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混凝土結構設計賞析八篇

發布時間:2023-10-07 15:56:54

序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的混凝土結構設計樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。

第1篇

1混凝土結構設計的原理

1.1混凝土結構設計過程中的抗震設計

為了更好的將混凝土應用到各個行業中,在進行混凝土結構設計的時候,我們必須要首先準確的了解并且掌握所有混凝土結構設計的原理,而在所有結構設計原理中,抗震設計是極其重要的原理之一。對于抗震設計原理而言,它受地質條件影響比較大。眾所周知的是,在建筑工程施工過程中,混凝土柱需要承受的力比較大,尤其是在一些高壓力的情況下,混凝土柱很難具有一定的延展性能,甚至可能會導致混凝土柱出現變形的情況,因此,為了更好的避免這一現象,在進行結構設計的時候,我們必須要嚴格的遵循“強柱弱梁”的設計原則,保證承受壓力的部分具有一定的延展性能。另外,在進行設計的過程中,我們還應該盡可能的通過控制受壓區的高度,以及梁的上部和下部之間的比例關系,通過改變各種內力之間的系數關系不斷地增加所有混凝土柱承受壓力的性能。

1.2抗裂設計

在將混凝土應用到建筑工程施工的過程中,為了更好的確保建筑物的質量,我們必須要確保所有建筑物具有一定的抗裂能力,進而更好的避免建筑物出現裂縫。而導致混凝土結構物出現裂縫的主要原因就是結構物本身的耐久性、防水性能降低,因此,進行裂縫控制是將混凝土結構設計更好的應用到建筑工程的有效手段之一。例如,在進行混凝土結構設計的過程中,為了更好的提高所有混凝土結構物的抗裂性能,我們必須要針對不同的結構采取相對應的抗裂對策。如在進行混凝土原材料選擇的時候,我們必須要選擇正規的廠家進行原材料的購買,在購買的過程中應該由專業的工作人員選擇高質量的混凝土原材料。同時,我們還應該盡可能的選擇水化熱比較低的水泥,控制好水與灰的比例,適當的在材料中添加一些外加劑,這樣可以更好的防止混凝土結構物出現開裂的現象。另外,在進行混凝土結構設計的過程中,我們還應該盡可能的加大梁的截面積或者則可以增加板的厚度,進而不斷的提高混凝土結構的強度,只有混凝土結構物的強度提高了,才能更好的確保混凝土結構物具有足夠的安全性和耐久性。

1.3混凝土結構設計中的平面設計

除了抗震設計和抗裂設計,在將混凝土應用到實際施工過程中,我們還必須要嚴格的遵循平面設計這一原則。隨著我國經濟的快速發展,對于建筑物結構設計質量水平提出了越來越高的要求,同時對于混凝土結構設計也提出了比較高的要求。如在進行混凝土結構設計的過程中,我們必須要盡可能的確保整個設計平面的規則、簡單以及對稱,這樣可以更好的提供混凝土結構物的剛度以及承載能力,最終不斷的提高混凝土結構物的抗裂、抗震能力。另外,在進行結構設計的時候,我們還應該確保所有結構的平面、立面以及結構布置具有一定的規則性,同時還應該具備合理的傳遞力的途徑以及方式,進而使得作用在混凝土上部結構的力都能夠直接的傳遞到目的地,避免了中間的傳遞過程。最后,還應該確保混凝土結構物具有整體的可靠性以及牢固性,進而更好的避免因為外來力的影響導致建筑出現倒塌的現象,給企業帶來巨大的經濟損失。確定構件與構件之間、結構與結構之間,該徹底分離的絕不似分非分,該牢固的絕不似接非接;處理好結構單元與結構構件承載力之間的關系,盡量設置多道抗震防線,增強結構的抗震能力。

2混凝土結構設計過程中所存在的問題

盡管幾年來我國許多企業在混凝土結構設計方面取得了比較顯著的成就,但是,盡管如此,我國許多企業在進行混凝土結構設計的過程中仍然存在著一系列的問題。例如,一些企業的混凝土結構設計管理機制不夠完善,有些設計人員在設計過程中不能嚴格的按照設計標準進行設計。另外,還有一部分設計人員的專業素養比較低,他們對于混凝土結構設計相關知識的掌握不足。最后,甚至有一些企業在進行混凝土結構設計的時候不能嚴格的按照客戶的需求進行設計,隨意的改變設計的理念,這對于促進我國混凝土結構設計的發展具有極其不利的影響。

3結束語

總而言之,在當代這樣一個社會,混凝土已經被廣泛的應用到了許多行業中,而為了更好的將混凝土材料應用到實際中,我們必須要不斷的提高混凝土結構設計的水平。而在設計的過程中,我們應該首先發現我國在混凝土結構設計過程中所存在的問題,然后盡快的根據這些問題提出相對應的解決對策。

作者:王炳監 單位:鹽城工業職業技術學院

參考文獻:

[1]紀福宏,郭惠琴.混凝土結構設計中若干問題的探討[J].山西建筑,2005.

第2篇

關鍵詞:現代;多層;混凝土;結構設計

中圖分類號: TV331 文獻標識碼: A

前言

在我國建筑施工中,對鋼筋混凝土結構的設計是十分重要且必要的。鋼筋混凝土結構設計在實際形式上看似比較簡單,但如果設計人員設計不到位,那引起的后果是相當嚴重的,甚至會影響到整個建筑工程的施工進度與施工安全。因此,設計人員在進行鋼筋混凝土框架結構設計之時,必須有針對性地解決以上問題,并做到逐一進行落實,從而確保建筑結構設計質量。

一、多層鋼筋混凝土框架結構設計要點

(一)結構設計的前提

多層鋼筋混凝土框架結構是由梁柱構件組成的空間結構,既承受豎向荷載,又承受風荷載和地震作用,因此,必須設計成雙向剛架的抗水平風荷載和水平地震作用的結構體系,并且應具有足夠的側向剛度,以滿足規范,規程所規定的樓層層間最大位移與層高之比。

(二)框架結構設計達到延性要求的措施

為保證結構具有足夠的延性,結構設計時需要采用一系列的構造措施實現,比如在《建筑抗震設計規范》中所規定的梁和柱的剪壓比,柱的軸壓比,梁端截面受壓區高度限值,梁和柱端箍筋加密區及最大最小配筋率等等。一般為了滿足梁和柱的剪壓比,柱的軸壓比的要求,可以增加梁柱的截面面積及混凝土的強度等級,當滿足了這些規定之后,便可以提高框架結構設計的延性。

(三)結構基礎選用

多層鋼筋混凝土框架結構的基礎形式一般包括鋼筋混凝土獨立柱基礎,柱下條形基礎及筏板基礎。當地基承載力較高時,可選用鋼筋混凝土獨立柱基礎或選用柱下條形基礎。鋼筋混凝土獨立柱基礎施工較為方便,基礎開挖時可以每個柱子的基礎單獨開挖,可以節省大量的工程量,施工周期較短,經濟性比較好。柱下條形基礎具有較好的空間剛度,即可將柱的荷載分不到縱橫兩個方向,又能調整基礎的不均勻沉降。筏板基礎具有整體剛度大,能有效的調整基底反力和不均勻沉降。筏板基礎又分為平板式和梁板式兩種類型,當上部結構形式為框架結構時,我們在選擇筏板基礎形式時應該盡可能的選用梁板式,因為上部框架柱傳遞給基礎的是集中力,而基礎梁的抗剪性能較好,所以選擇梁板式筏板。以上均為每個基礎形式的特點,在做設計時可以根據不同的地基情況選擇最經濟合理的一種基礎形式。

