識碼: A
在現代高層建筑工程施工中,鋼筋混凝土結構的應用日益廣泛,在提高建筑結構的安全性、穩定性與耐久性等方面發揮著非常重要的作用。做好鋼筋混凝土結構設計是高層建筑工程質量的重要保證。在具體的高層建筑鋼筋混凝土結構設計中,應該突出設計的內涵,體現高層建筑鋼筋混凝土結構的重要功能,對高層建筑設計中鋼筋混凝土結構方面的關鍵問題進行全面思考,從短支剪力墻、結構體系、高度控制等關鍵環節展開對高層建筑鋼筋混凝土結構的設計控制和管理,進而為高層建筑鋼筋混凝土結構設計目標的達成起到重點方面和體系方面的支撐作用。
1做好高層建筑鋼筋混凝土結構設計的重要意義
做好高層建筑鋼筋混凝土結構設計工作必須要體現設計的重要功能,我們可以將高層建筑鋼筋混凝土結構的基本要求總結為如下幾點:
1.1高層建筑鋼筋混凝土結構的安全性
高層建筑設計鋼筋混凝土結構的強度和功能時要以突出安全性為第一要務,要確保在設計年限內高層建筑鋼筋混凝土結構在各種負荷和影響下的穩定性和安全性,同時要確保突發事件和偶然事件中高層建筑鋼筋混凝土必須的穩定性和結構延性。
1.2高層建筑鋼筋混凝土結構的耐久性
高層建筑鋼筋混凝土結構設計過程中要有年限上的考慮,要在規定的年限上實現高層建筑的穩定以及鋼筋混凝土結構的功能連續,形成有益于實現設計目標的耐久性基礎。
1.3高層建筑鋼筋混凝土結構的適用性
通過高層建筑設計工作的突出,要實現鋼筋混凝土結構具有在一定時間內功能的實現,這樣就可以保證高層建筑整體的使用要求,也可以保障鋼筋混凝土結構對于裂縫、撞擊、地震、形變等各種影響因素的抵御能力。
2高層建筑鋼筋混凝土結構設計中關鍵問題
2.1短肢剪力墻的設計
高層建筑設計短肢剪力墻具有強烈的功能性,但是,短肢剪力墻的設置需要遵照一定的規范,切不可在設計中頻繁采用,也不能布設過多,應該在確保高層建筑抗震目標達到的范圍內,盡量降低短肢剪力墻的設計數量,這樣的設計可以降低后續高層建筑鋼筋混凝土結構施工和處理過程中的難度。
2.2結構體系的選擇
高層建筑鋼筋混凝土的結構體系是整個設計工作的選擇重點,通常的設計方式是:要在盡量減少高層建筑鋼筋混凝土結構剛度的前提下,優化高層建筑的外觀和內部結構,保障結構對形變和強度的范圍上的滿足。
2.3結構高度的控制
在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中常會出現超高的問題,這不利于高層建筑物抗震性能的實現,由于不同高度會出現不同級別的設計規范形式,因此,當結構高度出現變化時,特別是出現超高問題時,要重新進行高層建筑鋼筋混凝土結構的設計工作。
2.4建筑結構平面的設計
若對高層建筑鋼筋混凝土結構設計無特殊要求,則要盡量選用形狀規則而簡單的平面布置結構,以此合理分布承載力和剛度,并弱化風力影響。如對于A級高層建筑而言,不適宜將其設計為細腰形或角部重疊式的平面圖形,而且出于對扭轉的考慮,必須將豎向構件水平和層間最大位移控制在該樓層平均位移值的1.2倍和1.5倍之內;對于必須設計的框架結構防震縫,其縫寬、高度通常分別大于100mm和小于15m;若防震縫兩側具有不同的房屋高度,則要根據低高度房屋確定縫寬;雖然不提倡采用短肢剪力墻,但若不得不采用,則必須使其截面厚度低于30cm,且每個肢截面的高厚最大比值必須處于4-8之間。
3高層建筑鋼筋混凝土結構設計的要點
3.1加強抗震功能
