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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計案例，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理；教學(xué)方法；土木工程
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0267-02
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)教學(xué)中具有承上啟下的作用，先修課程有建筑制圖、土木工程材料、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等，對后續(xù)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計等課程的學(xué)習(xí)有重要影響，也是課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)的重要基礎(chǔ)。課程內(nèi)容涉及混凝土結(jié)構(gòu)材料的基本性能，構(gòu)件承載力計算，構(gòu)件的裂縫、變形和耐久性以及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計[1]。
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理這門課程，具有材料的不確定性、解答的多樣性、設(shè)計的綜合性等特點(diǎn)[2]，課程內(nèi)容中的實驗現(xiàn)象多、假定多、概念多、公式多、系數(shù)多、條件多、構(gòu)造要求多，且邏輯性、系統(tǒng)性差，較為零散[3，4]，但理論性與實踐性較強(qiáng)，與先修課程相比差異性大，導(dǎo)致教師教起來不易、學(xué)生學(xué)起來困難。筆者結(jié)合近幾年的教學(xué)，在以下幾個方面進(jìn)行了一些思考和實踐，取得了較好的效果。
一、熟悉材料性能
鋼筋混凝土由鋼筋和混凝土兩種物理、力學(xué)性能很不相同的材料組成，只有熟悉鋼筋和混凝土這兩種材料的性能，才能較好地理解與解釋實驗現(xiàn)象?；炷量箟簭?qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于承載力極限狀態(tài)時，只考慮混凝土抗壓，不考慮抗拉?；炷劣伤?、骨料、水等材料拌合而成，強(qiáng)度的離散性大，且混凝土的破壞屬于脆性破壞，因此在確定其強(qiáng)度設(shè)計值時，材料分項系數(shù)取值較大。鋼筋力學(xué)性能較好，抗拉強(qiáng)度高，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中主要承擔(dān)拉力；在柱與雙筋受彎構(gòu)件中，也用于受壓，其抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度相當(dāng)，但鋼筋用于受壓時，容易失穩(wěn)，因此需要合理配置橫向約束，即箍筋。鋼筋及混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是較為重要的，它是鋼筋混凝土構(gòu)件應(yīng)力分析、建立強(qiáng)度和變形計算理論必不可少的依據(jù)。此外，還應(yīng)熟悉鋼筋和混凝土之間粘結(jié)力的相關(guān)知識，這是鋼筋截斷、錨固、彎起等構(gòu)造措施的依據(jù)。
二、抓住教學(xué)主線
構(gòu)件承載力計算是這門課程的重點(diǎn)，涉及到拉、壓、彎、剪、扭等基本受力形式及其復(fù)合受力形式，但鋼筋和混凝土均為彈塑性材料，且離散性大，因此無法根據(jù)先修力學(xué)課程采用純理論的方法直接建立承載力計算公式。通常是在試驗的基礎(chǔ)上，引入合理的基本假定，畫出應(yīng)力圖形，借助力學(xué)知識或回歸分析等方法建立承載力計算公式（包括其適用條件），然后用于工程設(shè)計，對于計算公式中未考慮的一些不利因素，通過構(gòu)造措施進(jìn)行補(bǔ)充。因此，在承載力計算章節(jié)中，要牢牢抓住“試驗現(xiàn)象分析―引入基本假定―畫出應(yīng)力圖形―建立基本公式―進(jìn)行工程設(shè)計”這一主線，其中試驗與假定是基礎(chǔ)，應(yīng)力圖形是關(guān)鍵，基本公式是結(jié)論，工程設(shè)計是目的[4]。值得注意的是，工程設(shè)計既包含計算，也包含構(gòu)造措施。
在計算過程中，初學(xué)者往往習(xí)慣于聯(lián)立解方程，實際上應(yīng)用基本公式也是有主線可依的，如單筋矩形截面設(shè)計，按的步驟計算，思路清晰，每一步都可以檢驗適用條件。
三、進(jìn)行對比分析
大多數(shù)教材將構(gòu)件承載力計算分為多個章節(jié)，各章節(jié)之間看似沒有聯(lián)系，知識信息處于零散狀態(tài)，學(xué)生學(xué)起來比較困難。教師需找出各章節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系，對比講解，便于學(xué)生掌握。
受彎構(gòu)件中，單筋矩形截面較為簡單，大多數(shù)學(xué)生能較好地掌握。與單筋矩形截面相比，雙筋矩形截面在受壓區(qū)配置了受力鋼筋，圖1（a）為雙筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為Mu。從受力的角度，可以將受壓區(qū)的混凝土和鋼筋分開，并配置相應(yīng)的受拉鋼筋，如圖1（b）、（c）所示，其中圖1（b）為單筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為M1，圖1（c）為純鋼筋部分，抵抗的極限彎矩為M2，根據(jù)疊加原理，有Mu=M1+M2。
四、引入案例教學(xué)
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理是一門實踐性較強(qiáng)的課程，引入案例教學(xué)，可以增強(qiáng)學(xué)生對這門課程的認(rèn)識和理解。設(shè)計案例應(yīng)符合教學(xué)目標(biāo)的要求、符合工程實際、符合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展趨勢[5]，有一定的啟發(fā)性和適用性。根據(jù)學(xué)生的實際情況合理設(shè)置案例的難度，選擇現(xiàn)實生活中關(guān)心或常見的問題，可以提高學(xué)生的興趣，使教學(xué)效果更好。在實施案例教學(xué)前，需要學(xué)生準(zhǔn)備好相應(yīng)的理論知識。呈現(xiàn)案例后，應(yīng)明確要解決的問題。然后，尋找解決問題的方法，這是案例教學(xué)的核心部分，教師應(yīng)當(dāng)做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，對于學(xué)生提出的解決方案，應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)評與總結(jié)，并對案例進(jìn)行拓展與深化。案例教學(xué)過程中的重點(diǎn)在于學(xué)生的思路與討論的質(zhì)量，結(jié)果可以是多樣化的。
五、培養(yǎng)實踐能力
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理的理論體系不完善，很多公式是由試驗結(jié)果回歸而成，實踐性強(qiáng)，問題抽象，理解起來較為困難。培養(yǎng)實踐動手能力對于學(xué)好這門課程大有裨益，對今后從事相關(guān)工作也奠定了良好基礎(chǔ)。實踐能力可以從以下幾個方面著手：①現(xiàn)場觀摩，安排學(xué)生參觀建成或在建的混凝土結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對梁、板、柱等混凝土構(gòu)件的感性認(rèn)識；②參與試驗，本課程中涉及大量的試驗，應(yīng)盡可能讓每位學(xué)生參與到試驗過程中，若學(xué)校不具備這樣的試驗條件，可以通過觀看試驗錄像，加強(qiáng)對各種構(gòu)件破壞機(jī)理的理解；③編制計算程序，教材中有各種承載力計算的框圖，按框圖寫出程序（采用Excel表格也可以），可以加深對本課程的理解，也為畢業(yè)設(shè)計奠定了一定的基礎(chǔ)；④理論聯(lián)系實際，在學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容后，可以讓學(xué)生尋找相關(guān)破壞的工程實例，并分析其原因，具備這種能力后，畢業(yè)后可以較迅速地適應(yīng)相關(guān)的工作。
六、板書與多媒體并重
當(dāng)前，大多數(shù)教師習(xí)慣于采用多媒體進(jìn)行教學(xué)，這種教學(xué)手段形象、信息量大，可以較好地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深對所學(xué)知識的理解?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計原理這門課程，涉及到大量的實驗現(xiàn)象，大多數(shù)學(xué)校不具備開展各類型構(gòu)件破壞試驗的條件，但可以通過圖文、錄像資料重現(xiàn)試驗過程，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，將枯燥的內(nèi)容變得生動起來，再結(jié)合老師講解，就能較好地理解實驗過程中所蘊(yùn)含的力學(xué)知識。但對于大量的公式推導(dǎo)，在黑板上一步步演示推導(dǎo)過程，可以加強(qiáng)學(xué)生對公式的理解和記憶。總之，在教學(xué)過程中，合理的結(jié)合板書和多媒體，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。
通過在上述幾個方面的努力，這幾年的教學(xué)效果逐漸提高，在今后的教學(xué)中，還需要在創(chuàng)新教育教學(xué)方法，培養(yǎng)實踐動手能力，增強(qiáng)概念設(shè)計意識等方面進(jìn)行進(jìn)一步探索，進(jìn)一步提高教學(xué)水平和教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞:工業(yè)廠房；鋼混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計
鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是由鋼梁和混凝土板通過栓釘組合起來的新型結(jié)構(gòu)形式，是當(dāng)前工業(yè)廠房建設(shè)所采取的主要結(jié)構(gòu)形式之一。根據(jù)以往工作經(jīng)驗，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用的過程中容易受到環(huán)境等方面影響而出現(xiàn)鋼筋銹漲開裂而導(dǎo)致的耐久性下降，影響廠房的使用壽命，造成安全事故，因此優(yōu)化鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計是提高廠房質(zhì)量，提高其使用壽命的重要舉措。本文以某工業(yè)廠房建設(shè)為例，該工業(yè)廠房屬于水泥選粉機(jī)車間，車間框架結(jié)構(gòu)上裝有多個電機(jī)，廠房噪音比較大，因此需要對鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以此保證廠房的整體質(zhì)量。
1某廠房使用鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢
鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所采取的主要技術(shù)之一，由于該廠房框架上需要安裝多個電機(jī)，而且車間機(jī)械噪音比較大，形成的震動會對廠房的整體質(zhì)量產(chǎn)生影響，根據(jù)以往的案例，此種作業(yè)模式對廠房的使用壽命會形成嚴(yán)重的影響，因此該廠房使用鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢:(1)起到很好的抗震效果，鋼與混凝土結(jié)構(gòu)具有很好的延伸性和吸收性，在外界震動負(fù)荷力的作用下，通過鋼與混凝土組合的性能可以緩解震動隊廠房的影響，從而起到良好的抗震效果，更為重要的是通過此種結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠提高廠房的穩(wěn)定性;(2)耐火性。工業(yè)廠房設(shè)計必須要考慮火災(zāi)因素，由于鋼與混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土具有較高的熱容量，因此一旦出現(xiàn)火災(zāi)混凝土就能吸收這些熱量，從而降低因為火災(zāi)而對廠房構(gòu)成的影響;經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)性一方面體現(xiàn)在使用壽命上，另一方面體現(xiàn)在成本費(fèi)用上。由于鋼與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計一定程度上減少了鋼筋的使用量，但是其整體質(zhì)量卻沒有降低，反而增強(qiáng)了，因此準(zhǔn)確的使用鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)可以有效地為工業(yè)企業(yè)減少費(fèi)用支出，延長了廠房的使用壽命。
2某廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計
該廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)主要包括:(1)橫向框架。橫向框架是整體廠房的主要承重結(jié)構(gòu)體系，其需要承受各種外界負(fù)荷力的作用，保證廠房的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，一般由柱、和屋架以及屋蓋橫梁等構(gòu)成;(2)屋蓋結(jié)構(gòu)，屋蓋結(jié)構(gòu)主要是承擔(dān)屋蓋所帶來的負(fù)載，例如橫梁、托架等等;(3)支撐體系。支撐體系也是廠房的主要組成部分，其主要是防止廠房出現(xiàn)傾斜、垮塌等現(xiàn)象。因此該廠房的設(shè)計:
①荷載計算設(shè)計。由于該廠房的車間頂蓋采取的是鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，安裝通風(fēng)的天窗，因此需要對荷載進(jìn)行計算，以此確定具體的施工方案。荷載系數(shù)取用荷載風(fēng)壓的1.0，基本的風(fēng)壓為0.62kN/m2。荷載計算:屋頂蓋部分:靜載有彩鋼和網(wǎng)架，是1.40kN/m2，活載為0.9kN/m2;吊車:最上層的吊車荷載主要對作用于柱上，其荷載為Rmax=4289kN，Rmin=2699kN，水平剎車力在97.9kN。第二層吊車的荷載為Rmax=1360kN，Rmin=965kN，水平剎車力在29.5kN。最低下層吊車荷載為Rmax=989.5kN，Rmin=356.7kN，水平剎車力在12.9kN;風(fēng)荷載:基本的風(fēng)壓主要作用于柱的頂部，對其柱頂?shù)暮奢d力為375kN，基本風(fēng)壓在0.62kN/m2，風(fēng)荷載在兩邊的柱底壓力為17.2kN/m和9.98kN/m;
②設(shè)縫問題設(shè)計。按照相關(guān)規(guī)定規(guī)范，鋼筋混凝土現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間接為55m，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距為45m，根據(jù)工程的實際情況考慮，本設(shè)計方案選擇不設(shè)縫的施工方案，但是由于混凝土存在收縮問題，因此在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以從廠房建筑的中部框架部位從基礎(chǔ)頂面至屋面設(shè)置10m寬的后澆帶。同時為了保證質(zhì)量，還需要在鋼框架子結(jié)構(gòu)和混凝土墻體之間進(jìn)行連接構(gòu)造，具體可以通過連梁采用剛性連接或鉸接。具體的施工策略為:調(diào)整結(jié)構(gòu)施工順序，先澆筑混凝土簡體，然后安裝鋼框架;用剛性連接的鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn);調(diào)整鋼管柱的長度等方式進(jìn)行;
③截面形式及計算。鋼管混凝土組合柱結(jié)構(gòu)的截面形式有3種，一種是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，一種是矩形鋼管混凝土姐歐股，還有一種是多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。在廠房建設(shè)中使用最廣泛的就是矩形和圓形鋼管混凝土組合柱。圓形鋼管混凝土組合柱的強(qiáng)度和抗壓性是最符合廠房建設(shè)的，所以在該廠房車間建設(shè)中使用的就是圓形鋼管混凝土組合柱。在對廠房的排架進(jìn)行計算時，采用的設(shè)計福軟件是中國建筑學(xué)院編制的鋼結(jié)構(gòu)STS軟件，這種軟件在計算鋼管混凝土組合柱的截面時是根據(jù)CECS28B90計算的;
④柱腳設(shè)計。柱腳的鋼管應(yīng)該使用封板進(jìn)行封閉，這樣能夠減少柱和接面的壓力。從本案例中來看，封板和柱腳相連接的地方有勁肋，這是為了更好地提高柱腳的受力。而且，廠房中鋼材混凝土組合柱的柱腳有兩個杯口插入，在杯口處灌入混凝土，這樣有利于提高整個柱的受力荷載;
⑤鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計。常用的防火措施種類比較多，一般就是將構(gòu)件利用保護(hù)材料進(jìn)行包裹，以此延續(xù)構(gòu)建的升溫速度，為滅火提供時間。基于本工廠的工作環(huán)境，本次的設(shè)計具體選擇的是膨脹型防火涂料保護(hù)法，此種方法能夠消除傳統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的有毒氣體的弊端。具體的設(shè)計是選擇由有機(jī)樹脂、發(fā)泡劑以及碳化劑等構(gòu)成的厚度在5mm左右的涂料，一旦發(fā)生火災(zāi)時，該涂料就會膨脹，形成比原來還要厚幾十倍的多孔碳質(zhì)層，阻擋外部對內(nèi)包構(gòu)件的傳熱，便構(gòu)件的耐火極限可達(dá)(O．5～1.5)小時;
⑥剪力墻子結(jié)構(gòu)體系延性設(shè)計。在鋼框架一混凝土剪力墻混合結(jié)掏體系中，由剪力墻和剪力墻組成的筒體承擔(dān)了85%以上的水平剪力，應(yīng)保證混凝土墻體具有足夠的延性，因此在連接處設(shè)置型鋼柱，既能有效防止裂縫的出現(xiàn)或展開，又能方便鋼結(jié)構(gòu)的安裝，減少鋼柱與混凝土墻體之間的豎向變形差異產(chǎn)生的不利影響。設(shè)計時應(yīng)考慮框架具有一定的抗剪承載能力，其值不宜小于帶框墻總剪力的20%。同時剪力墻軸壓比應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級確定。該廠房設(shè)計剪力墻軸壓比控制值按規(guī)范要求應(yīng)小于0.6，以保證其延性。
3工業(yè)廠房鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計的保障
實現(xiàn)對工業(yè)廠房與混凝土組織結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化必須要做好以下工作:一是要把握基本的鋼與混凝土組合設(shè)計原則，通過設(shè)計保證廠房使用壽命，強(qiáng)化對廠房的質(zhì)量控制以及達(dá)到最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，也就是在設(shè)計的過程中要綜合考慮建筑項目的全壽命期的成本和效益問題。只有把握上述的基本原則才能保證設(shè)計的方案具有價值;二是提高工業(yè)設(shè)計人員的綜合素質(zhì)，提高他們的設(shè)計理念更新。鋼與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計是新型的設(shè)計方案，也是當(dāng)前工業(yè)設(shè)計較為常見的一種技術(shù)，因此需要設(shè)計人員要把握設(shè)計的關(guān)鍵問題，強(qiáng)化質(zhì)量管理意識和安全意識;三是加強(qiáng)施工管理。保證施工工序嚴(yán)格按照設(shè)計的要求進(jìn)行，以此保證工業(yè)廠房的質(zhì)量。通過對該廠房鋼與混凝土結(jié)構(gòu)的性能檢測，通過設(shè)計提高了結(jié)構(gòu)剛度，達(dá)到了良好的抗震效果，優(yōu)化了建筑布局和空間的使用，更為重要是將降低了造價，提高了工廠的經(jīng)濟(jì)效益，提升了工廠廠房的使用壽命。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】大跨度；預(yù)應(yīng)力；混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；大型建筑
1、預(yù)應(yīng)力筋的合理布置
當(dāng)下我國建筑施工中較為常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋種類如下：
（1）熱處理鋼筋，這種鋼筋通常具有較高的強(qiáng)度，且松弛較小，同時在進(jìn)行材料運(yùn)輸時都是以盤式儲存并供應(yīng)，免掉了整直及對焊等工藝，用起來十分方便；
（2）去除應(yīng)力鋼絲，這種鋼筋應(yīng)用于具體的施工時，使用也很方便，且有多種形式可以選擇，如光面鋼絲、刻痕鋼絲等；
（3）鋼絞線，此種鋼筋通常會由具有較高強(qiáng)度的鋼絲絞制而成，通常為三股或七股直徑不同的鋼絲，這種鋼筋形式在使用時十分方便，且能夠較好地黏附于混凝土中。
鋼筋布置方案是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點(diǎn)，其布置方式有多種，最常用的是在跨中板帶中占1/3左右，另外2/3鋼筋布置在柱上板帶中。這種布筋方案對普通鋼筋的設(shè)計來說，不僅能確保板受力合理，同時也最省原材料。但在設(shè)計板跨相差超過20%及以上的多跨連續(xù)板時，設(shè)計采用長跨方向集中布筋，跨中板帶布1/3左右或均勻布置，短跨方向柱上板帶布2/3的布置方案更節(jié)省原材料，同時也能夠達(dá)到較好的載荷承載能力。實際設(shè)計過程中也應(yīng)根據(jù)邊跨板的受力特點(diǎn)，更多考慮采用二段拋物線或三段拋物線形式布置。
在具體的施工中應(yīng)注意以下環(huán)節(jié)的操作：
（1）預(yù)應(yīng)力筋的鋪放順序及位置，必須正確處理好鋼筋鋪放順序與管道敷設(shè)、鋼筋鋪放順序與鋼筋綁扎順序之間的關(guān)系。鋪放時，應(yīng)盡量減少交叉穿束，嚴(yán)格按設(shè)計圖紙中要求的細(xì)部構(gòu)造執(zhí)行，布置并固定好承壓板及梁端鋼筋網(wǎng)片等；
（2）必須保證鋼筋的保護(hù)層厚度；
（3）應(yīng)在上、下層鋼筋間設(shè)置專門保證矢高的措施，注意防止鋼絞線的互相纏繞，以保證預(yù)應(yīng)力筋的矢高；
