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關鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu);設計;常見問題;控制措施
1 前言
在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,經(jīng)常會遇到結(jié)構(gòu)概念、設計理論、設計方法、設計質(zhì)量等方面的問題,如果在設計工作中不能對于上述問題進行有效的控制,將嚴重影響到設計工作的效率和質(zhì)量,對于工程項目整體建設的影響也是不容忽視的。在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,一定要嚴格遵守各種標準、規(guī)范,對于缺少明確規(guī)定的項目則要根據(jù)以往的設計經(jīng)驗加以控制,從而全面提升混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性與安全性。
2 現(xiàn)代工程混凝土結(jié)構(gòu)設計的現(xiàn)狀及問題
2.1 結(jié)構(gòu)計算方面的問題
在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,結(jié)構(gòu)計算與分析的重要性是不容忽視的,特別是提高內(nèi)力分析的準確性,對于設計質(zhì)量的優(yōu)劣有著重要的影響。在國內(nèi)現(xiàn)階段的混凝土結(jié)構(gòu)設計中,結(jié)構(gòu)計算方面的問題主要表現(xiàn)在專業(yè)軟件的選擇與應用,目前國內(nèi)外建筑市場中提供的專業(yè)計算軟件較多,由于各種計算軟件采取的計算模型與方式不同,其計算結(jié)果會有所差異。雖然各種專業(yè)軟件的結(jié)構(gòu)計算結(jié)果差別較小,但是對于設計標準與規(guī)范卻有著很大的影響。國內(nèi)在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,常用的結(jié)構(gòu)計算軟件主要有:TBSA、SATWE、SAP、TAT、ETABS等,如果設計人員在選用時只是關注設計模型的特點,而忽略了結(jié)構(gòu)類型,必然會導致結(jié)構(gòu)計算中出現(xiàn)紕漏。另外,在混凝土結(jié)構(gòu)計算軟件的實際應用中,設計人員的操作能力和水平也是很重要的,前期的數(shù)據(jù)采集、整理、錄入與分析中存在的問題較為常見,在應用軟件進行結(jié)構(gòu)計算時,其結(jié)果的準確性、真實性也自然難以保證了。
2.2 地基與基礎設計方面的問題
在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,地基與基礎設計是其重要項目之一,也是決定主體結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性、抗震性的關鍵因素。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎設計中,由于柱下獨立基礎、地下室底板會受到建筑上部整體重力的沉降作用,產(chǎn)生較大的附加應力,如果地基與基礎設計中不能進行準確的計算,并且采取有效的加固處理措施,將導致混凝土結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)局部不均勻沉降、變形的問題。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎設計中,設計人員必須考慮到在共同受力的情況下,有可能產(chǎn)生的附加應力,特別是底板負載能力必須滿足要求,否則建筑的穩(wěn)定性會受到較大的威脅。
2.3 上部結(jié)構(gòu)設計方面的問題
在混凝土上部結(jié)構(gòu)設計中,由于框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻等布置不均勻,可能導致施工中出現(xiàn)剪力墻單肢剛度過大的問題,造成結(jié)構(gòu)中的應力過度集中,最終導致在使用中剪力墻遭受不同程度的破壞。同時,在混凝土上部結(jié)構(gòu)設計中,梁板構(gòu)件的設計難度也相對較大,如何合理布置各種構(gòu)件,對于設計質(zhì)量的影響也是比較大的。
3 混凝土結(jié)構(gòu)設計的具體控制措施
3.1 結(jié)構(gòu)計算
在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,結(jié)構(gòu)計算的主要目的是利用專業(yè)軟件計算出各種荷載,其中主要包括:結(jié)構(gòu)自重,設備荷載、滿足各種使用功能的活荷載,以及地震力、溫度變化產(chǎn)生的應力等。在混凝土結(jié)構(gòu)設計的荷載計算中,所有的荷載規(guī)范都要符合相關的技術文件規(guī)定,對于缺少明確規(guī)定的荷載計算項目,設計人員要根據(jù)現(xiàn)場測量與勘察的實際結(jié)果,合理進行計算。在國內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑施工中,由于建筑做法與各種機械設備等一般實在訂貨時才能完全落實,在此之前變換的可能性較大,設計人員必須意識到這個問題,并且不斷提高自身的計算能力和水平,對于所有的荷載都要進行準確的計算。對于大型的混凝土結(jié)構(gòu)建筑而言,通常需要采取多種不同的單元模型,并且進行具體的分析與比較,對于此類工程的結(jié)構(gòu)計算必須采取相應的計算程序,建立的模型中邊界、支撐條件等要盡量符合實際情況。
3.2 地基與基礎設計
在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,設計人員必須認識到地基與基礎設計的重要性,特別是對于主體結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性、抗震性要求較高的建筑,在設計中要綜合考慮項目所在地的地質(zhì)與水文條件、上部結(jié)構(gòu)類型、施工條件、使用功能,以及相鄰建筑之間的影響,從而保證建筑在使用中減少傾斜或過量沉降的發(fā)生率。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎設計中,設計人員必須了解相鄰地下構(gòu)筑物與各類地下設施的實際位置與標高,以確保地基與基礎設計中安全系數(shù)的提高。在計算基礎的寬度與面積時,經(jīng)常會遇到力學模型不明確或者考慮不周全的問題,造成基礎的寬度與面積不足,這是不符合相關設計標準的。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎設計中,如果地下結(jié)構(gòu)墻體上的集中力作用較大,墻體與基礎可以將集中力向地基部分擴散,但是這種擴散的范圍有限,而且基底土的反力分布不均勻。因此,在設計過程中,設計人員可以根據(jù)集中力的大小、墻體的實際長度等,計算出地基與基礎部分的何在情況,以此確定基礎的寬度。