高層建筑抗震功能主要由鋼筋混凝土結構來實現,因此,需要重視抗震這一環節,要在設計工作中將抗震設計作為高層建筑鋼筋混凝土結構設計的重要因素和關鍵影響。高層房屋結構的層數多或者房屋結構的剛度突變系數較大的話,其振型數則應該多取,例如房屋結構中含有多塔結構、頂部有小塔樓、轉換層等,其振型數應盡量取≥12的數,但是它的大小依然不可以大于房屋總共層數的3倍,除了含有彈性的樓板,而且在進行總剛性的分析時,它的振型數才可以取得更大些。在對建筑物的框架柱進行設計的過程中,要對其面積進行全面的控制,保證其在一定的范圍之內,這樣才能夠有效的提高建筑的質量。在對配筋進行設計的過程中,不但要對建筑的配筋進行不斷的加強,而對于支座的部分要按照相應的規定進行相應的調整,這樣才能夠有效的增強建筑結構的承載能力。
3.2高強混凝土合理運用
在高層建筑混凝土結構設計中關鍵的步驟之一是合理地使用高強混凝土,為了有效地降低建筑的用鋼量,可以在建筑設計的時候使用高強混凝土,這樣可以大幅度地節約建筑的成本。這樣的做法可以明顯地降低基本設施的實施難度和工程的造價,用來取得較好的經濟效果。
3.3增強地基承載能力
對于建筑結構的設計而言,地基的設計是整個設計的重要部分,建筑地基的設計好壞能夠直接影響到整個建筑結構的質量和使用性能。因此,對于建筑地基的設計就顯得的至關重要。在對建筑地基進行設計的過程中,進行宏觀的把握,要嚴格的把握地基的承載能力,并且還要對建筑地基的變形和沉降等問題進行充分的考慮。對于層數較高的建筑物而言,其進行地基的設計時通常都會將其設置在地下室,這樣就能夠有效的對地基的沉降程度降到最小,從而有效的保證了上層結構的牢固性,提高了整個高層建筑的承載能力。除此之外,在進行建筑地基設計的過程中,還要按照相關的規定對其進行相應的規范。對于層數較多的建筑而言,通常都會對地基進行相應的處理來對高層建筑的沉降進行有效的控制。
3.4提高耐久性
必須加強高層建筑鋼筋混凝土結構的耐久性設計,在原來的混凝土結構設計方案中,沒有完全考慮建筑物在實際運作中由于環境、條件的影響,從而導致建筑的可靠指數明顯降低。因此在對一般的高層建筑混凝土進行設計時,主要都集中在造價、材料上,所以只有造價小、材料少的結構設計才是滿意的設計。如今人們的生活水平不斷地提高,對工程的質量要求也相應地得到提高,所以當建筑物的特殊使用要求或者技術要求與經濟成為主要矛盾時,就要果斷地放棄經濟這個指標。
3.5扭轉問題分析和幾何中心的確定
為了避免由于水平荷載和扭轉作用的建筑物破壞,結構和布局應在結構設計合理的前提下,盡可能使建筑達到三心合一的目的。在水平荷載作用下,高層建筑扭轉功能取決于質量分布。為了減少結構的扭轉振動,應使建筑平面盡可能采用正方形、矩形、圓形、多邊形等簡單形式。在某些情況下,街道景觀的要求和限制,城市規劃的高層建筑,不使用簡單的平面結構,不規則的平面形成L形、T形、十字形等復雜形狀,在突出部分的寬度和厚度比的控制范圍規范允許的布局結構。同時,我們應盡可能使結構在一個對稱的狀態。建筑結構振動周期包括兩個方面:結構的固有周期的合理控制和振動控制周期可以使周期誤差的開放性降低。
4、結束語
簡而言之,鋼筋混凝土結構是高層建筑出現的基礎,如何科學地進行高層建筑鋼筋混凝土結構的設計已經成為行業的重點,應該突出鋼筋混凝土結構的特性,結合高層建筑的特點,把握高層建筑鋼筋混凝土結構設計的關鍵環節和難點,充分發揮鋼筋混凝土結構在整體性和機械性能上的優勢,設計出高層建筑鋼筋混凝土結構的精品,在實現高層建筑穩定和安全的同時,實現高層建筑舒適度和功能性的保證。
參考文獻
[1]葛斌.淺析鋼筋混凝土高層結構設計的常見問題[J].中國高新技術企業,2011(16)
[2]崔立成.鋼筋混凝土高層結構設計中的幾個問題[J].中國新技術新產品,2010(01)
[3]張嵐.對高層建筑鋼筋混凝土結構設計實踐的分析[J].廣東科技,2012(22).