(四)結構的構造

首先,在設計框架柱,框架梁及樓板之前,除了要滿足承載力及抗震要求外,還應滿足最小截面的要求,比如柱截面四級不超過2層是不宜小于300mm,一,二,三級且超過2層時不宜小于400mm;圓柱的直徑,四級或不超過2層時不宜小于350mm,一,二,三級且超過2層時不宜小于450mm。梁的截面寬度不宜小于200mm,截面高寬比不宜大于4,凈跨與截面高度之比不宜小于4等等。

其次,框架結構的長度如果超過了規范的限制,而建筑設計時不方便留縫,因此為了降低有害裂縫的出現,應該在混凝土中添加外加劑進行補償澆筑。同時,在屋面增加保溫的厚度,樓板配成雙層雙向的鋼筋,每層都要設置鋼筋混凝土后澆帶,并加強構造措施。

再次,在跨度比較大的柱網框架結構中,為了防止樓梯間處的柱變成短柱,樓梯間處的框架柱就要對柱箍筋全長加密。而這一點在設計中往往容易被忽略,應該加強注意。

二、關于抗側移剛度與嵌固端分析

(一)影響框架柱截面大小的因素首先是豎向重力荷載。由相應的框架抗震等級控制相應的軸壓比限值,來確定框架柱截面的尺寸。另外規范規定框架結構的層間位移角限值為 1/550,在不滿足情況下,需要加大梁柱截面來提高結構的抗側移剛度。但是實踐證明,單純加大柱截面來提高結構側向剛度的做法,效率很低。應由調整改變結構體系來制定方案,當整棟建筑主要是多跨框架結構體系時,還是允許出現少量的單跨框架 ( 理解為不超過 20%).單跨框架結構體系中設置少量剪力墻,當剪力墻承擔的剪力和傾覆彎矩低于 50% 時,不視為純框架- 剪力墻結構體系,剪力墻不能成為第一道防線,剪力墻只用來輔助框架結構,滿足規范對框架結構在多遇地震下結構的彈性層間位移角限值要求,用的只是剪力墻的彈性剛度 ( 即只與 EI 有關,而與結構開裂以后的彈塑性剛度沒有關系,所以,可不關注剪力墻及連梁的超筋問題) 。帶少量剪力墻的框架結構體系應有別于框架 - 剪力墻結構體系。

(二)當建筑的地下室頂板作為上部構造的嵌固端,其構造地上一層的側向剛度,不宜大于有關規模地下一層側向剛度的 0. 5 倍,地下室外墻應為抗震墻與頂板相連接,框架構造嵌固端若滿意標準需求,在地下室需求添加剛度,僅靠添加柱截面難以滿意剛度需求,必定要設置必定數量的抗震墻,利用地下室的外墻做抗震墻是有用的辦法。地下室頂板作為嵌固端應防止開設大洞口,意圖是要保證嵌固層的整體性,且樓板的厚度不宜小于 180mm厚。梁板構造的平面外剛度較大,在地震作用下,它的平面外變形較小,同剛性樓板假定相符合,有利于傳遞水平地震力,這就闡明無梁樓蓋的板柱構造因為平面外的剛度較小,無法滿意剛性樓板假定,不能作為嵌固端樓板。如果地下室頂板不能滿意以上需求,就需求嵌固端向下移動。當地下室為兩層時可選擇地下二層頂板為嵌固層,若地下室為一層或無地下室應選根底頂面嵌固。

(三)框架結構嵌固端取在根底頂部標高,根底埋置較深的框架結構,中間設拉梁,地下形成了沒有外墻和頂板的地下室,嵌固方位選在拉梁標高是不當的,通常程序中,地下埋入土中部分設為地下室,回填土的束縛效果根據具體情況取 1 ~ 5,以完成回填土對結構的束縛效果,此刻嵌固部位取在根底頂部。

三、多層鋼筋混凝土框架結構的抗震設計

(一)當前在多層鋼筋混凝土構造構造中,常選用兩種構造,即純構造構造和有少數抗震墻的構造構造。在抗震計劃的構造挑選之前,要充沛考慮到技能和經濟的合理性,然后優先選用少數抗震墻的構造構造。而純構造構造首要運用在那些層數比較低、剛度均勻和體型比較簡略的房子施工計劃中。

(二)純構造的規劃甲類修建的房子不該選用單跨構造,丙類修建不宜選用單跨構造,一般狀況下構造梁及柱均應雙向設置,而在規劃少數抗震墻的構造構造時要注意構造有些和剪力墻有些均要雙向設置,在安置剪力墻時應盡量安置在修建物的平面基地位置,防止剛度不均勻,這種構造方式不光提高了房子的抗震性能,然后也完成了在抗震規劃時要多道防地的概念。

(三)從抗震規劃的概念上來講,地震力的巨細是和修建物的分量巨細有很大聯系的,為了減小地震力的效果,在構造規劃中修建物的房間隔墻應當選用比較輕的陶粒混凝土砌塊或許是加氣混凝土砌塊等資料。

(四)房子的規劃應在立體平和面上盡量簡略,防止大懸挑平和面高低呈現,平面宜均勻對稱。假如房子的立面平和面形狀過于復雜或許構造的剛度在平面中不均勻,可以用設置防震縫的辦法將其分隔。

(五)在相同構造的單元內,每層的構造梁就應當做在相同點標高上,防止錯層、夾層等狀況的呈現。假如這種狀況無法防止,就要對構造柱和梁構造上加強。

(六)在做抗震墻和構造柱的抗震規劃時,應確保滿意承載力需求的狀況下,盡量使下部截面大,上部截面小,逐層遞減,每層截面尺度減小的范圍應在50mm~100mm之間,防止剛度驟變。

結語

建筑構造規劃是個體系作業。作為構造規劃人員,需求有厚實的理論知識,靈敏立異的思維和嚴厲認真負責的作業態度。加深對當時房屋建筑構造規劃中常見疑問的知道與研討,不斷提高本身的構造規劃水平,使規劃的作品比現階段的其它建筑具有更高的水準、更合理和更經濟的構造方式。咱們在規劃混凝土構造時,不但要滿意受力核算需求,更要注意抗震需求,核算程序應當準確反映構造實踐嵌固和受力狀況,這樣就需求在構造核算時準確輸入參數和數據,核算結果也可以實在的反映構造的實踐情況.

參考文獻

[1] 張彥彬,王炳乾. 淺析鋼筋混凝土框架結構設計的有關問題 [J]. 林業科技情報,2010,( 01).

第3篇

【關鍵字】混凝土結構設計; 存在問題; 對策

中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:

混凝土結構具有整體性好、可模性好、耐久耐火以及造價低的優點,在我國的各項工程建設中被廣泛的應用。近年來,隨著混凝土材料的發展和結構設計水平的提高,混凝土結構應用跨度和高度都不斷地增大。但同時,由于混凝土結構容易出現裂縫、修補困難以及受氣候和季節限制的缺點,使混凝土結構在設計時容易出現一些問題。以下是對混凝土結構設計原則、存在問題以及相應對策的探討。

一. 混凝土結構設計的原則

1.整體性

混凝土結構設計的整體性原則就是要把設計的建筑的各個組成部分作為一個整體,來研究它的構成、功能和發展規律,從整體與部分、部分與部分都是相互結合的關系中發現系統的特征及運動規律。

2.動態性

混凝土結構設計的動態性原則就是要對系統的內外聯系、發展變化方向、趨勢、動力、規律、活動的速度和方式等為對象進行探索,從而使建筑設計不但滿足現在,還要兼顧未來,把握時代的發展方向。