3.3 上部結(jié)構(gòu)設計
在混凝土上部結(jié)構(gòu)設計中,國內(nèi)通常采用延性設計、連梁設計的方式。設計人員在進行上部結(jié)構(gòu)設計時,要充分考慮混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震功能需求,如果可能遇到中震時,設計人員要考慮到第一級別的剪力墻,其墻肢的數(shù)量最少為4肢。當?shù)谝患墑e剪力墻進入塑性階段,為了保證建筑物在地震作用下的過度變形得到有效的控制,盡量縮小地震災害帶來的建筑物破壞,需要對于小級別的剪力墻進行多道設防。另外,在混凝土上部結(jié)構(gòu)設計中,各種混凝土構(gòu)件必須進行科學、合理的布置,要盡量少的占用上不空間,而且要滿足建筑的基本使用功能和安全性。
4 結(jié)語
總之,在混凝土結(jié)構(gòu)的設計中,必須采取有效的控制措施,其設計質(zhì)量是否達標之間關系到人民生命財產(chǎn)安全,如果出現(xiàn)重大安全事故,能造成嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡?;炷两Y(jié)構(gòu)設計涉及到的項目與內(nèi)容較多,設計人員必須綜合考慮各方面的影響因素,不斷提高自身的專業(yè)素質(zhì)與能力,熟悉各種專業(yè)軟件的使用要求與技巧,從而有效提升混凝土結(jié)構(gòu)設計關注的效率與質(zhì)量,保障工程項目施工的順利開展與進行。
參考文獻
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【關鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設計;結(jié)構(gòu)分析
1引言
任何混凝土結(jié)構(gòu)設計都是為實現(xiàn)某些特定功能。隨著建筑業(yè)迅速發(fā)展,建筑功能也不斷豐富,建筑新穎造型、精美外觀,這樣要求工程設計越來越復雜,同時,設計周期普遍較短,也使結(jié)構(gòu)設計中存在一些質(zhì)量問題,所以在混凝土結(jié)構(gòu)設計過程中,影響混凝土重要質(zhì)量問題,必須引起工程結(jié)構(gòu)設計者高度重視。
2混凝土結(jié)構(gòu)設計基本要求
2.1遵守設計規(guī)范要求
混凝土結(jié)構(gòu)設計師在對建筑結(jié)構(gòu)進行設計過程中,首先,應該做到按國家與地方有關結(jié)構(gòu)設計法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范以及設計標準中規(guī)定要求執(zhí)行。盡管目前我國各行業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范,在設計理論方面還不是很統(tǒng)一,但是混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計通常參考規(guī)范有《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑地基基礎設計規(guī)范》、《建筑抗震設計規(guī)范》等等,在結(jié)構(gòu)設計時,結(jié)構(gòu)工程師應遵守這些規(guī)范最基本原則來進行混凝土結(jié)構(gòu)設計。
2.2考慮現(xiàn)場施工材料質(zhì)量
為能夠滿足混凝土結(jié)構(gòu)功能殊性能要求,再設計時應充分考慮到現(xiàn)場施工材料資料,混凝土結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量與現(xiàn)場所用水泥品種與粗骨料徑大小有直接關系。因此,設計者還應了解施工工藝,機械設備使用情況,對水泥性能與凝結(jié)時間要求等因素,在施工現(xiàn)場決定選用外加劑以及其參入數(shù)量都應該了解。
3常見混凝土結(jié)構(gòu)設計問題以及解決方案
3.1在結(jié)構(gòu)計算與分析階段常見問題
目前,在混凝土結(jié)構(gòu)計算與分析階段,如何高效地、準確地對工程進行內(nèi)力分析,同時按照規(guī)范要求進行結(jié)構(gòu)設計與處理,這是決定工程結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量好壞關鍵。因此,混凝土結(jié)構(gòu)設計者,應該對這一階段常見問題,必須清醒認識。
在結(jié)構(gòu)總體設計階段,經(jīng)常受到困擾問題是對設計結(jié)構(gòu)整體計算軟件選擇問題。不同軟件采用計算數(shù)學模型不同,所以不同軟件計算最終計算結(jié)果也有所不同。雖然結(jié)果差別較小,但是對結(jié)構(gòu)設計標準與規(guī)范卻有很大影響。現(xiàn)在比較流行結(jié)構(gòu)計算軟件并不少,SATWE、TBSA、TAT、ETABS、SAP等都有其各自特點。然而,設計師在選擇軟件時要么只單一考慮設計模型特點,而忽視設計結(jié)構(gòu)類型,要么只考慮結(jié)構(gòu)類型而忽視對結(jié)構(gòu)設計計算軟件本身分析,所以導致在結(jié)構(gòu)總體設計計算階段,設計結(jié)構(gòu)工程就出現(xiàn)很多問題。
對于結(jié)構(gòu)設計師,應該考慮到一個科學合理計算軟件,絕對不僅僅取決于軟件系統(tǒng)本身優(yōu)越與否,還應該分析這種計算軟件是否與設計結(jié)構(gòu)類型相適應。因此,結(jié)構(gòu)設計工程師必須做到,對各個結(jié)構(gòu)設計計算軟件數(shù)學模型特點進行分析、對比與系統(tǒng)研究,熟悉結(jié)構(gòu)設計類型,從而進行科學合理選擇計算軟件。
3.2地基與基礎設計存在問題
1)在設計時缺少工程實地勘察報告或者臨近建筑勘察報告;對基礎設計必須按照“勘察——設計——施工”流程進行,要堅決杜絕缺少地質(zhì)勘察報告,而進行設計情況。如果地質(zhì)勘查不夠細致、全面、內(nèi)容模糊情況時,設計單位必須告知建設單位同時要求勘察單位重新勘察或者進行補勘。
2)未考慮地基變形影響;有很多混凝土結(jié)構(gòu)設計都未對處理后地基進行變形驗算,而根據(jù)有關規(guī)定,當結(jié)構(gòu)設計等級為甲或乙級時,應按照地基變形進行設計;當為丙級時,如采取地基處理,處理應按照《建筑地基基礎設計規(guī)范》相關規(guī)定;而對地基處理后情況,必須進行變形驗算。
3)下臥層驗算中問題
在計算下臥層頂?shù)鼗休d力時,只能進行深度修正,修正系數(shù)應根據(jù)土層來決定。當擴散角所取數(shù)值滿足有關規(guī)范中規(guī)定時,可直接采用;當不滿足時可根據(jù)規(guī)范附錄中,平均應力系數(shù)來進行計算。對復合地基來說.選取承載力較高土層來當持力層,而當軟弱下臥層時,必須對承載力進行驗算;如果是軟弱下臥層控制承載力,那么說明持力層需要進行調(diào)整。
3.3上部混凝土結(jié)構(gòu)設計過程中存在問題