（4）鋼絞線每隔一定距離（約500mm）應(yīng)進(jìn)行固定，以防止?jié)矒v混凝土?xí)r變位；
（5）當(dāng)鋼絞線與預(yù)埋管路系統(tǒng)發(fā)生矛盾時，應(yīng)以鋼絞線優(yōu)先。
2、抗震性能設(shè)計
不論是何種建筑，其本身都要具有一定的抗震性，而在全球的混凝土結(jié)構(gòu)工程研究界中，都十分重視預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題，而大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)多是用于一些大型的公共建筑之中，在其建成使用后多為人員密集型環(huán)境，如果相應(yīng)的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)沒有達(dá)到一定的抗震等級，那么一旦發(fā)生地震等自然災(zāi)害就會造成大量的人身及財產(chǎn)損失，因此在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，尤其要注重抗震性能設(shè)計。目前國際混凝土結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域都十分關(guān)注預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震問題。經(jīng)過大量的研究后得出，這種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是可以在地震區(qū)使用的，但其與一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣都要進(jìn)行相應(yīng)的抗震設(shè)計及施工。
3、連續(xù)構(gòu)件設(shè)計
對大量的工程建筑實踐案例進(jìn)行詳細(xì)的分析后，得出在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用單跨預(yù)應(yīng)力梁截面延伸的方式，可以有效地實現(xiàn)連續(xù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成連續(xù)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計。這種設(shè)計方式具有很多的優(yōu)點(diǎn)，特別是在多跨結(jié)構(gòu)超載、內(nèi)力重力分布能力較強(qiáng)時，能夠有效提高彎承載能力。此外，一束預(yù)應(yīng)力筋能夠用于正彎及負(fù)彎兩種彎矩筋，這種形式相應(yīng)地降低了支座處附加彎矩對柱的有害影響，且其受力情況更趨于合理性。當(dāng)有預(yù)應(yīng)力施于大梁時，就會使大梁較易發(fā)生附加彎矩并彎形，這時可對大梁使用多跨連續(xù)布置，多排柱共同工作可相應(yīng)地削弱這預(yù)應(yīng)力。
4、防火設(shè)計
在進(jìn)行建筑設(shè)計時，很多情況下都會忽略到鋼筋混凝土的防火性能，因為鋼筋混凝土本身并不可燃，即可忽略其防火設(shè)計，但事實上并不是這樣，鋼筋混凝土雖然自身不易燃，但它的防火隔熱性能非常差，當(dāng)溫度過高并達(dá)到鋼筋強(qiáng)度臨界點(diǎn)時，預(yù)應(yīng)力鋼筋就會出現(xiàn)屈服點(diǎn)下滑的現(xiàn)象，使得其相變及蠕變加快，進(jìn)而造成預(yù)應(yīng)力板強(qiáng)度和剛度都急劇下降，并出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，使其喪失了原有的結(jié)構(gòu)功能，同時，處于高溫環(huán)境下的混凝土也會發(fā)生撓度變化的情況，同樣造成了結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，如果達(dá)到一定的溫度和時間，那么這種大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就會表現(xiàn)出明顯的不穩(wěn)定狀態(tài)，甚至發(fā)生坍塌等危險事故。因此在進(jìn)行大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)特別注意所設(shè)計的結(jié)構(gòu)要符合國家的設(shè)計防火相關(guān)規(guī)范及規(guī)定內(nèi)容，如《建筑設(shè)計防火規(guī)范》等。
5、工程實例
5. 1 工程概況
某綜合樓工程地下室2 層，地上15 層，總建筑面積約31 000 m2。本工程主體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板―柱結(jié)構(gòu)，主體部分柱網(wǎng)布置8 m×8 m，地下室底板采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土板結(jié)構(gòu)，其中長72 m×48 m。
5. 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計方案及特點(diǎn)
本工程在結(jié)構(gòu)設(shè)計上全部采用后張部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。
目前，現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)最常用的施工技術(shù)為后張法，后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工分為有粘結(jié)法及無粘結(jié)法兩種。有粘結(jié)法通過灌漿實現(xiàn)有粘結(jié)，有粘結(jié)筋的最大應(yīng)力出現(xiàn)在最大彎矩截面處，破壞時臨界截面有粘結(jié)筋的應(yīng)力非常接近鋼筋的極限強(qiáng)度。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)具有極限強(qiáng)度高、抗震性能好，通常應(yīng)用于框架梁。無粘結(jié)法靠端錨建立預(yù)應(yīng)力，無粘結(jié)筋的應(yīng)力沿全長呈均勻布置，當(dāng)構(gòu)件遭到外力破壞時，無粘結(jié)筋的應(yīng)力仍低于條件屈服點(diǎn)。由于無粘結(jié)筋的應(yīng)力沿長度均勻布置的特點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的非彈性性能即構(gòu)件的能量消散不能得到充分發(fā)揮。
本工程在框架梁的預(yù)應(yīng)力度λ≤0. 7，設(shè)計中采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。本工程次梁不需要抵抗地震力，次梁設(shè)計采用結(jié)構(gòu)施工簡單，適合數(shù)量多、噸位不大的次梁的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。在同一工程混凝土樓蓋采用不同的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，可利用無粘結(jié)結(jié)構(gòu)與有粘結(jié)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，不僅保證了工程質(zhì)量，也降低了施工難度，有利于施工進(jìn)度的推進(jìn)。
本工程采用PKPM 計算軟件，按照有關(guān)規(guī)范，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等級屬于一級或二級。對于一級和二級的抗裂控制，主要是控制構(gòu)件受拉邊緣混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。由于本工程梁跨度為18.7 m，普通梁跨高比為10～15，所以可知，普通梁高為1 240 mm～1 870 mm，可見梁高過大，不滿足觀眾視線的要求。扁梁的寬高比為20～25。本工程扁梁的梁高可選用范圍在748 mm～935 mm之間?？梢?，大大的降低了梁高，適合于本工程的特點(diǎn)。另外，預(yù)應(yīng)力梁與柱子節(jié)點(diǎn)區(qū)便于布置抗沖切鋼筋，抗沖切性能好，相對于板柱體系結(jié)構(gòu)，其沖切破壞錐體的斜截面較大，在荷載較大的情況下，設(shè)置暗梁或橫向加寬即可解決，而且，預(yù)應(yīng)力扁梁結(jié)構(gòu)抗剪承載力并不小于普通梁柱結(jié)構(gòu)。
5. 3 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉及固定端的設(shè)計特點(diǎn)
對于框架梁及其固定端，其預(yù)應(yīng)力框架張拉、固定端施工都在梁柱節(jié)點(diǎn)的區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行。在此區(qū)域內(nèi)，由于設(shè)計的柱筋、梁筋、局壓鋼筋等各種鋼筋交錯布置，在施工時易出現(xiàn)以下問題：
1） 易使柱或梁中鋼筋移位，從而降低整個構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的承載力。
2） 這個區(qū)域內(nèi)的混凝土施工時難以澆搗密實，施工質(zhì)量無法保證。為克服以上問題，本工程在設(shè)計時采?。?a. 將預(yù)應(yīng)力鋼筋伸過節(jié)點(diǎn)區(qū)域，在梁中進(jìn)行錨固與張拉。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋較多時，應(yīng)采取分批分段進(jìn)行張拉與錨固。同時在施工時應(yīng)保證分批張拉的間距，不得小于1 000 mm，預(yù)留斜槽在張拉時需利用變角器進(jìn)行張拉。此種方法缺點(diǎn)是對鋼筋等原材料有一定的浪費(fèi)，但對工程質(zhì)量安全有保障。b. 設(shè)置專門的預(yù)應(yīng)力筋張拉與錨固區(qū)，具置可設(shè)在梁、柱側(cè)向或底部等位置，以加腋形式體現(xiàn)。此方法要求較高，須保證錨固區(qū)有足夠大的混凝土面積以及足夠多局壓鋼筋以防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)開裂，而且會對結(jié)構(gòu)的美觀產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。
3） 每層在澆灌柱混凝土?xí)r，由于在梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)柱邊進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉，柱頂應(yīng)比相應(yīng)樓板層高出300 mm 左右，以節(jié)約梁預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時間，從而不影響梁拆模。此種方法對施工方要求較高，需各施工方密切配合。
結(jié)語
綜上所述，雖然該結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也要借助于具有高施工技術(shù)水平的施工隊伍才能達(dá)到最終的建筑要求，因此，施工單位要積極并嚴(yán)格地依照各項技術(shù)指標(biāo)及操作規(guī)范進(jìn)行施工，在工程實踐中不斷改進(jìn)原有的施工技術(shù)，加大對工程施工的管理，避免質(zhì)量及安全事故的發(fā)生，達(dá)到提高施工質(zhì)量的最終目的。
參考文獻(xiàn)
[1]葉修喜，張錦松，賴海斌.雙向大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2011，（6）.