關鍵詞:鋼筋混凝土;結構設計;問題;措施
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
合理而全面地發揮鋼筋混凝土結構的整體作用和經濟價值必須做好鋼筋混凝土結構的設計工作,要在設計過程中有針對性地加強基礎、上部的機構控制,提高鋼筋混凝土結構抵御裂縫的能力,在鋼筋混凝土結構體系、結構、形狀、布置上達到科學化和合理化,進而實現鋼筋混凝土結構的設計目標。
一、鋼筋混凝土結構設計環節常見的問題
1、 鋼筋混凝土結構地基設計問題
鋼筋混凝土結構設計過程中經常忽視建筑物的沉降而引起附加應力的增加,這會導致鋼筋混凝土結構出現沉降而產生變形,進而產生鋼筋混凝土結構底部和基礎出現承載能力的下降,導致鋼筋混凝土結構出現開裂。特別是在天然土壤的情況下,軟弱土和流沙會在鋼筋混凝土結構重量下產生更為顯著的變形,再加上地下水位的季節性變化就會出現鋼筋混凝土結構地基問題的進一步積累和擴大,形成對鋼筋混凝土結構的進一步影響。
2、鋼筋混凝土結構上部設計問題
鋼筋混凝土結構上部是主要的功能部位,一般以框剪結構和剪力墻等常見形式為主,在設計這些構筑物時應注意均勻布置,而一些設計者容易設計出剛度過大的單支剪力墻,這會出現應力的過度集中,如果因應力過大而產生破壞將會直接導致剪力墻管關聯的構件設計難度的增加,進而大宗鋼筋混凝土結構出現嚴重的后果。在做鋼筋混凝土結構上部延性設計的過程中沒有考慮到剪力墻級別的設計,沒有使用小級別剪力墻結構維護整個建筑物變形控制,如果出現地震將會容易造成各種級別剪力墻的破壞,進而導致建筑物梁柱完整性喪失,縮短了鋼筋混凝土結構維持形狀的時間,增大了建筑物內人員的傷亡。
3、 鋼筋混凝土結構的裂縫問題
裂縫是鋼筋混凝土結構的主要問題,在設計的過程中應該對鋼筋混凝土結構裂縫問題進行全面控制,以避免鋼筋混凝土結構出現裂縫后,安全問題和事故的發生。常見的鋼筋混凝土結構裂縫原因有:一是應力裂縫,在鋼筋混凝土結構中,不同部位、不同功能的構件之間會有不同的剛度和應力,這樣會在鋼筋混凝土結構的整體上形成若干個剛度薄弱區和應力集中區,如果薄弱區和集中區出現了重疊,很容易在鋼筋混凝土結構出現裂縫和破壞,較為典型的鋼筋混凝土結構應力裂縫在墻角處和板端處。二是溫度裂縫,鋼筋混凝土結構在施工中最為常見的裂縫就是溫度裂縫,溫度裂縫的形成原因比較簡單,就是鋼筋混凝土結構內外溫度出現大溫差,進而引起混凝土出現收縮應力的差別,在薄弱位置出現裂縫。三是構造裂縫,鋼筋混凝土結構構造裂縫的最主要成因是拌制混凝土的過程中選用了較大的水灰比,進而在澆筑時產生混凝土在模板的滑動,鋼筋混凝土結構澆筑時未充分振搗、有氣泡的存在也是出現構造裂縫的原因。
二、加強鋼筋混凝土結構設計的措施
1、合理選擇鋼筋混凝土結構
我國是個幅員遼闊的國家,不同地區的經濟發展水平和地質條件也存在著很大的差異,這就使得我國不同地區的建筑結構設計不盡相同。因此,在對建筑結構進行設計的過程中,必須對鋼筋混凝土結構進行合理的選擇,始終堅持以地區的建筑特點為前提和依據。在建筑設計中,通常情況下,建筑設計師會選擇剪力墻結構進行施工。剪力墻能夠最大范圍的擴大建筑的空間和面積,建筑房間能夠不將梁柱等露出來。而且使用混凝土剪力墻這種結構,不僅具有較好的隔音效果,而且還能夠節省很多施工成本和精力,縮短建筑施工的周期,加快施工進度,提高對房屋建筑的抗震能力。因此,剪力墻結構已經被廣泛應用在建筑結構設計中去。
2、 妥善處理鋼筋混凝土的剛度
