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序論:在您撰寫混凝土結構設計標準時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
關鍵詞:混凝土結構;設計;常見問題;控制措施
1 前言
在混凝土結構設計中,經常會遇到結構概念、設計理論、設計方法、設計質量等方面的問題,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。在混凝土結構設計中,一定要嚴格遵守各種標準、規范,對于缺少明確規定的項目則要根據以往的設計經驗加以控制,從而全面提升混凝土結構的經濟性與安全性。
2 現代工程混凝土結構設計的現狀及問題
2.1 結構計算方面的問題
在混凝土結構設計中,結構計算與分析的重要性是不容忽視的,特別是提高內力分析的準確性,對于設計質量的優劣有著重要的影響。在國內現階段的混凝土結構設計中,結構計算方面的問題主要表現在專業軟件的選擇與應用,目前國內外建筑市場中提供的專業計算軟件較多,由于各種計算軟件采取的計算模型與方式不同,其計算結果會有所差異。雖然各種專業軟件的結構計算結果差別較小,但是對于設計標準與規范卻有著很大的影響。國內在混凝土結構設計中,常用的結構計算軟件主要有: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,而忽略了結構類型,必然會導致結構計算中出現紕漏。另外,在混凝土結構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,前期的數據采集、整理、錄入與分析中存在的問題較為常見,在應用軟件進行結構計算時,其結果的準確性、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
在混凝土結構設計中,地基與基礎設計是其重要項目之一,也是決定主體結構安全性、穩定性、抗震性的關鍵因素。在混凝土結構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,將導致混凝土結構建筑出現局部不均勻沉降、變形的問題。在混凝土結構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,否則建筑的穩定性會受到較大的威脅。
2.3 上部結構設計方面的問題
在混凝土上部結構設計中,由于框剪結構、剪力墻等布置不均勻,可能導致施工中出現剪力墻單肢剛度過大的問題,造成結構中的應力過度集中,最終導致在使用中剪力墻遭受不同程度的破壞。同時,在混凝土上部結構設計中,梁板構件的設計難度也相對較大,如何合理布置各種構件,對于設計質量的影響也是比較大的。
3 混凝土結構設計的具體控制措施
3.1 結構計算
在混凝土結構設計中,結構計算的主要目的是利用專業軟件計算出各種荷載,其中主要包括:結構自重,設備荷載、滿足各種使用功能的活荷載,以及地震力、溫度變化產生的應力等。在混凝土結構設計的荷載計算中,所有的荷載規范都要符合相關的技術文件規定,對于缺少明確規定的荷載計算項目,設計人員要根據現場測量與勘察的實際結果,合理進行計算。在國內的混凝土結構建筑施工中,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構建筑而言,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,對于此類工程的結構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
在混凝土結構設計中,設計人員必須認識到地基與基礎設計的重要性,特別是對于主體結構安全性、穩定性、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與水文條件、上部結構類型、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生率。在混凝土結構建筑的地基與基礎設計中,設計人員必須了解相鄰地下構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的提高。在計算基礎的寬度與面積時,經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。在混凝土結構建筑的地基與基礎設計中,如果地下結構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 上部結構設計
在混凝土上部結構設計中,國內通常采用延性設計、連梁設計的方式。設計人員在進行上部結構設計時,要充分考慮混凝土結構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,其墻肢的數量最少為4肢。當第一級別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,在混凝土上部結構設計中,各種混凝土構件必須進行科學、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 結語
總之,在混凝土結構的設計中,必須采取有效的控制措施,其設計質量是否達標之間關系到人民生命財產安全,如果出現重大安全事故,能造成嚴重的經濟損失和人員傷亡?;炷两Y構設計涉及到的項目與內容較多,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素質與能力,熟悉各種專業軟件的使用要求與技巧,從而有效提升混凝土結構設計關注的效率與質量,保障工程項目施工的順利開展與進行。
參考文獻
[1]趙洪文.混凝土結構建筑對于施工技術的要求及施工工藝的發展趨勢[J].重慶建筑學報,2009,(01):34-35
[2]王瑞玉,蔣光成.國內混凝土結構建筑裂縫位的措施與方法探析[J].吉林建筑科學,2003,(02):67-68
【關鍵詞】混凝土結構;結構設計;結構分析
1引言
任何混凝土結構設計都是為實現某些特定功能。隨著建筑業迅速發展,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,也使結構設計中存在一些質量問題,所以在混凝土結構設計過程中,影響混凝土重要質量問題,必須引起工程結構設計者高度重視。
2混凝土結構設計基本要求
2.1遵守設計規范要求