目前,作為混凝土結(jié)構(gòu)設計中,上部結(jié)構(gòu)設計是最為關鍵的部位,也是體現(xiàn)特殊功能,特定力學結(jié)構(gòu)性質(zhì)的部位。主流混凝土結(jié)構(gòu)有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪墻結(jié)構(gòu)以及框支剪力墻結(jié)構(gòu),而這些混凝土結(jié)構(gòu)在實際設計時,往往出現(xiàn)配筋不夠、超配筋等情況。這樣容易造成混凝土結(jié)構(gòu)設計中的上部結(jié)構(gòu)等工程強度不足。
1)框架柱;在設計計算時,切勿忽視角柱,必須要對角柱自行定義。如出現(xiàn)未進行定義,而實際配筋率又滿足計算結(jié)果,那么在實際施工中就會出現(xiàn)配筋率無法滿足最小配筋率問題。作為短柱來說,在一級抗震設計時,沿著短柱全高箍筋間距應小于縱筋直徑6倍??蚣苤绦蚩梢赃M行自行判定。這種框架柱不可以進行直接替換,不同強度箍筋應滿足不同結(jié)果。對超短柱來說,在整個結(jié)構(gòu)設計中應盡量避免,如避免不了,就采用性能較好箍筋、采取控制軸比、在整個框架柱中添加芯柱等方法。
2)框架梁:框架梁在計算是容易出現(xiàn)實際配筋大于計算結(jié)果情況,主要原因有:繪圖時只標注支座一側(cè)配筋;當配筋率大于2%時,箍筋并沒有隨著支座處配筋增加而增大;跨中配筋與支座配筋比例超出正常范圍。同時還應注意各抗震等級下,縱筋直徑的要求以及穿過中柱及剪力墻的縱筋直徑。
3)連梁:在地震作用下,為保證剪力墻不發(fā)生剪切破壞,即墻肢與連梁滿足“強剪弱彎”的原則降低連梁彎矩設計值,使部分連梁先于墻肢出現(xiàn)彎曲屈服,降低連梁屈服彎矩的同時也降低了連梁的剪壓比,可改善連梁的延性性能。一般控制連梁折減系數(shù)在0.5~1之間,抗震設防烈度越高,延性要求越高,設防水準要求越高,就可以折減多一些。這樣才能夠保證連粱在正常使用下不現(xiàn)開裂、屈服等問題。當連梁跨高比不大于2.5時,要注意不要把墻體水平分布筋當做連梁腰筋來計算,否則會出現(xiàn)連梁的腰筋配筋率不滿足標準情況。
4)框支剪力墻;在結(jié)構(gòu)設計中應該重點考慮轉(zhuǎn)換層,因為轉(zhuǎn)換層是整個框支剪力墻中比較薄弱樓層結(jié)構(gòu),在相關計算時,應根據(jù)相關規(guī)定將其地震剪力乘以增大系數(shù)來計算相關參數(shù)??蛑е?、框支梁的縱筋各項系數(shù)都應滿足有關規(guī)定的要求。
3.4混凝土結(jié)構(gòu)設計中其他問題
1)各專業(yè)間配合:由于專業(yè)分工發(fā)展,一個結(jié)構(gòu)設計團隊由各個不同領域?qū)I(yè)人才構(gòu)成,整個項目從設計到施工也是由很多不同團隊負責,因此,專業(yè)間配合問題顯得尤為突出?;炷两Y(jié)構(gòu)設計與施工組織之間,涉及到結(jié)構(gòu)設計與施工技術之間銜接與配合。配合得好壞直接關系到整個項目的質(zhì)量,甚至整個設計理念與風格。結(jié)構(gòu)設計專業(yè)人員不可只專注于設計,而忽視配合施工工藝技術,否則就會出現(xiàn)很多大的問題。
2)混凝土設計耐久性:混凝土結(jié)構(gòu)功能有三方面內(nèi)容:適用性、安全性、耐久性,目前,混凝土結(jié)構(gòu)設計在適用性與安全性方面研究較深入,設計方法相對明確,因此,混凝土結(jié)構(gòu)設計在這兩方面做得比較好。結(jié)構(gòu)耐久性方面研究還不是很成熟,在實際操作中也存在很多問題。混凝土結(jié)構(gòu)因耐久性不足而失效的現(xiàn)象已經(jīng)屢見不鮮,為正常使用,必需進行維護,而這樣所付出維護費用是非常高昂的。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性因素主要有內(nèi)部與外部兩個方面。再結(jié)構(gòu)設計時應該區(qū)別進行考慮。這真對不同結(jié)構(gòu)功能需要,考慮避免降低結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素。這樣設計出來的混凝土結(jié)構(gòu)才是最科學,最合理的。
結(jié)語
混凝土結(jié)構(gòu)設計本身是個長期、循環(huán)、復雜兼具深度和廣度的專業(yè)。對于企業(yè)來講講究的是效率和效益,因此,目前混凝土結(jié)構(gòu)設計問題產(chǎn)生的主要原因在于設計時間短、設計任務大而重?;炷两Y(jié)構(gòu)設計質(zhì)量密切關系到人民生命財產(chǎn)安全,責任重大。因此,我們必須從根本做起,做好混凝土結(jié)構(gòu)設計,總結(jié)設計經(jīng)驗不斷改進設計理念,設計時充分考慮各種因素影響,這樣來保證整個工程質(zhì)量。以上僅僅是筆者的一些淺薄認識,只有不斷地學習、對實踐經(jīng)驗不斷進行總結(jié)才能做出較好的作品
參考文獻
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關鍵詞:給水排水工程 伸縮縫 結(jié)構(gòu)設計標準
2002 年由建設部和中國工程建設標準化協(xié)會頒發(fā)了一系列給水排水工程結(jié)構(gòu)設計技術標準,在執(zhí)行過程中審查施工圖發(fā)現(xiàn),在若干問題上易出現(xiàn)偏差, 特此針對這些問題作出說明和建議。下文分幾個方面對問題進行闡釋。
一、關注給水排水工程結(jié)構(gòu)特征及其應用標準
國家標準與協(xié)會標準的應用根據(jù)我國1989 年頒發(fā)施行的 中華人民共和國標準化法,規(guī)定我國實施強制性和推薦性兩類標準。強制性標準主要是針對:人體健康,人身、財產(chǎn)安全、環(huán)保方面。推薦性標準的對象是純技術性的,相當于國外的學術團體標準。 制訂這些技術標準都經(jīng)過科學論證和大量的工程實踐經(jīng)驗的總結(jié),可以極大地解脫設計人員的自我探索精力,很少有人會棄之不用而甘冒風險。
給水排水工程結(jié)構(gòu)的設計要求,完全不同于民用建筑結(jié)構(gòu)也不同于水工結(jié)構(gòu)。據(jù)此,給水排水工程結(jié)構(gòu)設計需要有一系列針對性強的設計標準。自20世紀70 年代原國家建委和建設部開始組織制定這方面的設計標準和相應的施工驗收標準。需要強調(diào)的是對管道進行結(jié)構(gòu)設計,不能只按產(chǎn)品標準隨意選用,需通過結(jié)構(gòu)設計核算后,選定合適的產(chǎn)品。
總之,給水排水工程結(jié)構(gòu)設計應按本系列的標準執(zhí)行,除在系列標準中說明引用其他標準外,一概避免混用民用建筑結(jié)構(gòu)的設計標準。
二、 保證結(jié)構(gòu)耐久性的措施
1. 材料:配制混凝土的水泥品種、水灰比的控制、 堿含量的限定、 強度等級、 抗?jié)B和抗凍等級等要求。
2.構(gòu)件截面設計:①按彈性體系,不考慮塑性內(nèi)力重分布;②對中心受拉或小偏心受拉的構(gòu)件,需按抗裂度核算,不允許裂縫出現(xiàn);③對于受彎、大偏心受拉或壓的構(gòu)件,要以控制裂縫寬度進行核算,避免構(gòu)件內(nèi)鋼筋在開裂部位加劇銹蝕,影響結(jié)構(gòu)的耐久性。