鋼筋混凝土的剛度是對建筑進行結構設計時必須重視的一個因素。隨著經濟的不斷發展,我國建筑取得了很大的發展成效,建筑的層數也呈現逐漸上升趨勢,建筑物的剛度直接關系著建筑的施工質量。只有不斷控制建筑物的位移,才能使得建筑物的剛度符合相關設計要求。在對建筑結構進行設計時,需要對建筑物的剛性和延展性進行良好的控制,這也需要建筑設計的密切參與和配合,根據自己的設計理念和設計風格對建筑物的剛度和延展性進行適當的調整。隨著高樓大廈的不斷興起,在對剪力墻進行布置時,可以適當的增加剪力墻的數量,并確保剪力墻的厚度能夠滿足相關建筑設計要求。
3、 對鋼筋混凝土進行及時加固
對鋼筋混凝土進行及時的加固也是建筑結構設計的重要環節之一,主要有兩種加固方法。第一種加固方法是利用碳纖維對鋼筋混凝土進行加固。通過這種方式,可以極大的該混凝土的剛度、強度,并且促進鋼筋混凝土抗裂能力的增加。第二中加固方式是通過預應力對鋼筋混凝土進行加固,這也可以在一定程度上延長鋼筋混凝土的使用壽命,在建筑結構設計充分發揮其應用的作用。
4、提高鋼筋混凝土結構的安全性
設計鋼筋混凝土結構的過程中要將結構自身的抗震性能及外部人為因素可能造成的破壞考慮周全,切實提升鋼筋混凝土結構的抗震和抗損的性能。設計鋼筋混凝土結構過程中要考慮鋼筋混凝土結構荷載的變化問題,實現鋼筋混凝土結構的安全與穩定。
5、提高鋼筋混凝土結構的抗震性
設計人員要以抗震概念設計為依據,對鋼筋混凝土結構體系、平立面設計、結構構件延展性等進行優化設計,以使鋼筋混凝土結構的抗震能力得到有效的提升。
6、提高鋼筋混凝土結構的耐久性
首先,要選擇質量良好的鋼筋混凝土結構的材料,從穩定性能、抗侵入性能、抗裂性能等幾個方面入手,選擇堅固、耐久、潔凈的骨料,含堿量與水化熱反應較低的水泥,減少對于硅酸鹽水泥與用水量的應用,并適當地將礦物摻合料加入到材料中。
其次,優化鋼筋混凝土結構的設計,設計人員要根據實際的使用環境,明確建筑中不同結構構件的使用界限與注意事項。最后,應用合理的鋼筋混凝土結構形式,要在鋼筋混凝土結構設計出混凝土保護層,并通過協調構件的截面積與表面積,避免侵蝕性物質集中停留區域的形成,同時注意高侵蝕度的環境中,混凝土墻板的通風效果,并注意配筋間距的合理設計,以減少鋼筋銹蝕、保護層剝離等問題在鋼筋混凝土結構的出現。
7、提高對鋼筋混凝土結構裂縫的控制
鋼筋混凝土結構裂縫控制采取防治措施。對于易出現裂縫的屋面及樓面鋼硅構件,在結構設計時可采用預應力混凝土,在樓面板預埋管線時,對管線進行支架固定,在管線交叉處要采用專門設計的接線盒以減少鋼筋混凝土板的剛度削弱。
綜上所述,建筑結構設計質量,密切關系到人民生命財產的安全,責任重大。而且結構專業是一個既有深度又有廣度的專業,我們必須在工作中,不斷地學習、總結,才能有所進步,才能成為一名合格的工程師。這也是我把我在設計過程中的一些認識寫出來的原因,希望與同行們一起討論、共同提高。
參考文獻:
[1] 曹士偉,隋晶.鋼筋混凝土結構設計中的常見問題分析[J]. 科技創新與應用. 2013(17)
[2] 張衛娜. 淺析建筑結構設計中的鋼筋混凝土構造的主要方法[J]. 黑龍江科技信息,2012(18).
【關鍵詞】結構設計;常見問題;探討
discuss several common problems in structural design
guo wei-wei
(architectural design institute of shanxi jincheng jincheng shanxi 048000)
【abstract】there are many elements of design, specification does not make specific provisions, or provisions of clauses is not comprehensive, so that structural designers is easy to overlook.