3.結構性

建筑結構決定著建筑的性能,是性能的載體,性能還可以反作用與結構。建筑結構的各要素運動的穩定性及發展方向與結構密切相關,所以混凝土結構設計時,了解建筑結構以及結構的各要素尤為重要。

4.最優化性

建筑結構系統形成的過程也是差異整合的過程。差異的事物相互需要、支持與互補,為整合提供了前提和基礎。混凝土結構設計就是通過對差異的整合使建筑的各個部分有機地組織在一起。

二. 混凝土結構設計中存在的問題及對策

1.基礎設計

1.1無工程實地勘察報告或沒有參考臨近建筑物的地質勘察報告進行

建筑物的基礎設計的流程包括勘察、設計以及施工。目前,在我國建筑物地基基礎設計時存在地質勘探不全面、內容模糊或者沒有參考臨近建筑物的地質勘探報告進行的問題。地基基礎是建筑質量的核心,影響帶建筑安全質量及經濟效益。若地基基礎出現問題,造成的損失是無法估量的。

建筑地基基礎設計必須要嚴格按照流程進行,設計單位要嚴格把關,杜絕無工程實地勘察報告而進行設計的情況出現。對于地質勘探報告不全面、內容模糊或者沒有參考臨近建筑物的,必須要求建設單位及勘探單位補勘或重新勘探。

1.2未說明±0.00標高與地質勘察報告中所示標高的關系

在混凝土結構設計中,一些工程設計僅交待±0.00的絕對標高或未交待±0.00標高,影響到底標高和持力層的確定,導致基礎設計以及下臥層承載力不能準確地進驗算。

設計單位在工程設計中,要注意若工程地質勘察報告中采用假定標高,在總說明或基礎圖中要說明建筑所定的±0.00與工程地質勘察報告中假定標高的數值關系;若當建筑總圖和工程地質勘察報告均采用絕對標高時,就可以采用結構圖紙上標注的±0.00的絕對標高值。

1.3柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中忽視建筑物的沉降而引起的附加應力

在建筑施工中,由于建筑物上部整體重力的沉降作用,地下室底板與柱下獨立基礎會產受到附加應力,從而發生沉降變形。設計人員在設計時很容易忽視附加應力,結果導致底板開裂,造成地下室建筑的安全隱患,還會影響地基的穩定性。

針對此類問題,設計人員在對建筑物的混凝土結構設計中,要考慮工程總沉降力的大小,而在地下室底板與持力層之間采取處理措施,若工程的沉降量較小,可采用褥墊的方法,來防止開裂,養護地基。

1.4未進行地基變形的驗算或者驗算的結果不符合要求

混凝土結構設計中,一些設計人員并未按照規定對地基變形進行演算或演算不符合要求,結果造成地基基礎的安全隱患。

按照規定,甲級、乙級的建筑物設計,應按地基變形設計;丙級的建筑物設計,若采用地基處理,處理前按照《建筑地基基礎設計規范》的規定進行;地基處理后仍要做變形驗算。設計人員必須要認識到地基變形的危害性以及地基演算的重要性,嚴格按照規定進行地基變形演算。

2.上部結構設計

框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、框支剪力墻結構是混凝土結構設計中上部結構使用最多的形式。但這些結構量大面廣,比較容易出現配筋不足、超配筋等情況。

2.1框架柱

混凝土的框架柱設計中,設計人員很容易忽視角柱的自定義計算、短柱以及超短柱的剪跨比,或對短柱進行強代換,結果導致無法滿足計算結果及配筋率不足的問題。

角柱是指兩個方向與框架梁相連的框架住,計算時要進行自行定義,短柱是指剪跨比不大于2,以及因填充墻設置或樓梯平臺梁、雨篷梁的設置形成柱凈高與其界面高度之不大于4的框架柱。對于短柱而言,箍筋的間距應小于等于100 mm,箍筋體積的配筋率大于1.2%。對于剪跨比不大于2的框架柱,程序能自行判定,不能直接進行強代換,不同強度級別的箍筋均應滿足計算結果。超短柱是指剪跨比小于1.5或柱凈高與柱截面高度之比小于3的框架柱。設計人員在建筑混土結構設計中,要避免超短柱的出現。若無法避免,則要采取控制軸壓比、添加芯柱等措施。

2.2框架梁

設計人員在混凝土結構框架梁設計繪圖時,如果沒有按計算結果將配筋分別原位標注在支座兩側以及跨中配筋與支座配筋之比小于0.3或0.5,而導致實際配筋比大于計算結果,違反了相關標準。在設計時,要引起足夠的重視,避免此類問題的出現。

2.3連梁

連梁,就是連接兩片剪力墻,當遇到中震或大震時,它會首先開裂,起到耗能作用,從而使建筑物保持一定延性的梁,連梁在框架結構設計中尤為重要。但一些設計人員在設計混凝土結構時,并未認識到連梁的重要性,甚至盲目地增大它抗彎的能力或在連梁上搭框架梁,嚴重影響了建筑物的抗震性能。設計人員要對連梁的作用給予足夠的重視,設計時確保連梁的延性,從而在地震中不被首先破壞。

2.4框支剪力墻

混凝土結構設計中,很容易出現框支剪力墻布置不均勻,出現單肢鋼度過大的剪力墻,一旦破壞,則會造成嚴重的后果。設計人員要注意框支剪力墻的設計中,框支梁、框支柱縱筋的各項系數都應滿足有關規定的要求,并且要確保布置均勻。

【總結】

混凝土結構的質量關系到建筑的安全性能,在設計時必須要引起足夠的重視,設計單位要加強監管,確保設計方案嚴格按照規范進行,以確保工程質量。

【參考文獻】

[1]. 王飛. 溫小峰,混凝土結構設計中的常見問題及解決方法[J],2012(3);

[2]. 劉雅麗. 周小可,混凝土結構設計中的若干問題[J],2011,29(6);

[3]. 安景超. 混凝土結構設計常見問題分析[J]. 城市建設理論研究(電子版),2012(11);

[4]. 高友香. 關于混凝土結構設計中的相關問題淺析[J]. 商品與質量:建筑與發展,2012(3);

第4篇

關鍵詞:建筑結構;混凝土;設計

一、建筑工程混凝土結構設計過程中存在的一些問題

1、引起混凝土結構設計問題的一些常見因素

現階段混凝土結構設計中經常會不可不免得存在這樣一些問題。由于現階段人們對建筑美觀的要求越來越高,建筑形式也越來越復雜,這就加大了結構設計的難度,也給設計帶來了一些新的問題。另外建筑結構設計過程中難免會需要反復的修改,所以在設計之前很有必要將相應的準備工作做好,以便進行設計更改的時候能有一個調整的余地。對此一般常用的方法是對結構設計進行建模計算,通過計算機將結構設計中可能會出現的問題進行一個周密的預測和估算。再者在建筑結構設計中,還要保證把工程造價控制在可接受范圍內,這就需要在建筑結構設計上充分考慮投資商的經濟效益與結構安全性能的平衡。

2、混凝土結構設計中計算與分析階段的常見問題

目前的工程建設中,大都是通過計算機軟件進行結構設計等工作,這樣不僅使得建筑混凝土結構設計的準確性和可靠性得到進一步的保障,還滿足了現代化建筑結構設計的相關要求。但在不同的建筑工程施工項目中,其軟件系統的應用效果也就存在著一定的差異,因此我們在建筑設計階段中,就需要根據工程施工的實際情況,對混凝土結構設計計算和分析方式進行相應的分析,從而保障建筑工程的施工質量。