3.構(gòu)造措施:鋼筋凈保護層厚度的最小值規(guī)定;提高構(gòu)件均勻碳化過程的時間;敞口水池頂端設置加強筋、超長池壁設置變形縫及縱向每側(cè)溫度筋的最小配筋率。
三、裂縫寬度計算式
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫寬度計算式,在2002年頒發(fā)的給水排水工程結(jié)構(gòu)設計系列標準中,仍引用 給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范GBJ69 84 中的公式。應用此項公式的計算結(jié)果以及對受彎、大偏拉、大偏壓的銜接計算,與民用建筑的 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 GB50010 2001中的計算公式得出的結(jié)果不相等同,后者通常要大些。所以,應該充分注意到裂縫寬度計算公式的重要性,而且鋼筋的配置量取決于裂寬的限值。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度計算是難度很大的,由于影響因素眾多,根據(jù)現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù),不裂縫間距,裂縫寬度的離散性一般都很大,若要由此建立一個較精確的計算式是現(xiàn)實的。對此,英國BS8110標準中已給予充分的表敘,其用詞為Assessment(估計),區(qū)別于其他條文中的Calculation。據(jù)此,對裂縫寬度的計算公式,還應立足于與工程實踐的適應性。
四、關于閉水試驗工況
對于貯水構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設計中,均需考慮閉水試驗工況。主要是針對地下式水池的閉水試驗工況,規(guī)范規(guī)定在強度核算基礎上還應進行限制裂縫寬度核算。爭議之處,并不在于是否需要核算裂縫寬度,而是在對應的計算式中,裂寬發(fā)展的時間效應系數(shù)取1 8是否合適。從試驗角度,裂縫寬度大部分在不長的時間內(nèi)形成,在閉水試驗的幾天時間內(nèi),裂縫開展已大部分形成。盡管從理論上可以取小于1 8 的系數(shù),但具體取值尚難以定量。目前只能取1 8 ,待積累經(jīng)驗后,再作完善。
五、關于變形縫的設置與外加劑的應用
對盛水構(gòu)筑物而言,體量大,在混凝土澆筑成型過程中, 由于水化熱的影響經(jīng)常導致池體開裂,據(jù)此規(guī)范提出設置變形縫的要求。如英國BS 標準中列有詳盡的規(guī)定。在國內(nèi)盛行混凝土的配制中,常以外加劑替代變形縫來補償混凝土的收縮。為此,《規(guī)范》提出了應用的條件,強調(diào)了工程實踐經(jīng)驗。這里的涵義是多方面的。
不能簡單地認為摻入外加劑是靈丹妙藥,可以妥善解決池體開裂現(xiàn)象,工程實踐已反映了多起構(gòu)筑物施加外加劑后仍然出現(xiàn)墻體開裂的狀況。對此,應該明確《規(guī)范》首先強調(diào)的是設置變形縫,通常只是在結(jié)構(gòu)上處理比較困難時,才考慮摻加外加劑擴大以變形縫間距,且不得超過《規(guī)范》規(guī)定間距的兩倍。
變形縫處若施工不佳會滲漏水的說法,顯然是不合理的。首先,如果施工質(zhì)量不佳,不論在任何部位都是不能允許的;其次是現(xiàn)行的變形縫構(gòu)造并不是很復雜,不難保證施工質(zhì)量。
六、矩形盛水構(gòu)筑物的角隅應力應予重視
矩形盛水構(gòu)筑物的墻體拐角處,不論墻體是豎向單向受力還是雙向受力,均將受到由于相鄰墻體約束引起的彎曲應力,以及相鄰墻體傳遞的邊緣反力。從近兩年施工情況來看,一般對相鄰墻體傳來的邊緣反力易遺漏。尤其是對于中隔墻,通常視為不受力,實際上其端部要承受與之相連兩側(cè)墻體上的邊緣反力,應以控制開裂核算。
七、結(jié)語
本人根據(jù)給水排水結(jié)構(gòu)設計規(guī)范和已建工程較經(jīng)驗,提出了一些有關意見和建議,以供同行參考。希望大家在施工過程中多注意積累實踐經(jīng)驗,注意細節(jié)問題,并加以總結(jié)。其目的是使結(jié)構(gòu)設計更加完善,提高質(zhì)量水平。
參考文獻
[1]給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范編制組.《給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 》[S]
[2]胡德鹿.新規(guī)范結(jié)構(gòu)的設計使用年限[J].工程建設標準化,2005年第2期
[3]國家標準.給水排水工程構(gòu)建物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB50069-2002)[S]
關鍵詞:給水排水工程 伸縮縫 結(jié)構(gòu)設計標準
2002 年由建設部和中國工程建設標準化協(xié)會頒發(fā)了一系列給水排水工程結(jié)構(gòu)設計技術標準,在執(zhí)行過程中審查施工圖發(fā)現(xiàn),在若干問題上易出現(xiàn)偏差, 特此針對這些問題作出說明和建議。下文分幾個方面對問題進行闡釋。
一、關注給水排水工程結(jié)構(gòu)特征及其應用標準
國家標準與協(xié)會標準的應用根據(jù)我國1989 年頒發(fā)施行的 中華人民共和國標準化法,規(guī)定我國實施強制性和推薦性兩類標準。強制性標準主要是針對:人體健康,人身、財產(chǎn)安全、環(huán)保方面。推薦性標準的對象是純技術性的,相當于國外的學術團體標準。 制訂這些技術標準都經(jīng)過科學論證和大量的工程實踐經(jīng)驗的總結(jié),可以極大地解脫設計人員的自我探索精力,很少有人會棄之不用而甘冒風險。
給水排水工程結(jié)構(gòu)的設計要求,完全不同于民用建筑結(jié)構(gòu)也不同于水工結(jié)構(gòu)。據(jù)此,給水排水工程結(jié)構(gòu)設計需要有一系列針對性強的設計標準。自20世紀70 年代原國家建委和建設部開始組織制定這方面的設計標準和相應的施工驗收標準。需要強調(diào)的是對管道進行結(jié)構(gòu)設計,不能只按產(chǎn)品標準隨意選用,需通過結(jié)構(gòu)設計核算后,選定合適的產(chǎn)品。
總之,給水排水工程結(jié)構(gòu)設計應按本系列的標準執(zhí)行,除在系列標準中說明引用其他標準外,一概避免混用民用建筑結(jié)構(gòu)的設計標準。
二、 保證結(jié)構(gòu)耐久性的措施
1. 材料:配制混凝土的水泥品種、水灰比的控制、 堿含量的限定、 強度等級、 抗?jié)B和抗凍等級等要求。
2.構(gòu)件截面設計:①按彈性體系,不考慮塑性內(nèi)力重分布;②對中心受拉或小偏心受拉的構(gòu)件,需按抗裂度核算,不允許裂縫出現(xiàn);③對于受彎、大偏心受拉或壓的構(gòu)件,要以控制裂縫寬度進行核算,避免構(gòu)件內(nèi)鋼筋在開裂部位加劇銹蝕,影響結(jié)構(gòu)的耐久性。