混凝土結構設計師在對建筑結構進行設計過程中,首先,應該做到按國家與地方有關結構設計法規、規程、規范以及設計標準中規定要求執行。盡管目前我國各行業混凝土結構設計規范,在設計理論方面還不是很統一,但是混凝土建筑結構設計通常參考規范有《混凝土結構設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》、《建筑結構荷載規范》、《建筑地基基礎設計規范》、《建筑抗震設計規范》等等,在結構設計時,結構工程師應遵守這些規范最基本原則來進行混凝土結構設計。
2.2考慮現場施工材料質量
為能夠滿足混凝土結構功能殊性能要求,再設計時應充分考慮到現場施工材料資料,混凝土結構材料質量與現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,對水泥性能與凝結時間要求等因素,在施工現場決定選用外加劑以及其參入數量都應該了解。
3常見混凝土結構設計問題以及解決方案
3.1在結構計算與分析階段常見問題
目前,在混凝土結構計算與分析階段,如何高效地、準確地對工程進行內力分析,同時按照規范要求進行結構設計與處理,這是決定工程結構設計質量好壞關鍵。因此,混凝土結構設計者,應該對這一階段常見問題,必須清醒認識。
在結構總體設計階段,經常受到困擾問題是對設計結構整體計算軟件選擇問題。不同軟件采用計算數學模型不同,所以不同軟件計算最終計算結果也有所不同。雖然結果差別較小,但是對結構設計標準與規范卻有很大影響?,F在比較流行結構計算軟件并不少,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,而忽視設計結構類型,要么只考慮結構類型而忽視對結構設計計算軟件本身分析,所以導致在結構總體設計計算階段,設計結構工程就出現很多問題。
對于結構設計師,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本身優越與否,還應該分析這種計算軟件是否與設計結構類型相適應。因此,結構設計工程師必須做到,對各個結構設計計算軟件數學模型特點進行分析、對比與系統研究,熟悉結構設計類型,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勘察報告,而進行設計情況。如果地質勘查不夠細致、全面、內容模糊情況時,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;有很多混凝土結構設計都未對處理后地基進行變形驗算,而根據有關規定,當結構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范》相關規定;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
在計算下臥層頂地基承載力時,只能進行深度修正,修正系數應根據土層來決定。當擴散角所取數值滿足有關規范中規定時,可直接采用;當不滿足時可根據規范附錄中,平均應力系數來進行計算。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整。
3.3上部混凝土結構設計過程中存在問題
目前,作為混凝土結構設計中,上部結構設計是最為關鍵的部位,也是體現特殊功能,特定力學結構性質的部位。主流混凝土結構有框架結構、剪力墻結構、框剪墻結構以及框支剪力墻結構,而這些混凝土結構在實際設計時,往往出現配筋不夠、超配筋等情況。這樣容易造成混凝土結構設計中的上部結構等工程強度不足。
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。如出現未進行定義,而實際配筋率又滿足計算結果,那么在實際施工中就會出現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果。對超短柱來說,在整個結構設計中應盡量避免,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實際配筋大于計算結果情況,主要原因有:繪圖時只標注支座一側配筋;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,否則會出現連梁的腰筋配筋率不滿足標準情況。
4)框支剪力墻;在結構設計中應該重點考慮轉換層,因為轉換層是整個框支剪力墻中比較薄弱樓層結構,在相關計算時,應根據相關規定將其地震剪力乘以增大系數來計算相關參數。框支柱、框支梁的縱筋各項系數都應滿足有關規定的要求。
3.4混凝土結構設計中其他問題
1)各專業間配合:由于專業分工發展,一個結構設計團隊由各個不同領域專業人才構成,整個項目從設計到施工也是由很多不同團隊負責,因此,專業間配合問題顯得尤為突出?;炷两Y構設計與施工組織之間,涉及到結構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量,甚至整個設計理念與風格。結構設計專業人員不可只專注于設計,而忽視配合施工工藝技術,否則就會出現很多大的問題。
2)混凝土設計耐久性:混凝土結構功能有三方面內容:適用性、安全性、耐久性,目前,混凝土結構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,混凝土結構設計在這兩方面做得比較好。結構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?;炷两Y構因耐久性不足而失效的現象已經屢見不鮮,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。影響混凝土結構耐久性因素主要有內部與外部兩個方面。再結構設計時應該區別進行考慮。這真對不同結構功能需要,考慮避免降低結構耐久性的影響因素。這樣設計出來的混凝土結構才是最科學,最合理的。
結語
混凝土結構設計本身是個長期、循環、復雜兼具深度和廣度的專業。對于企業來講講究的是效率和效益,因此,目前混凝土結構設計問題產生的主要原因在于設計時間短、設計任務大而重。混凝土結構設計質量密切關系到人民生命財產安全,責任重大。因此,我們必須從根本做起,做好混凝土結構設計,總結設計經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、對實踐經驗不斷進行總結才能做出較好的作品
參考文獻
[1] 周克榮等編著.混凝土結構設計[M].同濟大學出版社.2001.8.