關(guān)鍵詞:建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;優(yōu)化;工程造價;影響結(jié)合
對現(xiàn)階段國內(nèi)外有關(guān)信息資源查閱之后可知，通常情況下，在一個工程實施過程中，設(shè)計費(fèi)用占整體費(fèi)用支出約1－3%，但若是確保設(shè)計出的項目方案是正確的，那建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對工程造價的影響也會十分顯著，設(shè)計時期的優(yōu)化是全面控制工程造價的重要內(nèi)容。
1基礎(chǔ)設(shè)計與設(shè)計優(yōu)化的重點(diǎn)
地基是建筑物建設(shè)工作的重要內(nèi)容，在某些建筑物中，地基區(qū)域的工程造價占據(jù)了整體項目投資的三十分之一，同時因為地基是地下隱蔽工程，若是出現(xiàn)了質(zhì)量安全問題，會導(dǎo)致之后造成的影響較為嚴(yán)重，所以在實際發(fā)展的過程中，一定要科學(xué)選擇地基的設(shè)計方案?；A(chǔ)形式的選擇一般情況下需要具備所在區(qū)域的特點(diǎn)，而在實施基礎(chǔ)設(shè)計的過程中可以依據(jù)所在區(qū)域項目建設(shè)已經(jīng)存在的基礎(chǔ)設(shè)計工作，結(jié)合已經(jīng)獲取的信息資源和工作經(jīng)驗對基礎(chǔ)形式的選擇和設(shè)計進(jìn)行整合研究和分析［1］。在設(shè)計時期，選擇任何基礎(chǔ)方案都會影響項目的工程造價，因此在實際發(fā)展過程中需要進(jìn)行優(yōu)化，并且結(jié)合以下幾點(diǎn)原則進(jìn)行創(chuàng)新:第一，基礎(chǔ)質(zhì)量可靠性原則。例如在深厚飽和土層中，最好的選擇就是人工挖孔灌注樁與預(yù)制樁型，其中前者的工作質(zhì)量更為優(yōu)越;第二，工程造價最低性原則，各種形式的基礎(chǔ)方案都與經(jīng)濟(jì)性相關(guān)，并且經(jīng)濟(jì)性注重展現(xiàn)工程造價，符合工程的需求主要是受到樁的承載力數(shù)值的影響，因此優(yōu)化設(shè)計信息只能依據(jù)工程造價信息來展現(xiàn)，選擇工程造價最低為原則。因為樁基礎(chǔ)的設(shè)計非常簡單，并且安全性較高，這會讓很多設(shè)計單位在基礎(chǔ)方案設(shè)計中更多的選擇樁基礎(chǔ)，就算是擁有基礎(chǔ)的天然基礎(chǔ)方案也不會選擇，這一方案會導(dǎo)致工作消耗大量的資源。有證據(jù)顯示，天然造價一般情況下直到達(dá)樁基礎(chǔ)造價的三千到七千。在國外很多國家中，應(yīng)用天然基礎(chǔ)的建筑非常多，特別是在高層建筑的設(shè)計中都會選擇天然基礎(chǔ)，但是我國對于這一技術(shù)的應(yīng)用還沒有達(dá)到日本的一半，就算是應(yīng)用條形基礎(chǔ)或者是交叉梁基礎(chǔ)的項目，設(shè)計單位也會更多的應(yīng)用樁基礎(chǔ)解決其存在安全的問題，這樣導(dǎo)致實際工程成本數(shù)量日益增加。
2基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化對工程造價產(chǎn)生的影響
其主要分為以下兩方面，一方面是不同的基礎(chǔ)形式對工程造價產(chǎn)生的不同影響，因為很多工程項目基礎(chǔ)工作造價占據(jù)整體建筑物造價的很大范圍，由此基礎(chǔ)部分工程造價會直接影響整體建筑物的工程造價。在選擇建筑物基礎(chǔ)形式的過程中，一般是受到建筑物所在地的地基影響，因為地基基礎(chǔ)條件較低需要加以整改，這樣就會增加實際工程造價。由此在選擇基礎(chǔ)形式的過程中，需要結(jié)合建筑市場建筑素材價格以及現(xiàn)場條件等進(jìn)行全面的研究和分析。另一方面是建筑物上部結(jié)構(gòu)影響基礎(chǔ)工程造價。除了地基基礎(chǔ)條件之外，建筑物的上部結(jié)構(gòu)也是影響建筑物基礎(chǔ)形式的重要因素。其中包含了混凝土結(jié)構(gòu)，因為實際建筑建設(shè)工作大范圍應(yīng)用鋼筋和混凝土素材，致使建筑物上部結(jié)構(gòu)非常重，這就需要承載很大的地基才能確保建筑物的整體性能。但是磚混結(jié)構(gòu)雖然構(gòu)建的建筑層比較矮，但是因為大范圍選擇應(yīng)用實心磚填充墻體，促使實際建筑物需要的基礎(chǔ)承載水平非常大。同時鋼結(jié)構(gòu)因為上部結(jié)構(gòu)過輕，還有的不需要單獨(dú)解決地基條件下就可以符合建筑物上部結(jié)構(gòu)的承載需求，從而減少基礎(chǔ)工作數(shù)量和工程造價［2］。
3結(jié)構(gòu)類型選擇對工程造價產(chǎn)生的影響
3．1基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)
其主要分為以下幾點(diǎn):第一，磚混結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于素材容易獲取，施工技術(shù)也非常的簡單，這樣促使這一結(jié)構(gòu)類別建筑物出現(xiàn)工程造價較低、建筑施工時間過短等特點(diǎn)，而它的缺點(diǎn)是因為這一結(jié)構(gòu)類型建筑物的抵抗能力較低，同時大范圍應(yīng)用砌磚導(dǎo)致建筑物的上部結(jié)構(gòu)自重較大，不可以在高層建筑中應(yīng)用，同時磚砌體施工技術(shù)大都是人工操作，其工作效率較差?，F(xiàn)階段，應(yīng)用這一結(jié)構(gòu)建設(shè)的建筑物大都是農(nóng)村建筑。在城市中的應(yīng)用較少。第二，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)包含了鋼筋、水泥以及骨料等為素材構(gòu)建混凝土結(jié)構(gòu)類型。這一結(jié)構(gòu)具備整體性強(qiáng)、抗震性高等特點(diǎn)，現(xiàn)階段已經(jīng)被大范圍的推向市場的各個區(qū)域，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中是鋼筋、水泥以及水等素材構(gòu)成的混合體，引起其具備整體性強(qiáng)、抵抗腐蝕性強(qiáng)、節(jié)約鋼材等優(yōu)點(diǎn)。第三，鋼結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)是以鋼素材為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)類型，也是現(xiàn)階段新興建筑結(jié)構(gòu)類別的一種。鋼結(jié)構(gòu)具備有效性、抵抗地震、自然環(huán)保、節(jié)約能源以及成本支出較低等優(yōu)點(diǎn)，大部分建筑物都會選擇應(yīng)用這一結(jié)構(gòu)類別。但是這一結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性與鋼筋混凝土相比存在一定的差異性，同時因為大范圍應(yīng)用鋼材，促使實際建筑物的腐蝕性和耐高溫性要求非常高，未來的維護(hù)工作支出費(fèi)用也較多［3］。
3．2結(jié)構(gòu)類別對工程造價產(chǎn)生的影響
結(jié)合實際案例分析可知，影響磚混結(jié)構(gòu)工程造價的兩方面包含了墻體工程和柱梁板工程，實際工作就是墻體素材的選擇與柱梁板尺寸的實際設(shè)計。結(jié)合實際案例分析表明，墻體工程在整體磚混結(jié)構(gòu)中占據(jù)的比例非常大，在實際操作中會消耗整體工程建設(shè)勞動力的百分之三十五以上。由此可見，墻體工程是磚混結(jié)構(gòu)中工程數(shù)量最大的一種建設(shè)工作，實際消耗的工程造價也僅次于柱梁板工程的工作。這樣在實際發(fā)展過程中，需要有效控制磚混結(jié)構(gòu)中的墻體工程造價。實際工作可以結(jié)合墻體組合方案設(shè)計和墻體工程數(shù)量兩方面進(jìn)行。
關(guān)鍵詞：以工作過程為導(dǎo)向；混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)；教學(xué)改革
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）11-0099-02
《混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)》是我院建筑施工技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，同時也是建筑施工方向的一門核心課程。該課程理論性和實踐性并重，應(yīng)用性很強(qiáng)。如采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，由于該課程存在先修課程多、教學(xué)內(nèi)容多、試驗現(xiàn)象多、概念多、公式多、系數(shù)多、符號多、簡化假定多、構(gòu)造要求多、教學(xué)環(huán)節(jié)多的“十多”問題，容易產(chǎn)生教師難教和學(xué)生難學(xué)的兩難問題。為實現(xiàn)高職人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，突出高職教育的職業(yè)性，結(jié)合院級精品課程建設(shè)，我院課程組教師在以下幾方面進(jìn)行了教學(xué)改革嘗試。