3、混凝土結構設計中,地基與基礎設計中常見問題

在建筑工程施工中,基礎結構的設計有著十分重要的意義,這也是保障混凝土結構施工質量的主要內容。但是我們在對其地基基礎結構進行施工的過程中。其建筑物時常會出現沉降的現象,這就對建筑結構的穩定性和可靠性有著一定的影響。而且如果其基礎結構的穩定性存在著一定的問題,還可能會破壞了建筑基礎底板的質量,為此我們就需要采用相應的技術手段來對其進行處理,從而保障建筑結構的穩定性。

二、建筑結構混凝土的設計要點

1、混凝土結構設計中的一些注意事項

設計之前必須測試地基的承載能力和壓縮性能等工程指標,設計過程中要考慮支撐架的穩定性以及控制鋼筋的錨固長度,只有這樣才能使得建筑結構設計的最終效果令人滿意。在進行建筑結構的設計之前必須要和承包商、投資商有一個全面和諧的溝通過程,這主要是來討論建筑結構的形式以及施工的具體要求。這樣將會有利于設計人員充分了解本次建筑工程的施工基調,對整個建筑工程的結構設計思路有一個明確的方向。對于不同的基礎形式,所出現的問題和解決辦法也各不相同。常見問題如下:對于地下車庫中的柱下獨立基礎,基礎埋深的計算方法因各地方基礎規范有不同的規定,對基礎底面積大小影響較大。當庫底板厚度滿足一定要求的情況下,獨立基礎的埋深可取自室外地面及室內地面計算埋深的平均值。對于平板筏板基礎,上部結構剛度、板底地基土的基床系數等都對筏板的計算有一定影響。設計時應將上部結構剛度傳給基礎,考慮基礎與上部結構的共同作用,并合理選取基床系數,有效降低基礎工程量。另外,基礎底板及地下室的外輪廓應盡量簡潔,有利于防水工程的施工和降低造價。

2、解決混凝土結構計算與分析階段中常見問題的對策

設計師們在對建筑混凝土結構進行設計的過程中,除了要對計算軟件的特點進行相應的比較研究以外,還要對建筑設計的相關內容進行全面了解,從而根據工程施工的實際情況,采用相應的技術手段對其進行處理,以確保工程的施工質量。而且在施工的過程中,設計人員也要根據工程施工的相關要求,對混凝土結構的尺寸大小進行嚴格的控制,并采用相應的設計技術方法對其進行處理,以確保建筑混凝土結構的質量和強度得到有效的控制。我們還要對施工材料的質量進行有效的控制,以避免在建筑混凝土結構設計的過程中,其質量無法滿足工程設計的相關要求。

3、關于混凝土結構設計中,地基與基礎設計處理對策

針對不同程度的沉降量的工程,地基與基礎設計所采取的處理措施也是不同的。對于沉降量相對較小的工程,可以采用褥墊的方法處理,也就是說在地下室與持力層之間形成的保護層,在沉降作用發生時,保護層會承受一部分的附加應力,防止地下室底板因受力過度而開裂或沉降。同時,對天然地基也起到了養護的作用。這樣,地基保養便從根本上達到了解決。對于有地下室的建筑,地下水的季節性變化也是影響地下室底板的重要因素。當降水期來臨,地下水位升高。底板的防水設計以及整體結構的抗浮設計就顯得尤為重要。一般的地下室建筑,由于柱下承臺的形式比較復雜,其基槽地膜形狀也是較為繁復的,建筑復雜的外在輪廓一方面加大了防水設計的難度,另一方面,增加了工程造價。很多設計工程師僅僅考慮到建筑物當時當地的地理狀況,忽視對降水這一因素的考慮,而導致在地下室底板設計時對防水工程的不全面。不科學。在室外地坪之下的結構部分,外輪廓形狀設計應盡量簡潔,這樣有利于建筑防水的施工。另外,在具體的設計方略上,采用統一地下室底板和柱下承臺的下標高的反承臺法。這一方法的具體做法:在地下室內部做濾水層和覆土,同時對柱下承臺進行加厚工程的設計。這樣一來,基槽地膜形狀變得簡單,方便施工,縮短了施工時間,從而施工質量也可以得到保證。

4、混凝土結構的抗震性設計

目前在高層建筑中,框架-剪力墻結構是一種常用的結構體系,以此為例說明結構的抗震性能。該結構形式中地震作用由框架和剪力墻兩個部分共同承擔,因此需要考慮在不同時期的兩個組成部分剛度變化的情況。由于墻體剛度遠大于框架剛度,初始階段可將鋼筋混凝土剪力墻作為主要的抗側力結構,在往復式地震作用下,整個結構進入彈塑性階段,此時墻體開裂、抗側移剛度將大幅度下降,在剛度退化的同時將導致框架部分承擔的剪力有所增加。鋼筋混凝土框架的彈性極限變形一般可以達到很大,比鋼筋混凝土墻還要好。在這種情況下,盡管地震的水平作用低于塑性階段,但框架部分吸收了更多的水平地震剪力和彎矩。因此,為了滿足結構的最基本的"裂縫"要求、同時處理好框架結構的水平剪切變形,提高地基承載力,就需要對框架結構采取必要的施工工藝和措施來提高混凝土結構的極限變形能力,從而滿足建筑結構要求。

結束語

隨著社會的進步和經濟的發展,建筑行業在國民經濟中起著重要的作用,并且還將繼續發揮重要作用,整座建筑結構是否設計合理,是否符合需求將涉及到人民的生命與財產安全,根據我國目前在建筑行業中因設計不當導致故障頻繁的現狀分析及相應的設計探索,我們應該更注重設計過程的重要性,相關部門也應采取相應的措施來促進我國設計和施工水平,保障社會經濟的可持續發展。

參考文獻

[1]張軍.對高層建筑混凝土結構設計的思考[J].建筑?建材?裝飾,2013,(11).

第5篇

關鍵詞:鋼筋混凝土;結構設計;優化

前言

簡言之,和其他材料相比,鋼筋混凝土具有較強的優勢,所以在建筑工程中廣泛應用。鋼筋混凝土的優勢不僅體現原材料上,還體現在設計方法、施工技術,制各工藝等方面。綜合其優勢分析,使得鋼筋混凝土在結構建筑材料領域扮演的角色越來越重要。

一、鋼筋混凝土建筑結構設計的現狀

20世紀后期以后,在建筑工程行業,由于鋼材料的不斷提高,鋼筋混凝土組合結構得到了發展,建筑造型和功能要求日趨多樣化,無論是工業建筑還是民用建筑,都在結構設計中遇到樂各種難題。因此作為一個結構設計人員需要在遵循各種規范的條件下大膽靈活的解決這些問題。在實際設計過程中對于各結構設計人員經常遇到的這些問題,每個人的理解不同,就可能對整個設計帶來相當大的區別。因此在規范條文中沒有具體規定,往往容易被忽視,給工程質量留下巨大的隱患。

二、鋼筋混凝土結構設計的優化措施

鋼筋混凝土結構設計優化是在保證建筑使用功能和總體效果的前提下,通過結構體系的合理選擇、結構布置的科學優化、結構受力的詳細計算分析等,使整個鋼筋混凝土結構既安全可靠,又經濟合理。優化設計后的建筑結構,既滿足結構設計規范要求,又使結構各構件之間達到最佳比例關系,以提高結構整體的抗震、抗風、防火等性能。根據筆者的總結歸納,鋼筋混凝土結構設計優化可從五個方面來開展。