[2] 賈慧麟.混凝土結構的耐久性[J].華章,2011(05):47-47.
[3] 王剛.混凝土結構設計探討[J]才智,2011(25):85-86.
關鍵詞:給水排水工程 伸縮縫 結構設計標準
2002 年由建設部和中國工程建設標準化協會頒發了一系列給水排水工程結構設計技術標準,在執行過程中審查施工圖發現,在若干問題上易出現偏差, 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構特征及其應用標準
國家標準與協會標準的應用根據我國1989 年頒發施行的 中華人民共和國標準化法,規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、財產安全、環保方面。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過科學論證和大量的工程實踐經驗的總結,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。
給水排水工程結構的設計要求,完全不同于民用建筑結構也不同于水工結構。據此,給水排水工程結構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。需要強調的是對管道進行結構設計,不能只按產品標準隨意選用,需通過結構設計核算后,選定合適的產品。
總之,給水排水工程結構設計應按本系列的標準執行,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構的設計標準。
二、 保證結構耐久性的措施
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、 抗滲和抗凍等級等要求。
2.構件截面設計:①按彈性體系,不考慮塑性內力重分布;②對中心受拉或小偏心受拉的構件,需按抗裂度核算,不允許裂縫出現;③對于受彎、大偏心受拉或壓的構件,要以控制裂縫寬度進行核算,避免構件內鋼筋在開裂部位加劇銹蝕,影響結構的耐久性。
3.構造措施:鋼筋凈保護層厚度的最小值規定;提高構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溫度筋的最小配筋率。
三、裂縫寬度計算式
鋼筋混凝土結構構件裂縫寬度計算式,在2002年頒發的給水排水工程結構設計系列標準中,仍引用 給水排水工程結構設計規范GBJ69 84 中的公式。應用此項公式的計算結果以及對受彎、大偏拉、大偏壓的銜接計算,與民用建筑的 混凝土結構設計規范 GB50010 2001中的計算公式得出的結果不相等同,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。
鋼筋混凝土結構構件的裂縫寬度計算是難度很大的,由于影響因素眾多,根據現有的試驗數據,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),區別于其他條文中的Calculation。據此,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
對于貯水構筑物的結構設計中,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,規范規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,裂寬發展的時間效應系數取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形成,在閉水試驗的幾天時間內,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,但具體取值尚難以定量。目前只能取1 8 ,待積累經驗后,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常導致池體開裂,據此規范提出設置變形縫的要求。如英國BS 標準中列有詳盡的規定。在國內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,《規范》提出了應用的條件,強調了工程實踐經驗。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象,工程實踐已反映了多起構筑物施加外加劑后仍然出現墻體開裂的狀況。對此,應該明確《規范》首先強調的是設置變形縫,通常只是在結構上處理比較困難時,才考慮摻加外加劑擴大以變形縫間距,且不得超過《規范》規定間距的兩倍。
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,如果施工質量不佳,不論在任何部位都是不能允許的;其次是現行的變形縫構造并不是很復雜,不難保證施工質量。
六、矩形盛水構筑物的角隅應力應予重視
矩形盛水構筑物的墻體拐角處,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墻體上的邊緣反力,應以控制開裂核算。
七、結語
本人根據給水排水結構設計規范和已建工程較經驗,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驗,注意細節問題,并加以總結。其目的是使結構設計更加完善,提高質量水平。
參考文獻
[1]給水排水工程結構設計規范編制組.《給水排水工程結構設計規范 》[S]
[2]胡德鹿.新規范結構的設計使用年限[J].工程建設標準化,2005年第2期
[3]國家標準.給水排水工程構建物結構設計規范(GB50069-2002)[S]
關鍵詞:給水排水工程 伸縮縫 結構設計標準
2002 年由建設部和中國工程建設標準化協會頒發了一系列給水排水工程結構設計技術標準,在執行過程中審查施工圖發現,在若干問題上易出現偏差, 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構特征及其應用標準