3.構(gòu)造措施:鋼筋凈保護層厚度的最小值規(guī)定;提高構(gòu)件均勻碳化過程的時間;敞口水池頂端設置加強筋、超長池壁設置變形縫及縱向每側(cè)溫度筋的最小配筋率。
三、裂縫寬度計算式
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫寬度計算式,在2002年頒發(fā)的給水排水工程結(jié)構(gòu)設計系列標準中,仍引用 給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范gbj69 84 中的公式。應用此項公式的計算結(jié)果以及對受彎、大偏拉、大偏壓的銜接計算,與民用建筑的 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 gb50010 2001中的計算公式得出的結(jié)果不相等同,后者通常要大些。所以,應該充分注意到裂縫寬度計算公式的重要性,而且鋼筋的配置量取決于裂寬的限值。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫寬度計算是難度很大的,由于影響因素眾多,根據(jù)現(xiàn)有的試驗數(shù)據(jù),不裂縫間距,裂縫寬度的離散性一般都很大,若要由此建立一個較精確的計算式是現(xiàn)實的。對此,英國bs8110標準中已給予充分的表敘,其用詞為assessment(估計),區(qū)別于其他條文中的calculation。據(jù)此,對裂縫寬度的計算公式,還應立足于與工程實踐的適應性。
四、關于閉水試驗工況
對于貯水構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設計中,均需考慮閉水試驗工況。主要是針對地下式水池的閉水試驗工況,規(guī)范規(guī)定在強度核算基礎上還應進行限制裂縫寬度核算。爭議之處,并不在于是否需要核算裂縫寬度,而是在對應的計算式中,裂寬發(fā)展的時間效應系數(shù)取1 8是否合適。從試驗角度,裂縫寬度大部分在不長的時間內(nèi)形成,在閉水試驗的幾天時間內(nèi),裂縫開展已大部分形成。盡管從理論上可以取小于1 8 的系數(shù),但具體取值尚難以定量。目前只能取1 8 ,待積累經(jīng)驗后,再作完善。
五、關于變形縫的設置與外加劑的應用
對盛水構(gòu)筑物而言,體量大,在混凝土澆筑成型過程中, 由于水化熱的影響經(jīng)常導致池體開裂,據(jù)此規(guī)范提出設置變形縫的要求。如英國bs 標準中列有詳盡的規(guī)定。在國內(nèi)盛行混凝土的配制中,常以外加劑替代變形縫來補償混凝土的收縮。為此,《規(guī)范》提出了應用的條件,強調(diào)了工程實踐經(jīng)驗。這里的涵義是多方面的。
不能簡單地認為摻入外加劑是靈丹妙藥,可以妥善解決池體開裂現(xiàn)象,工程實踐已反映了多起構(gòu)筑物施加外加劑后仍然出現(xiàn)墻體開裂的狀況。對此,應該明確《規(guī)范》首先強調(diào)的是設置變形縫,通常只是在結(jié)構(gòu)上處理比較困難時,才考慮摻加外加劑擴大以變形縫間距,且不得超過《規(guī)范》規(guī)定間距的兩倍。
變形縫處若施工不佳會滲漏水的說法,顯然是不合理的。首先,如果施工質(zhì)量不佳,不論在任何部位都是不能允許的;其次是現(xiàn)行的變形縫構(gòu)造并不是很復雜,不難保證施工質(zhì)量。
六、矩形盛水構(gòu)筑物的角隅應力應予重視
矩形盛水構(gòu)筑物的墻體拐角處,不論墻體是豎向單向受力還是雙向受力,均將受到由于相鄰墻體約束引起的彎曲應力,以及相鄰墻體傳遞的邊緣反力。從近兩年施工情況來看,一般對相鄰墻體傳來的邊緣反力易遺漏。尤其是對于中隔墻,通常視為不受力,實際上其端部要承受與之相連兩側(cè)墻體上的邊緣反力,應以控制開裂核算。
七、結(jié)語
本人根據(jù)給水排水結(jié)構(gòu)設計規(guī)范和已建工程較經(jīng)驗,提出了一些有關意見和建議,以供同行參考。希望大家在施工過程中多注意積累實踐經(jīng)驗,注意細節(jié)問題,并加以總結(jié)。其目的是使結(jié)構(gòu)設計更加完善,提高質(zhì)量水平。
參考文獻:
[1]給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范編制組.《給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 》[s]
[2]胡德鹿.新規(guī)范結(jié)構(gòu)的設計使用年限[j].工程建設標準化,2005年第2期
[3]國家標準.給水排水工程構(gòu)建物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(gb50069-2002)[s]
關鍵詞:混凝土結(jié)構(gòu)設計;承載力;配筋比例
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
一、混凝土結(jié)構(gòu)設計基本要求
1、遵守設計規(guī)范要求 混凝土結(jié)構(gòu)設計師在對建筑結(jié)構(gòu)進行設計過程中,首先,應該做到按國家與地方有關結(jié)構(gòu)設計法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范以及設計標準中規(guī)定要求執(zhí)行。盡管目前我國各行業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范,在設計理論方面還不是很統(tǒng)一,但是混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計通常參考規(guī)范有《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑地基基礎設計規(guī)范》、《建筑抗震設計規(guī)范》等等,在結(jié)構(gòu)設計時,結(jié)構(gòu)工程師應遵守這些規(guī)范為最基本原則來進行混凝土結(jié)構(gòu)設計。
2、考慮現(xiàn)場施工材料質(zhì)量 為能夠滿足混凝土結(jié)構(gòu)功能殊性能要求,再設計時應充分考慮到現(xiàn)場施工材料資料,混凝土結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量與現(xiàn)場所用水泥品種與粗骨料粒徑大小有直接關系。因此,設計者還應了解施工工藝,機械設備使用情況,對水泥性能與凝結(jié)時間要求等因素,在施工現(xiàn)場決定選用外加劑以及其參入數(shù)量都應該了解。
二、常見混凝土結(jié)構(gòu)設計問題以及解決方案