1.結構計算方法的優化

鋼筋混凝土結構計算分析方法是結構設計優化的關鍵。首先是對結構體系選擇的優化,主要是確定經濟合理的結構型式、柱網尺寸和剪力墻布置等;其次是對結構構件進行優化,在已確定結構體系和結構布置的前提下,確定經濟合理的構件截面尺寸、混凝土強度等級、鋼筋強度等級和配筋量。在傳統設計中,結構體系的確定和構件截面尺寸是憑經驗假定的,然后進行分析計算,校核是否滿足規范要求,是一種被動的設計方法。優化設計也需要先進行假設,但假設目的不一樣,所采用的分析方法也不同,優化設計在初始假設后,需按一定的方法通過多次分析和調整,從而獲得最優的設計方案。在傳統設計中,構件尺寸一般先按經驗確定,然后進行強度驗算。在優化設計時,應對不同構件布置方式和不同截面尺寸進行配筋計算,并作經濟比較,以確定最優構件布置方式和截面尺寸。如抗震等級為三級的較大跨度的梁,支座配筋較大且采用大直徑鋼筋時,梁面通長鋼筋可采用小直徑通長鋼筋如2根12,與支座鋼筋搭接或焊接,以減少鋼筋量節約成本。

2.結構設計規范的理解

鋼筋混凝土結構優化設計須深入地掌握相關結構設計規范,理解規范實質,并注意規范的適用范圍和規范使用的配套性。按《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008)、《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)進行樁基設計時,必須注意所采用規范與參數取值的匹配性。在計算樁數時,荷載效應采用標準組合,對應的抗力采用單樁承載力特征值;在確定承臺高度及配筋,驗算材料強度時,荷載效應取基本組合,采用相應的分項系數,對應的抗力計算采用材料強度設計值。抗震墻分加強部位和非加強部位,邊緣構件分約束邊緣構件和構造邊緣構件,這兩種邊緣構件的配筋相差很大,應分別按不同的構造要求進行配筋。設計優化前必須透徹地理解概念,勿盲目提高標準,以免造成設計浪費。

3.設計參數取值的優化

為取得良好的優化效果,在設計參數取值上要進行優化。對毛坯房,要根據各地具體情況和房屋設計標準,合理考慮各功能空間的二次裝修荷載。在計算墻體荷載時,應考慮實際墻體高度、長度和開洞影響,墻體高度的取值應扣除鋼筋混凝土梁板的高度,墻體長度的取值應扣除鋼筋混凝土墻柱的長度,并應扣除洞口面積。消防車等荷載宜按等效荷載取值。樓面活荷載按實際使用功能合理取值,并按規范規定考慮樓面活荷載的折減。正確取用抗震設防烈度、場地類別,合理確定風荷載標準值和風載體型系數,必要時可根據風洞試驗確定風載體型系數。根據不同荷載組合和不同計算內容選用荷載分項系數。在進行基礎設計時,當上部結構傳給基礎的荷載為設計值時,應將設計值轉換成標準值。

4.高性價比材料的選用

鋼筋的選用。在選用鋼筋強度等級時,應盡可能采用性價比高的高強度鋼筋。對于配筋按強度控制的構件,應優先選用HRB400鋼筋。對于按最小配筋率控制配筋的受彎構件,在現版GB50010-2010#混凝土結構設計規范$出臺前大家的認知是,當混凝土強度等級大于C30時,采用 HRB400比HPB235 可降低20%用鋼量;當混凝土強度等級等于C30時,采用HRB400比HPB235可降低7.5%用鋼量;當混凝土強度等級小于C30時,采用HRB400與HPB235的用鋼量相同。故對于按最小配筋率控制配筋的受彎構件,當混凝土強度等級大于C30時,應優先采用HRB400鋼筋,而當混凝土強度等級小于C30時,宜采用價格較低的 HRB335或HPB235鋼筋。現版GB50010-2010《混凝土結構設計規范》在第8.5.1條注解的第二條明確:板內受彎構件(不包括懸臂板)的受拉鋼筋,當采用強度等級400MPa、500MPa的鋼筋時,其最小配筋百分率允許采用0.15和 45ft/f y中的較大值,比起原規范的0.20和45ft/f y中的較大值,采用HRB400鋼筋在采用C30混凝土時的最小配筋率約為0.18,在采用C25混凝土時的最小配筋率約為0.16,遠小于采用 HRB235的0.2和45ft/f y中的較大值。由新規范的條文可以看出國家開始提倡采用高強度的鋼筋,推廣HRB400、HRB500作為主導鋼筋。

混凝土的選用。常用強度等級的混凝土強度每提高一級,單價提高5%-18%;混凝土強度對柱及剪力墻軸壓比的影響很明顯,應優先使用高強度等級的混凝土;對梁來說,混凝土的強度等級對梁的承載力變化不大,應使用低強度等級混凝土;對板來說,雖然提高強度等級對承載力有提高,但強度等級提高后最小配筋率相應增大,樓板開裂的幾率也增大,所以板應使用低強度等級的混凝土。

目前設計機構中對混凝土強度等級確定有一種認識:墻柱與梁板強度等級相差在兩級以內;關于這一條在舊版規范中有,新版規范中已經去掉了,所以當墻柱混凝土強度等級很高時,梁板混凝土強度等級可以不跟隨墻柱變化;但是在施工中要采取嚴格措施:控制梁柱節點區為高強度等級,保證高低強度等級交界區的混凝土密實性。

實際工程中混凝土強度等級的選擇應該注意以下幾點:①普通的結構梁板一般宜選用C251C30;②剪力墻、柱混凝土強度等級按軸壓比控制,宜選用較高強度等級混凝土,并使軸壓比盡量接近規定上限,同時又要使絕大部分豎向構件為構造配筋;③高層建筑墻、柱混凝土強度等級應分段選用不同強度等級。

結語

綜上可知,建筑工程的結構優化是一個復雜切急需解決的的難題,結構優化帶來的經濟效益也是巨大的,因此,上文主要研究了鋼筋混凝土結構優化設計。

參考文獻:

第6篇

鋼筋混凝土結構是土木、水利類專業的一門重要技術基礎課程。《混凝土結構設計規范》對混凝土結構設計、施工、監理等工作的基本理論、技能和方法作了規范要求。隨著《混凝土結構設計規范》(2010版)的修訂出版,急需依照新規范的要求對教學內容進行調整和更新。文章通過新舊規范的對比分析,準確把握規范的修訂背景和原則,并詳細列舉了對課程學習和工程設計有重要影響且需要調整的教學內容,對準確理解和貫徹規范要求,具有一定的指導意義。

關鍵詞:鋼筋混凝土結構;設計規范;教學內容

中圖分類號:G423.04 文獻標志碼:A 文章編號:

10052909(2013)04005504

鋼筋混凝土結構從19世紀中葉開始采用以來,發展極為迅速。特別是近20年來,隨著高強度鋼筋、高強度高性能混凝土(強度達到100 N/mm2)以及高性能外加劑和混合材料的研制使用,高強高性能混凝土的應用范圍不斷擴大,混凝土結構的應用范圍也在拓展,已從工業與民用建筑、交通設施、水利水電建筑和基礎工程擴大到近海工程、海底建筑、地下建筑、核電站安全殼等領域,甚至已開始構思和實驗用于月面建筑。隨著輕質高強度材料的使用,在大跨度、高層建筑中的混凝土結構將越來越多[1]。

鋼筋混凝土結構是土木、水利類專業的一門重要技術基礎課程。學習該課程的主要目的是,掌握鋼筋混凝土結構構件設計計算的基本理論和構造知識,為學習有關專業課程和從事鋼筋混凝土建筑物的結構設計打下牢固的基礎[2]。《混凝土結構設計規范》(以下簡稱《規范》)是對混凝土結構設計、施工、監理等工作的基本理論、技能和方法的規范要求。鋼筋混凝土結構課程應對《規范》作全面準確的講解,根據技術、經濟條件的發展,《規范》也會經常被修訂和調整。因此,要學好這門課程,必須緊密結合《規范》內容,了解《規范》修訂的背景和原則,掌握修訂、增加的內容,才能在以后的工作中更好地執行。2011年7月最新的《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)開始執行。本文通過新舊《規范》的對比分析,準確把握《規范》的修訂背景和原則,詳細列舉對課程學習和工程設計有重要影響和需要調整的教學內容,對準確理解和貫徹《規范》要求具有一定的指導意義。