工學(xué)結(jié)合，知識與能力并重，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性
課程組教師根據(jù)調(diào)研和專家審定，提出課程知識目標(biāo)為：掌握混凝土、鋼筋和砌體材料的種類和特性；掌握混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的一般構(gòu)造知識，包括抗震構(gòu)造知識；掌握一般構(gòu)件的設(shè)計方法；掌握現(xiàn)澆樓梯和現(xiàn)澆鋼筋混凝土單向板肋型樓蓋的設(shè)計方法和步驟；掌握多層砌體結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計方法。
對應(yīng)的課程能力目標(biāo)為：具有進(jìn)行一般鋼筋混凝土構(gòu)件、砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計與承載力復(fù)核的能力；具有在實際工程中熟練運(yùn)用結(jié)構(gòu)構(gòu)造知識的能力；具有分析和處理實際施工過程中遇到的一般結(jié)構(gòu)問題的能力；具有正確識讀結(jié)構(gòu)施工圖的能力；培養(yǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)意識、規(guī)范意識、質(zhì)量意識和團(tuán)結(jié)協(xié)作意識，進(jìn)行溝通與表達(dá)訓(xùn)練，學(xué)會團(tuán)隊工作。
聘請分別來自施工單位、監(jiān)理單位和設(shè)計單位的工程師加入到課程組團(tuán)隊中，全程參與課程建設(shè)。與企業(yè)工程師共同確定課程標(biāo)準(zhǔn)、課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、工程案例的選取等。聘請企業(yè)工程師對學(xué)生設(shè)計的方案進(jìn)行指導(dǎo)、把關(guān)。團(tuán)隊中的專職教師則必須在每年假期到企業(yè)兼職，與企業(yè)人員開展技術(shù)交流和技術(shù)研討活動。
以院級精品課程建設(shè)為契機(jī)，開發(fā)課程教學(xué)網(wǎng)站，重點(diǎn)是使課程教學(xué)內(nèi)容緊密地與主要崗位相結(jié)合：設(shè)置專題介紹新工藝、新技術(shù)、新動態(tài)；針對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和抗震設(shè)計規(guī)范的修訂實施，團(tuán)隊教師編制規(guī)范解讀；開發(fā)在線測試，與施工員、二級建造師考試題目及復(fù)習(xí)思考題掛鉤，學(xué)生應(yīng)可隨時上網(wǎng)參與自檢自測，既鞏固所學(xué)知識，也為崗位證書考試做好準(zhǔn)備。
為了提高學(xué)生的動手能力和學(xué)習(xí)興趣，除在課程中采用案例教學(xué)、小組討論、參觀等多種教學(xué)方法和教學(xué)形式外，我們一是通過認(rèn)識實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、聘請企業(yè)專家和用人單位開設(shè)講座等各種形式的專業(yè)教育，提高學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識，讓學(xué)生樹立起成為“復(fù)合型”人才的觀念，避免產(chǎn)生“施工人員只需按圖施工，用不著掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算，學(xué)結(jié)構(gòu)沒啥用”等錯誤觀念。二是成立學(xué)院結(jié)構(gòu)設(shè)計興趣小組，組織有興趣的學(xué)生承擔(dān)一些設(shè)計任務(wù)，如PPT課件制作或資料收集等工作，實現(xiàn)部分差異化教學(xué)。三是組織兩項院級技能大賽：結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽和鋼筋綁扎大賽。比賽不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和成就感，最關(guān)鍵的是深化了學(xué)生對力的傳遞構(gòu)件、受力特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)圖識讀的理解和掌握。
以工作過程為導(dǎo)向重構(gòu)課程教學(xué)模塊
按照以工作過程為導(dǎo)向的課程設(shè)計原則，本課程分為四大模塊，即課程導(dǎo)入模塊、混凝土結(jié)構(gòu)模塊、砌體結(jié)構(gòu)模塊和抗震基本知識模塊。將很多高職院校中單獨(dú)設(shè)立的結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理、結(jié)構(gòu)材料、混凝土結(jié)構(gòu)實訓(xùn)、結(jié)構(gòu)施工圖識讀等模塊融入混凝土結(jié)構(gòu)模塊和砌體結(jié)構(gòu)模塊中。如圖1所示，模塊又分解為若干個學(xué)習(xí)情境，每個學(xué)習(xí)情境再分解為學(xué)習(xí)任務(wù)。在同一個模塊中，若干個學(xué)習(xí)情境之間呈遞進(jìn)關(guān)系。同一個學(xué)習(xí)情境下，不同的學(xué)習(xí)任務(wù)有的呈遞進(jìn)關(guān)系，有的呈并列關(guān)系。而工作任務(wù)中具體學(xué)習(xí)單元的順序就是完成工作任務(wù)的順序。
根據(jù)課程知識目標(biāo)和能力目標(biāo)，我們在鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計、現(xiàn)澆肋型樓蓋和樓梯設(shè)計三個學(xué)習(xí)情境中，將實際工程項目、典型工程案例作為載體引入教學(xué)中，基于工作過程構(gòu)建教學(xué)過程，采用項目教學(xué)法和任務(wù)驅(qū)動法，在各教學(xué)環(huán)節(jié)融入標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、圖集、協(xié)作等內(nèi)容，將課程建設(shè)為集能力培養(yǎng)、職業(yè)素質(zhì)養(yǎng)成和創(chuàng)新教育于一體的教學(xué)平臺。
如圖2所示，每個學(xué)習(xí)情境都以實際工程項目（現(xiàn)階段的項目來源為典型建筑物，如學(xué)校教學(xué)樓、實訓(xùn)樓等）構(gòu)建一個完整的工作過程。如鋼筋混凝土構(gòu)件這個學(xué)習(xí)情境中，要求學(xué)生以小組為單位獨(dú)立選取一塊板、一根梁、一根柱進(jìn)行設(shè)計，最后一個環(huán)節(jié)是配筋圖的識讀或繪制，通過一個完整的工作過程來完成課程教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、方法能力和社會能力。
學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計由簡單
到復(fù)雜，由單項到綜合，呈螺旋式上升的特點(diǎn)
課程設(shè)計示意圖如圖3所示。以混凝土結(jié)構(gòu)模塊為例，該模塊設(shè)計了5個學(xué)習(xí)情境，每個學(xué)習(xí)情境又劃分為多個學(xué)習(xí)任務(wù)。第一個學(xué)習(xí)情境為鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計，包括理論知識和相應(yīng)的單項訓(xùn)練，分為三個學(xué)習(xí)任務(wù)，分別是鋼筋混凝土板的設(shè)計、鋼筋混凝土梁的設(shè)計、鋼筋混凝土柱的設(shè)計，由最簡單的板開始到梁進(jìn)而到柱的設(shè)計。后4個學(xué)習(xí)情境為結(jié)構(gòu)設(shè)計，分別為現(xiàn)澆肋型樓蓋設(shè)計、樓梯設(shè)計、單層廠房和多層房屋，分別從平面結(jié)構(gòu)體系、簡單的空間體系、相對較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)體系到最復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。這樣，知識體系和實踐體系通過“教、學(xué)、做”有機(jī)融合在一起，就做到了“做中學(xué)，學(xué)中做”。
這種設(shè)計體現(xiàn)了由構(gòu)件到結(jié)構(gòu)，由簡單到復(fù)雜，由單項到綜合，符合學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知規(guī)律和職業(yè)能力培養(yǎng)的基本規(guī)律，也融合了現(xiàn)行規(guī)范和構(gòu)造要求，避免了為講構(gòu)造要求而講構(gòu)造要求，為了解規(guī)范而去講解規(guī)范，將受力特點(diǎn)、計算公式、圖紙識讀、規(guī)范和構(gòu)造要求融合在一起，讓學(xué)生通過一個個實訓(xùn)的完成，不知不覺地掌握課程核心能力。