1、在結(jié)構(gòu)計算與分析階段常見的問題 目前,在混凝土結(jié)構(gòu)計算與分析階段,如何高效地、準確地對工程進行內(nèi)力分析,同時按照規(guī)范要求進行結(jié)構(gòu)設計與處理,這是決定工程結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量優(yōu)劣的關鍵。因此,混凝土結(jié)構(gòu)設計者,應該對這一階段常見問題,必須清晰認識。 在結(jié)構(gòu)總體設計階段,經(jīng)常受到困擾的是對設計結(jié)構(gòu)整體計算軟件如何選擇的問題。不同軟件采用計算數(shù)學模型不同,所以不同軟件計算最終計算結(jié)果也有所不同。雖然結(jié)果差別較小,但是對結(jié)構(gòu)設計標準與規(guī)范卻有很大影響?,F(xiàn)在比較流行結(jié)構(gòu)計算軟件并不少,SATWE、TBSA、TAT、ETABS、SAP等都有其各自特點。然而,設計師在選擇軟件時要么只單一考慮設計模型特點,而忽視設計結(jié)構(gòu)類型,要么只考慮結(jié)構(gòu)類型而忽視對結(jié)構(gòu)設計計算軟件本身分析,所以導致在結(jié)構(gòu)總體設計計算階段,設計結(jié)構(gòu)的工程就出現(xiàn)很多問題。 對于結(jié)構(gòu)設計師,應該考慮到一個科學合理計算軟件,絕對不僅僅取決于軟件系統(tǒng)本身優(yōu)越與否,還應該分析這種計算軟件是否與設計結(jié)構(gòu)類型相適應。因此,結(jié)構(gòu)設計工程師必須做到,對各個結(jié)構(gòu)設計計算軟件數(shù)學模型特點進行分析、對比與系統(tǒng)研究,熟悉結(jié)構(gòu)設計類型,從而進行科學合理選擇計算軟件。
2、地基與基礎設計存在的問題 1)在設計時缺少工程實地勘察報告或者臨近建筑勘察報告;對基礎設計必須按照“勘察——設計——施工”流程進行,要堅決杜絕缺少地質(zhì)勘察報告,而進行設計情況。如果地質(zhì)勘查不夠細致、全面、內(nèi)容模糊情況時,設計單位必須告知建設單位同時要求勘察單位重新勘察或者進行補勘。 2)未考慮地基變形影響;有很多混凝土結(jié)構(gòu)設計都未對處理后地基進行變形驗算,而根據(jù)有關規(guī)定,當結(jié)構(gòu)設計等級為甲或乙級時,應按照地基變形進行設計;當為丙級時,如采取地基處理,應按照《建筑地基基礎設計規(guī)范》相關規(guī)定進行;而對地基處理后情況,必須進行變形驗算。 3)下臥層驗算中問題 在計算下臥層頂?shù)鼗休d力時,只能進行深度修正,修正系數(shù)應根據(jù)土層來決定。當擴散角所取數(shù)值滿足有關規(guī)范中規(guī)定時,可直接采用;當不滿足時可根據(jù)規(guī)范附錄中,平均應力系數(shù)來進行計算。對復合地基來說.選取承載力較高土層來作持力層,而當軟弱下臥層時,必須對承載力進行驗算;如果是軟弱下臥層控制承載力,那么說明持力層需要進行調(diào)整。
3、上部混凝土結(jié)構(gòu)設計過程中存在問題 1)框架柱;在設計計算時,切勿忽視角柱,必須要對角柱自行定義。如出現(xiàn)未進行定義,而實際配筋率又滿足計算結(jié)果,那么在實際施工中就會出現(xiàn)配筋率無法滿足最小配筋率問題。作為短柱來說,在一級抗震設計時,沿著短柱全高箍筋間距應小于縱筋直徑6倍??蚣苤绦蚩梢赃M行自行判定。這種框架柱不可以進行直接替換,不同強度箍筋應滿足不同結(jié)果。 2)框架梁:框架梁計算是容易出現(xiàn)實際配筋大于計算結(jié)果情況,主要原因有:繪圖時只標注支座一側(cè)配筋;當配筋率大于2%時,箍筋并沒有隨著支座處配筋增加而增大;跨中配筋與支座配筋比例超出正常范圍。同時還應注意各抗震等級下,縱筋直徑的要求以及穿過中柱及剪力墻的縱筋直徑。 3)連梁:在地震作用下,為保證剪力墻不發(fā)生剪切破壞,即墻肢與連梁滿足“強剪弱彎”的原則降低連梁彎矩設計值,使部分連梁先于墻肢出現(xiàn)彎曲屈服,降低連梁屈服彎矩的同時也降低了連梁的剪壓比,可改善連梁的延性性能。一般控制連梁折減系數(shù)在0.5~1之間,抗震設防烈度越高,延性要求越高,設防水準要求越高,就可以折減多一些。這樣才能夠保證連粱在正常使用下不現(xiàn)開裂、屈服等問題。當連梁跨高比不大于2.5時,要注意不要把墻體水平分布筋當做連梁腰筋來計算,否則會出現(xiàn)連梁的腰筋配筋率不滿足標準情況。 4)框支剪力墻;在結(jié)構(gòu)設計中應該重點考慮轉(zhuǎn)換層,因為轉(zhuǎn)換層是整個框支剪力墻中比較薄弱樓層結(jié)構(gòu),在相關計算時,應根據(jù)相關規(guī)定將其地震剪力乘以增大系數(shù)來計算相關參數(shù)??蛑е?、框支梁的縱筋各項系數(shù)都應滿足有關規(guī)定的要求。
4、混凝土結(jié)構(gòu)設計中其他問題 1)各專業(yè)間配合:由于專業(yè)分工發(fā)展,一個結(jié)構(gòu)設計團隊由各個不同領域?qū)I(yè)人才構(gòu)成,整個項目從設計到施工也是由很多不同團隊負責,因此,專業(yè)間配合問題顯得尤為突出。混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工組織之間,涉及到結(jié)構(gòu)設計與施工技術之間銜接與配合。配合得好壞直接關系到整個項目的質(zhì)量,甚至整個設計理念與風格。結(jié)構(gòu)專業(yè)設計人員不可只專注于設計,而忽視配合施工工藝技術,否則就會出現(xiàn)很多大的問題。 2)混凝土設計耐久性:混凝土結(jié)構(gòu)功能有三方面內(nèi)容:適用性、安全性、耐久性,目前,混凝土結(jié)構(gòu)設計在適用性與安全性方面研究較深入,設計方法相對明確,因此,混凝土結(jié)構(gòu)設計在這兩方面做得比較好。結(jié)構(gòu)耐久性方面研究還不是很成熟,在實際操作中也存在很多問題。混凝土結(jié)構(gòu)因耐久性不足而失效的現(xiàn)象已經(jīng)屢見不鮮,為正常使用,必需進行維護,而這樣所付出維護費用是非常高昂的。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性因素主要有內(nèi)部與外部兩個方面。再結(jié)構(gòu)設計時應該區(qū)別進行考慮。這真對不同結(jié)構(gòu)功能需要,考慮避免降低結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素。這樣設計出來的混凝土結(jié)構(gòu)才是最科學,最合理的。
結(jié)語 混凝土結(jié)構(gòu)設計本身是個長期、循環(huán)、復雜兼具深度和廣度的專業(yè)。對于企業(yè)來說講究的是效率和效益,因此,目前混凝土結(jié)構(gòu)設計問題產(chǎn)生的主要原因在于設計時間短、設計任務大而重?;炷两Y(jié)構(gòu)設計質(zhì)量密切關系到人民生命財產(chǎn)安全,責任重大。因此,我們必須從根本做起,做好混凝土結(jié)構(gòu)設計,總結(jié)設計經(jīng)驗不斷改進設計理念,設計時充分考慮各種因素影響,來保證整個工程質(zhì)量。以上僅僅是筆者的一些淺薄認識,只有不斷地學習、對實踐經(jīng)驗不斷進行總結(jié)才能做出較好的作品
參考文獻
[1] 周克榮等編著.混凝土結(jié)構(gòu)設計[M].同濟大學出版社.2001.8.
[2] 賈慧麟.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J].華章,2011(05):47-47.
[3] 王剛.混凝土結(jié)構(gòu)設計探討[J]才智,2011(25):85-86.