一、2010版《混凝土結構設計規范》修訂背景及原則

為落實“以人為本,安全第一”的結構設計原則以及“節能、降耗、減排、環保”的基本國策,實現資源、能源的可持續發展,經過4年修訂,《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2010) [3]

于2011年7月開始執行。本次《規范》的修訂主要有以下背景值得關注:(1)中國正處于經濟高速發展時期,基礎建設規模宏大,混凝土結構在建筑業中所占比重極大;(2)混凝土結構需要消耗大量的鋼筋和水泥,而這些材料會大量消耗資源和能源,并引起環境污染等問題;(3)從“四節一環保”的角度,必須盡快解決上述問題,而其唯一出路是使用高強—高性能的材料;(4)為提高建筑的安全性和防災能力,根據“以人為本”的原則,擬提高結構的安全度設置水平及抗災能力;(5)為保證可持續發展,需要提高混凝土結構的耐久性及既有結構的使用率。2010版《規范》,反映了近年來混凝土結構的科研成果、技術發展以及工程經驗,適當提高了結構的安全水平與抗御災害的能力,強化了結構的耐久性,提高了材料的利用效率。

2010版《規范》修訂的基本原則是“補充,完善,提高,不做大的改動”[4]。因此,2010版《規范》的理論體系和基本框架與上一版保持一致,只是在結構設計方案、材料級別、設計規定等方面進行了補充和調整。這一點對學習和掌握2010版《規范》是非常重要的。

二、根據2010版《規范》所調整的課程內容

通過對比2010版和2002版《規范》,2010版《規范》對鋼筋混凝土結構基本理論有重要影響的主要內容有如下六個方面,需要在教學中進行修訂和調整。

(1)增強規范的完整性,從以構件計算為主適當擴展到整體結構的設計,強調結構方案的重要性,增加“結構防連續抗倒塌設計”的原則。2002版《規范》偏重截面配筋計算和構件設計,而完整的設計應包括結構方案、內力分析、截面計算、構造措施四個層次,它們對結構安全的影響是依次遞減的關系。2010版《規范》特別增加了“結構方案”一節,由“構件計算”擴展到“結構設計”。強調結構選型、體系組構、構件布置、均勻規則、傳力途徑、冗余約束、縫的分割、連接構造、方便施工、綜合功能等要求。同時強調結構整體穩固性或魯棒性(Robustness)的重要性。該項修訂內容對轉變設計理念,即從傳統強調構件設計甚至截面設計向結構設計的轉變,起到了重要的推動作用。然而由于歷史的原因,過去的規范缺少對這方面內容的強調。

在高等學校的鋼筋混凝土結構課程教學中,應進行這一觀念的教育和灌輸,提高和加強學生對結構安全的認識。

傳統設計只考慮“三正常”(正常設計、正常施工、正常使用)條件下,以構件截面鋼筋屈服或混凝土壓碎作為破壞標志,實際上這只是單一構件的“強度問題”,屬于結構安全的較低層次。近年來發生的天災(地震、洪水、臺風、冰災等)、人禍(爆炸、撞擊、火災等)偶然作用引起的構件解體、結構傾覆、建筑倒塌等造成巨大的生命、財產損失,這才是威脅結構安全的最大隱患[4],應引起重視。圖1即為網上流傳的上海某小區新建住宅樓由于樁基折斷造成整棟樓傾覆的照片。

(2)完善耐久性設計,調整鋼筋保護層厚度。耐久性設計按正常使用極限狀態控制,表現為:鋼筋混凝土構件表面出現銹漬或銹脹裂縫;預應力筋開始銹蝕;結構表面混凝土出現可見的耐久性損傷(酥裂、粉化等)。圖2為一銹蝕嚴重的鋼筋混凝土柱。由于影響混凝土結構材料性能劣化的因素復雜,規律不確定性很大,目前一般建筑結構的耐久性設計只能用經驗性的方法來解決。2010版《規范》對影響混凝土結構耐久性的環境類別進行了更為詳盡的分類。環境對混凝土結構耐久性的影響分為:正常環境、干濕交替、凍融循環、氯鹽腐蝕四種;

對應此四種影響,2010版《規范》提出了控制混凝土水膠比、強度等級、氯離子含量和含堿量的要求,刪去了2002版《規范》中對于最小水泥用量的限制,這是由于近年來膠凝材料及配合比設計的不確定性變化太大,故不再作統一要求;耐久性設計對服役期房屋建筑的使用提出要求,即按規定的功能正常使用,并經常維修,定期檢測,這是保證混凝土結構耐久性及應有功能的必要條件。

2010版《規范》以耐久性要求定義混凝土保護層,特別是最小保護層厚度確定原則的重要變化,必須要在教學中體現和重點強調。如果仍然按照原規范、舊教材進行授課,將給學生帶來錯誤的概念。2010版《規范》規定最小保護層厚度是從最外層鋼筋(箍筋、構造筋等)計算,而原《規范》則是從縱向受力鋼筋計算,這可以說是鋼筋混凝土結構設計中的一次重大變化。

關于混凝土保護層厚度的作用,主要體現在以下三個方面:①錨固作用,握裹鋼筋,實現鋼筋與混凝土的變形協調;②保護作用,保護鋼筋免遭水、氧氣、酸性物質、氯離子等有害物質的腐蝕;③耐火作用,延長鋼筋的耐火時間。在設計中,按錨固、保護、耐火要求,混凝土保護層厚度越大越好,但保護層厚度增大,截面有效高度減小,構件的承載力降低,裂縫寬度也將加大,可見這是一對矛盾。因此,2010版《規范》根據環境類別、構件類型,適當提高了混凝土保護層的最小厚度。環境分三類五檔,構件分面(板、墻)、線(梁、柱、斜撐)兩類,面構件保護層厚度小,線構件保護層厚度大。

(3)斜截面抗剪承載力計算公式的調整。2002版《規范》的受剪承載力設計公式分為集中荷載獨立梁和一般受彎構件兩種情況,較國外多數國家的規范繁瑣,且兩個公式在臨近集中荷載為主的情況附近計算值不協調,且有較大差異,見圖3所示的兩條虛線。因此,2010版《規范》將兩個公式改為一個公式。但考慮到中國的國情和規范的設計習慣,且過去規范的受剪承載力設計公式分兩種情況用于設計也是可行的,此次修訂實質上仍保留了受剪承載力計算的兩種形式,只是在原有受彎構件兩個斜截面承載力計算公式的基礎上進行了改整。具體做法是混凝土項系數不變,僅對一般受彎構件公式的箍筋項系數進行了調整,由125改為10。 這意味著若要保持相同的抗剪承載力,需要增加配箍量。試驗研究和調查對比都表明,中國規范中的抗剪承載力安全度設置水平偏低。因此,對影響安全的短板適當加長,可以提高結構的整體安全度水平。