國家標準與協會標準的應用根據我國1989 年頒發施行的 中華人民共和國標準化法,規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、財產安全、環保方面。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過科學論證和大量的工程實踐經驗的總結,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。
給水排水工程結構的設計要求,完全不同于民用建筑結構也不同于水工結構。據此,給水排水工程結構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。需要強調的是對管道進行結構設計,不能只按產品標準隨意選用,需通過結構設計核算后,選定合適的產品。
總之,給水排水工程結構設計應按本系列的標準執行,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構的設計標準。
二、 保證結構耐久性的措施
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、 抗滲和抗凍等級等要求。
2.構件截面設計:①按彈性體系,不考慮塑性內力重分布;②對中心受拉或小偏心受拉的構件,需按抗裂度核算,不允許裂縫出現;③對于受彎、大偏心受拉或壓的構件,要以控制裂縫寬度進行核算,避免構件內鋼筋在開裂部位加劇銹蝕,影響結構的耐久性。
3.構造措施:鋼筋凈保護層厚度的最小值規定;提高構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溫度筋的最小配筋率。
三、裂縫寬度計算式
鋼筋混凝土結構構件裂縫寬度計算式,在2002年頒發的給水排水工程結構設計系列標準中,仍引用 給水排水工程結構設計規范gbj69 84 中的公式。應用此項公式的計算結果以及對受彎、大偏拉、大偏壓的銜接計算,與民用建筑的 混凝土結構設計規范 gb50010 2001中的計算公式得出的結果不相等同,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。
鋼筋混凝土結構構件的裂縫寬度計算是難度很大的,由于影響因素眾多,根據現有的試驗數據,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),區別于其他條文中的calculation。據此,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
對于貯水構筑物的結構設計中,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,規范規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,裂寬發展的時間效應系數取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形成,在閉水試驗的幾天時間內,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,但具體取值尚難以定量。目前只能取1 8 ,待積累經驗后,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常導致池體開裂,據此規范提出設置變形縫的要求。如英國bs 標準中列有詳盡的規定。在國內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,《規范》提出了應用的條件,強調了工程實踐經驗。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象,工程實踐已反映了多起構筑物施加外加劑后仍然出現墻體開裂的狀況。對此,應該明確《規范》首先強調的是設置變形縫,通常只是在結構上處理比較困難時,才考慮摻加外加劑擴大以變形縫間距,且不得超過《規范》規定間距的兩倍。
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,如果施工質量不佳,不論在任何部位都是不能允許的;其次是現行的變形縫構造并不是很復雜,不難保證施工質量。
六、矩形盛水構筑物的角隅應力應予重視
矩形盛水構筑物的墻體拐角處,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墻體上的邊緣反力,應以控制開裂核算。
七、結語
本人根據給水排水結構設計規范和已建工程較經驗,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驗,注意細節問題,并加以總結。其目的是使結構設計更加完善,提高質量水平。
參考文獻:
[1]給水排水工程結構設計規范編制組.《給水排水工程結構設計規范 》[s]
[2]胡德鹿.新規范結構的設計使用年限[j].工程建設標準化,2005年第2期
[3]國家標準.給水排水工程構建物結構設計規范(gb50069-2002)[s]
關鍵詞:混凝土結構設計;承載力;配筋比例
中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:
一、混凝土結構設計基本要求
1、遵守設計規范要求 混凝土結構設計師在對建筑結構進行設計過程中,首先,應該做到按國家與地方有關結構設計法規、規程、規范以及設計標準中規定要求執行。盡管目前我國各行業混凝土結構設計規范,在設計理論方面還不是很統一,但是混凝土建筑結構設計通常參考規范有《混凝土結構設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》、《建筑結構荷載規范》、《建筑地基基礎設計規范》、《建筑抗震設計規范》等等,在結構設計時,結構工程師應遵守這些規范為最基本原則來進行混凝土結構設計。