關鍵詞 混凝土結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設計;結(jié)構(gòu)分析
中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
任何混凝土結(jié)構(gòu)設計都是為實現(xiàn)某些特定功能。隨著建筑業(yè)迅速發(fā)展,建筑功能也不斷豐富,建筑新穎造型、精美外觀,這樣要求工程設計越來越復雜。在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,經(jīng)常會遇到結(jié)構(gòu)概念、設計理論、設計方法、設計質(zhì)量等方面的問題,如果在設計工作中不能對于上述問題進行有效的控制,將嚴重影響到設計工作的效率和質(zhì)量,對于工程項目整體建設的影響也是不容忽視的。因此,在混凝土結(jié)構(gòu)設計過程中,影響混凝土重要質(zhì)量問題,必須引起工程結(jié)構(gòu)設計者高度重視。
二、混凝土結(jié)構(gòu)設計基本要求
1.遵守設計規(guī)范要求
混凝土結(jié)構(gòu)設計師在對建筑結(jié)構(gòu)進行設計過程中,首先,應該做到按國家與地方有關結(jié)構(gòu)設計法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范以及設計標準中規(guī)定要求執(zhí)行。盡管目前我國各行業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范,在設計理論方面還不是很統(tǒng)一,但是混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計通常參考規(guī)范有《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑地基基礎設計規(guī)范》、《建筑抗震設計規(guī)范》等等,在結(jié)構(gòu)設計時,結(jié)構(gòu)工程師應遵守這些規(guī)范最基本原則來進行混凝土結(jié)構(gòu)設計。
2.考慮現(xiàn)場施工材料質(zhì)量
為能夠滿足混凝土結(jié)構(gòu)功能特殊性能要求,在設計時應充分考慮到現(xiàn)場施工材料資料,混凝土結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量與現(xiàn)場所用水泥品種與粗骨料徑大小有直接關系。因此,設計者還應了解施工工藝,機械設備使用情況,對水泥性能與凝結(jié)時間要求等因素,在施工現(xiàn)場決定選用外加劑以及其參入數(shù)量都應該了解。
三、常見混凝土結(jié)構(gòu)設計問題以及解決方案
1.在結(jié)構(gòu)計算與分析階段常見問題
目前,在混凝土結(jié)構(gòu)計算與分析階段,如何高效地、準確地對工程進行內(nèi)力分析,結(jié)構(gòu)計算的主要目的是利用專業(yè)軟件計算出各種荷載,其中主要包括:結(jié)構(gòu)自重,設備荷載、滿足各種使用功能的活荷載,以及地震力、溫度變化產(chǎn)生的應力等。同時按照規(guī)范要求進行結(jié)構(gòu)設計與處理,這是決定工程結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量好壞關鍵。因此,混凝土結(jié)構(gòu)設計者,應該對這一階段常見問題,必須清醒認識。 在混凝土結(jié)構(gòu)設計的荷載計算中,所有的荷載規(guī)范都要符合相關的技術文件規(guī)定,對于缺少明確規(guī)定的荷載計算項目,設計人員要根據(jù)現(xiàn)場測量與勘察的實際結(jié)果,合理進行計算。對于大型的混凝土結(jié)構(gòu)建筑而言,通常需要采取多種不同的單元模型,并且進行具體的分析與比較,對于此類工程的結(jié)構(gòu)計算必須采取相應的計算程序,建立的模型中邊界、支撐條件等要盡量符合實際情況。對于結(jié)構(gòu)設計師,應該考慮到一個科學合理計算軟件,絕對不僅僅取決于軟件系統(tǒng)本身優(yōu)越與否,還應該分析這種計算軟件是否與設計結(jié)構(gòu)類型相適應。因此,結(jié)構(gòu)設計工程師必須做到,對各個結(jié)構(gòu)設計計算軟件數(shù)學模型特點進行分析、對比與系統(tǒng)研究,熟悉結(jié)構(gòu)設計類型,從而進行科學合理選擇計算軟件。
2.地基與基礎設計存在問題
在混凝土結(jié)構(gòu)設計中,設計人員必須認識到地基與基礎設計的重要性,特別是對于主體結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性、抗震性要求較高的建筑,在設計中要綜合考慮項目所在地的地質(zhì)與水文條件、上部結(jié)構(gòu)類型、施工條件、使用功能,以及相鄰建筑之間的影響,從而保證建筑在使用中減少傾斜或過量沉降的發(fā)生率。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎設計中,設計人員必須了解相鄰地下構(gòu)筑物與各類地下設施的實際位置與標高,以確保地基與基礎設計中安全系數(shù)的提高。在計算基礎的寬度與面積時,經(jīng)常會遇到力學模型不明確或者考慮不周全的問題,造成基礎的寬度與面積不足,這是不符合相關設計標準的。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎設計中,如果地下結(jié)構(gòu)墻體上的集中力作用較大,墻體與基礎可以將集中力向地基部分擴散,但是這種擴散的范圍有限,而且基底土的反力分布不均勻。因此,在設計過程中,設計人員可以根據(jù)集中力的大小、墻體的實際長度等,計算出地基與基礎部分的荷載情況,以此確定基礎的寬度
3.下臥層驗算中問題
在計算下臥層頂?shù)鼗休d力時,只能進行深度修正,修正系數(shù)應根據(jù)土層來決定。當擴散角所取數(shù)值滿足有關規(guī)范中規(guī)定時,可直接采用;當不滿足時可根據(jù)規(guī)范附錄中,平均應力系數(shù)來進行計算。對復合地基來說.選取承載力較高土層來當持力層,而當軟弱下臥層時,必須對承載力進行驗算;如果是軟弱下臥層控制承載力,那么說明持力層需要進行調(diào)整。
4上部混凝土結(jié)構(gòu)設計問題
目前,作為混凝土結(jié)構(gòu)設計中,上部結(jié)構(gòu)設計是最為關鍵的部位,也是體現(xiàn)特殊功能,特定力學結(jié)構(gòu)性質(zhì)的部位。主流混凝土結(jié)構(gòu)有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪墻結(jié)構(gòu)以及框支剪力墻結(jié)構(gòu)。設計人員在進行上部結(jié)構(gòu)設計時,要充分考慮混凝土結(jié)構(gòu)建筑的抗震功能需求,如果可能遇到中震時,設計人員要考慮到第一級別的剪力墻,其墻肢的數(shù)量最少為4肢。當?shù)谝患墑e剪力墻進入塑性階段,為了保證建筑物在地震作用下的過度變形得到有效的控制,盡量縮小地震災害帶來的建筑物破壞,需要對于小級別的剪力墻進行多道設防。另外,在混凝土上部結(jié)構(gòu)設計中,各種混凝土構(gòu)件必須進行科學、合理的布置,要盡量少的占用上部空間,而且要滿足建筑的基本使用功能和安全性。在設計框架柱計算時,切勿忽視角柱,必須要對角柱自行定義。如出現(xiàn)未進行定義,而實際配筋率又滿足計算結(jié)果,那么在實際施工中就會出現(xiàn)配筋率無法滿足最小配筋率問題。作為短柱來說,在一級抗震設計時,沿著短柱全高箍筋間距應小于縱筋直徑6倍??蚣苤绦蚩梢赃M行自行判定。這種框架柱不可以進行直接替換,不同強度箍筋應滿足不同結(jié)果。在結(jié)構(gòu)設計中應該重點考慮轉(zhuǎn)換層,因為轉(zhuǎn)換層是整個框支剪力墻中比較薄弱樓層結(jié)構(gòu),在相關計算時,應根據(jù)相關規(guī)定將其地震剪力乘以增大系數(shù)來計算相關參數(shù)??蛑е⒖蛑Я旱目v筋各項系數(shù)都應滿足有關規(guī)定的要求。
5.混凝土設計耐久性
混凝土結(jié)構(gòu)功能有三方面內(nèi)容:適用性、安全性、耐久性,目前,混凝土結(jié)構(gòu)設計在適用性與安全性方面研究較深入,設計方法相對明確,因此,混凝土結(jié)構(gòu)設計在這兩方面做得比較好。結(jié)構(gòu)耐久性方面研究還不是很成熟,在實際操作中也存在很多問題。混凝土結(jié)構(gòu)因耐久性不足而失效的現(xiàn)象已經(jīng)屢見不鮮,為正常使用,必需進行維護,而這樣所付出維護費用是非常高昂的。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性因素主要有內(nèi)部與外部兩個方面。再結(jié)構(gòu)設計時應該區(qū)別進行考慮。這真對不同結(jié)構(gòu)功能需要,考慮避免降低結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素。這樣設計出來的混凝土結(jié)構(gòu)才是最科學,最合理的。
四、結(jié)束語
混凝土結(jié)構(gòu)設計本身是個長期、循環(huán)、復雜兼具深度和廣度的專業(yè),混凝土結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量密切關系到人民生命財產(chǎn)安全,責任重大。因此,我們必須從根本做起,在混凝土結(jié)構(gòu)的設計中,必須采取有效的控制措施。同時,總結(jié)設計經(jīng)驗并不斷改進設計理念,設計時充分考慮各種因素影響,這樣來保證整個工程質(zhì)量。
參考文獻
[1]周克榮等編著.混凝土結(jié)構(gòu)設計[M].同濟大學出版社.2001.8.