(4)完善受壓構件自身受壓撓曲彎矩增大的二階效應(P-()的計算方法。2010版《規范》將原《規范》的偏心距增大系數方法((-ei)改成現在的彎矩增大系數法((ns-M),即通過考慮受壓構件端彎矩增大的方法考慮構件的撓曲二階效應。這種修改對偏心受壓構件的承載力計算造成較大的影響,并引起配筋的較大變化。考慮二階效應的條件是:當偏心受壓構件兩端彎矩比及軸壓比都不大于0.9,且其長細比也不大時,構件的自身撓曲不可能很大,可以不考慮自身撓曲二階效應,否則就應考慮二階效應產生附加彎矩的影響,《規范》對此作了具體的規定。因此,2010版《規范》關于受壓構件承載力計算的內容,必須進行全面調整,原《鋼筋混凝土結構》教材中關于偏心受壓構件的內容以及例題和習題都需要重新編寫。

(5)2010版《規范》強調應用高強材料。這種材料能夠顯著提高構件的承載力,但會對正常使用極限狀態的驗算帶來一些問題。比如受彎構件撓度的增加,混凝土裂縫寬度的加大,甚至會變成結構設計的控制因素,成為高強鋼筋應用的最大障礙。因此,裂縫寬度的驗算是本次修訂的重點和必須解決的關鍵問題。經過對國內外規范標準的分析對比,以及對采用400 MPa、500 MPa級高強鋼筋配筋構件的系統試驗研究,2010版《規范》修訂采用了以準永久組合降低荷載效應和修改計算公式調整系數取值的兩條途徑解決上述問題。對裂縫控制等級為三級的鋼筋混凝土構件,選荷載的準永久組合進行裂縫寬度和撓度驗算,而預應力混凝土構件未變。裂縫寬度計算公式也進行了調整,鋼筋混凝土受彎和偏心受壓構件的構件受力特征系數由2.1調整為1.9。

(6)根據節材、減耗及性能的要求,2010版《規范》淘汰了低強鋼筋,強調應用高強、高性能鋼筋。并根據混凝土構件對受力的性能要求,說明了各種牌號鋼筋的用途。根據國家的技術政策,增加500 MPa級鋼筋的使用;推薦

400 MPa、500 MPa級高強鋼筋作為受力的主導鋼筋;限制并準備淘汰335 MPa級鋼筋;淘汰低強的235 MPa級鋼筋,代之以300 MPa級光圓鋼筋。另外,2010版《規范》明確規定,梁、柱縱向受力普通鋼筋應采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋,梁、柱縱向鋼筋不能采用HRB335級鋼筋。因此,教材中大量采用HRB335級鋼筋的例題和習題都需要進行重新設計和調整。

三、結語

針對2010版《規范》的修訂內容和修訂背景,筆者在教學中,以2010版《規范》為指導,重點增加了結構整體性和防連續倒塌設計、結構耐久性設計、斜截面抗剪承載力計算公式、受壓構件撓曲二階效應、裂縫寬度驗算調整和高強材料的推廣等內容,以便準確把握和貫徹2010版《規范》要求,確保學生的學習效果。

參考文獻:

[1] 東南大學,天津大學,同濟大學. 混凝土結構:上冊—混凝土結構設計原理[M]. 北京:中國建筑工業出版社,2007.

[2] 王立成,劉毅.專業課程教學中創新思維的培養途徑研究[J].大連理工大學學報:社會科學版,2009,30(S2): 22-24.

[3] GB 50010—2010.混凝土結構設計規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2011.

[4] 徐有鄰.混凝土結構設計原理及修訂規范的應用[M].北京:清華大學出版社,2012.

Analysis on the teaching contents of reinforced concrete structure based on the code for design of concrete structures 2010

WANG Licheng

(School of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, P. R. China)

Abstract:

第7篇

關鍵字:混凝土結構 結構設計 裂縫 結構計算

abstract: as is known to all, in the overall design for buildings, reinforced concrete structure design is one of the most basic and the most important position. it is the key to the smooth construction project can not only, and is of far-reaching significance for building the life and safety, in the process if an error or flaws are likely to make the results more complex. in this paper, from the angle of concrete structure design content and some common problems, such as quality inspection and reinforcement technique was presented in order to guide practice, stability and durability of the reinforced concrete structure.

key words: reinforced concrete structural cracks in the structure design calculation

中圖分類號:tu37 文獻標識碼:a文章編號:

隨著建筑業的迅猛發展,科技的快速進步,設計逐步轉向重視建筑的功能、安全和技術因素。考慮到提高結構設計的質量問題,要關注多個方面,包括結構選型、構造和布置、材料選擇、結構計算、構造要求、安全性能等等。為確保結構安全而進行的可靠度設計在進行應用的同時也產生一定的問題,其假設和限定條件也在一定程度上對結構設計產生約束。并且混凝土結構設計在很大程度上影響著建筑的耐久性,因此對混凝土結構設計相關問題的探討是相當必要的。

在設計時要根據受力的合理性進行,而對結構的受力性能起著關鍵作用的是結構形式及體系的選擇、總體布置等,綜合考慮才能使其既應用得當又具有良好的抗震性。為了增強延性和防倒塌能力,主要還得靠合理加大構造用鋼量。

一、混凝土結構設計的內容

1、關于地震作用的計算:規范規定:在地震作用計算情況下要考慮扭轉耦連的影響,而規則結構的情況下不計算扭轉耦連時,平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數,較短邊可以乘以1.15的系數,長些的邊應該乘以1.05的系數,而扭轉剛度小時要按大于或等于1.3的系數計算,質量、剛度不對稱分布的結構要計入雙向水平方向的地震作用扭轉影響。

2、關于質量系數的計算:在一般工程中藥采用質量系數大于等于9,要是兩層結構應該采用6,都是選擇3的倍數,每層要有自由度3個。并且在計算式要對質量振型參數進行檢查,此參數必須大于90%,因為如果在實際中達不到這個要求,則設計結構的安全性將無法得到保障。

3、關于結構的位移、周期的計算:規范要求周期比應該控制在大震下扭轉振型不靠前的情況,用樓層豎向最大位移來限制層間最大位移,位移比應該取最大和平均位移比值。

4、關于最小地震剪重比的計算:在規范中強制要求各樓層剪重比不得小于規范給出的標準,如果不滿足要求需要檢查質量系數,有效的質量系數不夠應該增加振型數的計算;有效質量系數得到滿足時可能是源于結構設計不合理,因此要合理對結構質量和剛度的分布情況。

5、關于柱的計算:如果彎矩設計值由水平荷載造成且超過總設計值的75%時,框架柱長度按規范內 7.3.11-1 和 -2 公式計算的小值為準。

6、關于柱配筋方式的選定:如若整體計算則建議使用單偏壓方式,而在產生具體結果時再用雙偏壓進行復核。這是由于單偏壓方式是按照規范公式計算的,而雙偏壓則是用數值積分法計算的。

7、關于框架結構:要注重計算系數尤其是柱長度;建議采用單偏壓配筋;如果是大截面的柱應該設置剛域位于與梁重疊處。

二、混凝土結構設計質量控制

1、關于裂紋控制問題的分析

裂紋是產生不連續的現象的固體材料。多年的現代混凝土試驗已充分證實在混凝土和鋼筋混凝土結構中的微裂紋的存在下主要是骨料和水泥凈漿粘結裂紋,裂紋在水泥漿和骨材料裂紋的附著表面

。斷裂損傷力學的角度來看,所謂的斷裂損傷是廣義的外部負載,細觀結構的重大變化,所造成的微觀缺陷成胚,擴建和匯通,導致宏觀經濟性能惡化的結構,最終形成的宏觀開裂和破壞的結構。因此,混凝土結構的破壞過程實際上是形成于微裂紋的擴展。現代化的混凝土微觀研究還表明:微裂紋的擴展源于材料損壞的程度,也是材料損壞的標志,在同一時間,微裂紋也是材料固有的物理特性現狀。因此,在鋼筋混凝土結構裂縫的存在有其必然性。