2、考慮現場施工材料質量 為能夠滿足混凝土結構功能殊性能要求,再設計時應充分考慮到現場施工材料資料,混凝土結構材料質量與現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,對水泥性能與凝結時間要求等因素,在施工現場決定選用外加劑以及其參入數量都應該了解。
二、常見混凝土結構設計問題以及解決方案
1、在結構計算與分析階段常見的問題 目前,在混凝土結構計算與分析階段,如何高效地、準確地對工程進行內力分析,同時按照規范要求進行結構設計與處理,這是決定工程結構設計質量優劣的關鍵。因此,混凝土結構設計者,應該對這一階段常見問題,必須清晰認識。 在結構總體設計階段,經常受到困擾的是對設計結構整體計算軟件如何選擇的問題。不同軟件采用計算數學模型不同,所以不同軟件計算最終計算結果也有所不同。雖然結果差別較小,但是對結構設計標準與規范卻有很大影響?,F在比較流行結構計算軟件并不少,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,而忽視設計結構類型,要么只考慮結構類型而忽視對結構設計計算軟件本身分析,所以導致在結構總體設計計算階段,設計結構的工程就出現很多問題。 對于結構設計師,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本身優越與否,還應該分析這種計算軟件是否與設計結構類型相適應。因此,結構設計工程師必須做到,對各個結構設計計算軟件數學模型特點進行分析、對比與系統研究,熟悉結構設計類型,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勘察報告,而進行設計情況。如果地質勘查不夠細致、全面、內容模糊情況時,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;有很多混凝土結構設計都未對處理后地基進行變形驗算,而根據有關規定,當結構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范》相關規定進行;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 在計算下臥層頂地基承載力時,只能進行深度修正,修正系數應根據土層來決定。當擴散角所取數值滿足有關規范中規定時,可直接采用;當不滿足時可根據規范附錄中,平均應力系數來進行計算。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整。
3、上部混凝土結構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。如出現未進行定義,而實際配筋率又滿足計算結果,那么在實際施工中就會出現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。框架柱程序可以進行自行判定。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果。 2)框架梁:框架梁計算是容易出現實際配筋大于計算結果情況,主要原因有:繪圖時只標注支座一側配筋;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,否則會出現連梁的腰筋配筋率不滿足標準情況。 4)框支剪力墻;在結構設計中應該重點考慮轉換層,因為轉換層是整個框支剪力墻中比較薄弱樓層結構,在相關計算時,應根據相關規定將其地震剪力乘以增大系數來計算相關參數??蛑е?、框支梁的縱筋各項系數都應滿足有關規定的要求。
4、混凝土結構設計中其他問題 1)各專業間配合:由于專業分工發展,一個結構設計團隊由各個不同領域專業人才構成,整個項目從設計到施工也是由很多不同團隊負責,因此,專業間配合問題顯得尤為突出?;炷两Y構設計與施工組織之間,涉及到結構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量,甚至整個設計理念與風格。結構專業設計人員不可只專注于設計,而忽視配合施工工藝技術,否則就會出現很多大的問題。 2)混凝土設計耐久性:混凝土結構功能有三方面內容:適用性、安全性、耐久性,目前,混凝土結構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,混凝土結構設計在這兩方面做得比較好。結構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?;炷两Y構因耐久性不足而失效的現象已經屢見不鮮,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。影響混凝土結構耐久性因素主要有內部與外部兩個方面。再結構設計時應該區別進行考慮。這真對不同結構功能需要,考慮避免降低結構耐久性的影響因素。這樣設計出來的混凝土結構才是最科學,最合理的。
結語 混凝土結構設計本身是個長期、循環、復雜兼具深度和廣度的專業。對于企業來說講究的是效率和效益,因此,目前混凝土結構設計問題產生的主要原因在于設計時間短、設計任務大而重?;炷两Y構設計質量密切關系到人民生命財產安全,責任重大。因此,我們必須從根本做起,做好混凝土結構設計,總結設計經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、對實踐經驗不斷進行總結才能做出較好的作品
參考文獻
[1] 周克榮等編著.混凝土結構設計[M].同濟大學出版社.2001.8.
[2] 賈慧麟.混凝土結構的耐久性[J].華章,2011(05):47-47.
[3] 王剛.混凝土結構設計探討[J]才智,2011(25):85-86.