典型工程圖紙的應(yīng)用貫穿教學(xué)始終
在混凝土結(jié)構(gòu)模塊中，鋼筋混凝土構(gòu)件的每個學(xué)習(xí)任務(wù)，現(xiàn)澆肋型樓蓋、現(xiàn)澆樓梯、多層房屋的工程載體都是同一個項目。學(xué)生在開學(xué)初就以小組為單位拿到整套典型建筑物的圖紙，這些典型建筑物都是學(xué)校自身的建筑物，有教學(xué)樓、實訓(xùn)樓、學(xué)生宿舍和食堂等。這些建筑物就在學(xué)生身邊，可以增強(qiáng)學(xué)生的興趣，并且，教學(xué)樓、實訓(xùn)樓等平面布置相對簡單規(guī)則，有利于課程的項目化教學(xué)。最大的優(yōu)勢在于，學(xué)生通過完成一個個學(xué)習(xí)任務(wù)，就完成了一塊塊板、一根根梁、柱，進(jìn)而到樓蓋、樓梯，最后到節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，由點(diǎn)到面，由面到整體，如搭積木一般完成了整個建筑物建設(shè)的所有工作流程。
課程考核評價體系
課程考核由平時作業(yè)成績、平時表現(xiàn)、期中考試和期末考核共同組成，平時作業(yè)成績占總分的30%，平時表現(xiàn)占總成績10%，期中考試占總成績的10%，網(wǎng)絡(luò)使用情況占總成績的5%，期末考核占總成績的45%?？傮w上是弱化期末考核，突出平時考核。
平時作業(yè)由小作業(yè)（占10%）和大作業(yè)（占20%）組成。小作業(yè)為課后練習(xí)，要求每名學(xué)生獨(dú)立完成。小作業(yè)主要幫助學(xué)生對重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)和鞏固。大作業(yè)共五個題目，按照從簡單到復(fù)雜，從單個構(gòu)件到平面結(jié)構(gòu)最后到簡單的立體結(jié)構(gòu)的思路設(shè)計，分別為懸臂板設(shè)計、外伸梁的設(shè)計、柱的設(shè)計、單向板現(xiàn)澆肋型樓蓋的設(shè)計和現(xiàn)澆板式樓梯設(shè)計。大作業(yè)以小組為單位完成，既可以按模擬實際工程題目完成，也可以制作助學(xué)課件如PPT等。每組學(xué)生自行分工合作，完成后由各組選派一名學(xué)生代表介紹設(shè)計思路、設(shè)計中碰到的問題、進(jìn)行成果展示，并接受教師和其他學(xué)生的提問，即類似于答辯環(huán)節(jié)。由教師、全部組長、課代表三方根據(jù)完成情況和答辯情況綜合給出一個小組分。再由組長根據(jù)組員的貢獻(xiàn)對每個組員進(jìn)行評分，結(jié)合學(xué)生自評和教師評分得到每個組員每次大作業(yè)最終得分。網(wǎng)絡(luò)使用情況分值根據(jù)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)課程自主學(xué)習(xí)的時間和自我測試的分值來共同確定，規(guī)定學(xué)生最低在網(wǎng)時長并通過課程答疑、在線測試等形式確定學(xué)生上網(wǎng)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：框架結(jié)構(gòu)層間位移角剛度分配
一概述
在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011-2010條款5.5.1中規(guī)定，對于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在進(jìn)行多遇地震作用下的抗震變形驗算時，其樓層內(nèi)的最大層間位移角應(yīng)小于1/550。此條款是根據(jù)各國規(guī)范規(guī)定、震害經(jīng)驗和實驗研究結(jié)果及工程實例分析，采用層間位移角作為衡量結(jié)構(gòu)變形能力是否滿足建筑功能要求。
層間位移角是框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中需重點(diǎn)注意的一個驗算指標(biāo)，其反應(yīng)了結(jié)構(gòu)布置在剛度方面是否合理。當(dāng)層間位移角不滿足規(guī)范要求時，應(yīng)分析各方向?qū)娱g位移角數(shù)值，反推各方向的剛度情況，然后再有針對性的進(jìn)行調(diào)整。
二實際工程案例
此案例為某電廠中余熱鍋爐給水泵房，抗震設(shè)防烈度為7度（0.15g），設(shè)計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，特征周期為0.60s，結(jié)構(gòu)抗震等級為三級；五十年一遇基本風(fēng)壓為0.5kN/m2，基本雪壓為0.42kN/m2，地面粗糙度為B類。采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式的單層工業(yè)廠房。其平面布置見圖1。
圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖
因工藝需要，該單層框架層高為7.5m?；A(chǔ)形式為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，因地質(zhì)條件限制，基礎(chǔ)埋深較深，基礎(chǔ)頂標(biāo)高為-1.700m。在PKPM建模計算中，該單層框架柱高達(dá)9.2m。首先按常規(guī)方式建立模型如圖2所示，經(jīng)計算，在多遇地震下，框架的層間位移角橫向為1/504、縱向為1/421，均超過規(guī)范限值。表明兩個方向的剛度均不足。
采用增大柱截面同時調(diào)整橫縱梁的方式增加結(jié)構(gòu)整體剛度，經(jīng)試算知，當(dāng)柱截面為600x800時方能滿足規(guī)范對層間位移角的要求。且結(jié)構(gòu)縱向剛度相對橫向剛度偏弱。此時梁柱截面均較大，總工程量偏大。
圖2PKPM模型圖圖圖3加層間梁PKPM模型圖
改變思路，針對結(jié)構(gòu)縱向偏弱剛度的問題，在離柱底5m處設(shè)置層間梁。PKPM模型見圖3所示。經(jīng)優(yōu)化后，各框架柱減小只400x600，經(jīng)計算，層間位移角滿足規(guī)范要求。
三層間位移角的控制
結(jié)構(gòu)層間位移角的控制實際上為結(jié)構(gòu)剛度的控制。當(dāng)結(jié)構(gòu)層間位移角超限時，即表明此方向結(jié)構(gòu)剛度偏弱。此時，改善框架結(jié)構(gòu)體系剛度的方法有：1）增大該列柱截面在彎曲作用平面內(nèi)的高度；2）增設(shè)內(nèi)柱，減小柱距；3）加設(shè)更多的或更剛的水平梁，以加大整個框架的剛度等方法。在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，應(yīng)跳出增大截面的思路莒縣，分析各類方法，找出最優(yōu)方案，在減小工程量的前提下增加結(jié)構(gòu)的安全性。
參考文獻(xiàn)
[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[M]，中國建筑工業(yè)出版社，2010
關(guān)鍵詞 :板柱結(jié)構(gòu); 混凝土強(qiáng)度 ;無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力; 有限元
The Bearing Capacity of The Construction Stage of Unbonded Prestressed Slab-column Structure
Ni Chaobin1, Sun Haiqun1, li Yawen2, Yang Huiping2
(1.The construction of three construction projects in the Northwest Company Inc, Shaanxi Xi'an 710065; 2.Beijing Building Research Institue Co.Ltd of CSCEC, Beijing 100076)
Abstract: By the analysis and comparison of slab-column structure of the traditional method and the theory of finite element method of unbonded prestressed concrete, to discuss the construction phase under the conditions of different strength of concrete, slab-column structure can withstand the load, so as to optimize the structure construction unit construction program to help.