從傳統力學和斷裂力學方面來分析傳統的裂縫控制方法的應用。主要是基于“防”的理念,來研究預應力混凝土結構產生裂縫的控制方法。從傳統的機械的角度來看,由于預加應力施用到混凝土梁,混凝土梁產生的拉伸應力的所有偏移通過外部負載(或偏移)的下邊緣被全部取消,從而避免了混凝土裂縫(或延時裂紋),混凝土梁的全斷面(或增加參與的混凝土部分的工作),這是相當于提高混凝土梁的拉伸性能,高強度材料,以充分利用;從斷裂力學的角度來看,在混凝土材料的內部,也存在許多微缺陷和微裂紋,這些微缺陷和微裂紋中的外部負載將繼續發展,最終形成宏觀裂紋。預先的軸向壓力施加在混凝土梁,相當于微裂紋的表面產生一對非均勻的壓應力的作用,在裂紋尖端的應力強度因子為負。當外部載荷的裂紋尖端的應力強度因子和非均勻的壓應力所產生的應力強度因子,裂紋尖端的應力強度因子為零的大小相等。裂紋不穩定的傳播與外部負載增加了。在裂紋尖端的應力強度因子達到混凝土材料的斷裂韌性,裂紋將是不穩定的傳播。因此,源于斷裂力學研究,預先對混凝土梁施加的預加應力,減少了在裂紋尖端的應力強度因子的外部負載的作用,以避免混凝土裂縫視圖。

第8篇

【關鍵詞】建筑;混凝土結構設計; 特點;要點;注意問題

隨著城市化建設進程的加快,人們生活水平不斷提高,促進了建筑業的發展。目前建筑主要都采用鋼筋混凝土結構,這種結構有著較高的強度以及荷載能力,可以保證建筑的結構穩定。由于混凝土施工簡便且成本較低,在我國的建筑行業中得到了廣泛的應用。以下就建筑混凝土結構設計進行探討分析。

一、建筑混凝土結構設計的特點

1、建筑結構的剛度適宜性。隨著建筑的高度的不斷增長、側向位移較大的建筑越來越多。因此,在建筑設計中,不但結構強度的要求非常重要,也不能忽視結構的適用性,確保了結構的合理振動頻率、控制水平層位移。

2、結構應具有良好的延性。相對于較低樓房而言,高樓結構更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。建筑結構的耐震主要取決于結構的承載力和變形能力兩個因素。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免建筑在大震下倒塌,必須在滿足必要強度的前提下,通過優良的概念設計和合理的構造措施,來提高整個結構、特別是薄弱層(部位)的變形能力,來保證結構具有足夠的延性。因此,在結構設計中應綜合考慮這些因素,合理設計,使結構具有足夠的強度、適宜的剛度、良好的延性。

3、側向力的把握。在建筑結構、側向力已成為結構形變,同時內部結構發生變化的主要影響因素,如無論是民用建筑還是在建筑,所有在自重、雪活荷載和負荷、負荷力,再加上風、地震和力水平影響都會作用在結構上,水平荷載內力和位移逐漸增加,因此水平荷載和地震力是主要的控制因素。

二、建筑混凝土結構設計要點

1、概念設計.當前的建筑結構必須具有良好的抗震能力,需要設計人員在設計時采用結構概念設計。這種設計方式對建筑師以及結構設計師有很高的要求,必需嚴格地遵守結構概念設計的規范規程以及各項規定,設計過程中需要對建筑結構進行全面的分析,不能僅僅依靠計算來進行設計。在進行結構體系設計時,需要對結構選型以及平面布置的規律提高重視程度,選用具有較好的抗震能力以及抗風性能,并且經濟性較高的結構類型,并要對結構進行計算簡圖的設計,保證結構的地震力有合理的傳遞,并保證在兩個主軸方向有相近的動力特性。另外,概念設計可以保證建筑受到中等級地震后可以通過修復繼續使用,而在遇到高等級地震時可以保證不倒。為保證“中震可修,大震不倒”的目標,需要專家對設計提出具體指標,對建筑的穩定性以及彈性進行完善的設計。

2、結構選型。結構選型時需要考慮三方面的問題:結構規則性問題、結構超高問題以及嵌固端設置問題。建筑的結構規范新舊版本有著很大的不同,在新規范中,對于結構的限制條件也有所增加。并且,新規范明文規定建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。因此,結構工程師需要在執行新規范時多注意不同之處,避免施工設計時處于被動狀態。建筑結構的總高度在抗震規范以及高度規范當中都有著嚴格的限制,新規范中對于超高問題有了新的規定,增加了除了a級高度建筑以外的b級高度建筑。所以在進行結構選型時需要注意控制超高問題。建筑往往帶有地下室,因此結構設計工程師需要對嵌固端設置進行重視。

三、建筑結構設計注意問題

建筑設計從體系選擇、平面布置、豎向布置、抗震概念設計無一不體現設計師的水平,下面敘述幾個需注意的問題。

1、結構體系選擇。結構體系的選擇,應從建筑、結構、施工技術條件、建材、經濟等各專業綜合考慮。結構的規則性問題。規范在這方面有相當多的限制條件,例如:平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此,結構工程師在遵循規范規定上必須格外注意,避免后期施工圖設計階段工作的被動。結構的超高問題。在抗震規范與高規中,對結構總高度都有嚴格限制,除將原來的限制高度設定為A級高度建筑外,還增加了B級高度建筑,因此,必須對結構高度嚴格控制,一旦結構為B級高度建筑或超過了B級高度,其設計方法和處理措施將有較大的變化。

2、側向位移的限值。建筑結構的水平位移隨著高度增長而迅速變大,為防止位移過大,規范對頂點位移和層間位移都作了限制。控制頂點位移u/h的主要目的是保證建筑內人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌。但控制房屋在罕遇地震時倒塌與否的條件是結構極限變形能力而不是u/h限值。另外,為使結構具有較好的防倒塌能力,應在結構計算中考慮相關效應。控制層間位移u/h的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結構構件的開裂和損壞。

3、“設縫”。溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫是高層結構設計中較重要的構造措施。對溫度伸縮縫,其影響因素很多,規范用規定結構伸縮縫的最大間距來控制,還規定了最大間距宜適當減小和適當放寬的情況,應根據實際工程的具體情況執行相關條文。如北京朝陽商業中心、廣東佛山醫院等工程地上結構長度均超過100米,由于采取了可靠措施,也未設溫度伸縮縫而效果良好。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎顯著的沉降差產生,在設計中,通常用“放”、“抗”、“調”等辦法解決,即設沉降縫、采用剛度大的基礎、調整各部分基礎形式或施工順序。目前,廣州、深圳等地多采用基巖端承樁,主樓、裙房間不設縫;北京的建筑則一般采用施工時留后澆帶的做法。設計師應在實際中靈活掌握。防震縫在規范中有明確規定,但應據實際情況適當放寬或縮小。

4、建筑結構設計中的扭轉問題。建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心,在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點,即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一,在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用發生扭轉破壞,應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局,盡可能使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下,建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻,減輕結構的扭轉振動,應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下,由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制,建筑不可能全部采用簡面形式,當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時,應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內,同時,在結構平面布置時,應盡可能使結構處于對稱狀態。

結束語

近些年來城市化進程的加快,加劇了城市土地利用的緊張趨勢,使得高層建筑已成為城市建設的重要組成部分。而混凝土結構作為現代化城市發展的一種客觀成果,引領著我國建筑行業整體的發展水平。在現代建筑過程中,需要嚴格對建筑混凝土結構進行設計,確保建筑工程的質量。

參考文獻

[1]李善雷.建筑混凝土結構優化設計的探討[J].科技風,2011(4):156.