關鍵詞 混凝土結構;結構設計;結構分析
中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
任何混凝土結構設計都是為實現某些特定功能。隨著建筑業迅速發展,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。在混凝土結構設計中,經常會遇到結構概念、設計理論、設計方法、設計質量等方面的問題,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,在混凝土結構設計過程中,影響混凝土重要質量問題,必須引起工程結構設計者高度重視。
二、混凝土結構設計基本要求
1.遵守設計規范要求
混凝土結構設計師在對建筑結構進行設計過程中,首先,應該做到按國家與地方有關結構設計法規、規程、規范以及設計標準中規定要求執行。盡管目前我國各行業混凝土結構設計規范,在設計理論方面還不是很統一,但是混凝土建筑結構設計通常參考規范有《混凝土結構設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》、《建筑結構荷載規范》、《建筑地基基礎設計規范》、《建筑抗震設計規范》等等,在結構設計時,結構工程師應遵守這些規范最基本原則來進行混凝土結構設計。
2.考慮現場施工材料質量
為能夠滿足混凝土結構功能特殊性能要求,在設計時應充分考慮到現場施工材料資料,混凝土結構材料質量與現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,對水泥性能與凝結時間要求等因素,在施工現場決定選用外加劑以及其參入數量都應該了解。
三、常見混凝土結構設計問題以及解決方案
1.在結構計算與分析階段常見問題
目前,在混凝土結構計算與分析階段,如何高效地、準確地對工程進行內力分析,結構計算的主要目的是利用專業軟件計算出各種荷載,其中主要包括:結構自重,設備荷載、滿足各種使用功能的活荷載,以及地震力、溫度變化產生的應力等。同時按照規范要求進行結構設計與處理,這是決定工程結構設計質量好壞關鍵。因此,混凝土結構設計者,應該對這一階段常見問題,必須清醒認識。 在混凝土結構設計的荷載計算中,所有的荷載規范都要符合相關的技術文件規定,對于缺少明確規定的荷載計算項目,設計人員要根據現場測量與勘察的實際結果,合理進行計算。對于大型的混凝土結構建筑而言,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,對于此類工程的結構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。對于結構設計師,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本身優越與否,還應該分析這種計算軟件是否與設計結構類型相適應。因此,結構設計工程師必須做到,對各個結構設計計算軟件數學模型特點進行分析、對比與系統研究,熟悉結構設計類型,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
在混凝土結構設計中,設計人員必須認識到地基與基礎設計的重要性,特別是對于主體結構安全性、穩定性、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與水文條件、上部結構類型、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生率。在混凝土結構建筑的地基與基礎設計中,設計人員必須了解相鄰地下構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的提高。在計算基礎的寬度與面積時,經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。在混凝土結構建筑的地基與基礎設計中,如果地下結構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
在計算下臥層頂地基承載力時,只能進行深度修正,修正系數應根據土層來決定。當擴散角所取數值滿足有關規范中規定時,可直接采用;當不滿足時可根據規范附錄中,平均應力系數來進行計算。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整。
4上部混凝土結構設計問題
目前,作為混凝土結構設計中,上部結構設計是最為關鍵的部位,也是體現特殊功能,特定力學結構性質的部位。主流混凝土結構有框架結構、剪力墻結構、框剪墻結構以及框支剪力墻結構。設計人員在進行上部結構設計時,要充分考慮混凝土結構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,其墻肢的數量最少為4肢。當第一級別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,在混凝土上部結構設計中,各種混凝土構件必須進行科學、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。如出現未進行定義,而實際配筋率又滿足計算結果,那么在實際施工中就會出現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果。在結構設計中應該重點考慮轉換層,因為轉換層是整個框支剪力墻中比較薄弱樓層結構,在相關計算時,應根據相關規定將其地震剪力乘以增大系數來計算相關參數??蛑е?、框支梁的縱筋各項系數都應滿足有關規定的要求。
5.混凝土設計耐久性
混凝土結構功能有三方面內容:適用性、安全性、耐久性,目前,混凝土結構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,混凝土結構設計在這兩方面做得比較好。結構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?;炷两Y構因耐久性不足而失效的現象已經屢見不鮮,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。影響混凝土結構耐久性因素主要有內部與外部兩個方面。再結構設計時應該區別進行考慮。這真對不同結構功能需要,考慮避免降低結構耐久性的影響因素。這樣設計出來的混凝土結構才是最科學,最合理的。
四、結束語
混凝土結構設計本身是個長期、循環、復雜兼具深度和廣度的專業,混凝土結構設計質量密切關系到人民生命財產安全,責任重大。因此,我們必須從根本做起,在混凝土結構的設計中,必須采取有效的控制措施。同時,總結設計經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量。
參考文獻
[1]周克榮等編著.混凝土結構設計[M].同濟大學出版社.2001.8.