Key words: slab-column structure ; concrete strength ; unbonded prestress ; finite element
中圖分類號：TU745.5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：
1、工程概況
鄂爾多斯星河灣一期工程地下車庫位于鄂爾多斯市東勝區(qū)南部東康快速通道的東側(cè)，北鄰規(guī)劃星河路，南依規(guī)劃星河景觀北路，本工程地下車庫頂板采用后張法無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板柱結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)平面尺寸為約為320m×220m，基本跨度為8.6m×9.15m，板厚400～450mm,為加強(qiáng)板的抗沖剪及抗彎性能，樓板設(shè)反向柱帽。由于荷載較大，為控制板的撓度和裂縫，使其滿足結(jié)構(gòu)受力和建筑使用功能的需要，樓板采用后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。
本工程地下室頂板采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)形式，地下室面積大，在施工過程中需要大量使用模板，而且必須在預(yù)應(yīng)力張拉施工完成后方能拆除，周轉(zhuǎn)架料的需用量比較大。如果可以在施工過程中調(diào)整施工方案，提前拆除模板，加快模板周轉(zhuǎn)速度，提高模板使用效率，則可以減少模板方面的費(fèi)用，從而節(jié)約成本，提高單位面積效益。提早拆除模板，還可以使工程提前進(jìn)入下一步施工工序，加快施工進(jìn)度。結(jié)構(gòu)布置圖見圖1、圖2、圖3。
2、研究內(nèi)容
不同混凝土強(qiáng)度條件下，結(jié)構(gòu)能夠承受多大的荷載？研究這個問題既為施工單位對施工方案的調(diào)整提供參考，同時又為業(yè)主和施工單位提供工程質(zhì)量控制的參考，為進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)施工方案，調(diào)整施工工藝，降低施工成本，提高效益提供技術(shù)依據(jù)。
本文將結(jié)合鄂爾多斯星河灣一期工程地下車庫工程實際情況，對無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土板柱結(jié)構(gòu)在理論分析上就目前采用的傳統(tǒng)計算方法與新興的有限元計算方法進(jìn)行比較，討論不同混凝土強(qiáng)度條件下，結(jié)構(gòu)能夠承受的荷載，從而為施工單位進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)施工方案提供幫助。
3、計算分析
3.1傳統(tǒng)計算方法
由于鄂爾多斯星河灣工程一期工程地下車庫整體工程為超長結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)跨數(shù)多，本文取其中一部分作為計算模型進(jìn)行計算。計算模型的平面布置圖，見圖4：
圖4 計算模型平面布置圖
梁容重=25.00kN/m3 ； 計算時考慮梁自重，荷載按照均布荷載進(jìn)行計算。根據(jù)設(shè)計人員要求，預(yù)應(yīng)力張拉時混凝土強(qiáng)度等級不低于80%（詳見本案例圖紙預(yù)應(yīng)力設(shè)計總說明），即在本案例中混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后考慮預(yù)應(yīng)力作用。
根據(jù)《GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6.2.10條， （6.2.10-1）
（6.2.10-2）
混凝土采用C40，，，，在混凝土不同強(qiáng)度條件下，結(jié)構(gòu)能夠承受的彎矩如下：
當(dāng)強(qiáng)度為60%時，設(shè)計彎矩
當(dāng)強(qiáng)度為70%時，設(shè)計彎矩
當(dāng)強(qiáng)度為80%時，設(shè)計彎矩
當(dāng)強(qiáng)度為90%時，設(shè)計彎矩
當(dāng)強(qiáng)度為100%時，設(shè)計彎矩
在混凝土不同強(qiáng)度條件下，結(jié)構(gòu)的承載能力如下：
表1結(jié)構(gòu)計算結(jié)果
單位說明:彎矩:kN.m 剪力:kN
從以上計算中，可以看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到60%時，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)65%自重；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%時，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)75%自重；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時，開始考慮預(yù)應(yīng)力作用，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)90%自重；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時，可以在承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上，再承擔(dān)1.5kN/m2的均布荷載；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時，可以在承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上，再承擔(dān)8.00kN/m2的均布荷載。在工程實際施工過程中，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時，可以拆除模板；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時，可以拆除模板，并可在板上堆積不超過8.00kN/m2的重物。
3.2有限元分析
本案例采用ansys軟件進(jìn)行計算分析。根據(jù)圖3所示計算模型建立模型，單元類型為solid65單元，分別在不同強(qiáng)度條件下進(jìn)行分析，計算結(jié)構(gòu)如下。
不同強(qiáng)度條件下，ansys分析結(jié)果如下：
3.2.1 60%混凝土強(qiáng)度條件下結(jié)構(gòu)在65%自重作用下各向應(yīng)力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到60%時，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)65%自重。
3.2.2 70%混凝土強(qiáng)度條件下結(jié)構(gòu)在75%自重作用下各向應(yīng)力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%時，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)75%自重。
3.2.3 80%混凝土強(qiáng)度條件下結(jié)構(gòu)在90%自重作用下各向應(yīng)力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時，開始考慮預(yù)應(yīng)力作用，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)90%自重。
3.2.4 90%混凝土強(qiáng)度條件下結(jié)構(gòu)在自重+1.5kN/m2的均布荷載作用下各向應(yīng)力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時，可以在承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上，再承擔(dān)1.5kN/m2的均布荷載。在工程實際施工過程中，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時，可以拆除模板
3.2.5 100%混凝土強(qiáng)度條件下結(jié)構(gòu)在自重+8.00kN/m2的均布荷載作用下各向應(yīng)力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時，可以在承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上，再承擔(dān)8.00kN/m2的均布荷載。在工程實際施工過程中，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時，可以拆除模板，并可在板上堆積不超過8.00kN/m2的重物。
4、傳統(tǒng)計算方法與有限元計算方法的比較
從以上的計算中，可以看出傳統(tǒng)計算方法與有限元計算方法在計算結(jié)果上基本一致。傳統(tǒng)計算方法是簡化的計算方法，著眼于整體的計算，方便設(shè)計人員進(jìn)行計算；有限元計算方法從細(xì)部的著眼，能反映結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況，更接近于實際情況。
5、結(jié)論與建議
1）當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到60%時，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)65%自重；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%時，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)75%自重；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時，開始考慮預(yù)應(yīng)力作用，可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)90%自重；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時，可以在承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上，再承擔(dān)1.5kN/m2的均布荷載；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時，可以在承擔(dān)結(jié)構(gòu)自重的基礎(chǔ)上，再承擔(dān)8.00kN/m2的均布荷載。
2）在工程實際施工過程中，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%時，可以拆除模板；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時，可以拆除模板，并可在板上堆積不超過8.00kN/m2的重物。
3）在施工過程中可調(diào)整施工方案，在強(qiáng)度達(dá)到90%時可拆除模板，加快模板周轉(zhuǎn)速度，提高模板使用效率，優(yōu)化了施工過程。在施工工程中需要大量使用模板，木模板的購買費(fèi)用大致是在45元/m2左右，提早拆除模板，加快模板周轉(zhuǎn)，可以減少模板購買費(fèi)用，從而節(jié)約成本，提高單位效益。提早拆除模板，提前進(jìn)入下一步施工工序，加快了施工步驟，對整體施工時間的控制提供有利的幫助。
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關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)手段
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)內(nèi)容涉及混凝土結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)抗震等知識的綜合應(yīng)用，作為培養(yǎng)從事土木工程設(shè)計、施工、預(yù)算、招投標(biāo)工作的高級工程技術(shù)人才的土木工程專業(yè)，一般將高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)置為一門專業(yè)限選課。土木工程專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)方向主要有結(jié)構(gòu)設(shè)計、工程施工技術(shù)管理、預(yù)算和招投標(biāo)等崗位，這些工作崗位都與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有密切聯(lián)系。土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計崗位的主要工作內(nèi)容已由多層建筑設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)楦邔咏ㄖO(shè)計；從事土木工程施工管理工作，必須掌握高層建筑結(jié)構(gòu)的識圖與讀圖等知識，清楚高層建筑中哪些是主要受力構(gòu)件，哪些是構(gòu)造構(gòu)件，在施工過程中遇到一些簡單的高層事故應(yīng)如何處理，等等，這些都有賴于該課程的學(xué)習(xí)；土木工程預(yù)算和招投標(biāo)管理工作中大量的分析計算都要靠計算機(jī)來完成，要求工作人員要在看懂圖紙（很多是高層建筑圖紙）的基礎(chǔ)上建立分析模型，做到不多算、不漏算，這也有賴于該課程的學(xué)習(xí)。工程專業(yè)開設(shè)該課程的意義由此可見。但是，由于種種因素的影響，目前該課程教學(xué)中還存在不少現(xiàn)實問題。鑒于此，本文擬從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)過程等方面探討高層建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革問題，希望能為該課程教學(xué)質(zhì)量的提高提供參考。
一、課程教學(xué)內(nèi)容規(guī)劃