【key words】structural design; common problems; discuss
結構設計中有許多內容,規范未作具體的規定,或規定的條文不全面,使結構設計人員很容易忽視。以下為本人在工作過程中所遇到的一些問題,供同行們做結構設計時參考。
1.不上人屋面活載取值問題
平時會經常遇到不上人屋面因落水管堵塞而積滿水,又沒人疏通,這積水何載也不能忽視。如不上人屋面女兒墻高700mm,若積滿水,荷載為0.7x10=7kn/m2。而按《建筑結構荷載規范》第4.3.1條中規定不上人屋面活載取值僅為0.5 kn/m2。可見實際產生的荷載與設計規定的荷載相差較大。結構設計若按7 kn/m2考慮,那又給業主帶來很大的浪費。為此,本人建議建筑設計人員在不上人屋面女兒墻根部50mm處增設泄水管,萬一落水管堵塞,能及時排除屋面的積水。若能采取上述措施,按荷載規范要求,不上人屋面活載仍按0.5 kn/m2設計。對上翻邊雨篷也可采取上述措施以確保結構設計不考慮積水荷載。
2.衛生間荷載取值問題
在圖紙審查中有人提出,對于有分隔蹲廁的衛生間活載應按《全國民用建筑工程設計技術措施結構》中規定的8 kn/m2值進行設計,本人認為不妥。如今的衛生間隔板在建筑設計中都是采用木質板、塑料板或復合板,而非以前的預制水磨石板或磚砌體,因而只考慮蹲坑的重量就可以了。蹲坑一般抬高150mm,采用1:6水泥焦渣墊層(容重為14 kn/m3),墊層荷載為0.15x14=2.1 kn/m2,該荷載為局部荷載,又非全開間荷載,且應按恒載考慮。結構設計時可按原樓面恒載加上該部分抬高所增加的荷載就可以了,活載仍舊按《建筑結構荷載規范》第4.1.1條中規定的2.0 kn/m2計取,這樣比較合理。
3.后澆帶問題
《混凝土結構設計規范》第9.1.1條中規定現澆鋼筋混凝土框架結構伸縮縫最大間距為55m,而9.1.3條則規定當采取后澆帶分段施工、專門的預加應力措施或采取能減小混凝土溫度變化或收縮的措施,伸縮縫間距可適當增大。這兩條使我們在實際設計過程中較難把握。采取后澆帶分段施工后究竟應控制房屋長度多少而不至于產生裂縫等不良現象呢?本人認為這取決于各地區的溫差和施工條件以及采取的措施等等因素。按照溫州地區的經驗,在55m~70m以內時,采取設置施工后澆帶及相應的構造加強措施而不設置伸縮縫,這在本人長期的工程實踐中證明是切實可行的,多個工程均未產生較大的裂縫。當然,具體過程還應通過有效的分析或計算,慎重考慮多種不利因素,確定合理的伸縮縫間距。在結構設計中必須對梁柱配筋進行概念上的調整,規范也規定當增大伸縮縫間距時尚應考慮溫度變化及混凝土收縮對結構的影響。首先是長向板鋼筋應雙層設置,并適當加強中部區域的梁板配筋,中部區域溫度應力顯然是比較大的。當框架結構超過70m時,本人認為必須采取特殊的措施才能不設置伸縮縫,譬如說采用預加應力,摻入抗裂外加劑等等。如果對超長結構,不能有效的分析清楚受力情況,本人建議還是應按規范要求設置伸縮縫,畢竟建筑上設縫只要處理得當還是不影響美觀的。
4.板面設置溫度應力筋問題
《混凝土結構設計規范》第10.1.9條規定在溫度收縮應力較大的現澆板區域內,鋼筋間距宜取為150~200mm,并應在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋,板的上下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。什么區域屬于溫度收縮應力較大的區域?本人認為對于規則較短的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面層設置相應的溫度應力鋼筋,而對于超長結構,則建議在超長結構的長向均應設置雙層鋼筋。其余部位則可因人而異,功能重要的區域設置。
5.鋼筋砼水池保護層問題
《混凝土結構設計規范》第9.2.1條規定,板、墻在二a類環境的混凝土保護層厚度為20mm,《給水排水工程構筑物結構設計規范》第6.1.3條規定與水、土接觸或高濕度保護層厚度為30mm,與污水接觸位35 mm,《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》第7.1.2條規定與此相同,而《地下工程防水技術規范》第4.1.6條規定防水混凝土結構迎水面鋼筋保護層厚度不應小于50mm。本人以為鋼筋砼水池砼保護層應按《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程》進行設計,而地下室等重要的建筑物則要按《地下工程防水技術規范》設計。
以上是本人在結構設計中經常出現的幾個問題的理解,難免有片面性。在今后的設計過程中,應以規范為依據,以概念設計為補充,不斷總結,使我們的設計更經濟合理。
參考文獻
[1] 《建筑結構荷載規范》(gb 50009-2001).
[2] 《全國民用建筑工程設計技術措施結構》.
[3] 《混凝土結構設計規范》(gb 50010-2002).
[4] 《給水排水工程構筑物結構設計規范》(gb 50069-2002).