關鍵詞:鋼骨混凝土結構;高層建筑
0引言
鋼骨混凝土結構是指在鋼筋混凝土結構的基礎上加入鋼骨,使兩者形成整體而充分發揮各自優勢、達到共同工作的組合結構。這種結構在日本稱為鋼骨鋼筋混凝土結構(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構(SteelEncasedConcreteStructure)[3-4],我國過去一直將其稱為勁性鋼筋混凝土結構。
在鋼骨混凝土結構中,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點,其受力性能優于這兩種結果的簡單疊加。這種結構優點有:(1)配置鋼骨使構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,有利于減小構件截面尺寸和結構抗震;(2)具有更大的剛度和阻尼,有利于控制結構的變形;(3)外包混凝土提高了結構的耐久性和耐火性。
1鋼骨混凝土結構的發展
鋼骨混凝土的研究始于20世紀的歐美。1904年在英國,為滿足鋼結構的防火要求,在鋼柱表面包裹一層混凝土,形成包鋼結構,是SRC柱的雛形。1908年Burr完成了空腹式鋼骨混凝土柱的試驗,發現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構設計規范Eurocodes,此規范假定型鋼與混凝土完全交互作用,構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年的美國混凝土規范ACI-318中將型鋼視為等值的鋼筋,然后再以鋼筋混凝土結構的設計方法進行SRC構件的設計;1993年,鋼結構設計規范AISC-LRFD則采用了極限強度的設計方法來設計SRC結構,將鋼筋混凝土部分轉換成等值型鋼,按照鋼結構的設計方法進行設計;1994年NEHRP建筑業抗震設計規則的建議草案中設置了專章討論組合結構的設計,綜合了ACI與AISC-LRFD設計方法,并增加了組合結構的設計內容。
前蘇聯于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年蘇聯電力工業部出版了《勁性鋼筋混凝土設計規范》,1978年制定并頒布了《勁性鋼筋混凝土結構設計指南》。
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構形式。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的日本興業銀行,就是日本典型的全鋼骨混凝土結構,在1923年的東京大地震中表現出良好的抗震性能。從此鋼骨混凝土結構被大量采用,1951年開始對SRC結構進行系統研究,1958年制定了《鋼骨混凝土結構設計標準》。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月冶金工業部建筑研究總院負責編制了《鋼骨混凝土結構設計規程》(YB9082-97)。
2鋼骨混凝土的工程應用
鋼骨混凝土結構具有良好的力學性能,早就得到了廣大結構工程師的重視,特別是在一些多震的發達國家和地區。
美國:休斯頓得克斯商業中心大廈,79層,305m高,均采用鋼骨混凝土外框架一鋼骨混凝土內筒結構;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構。
其它地區:香港中銀大廈,72層,363m高,下部為鋼骨混凝土結構,上部為鋼結構;悉尼愷特斯中心,198m高,采用鋼筋混凝土內筒、型鋼混凝土剛性懸掛內部樓層、型鋼混凝土外柱結構;新加坡財政部大樓,55層,242m高,型鋼混凝土核心筒結構。
前蘇聯在二戰后的廠房及橋梁設計中采用大量此結構,并出版了“設計指南”。
日本在經歷幾次大地震后,鋼骨混凝土結構經受了考驗,更加促進了鋼骨混凝土結構在日本的研究和發展。1981-1985年之間日本所建造的六層以上的建筑,鋼骨混凝土結構的占了45.2%,占總面積的62.8%,其中10-15層的高層建筑中,鋼骨混凝土結構占了90%。
我國從50年代開始主要在工業廠房方面應用鋼骨混凝土結構。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構的高層建筑。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構一鋼骨混凝土框架、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構,9層以上為鋼柱一鋼筋混凝土內筒結構;北京的國際貿易中心大廈、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構。隨著我國多、高層建筑的迅速發展,鋼骨混凝土在我國的應用將越來越廣泛。
3結語
隨著我國現代化建設的發展,高層、超高層建筑迅速發展,鋼骨混凝土結構的應用越來越廣泛。目前,國內外對鋼骨混凝土結構有諸多方面的研究,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構設計理念,進一步完善鋼骨混凝土結構設計理論,為鋼骨混凝土在工程上推廣應用提供科學依據。
參考文獻
[1]日本建筑學會.鋼骨鋼筋混凝土結構設計標準及解說.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