關鍵詞:鋼骨混凝土結(jié)構(gòu);高層建筑
0引言
鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)是指在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎上加入鋼骨,使兩者形成整體而充分發(fā)揮各自優(yōu)勢、達到共同工作的組合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在日本稱為鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(Steel Reinforced Concrete Structure,簡稱SRC)[1-2],在英、美等西方國家稱之為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)(SteelEncasedConcreteStructure)[3-4],我國過去一直將其稱為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中,鋼骨與外包鋼筋混凝土形成整體,共同承擔荷載的作用,可以充分利用各自優(yōu)點,其受力性能優(yōu)于這兩種結(jié)果的簡單疊加。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點有:(1)配置鋼骨使構(gòu)件的承載力大為提高,尤其是配置實腹式鋼骨柱的抗剪承載力有很大提高,有利于減小構(gòu)件截面尺寸和結(jié)構(gòu)抗震;(2)具有更大的剛度和阻尼,有利于控制結(jié)構(gòu)的變形;(3)外包混凝土提高了結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性。
1鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展
鋼骨混凝土的研究始于20世紀的歐美。1904年在英國,為滿足鋼結(jié)構(gòu)的防火要求,在鋼柱表面包裹一層混凝土,形成包鋼結(jié)構(gòu),是SRC柱的雛形。1908年Burr完成了空腹式鋼骨混凝土柱的試驗,發(fā)現(xiàn)型鋼在外包了混凝土后強度和剛度大大提高。
從1960年起,英國開始改進組合柱設計方法的研究,以此為基礎形成了英國規(guī)范B55400:part5(1979)。1981年德國制定了SRC柱設計草案,1984年形成正式版本。1985年英、德、法、荷四國共同制定了歐洲組合結(jié)構(gòu)設計規(guī)范Eurocodes,此規(guī)范假定型鋼與混凝土完全交互作用,構(gòu)成截面僅有一個對稱軸,將型鋼和混凝土均按照矩形應力塊理論考慮,采用極限強度設計方法進行設計。
1979年美國由SSLC提出了基于純型鋼的允許應力設計方法;1989年的美國混凝土規(guī)范ACI-318中將型鋼視為等值的鋼筋,然后再以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設計方法進行SRC構(gòu)件的設計;1993年,鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范AISC-LRFD則采用了極限強度的設計方法來設計SRC結(jié)構(gòu),將鋼筋混凝土部分轉(zhuǎn)換成等值型鋼,按照鋼結(jié)構(gòu)的設計方法進行設計;1994年NEHRP建筑業(yè)抗震設計規(guī)則的建議草案中設置了專章討論組合結(jié)構(gòu)的設計,綜合了ACI與AISC-LRFD設計方法,并增加了組合結(jié)構(gòu)的設計內(nèi)容。
前蘇聯(lián)于1949年建筑科學技術研究所編制了《多層房屋勁性鋼筋混凝土暫行設計技術條件》(BTY-03-49),1951年蘇聯(lián)電力工業(yè)部出版了《勁性鋼筋混凝土設計規(guī)范》,1978年制定并頒布了《勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計指南》。
日本由于客觀條件原因在建筑中多采用抗震性能較好的鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)形式。早在1905年,白石直野設計的和田東京倉庫的柱就采用了鋼骨混凝土柱。1921年東京建成了高30m的日本興業(yè)銀行,就是日本典型的全鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),在1923年的東京大地震中表現(xiàn)出良好的抗震性能。從此鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)被大量采用,1951年開始對SRC結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)研究,1958年制定了《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設計標準》。日本標準以“強度疊加法”作為理論基礎,沒有考慮鋼骨與混凝土之間的相互作用,設計偏于保守。
我國在上世紀80年代以后,冶金部建筑研究總院率先進行了鋼骨混凝土軸壓短柱、偏壓短柱、偏壓長柱和鋼骨混凝土梁的試驗研究。另外,中國建筑科學研究院、清華大學、同濟大學、東南大學、西南交通大學等單位先后對各種形式的鋼骨混凝土構(gòu)件進行了試驗研究。在這些研究成果的基礎上,1997年11月冶金工業(yè)部建筑研究總院負責編制了《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)程》(YB9082-97)。
2鋼骨混凝土的工程應用
鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的力學性能,早就得到了廣大結(jié)構(gòu)工程師的重視,特別是在一些多震的發(fā)達國家和地區(qū)。
美國:休斯頓得克斯商業(yè)中心大廈,79層,305m高,均采用鋼骨混凝土外框架一鋼骨混凝土內(nèi)筒結(jié)構(gòu);休斯頓海灣大樓,52層,221m高,采用鋼骨混凝土柱一鋼梁框架結(jié)構(gòu)。
其它地區(qū):香港中銀大廈,72層,363m高,下部為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),上部為鋼結(jié)構(gòu);悉尼愷特斯中心,198m高,采用鋼筋混凝土內(nèi)筒、型鋼混凝土剛性懸掛內(nèi)部樓層、型鋼混凝土外柱結(jié)構(gòu);新加坡財政部大樓,55層,242m高,型鋼混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。
前蘇聯(lián)在二戰(zhàn)后的廠房及橋梁設計中采用大量此結(jié)構(gòu),并出版了“設計指南”。
日本在經(jīng)歷幾次大地震后,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)受了考驗,更加促進了鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)在日本的研究和發(fā)展。1981-1985年之間日本所建造的六層以上的建筑,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的占了45.2%,占總面積的62.8%,其中10-15層的高層建筑中,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)占了90%。
我國從50年代開始主要在工業(yè)廠房方面應用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。20世紀80年代以來,我國在北京、上海等地相繼建了一批該種結(jié)構(gòu)的高層建筑。如北京香格里拉飯店,地上24層,地下2層,高82.7米,為鋼骨混凝土和鋼筋混凝土混和結(jié)構(gòu)一鋼骨混凝土框架、鋼筋混凝土核心筒,底層外柱尺寸為800mm*1000mm,內(nèi)柱為800mm*800mm;上海瑞金大廈,地上27層,地下1層,總高度107米,1到9層為鋼骨混凝土和鋼筋混凝土混和結(jié)構(gòu),9層以上為鋼柱一鋼筋混凝土內(nèi)筒結(jié)構(gòu);北京的國際貿(mào)易中心大廈、上海的金茂大廈、深圳的鴻昌大廈等都部分或者全部采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。隨著我國多、高層建筑的迅速發(fā)展,鋼骨混凝土在我國的應用將越來越廣泛。
3結(jié)語
隨著我國現(xiàn)代化建設的發(fā)展,高層、超高層建筑迅速發(fā)展,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的應用越來越廣泛。目前,國內(nèi)外對鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)有諸多方面的研究,也取得了許多科研成果。但在一些設計和計算方法上仍略顯落后,應適時引進一些先進的結(jié)構(gòu)設計理念,進一步完善鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設計理論,為鋼骨混凝土在工程上推廣應用提供科學依據(jù)。
參考文獻
[1]日本建筑學會.鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計標準及解說.馮乃謙,葉列平等譯.北京:能源出版社.
[2]Architectural Institute of Japan. AIJ Standards for Structural Calculation of Steel Reinforced Concrete Structures (1987).1991