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土建行業(yè)對人才的要求特別是對學(xué)生工程素質(zhì)的要求越來越高，企業(yè)歡迎的是具有完備知識結(jié)構(gòu)又具備較強(qiáng)工程能力的人才。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程涉及很多計算，教學(xué)內(nèi)容十分豐富，但該課程的學(xué)時往往十分有限，因此，合理選擇教學(xué)內(nèi)容就顯得尤為重要。該課程教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)以應(yīng)用型人才能力培養(yǎng)為目標(biāo)，理論與實踐并重，并注意兼顧不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生。土木工程專業(yè)一般將該課程安排在大學(xué)四年級第一學(xué)期，主要內(nèi)容包括緒論、高層建筑結(jié)構(gòu)的體系與布置、高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用、高層建筑結(jié)構(gòu)的計算分析和設(shè)計要求、框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計、高層建筑地下室和基礎(chǔ)設(shè)計等，與先修課程混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)工程、工程結(jié)構(gòu)抗震等有緊密聯(lián)系，也存在一定的內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。為了保持教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性，教師處理與已開設(shè)課程重復(fù)的內(nèi)容時，應(yīng)做到“重復(fù)的內(nèi)容講差別，相似的內(nèi)容講典型，突出重點(diǎn)”[1]。例如：荷載計算部分的一些內(nèi)容與混凝土結(jié)構(gòu)課程的相關(guān)內(nèi)容相似，按照相似的內(nèi)容講典型的原則，對該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點(diǎn)講解高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載計算（考慮風(fēng)震系數(shù)），而活荷載計算可不考慮不利布置；框架結(jié)構(gòu)設(shè)計部分的一些內(nèi)容，與混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)等課程的相關(guān)內(nèi)容存在重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，對該部分內(nèi)容，教師應(yīng)重點(diǎn)講解在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何調(diào)整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規(guī)參數(shù)；高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計部分的一些內(nèi)容，與基礎(chǔ)設(shè)計和基礎(chǔ)工程課程存在內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象，按照重復(fù)的內(nèi)容講差別的原則，教師可重點(diǎn)講解高層建筑“筏板基礎(chǔ)”“樁基+筏板”設(shè)計中的常見錯誤及其原因。
二、課程教學(xué)模式
在開設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程時，學(xué)生已具備一定的專業(yè)技能，但綜合能力還有待提高。采用多元化教學(xué)模式是近年來該課程教學(xué)的主要特點(diǎn)之一。根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實踐性和操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，教師應(yīng)以促進(jìn)學(xué)生提高實踐技能、掌握關(guān)鍵知識為主線，整合課程各個單元的教學(xué)內(nèi)容開展任務(wù)驅(qū)動教學(xué)和項目導(dǎo)向教學(xué)，將“教、學(xué)、做”有機(jī)結(jié)合，著力體現(xiàn)應(yīng)用性、實踐性和開放性的課程理念。將“教、學(xué)、做”一體化的教學(xué)模式有機(jī)融入教學(xué)過程，有利于處理“懂”與“會”的關(guān)系，學(xué)生可以先懂后會，也可以先會后懂或邊懂邊會。此外，教師還可以把課堂搬進(jìn)實驗室、建筑設(shè)計院、工程施工現(xiàn)場等場所，廣泛開展直觀教學(xué)，實現(xiàn)課堂教學(xué)與實習(xí)實訓(xùn)的一體化，從而有效提升學(xué)生的綜合能力。
三、課程教學(xué)方法與教學(xué)手段
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的教學(xué)環(huán)節(jié)分為課堂教學(xué)、PKPM軟件應(yīng)用、工程設(shè)計實踐和考核[2]。以下從四個方面探討該課程的教學(xué)改革。
(一)課堂教學(xué)
課堂教學(xué)應(yīng)以講解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本設(shè)計理論、抗震規(guī)范、高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程等內(nèi)容為主；要有明確的教學(xué)目標(biāo)、有效的教學(xué)策略和具體的學(xué)習(xí)評價指標(biāo)；要注重學(xué)生興趣的培養(yǎng)和潛能的發(fā)掘與提升，廣泛開展探究性學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)；要注意培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的觀念，力促學(xué)生自主發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)中，還應(yīng)做到課堂講授、自學(xué)、討論相結(jié)合，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合，理論學(xué)習(xí)與實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合[3]。第一，課堂講授與自學(xué)相結(jié)合。教師在課堂教學(xué)中應(yīng)重點(diǎn)講授基本概念、基本原理和難點(diǎn)，并向?qū)W生指定課外自學(xué)的內(nèi)容和思考題，以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，化解教學(xué)內(nèi)容多而課時有限的矛盾。第二，開展課堂討論，啟發(fā)學(xué)生開展積極的思維活動[4]。大學(xué)生思想獨(dú)立性強(qiáng)，思維靈活，喜歡獨(dú)立思考問題。因此，在全班或小組內(nèi)圍繞一個問題開展討論，讓學(xué)生各抒己見，相互啟發(fā)，有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，充分提高教學(xué)效果。如在高層結(jié)構(gòu)選型內(nèi)容的教學(xué)中，可讓學(xué)生以某“高層設(shè)計采用哪種結(jié)構(gòu)體系較合理”為題在班級范圍內(nèi)開展討論，讓學(xué)生在愉快的氛圍下通過主動思考掌握高層結(jié)構(gòu)體系的有關(guān)知識。就課堂討論的方式來講，教師可先提出問題，讓學(xué)生在小組討論的基礎(chǔ)上，選出代表到黑板前陳述意見，這樣既可活躍課堂氣氛，提高教學(xué)效果，也可提高學(xué)生的表達(dá)能力。第三，課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)相結(jié)合。在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題。對于較抽象的教學(xué)內(nèi)容，教師應(yīng)組織學(xué)生開展課堂討論或課外學(xué)習(xí)小組（宜以宿舍為單位）討論。教師還可結(jié)合單元教學(xué)內(nèi)容，組織開展以高層結(jié)構(gòu)設(shè)計基本理論知識和常規(guī)應(yīng)用為基礎(chǔ)的小型競賽活動，如PKPM建模大賽等，以鍛煉提高學(xué)生的知識運(yùn)用能力。第四，理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合。筆者的調(diào)查表明，很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都感覺到“高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”難以理解，難以聯(lián)系具體工程實例；結(jié)構(gòu)設(shè)計只是停留在單個構(gòu)件上，不明確結(jié)構(gòu)整體設(shè)計的思路。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體教學(xué)內(nèi)容引入工程實例，通過對工程實例的詳細(xì)講解，使學(xué)生加深對理論知識的理解，提高應(yīng)用能力。比如，對高層建筑常用的三種結(jié)構(gòu)，即框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)，教師可借助實際工程項目，依次詳細(xì)講解抗側(cè)力構(gòu)件的布置、主要高規(guī)參數(shù)的控制、平面的布置、施工圖的繪制，通過實例講解使學(xué)生理清結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體思路，加深對規(guī)范條文的理解。需要說明的是，教師教學(xué)中選用的案例可以來自企業(yè)生產(chǎn)實踐，也可來自教師指導(dǎo)學(xué)生完成的工程設(shè)計實踐項目。教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行工程設(shè)計實踐（包括結(jié)構(gòu)選擇、結(jié)構(gòu)建模、施工圖繪制等），是提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程教學(xué)質(zhì)量的有效手段。
(二)PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)
PKPM軟件應(yīng)用教學(xué)的重點(diǎn)是理解和掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本過程，主要有以下三個教學(xué)步驟：(1)結(jié)構(gòu)布置的講解與練習(xí)。在此步驟中，要通過講解和練習(xí)，使學(xué)生掌握運(yùn)用PKPM軟件建模的技巧，理解“抗規(guī)”關(guān)于結(jié)構(gòu)平面和豎向布置的基本要求。結(jié)構(gòu)平面布置要求平面形狀簡單、規(guī)則、對稱、質(zhì)心和剛心重合[5]30−31；結(jié)構(gòu)豎向布置的要求主要是抗側(cè)力構(gòu)件沿豎向不突變等。(2)PKPM基本計算參數(shù)輸入練習(xí)。在此步驟中，應(yīng)要求學(xué)生按照相關(guān)要求，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)的實際情況輸入PKPM相關(guān)參數(shù)，并理解基本風(fēng)壓、基本雪壓、設(shè)計地震分組、抗震設(shè)防烈度、連梁剛度折減系數(shù)等參數(shù)的含義。(3)PKPM計算結(jié)果的分析判斷和參數(shù)調(diào)整。在此步驟中，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過對計算結(jié)果的分析，判斷結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩(wěn)定是否滿足要求，并對不滿足要求的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
(三)工程設(shè)計實踐教學(xué)
開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程實踐教學(xué)，有利于學(xué)生強(qiáng)化工程概念和感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)習(xí)主動性，提高創(chuàng)新能力。在工程設(shè)計實踐教學(xué)中，教師可以組織學(xué)生分組參觀調(diào)查當(dāng)?shù)匾呀ǜ邔咏ㄖ?，了解其?gòu)型、結(jié)構(gòu)體系、存在的施工問題等；可以讓學(xué)生以小組為單位完成高層建筑的建模，如15層以下教學(xué)樓、辦公樓、賓館等框架結(jié)構(gòu)的建模，20層以下住宅樓等剪力墻結(jié)構(gòu)的建模，20層以下寫字樓、公寓等框架―剪力墻結(jié)構(gòu)的建模。
(四)課程考核
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計課程的常規(guī)考核方法是筆試成績與平時成績相結(jié)合，但筆試成績一般占總成績的80%，這容易導(dǎo)致學(xué)生只重視理論而忽視實踐，不利于學(xué)生應(yīng)用能力的提高。該課程的考核應(yīng)著重考核學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力，可采用筆試、上機(jī)操作、實踐環(huán)節(jié)相結(jié)合的考核方式。其中，筆試成績占總成績的50%，試卷的制作可參考國家“注冊結(jié)構(gòu)工程師專業(yè)資格”考試；上機(jī)操作成績占總成績的20%，可以給定房屋建筑平面圖和立面圖，讓學(xué)生在規(guī)定時間內(nèi)運(yùn)用PKPM軟件完成滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)建模；實踐環(huán)節(jié)成績占總成績的30%，內(nèi)容包括考察報告的撰寫情況、在分組建模實踐教學(xué)中的表現(xiàn)等。
四、教學(xué)過程的組織
如前所述，在每次課結(jié)束前，教師都應(yīng)向?qū)W生明確課后的復(fù)習(xí)內(nèi)容、預(yù)習(xí)內(nèi)容及思考題，其中預(yù)習(xí)的內(nèi)容可以是參觀現(xiàn)有高層建筑結(jié)構(gòu)，調(diào)查了解其結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工中存在的問題等，并形成文字。導(dǎo)入新課時，教師可用5分鐘左右的時間了解學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，并通過總結(jié)引出新課題。在講授新課的過程中，教師應(yīng)突出重點(diǎn)，把握難點(diǎn)，可按照理論講授―例題解析―學(xué)生練習(xí)―歸納總結(jié)的步驟組織教學(xué)。如在講解高層建筑的結(jié)構(gòu)體系時，可先分述每種結(jié)構(gòu)體系的概念，再舉例分析典型的結(jié)構(gòu)體系布置，然后讓學(xué)生畫出附近教學(xué)樓等高層建筑的結(jié)構(gòu)，最后歸納總結(jié)常見建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇。課堂討論教學(xué)環(huán)節(jié)一般可采取學(xué)生自由發(fā)言與教師總結(jié)相結(jié)合的方式，而在安排有小組前期調(diào)研的情況下，應(yīng)緊緊圍繞小組代表的匯報發(fā)言開展現(xiàn)場提問。另外，教師在課堂教學(xué)中還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生主動到建筑設(shè)計院、工作室參觀實踐，以實現(xiàn)學(xué)以致用，不斷提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。例如，為了提高應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量，黃淮學(xué)院在其大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園設(shè)置了建筑設(shè)計院校內(nèi)實踐基地，為土木工程、建筑工程等專業(yè)學(xué)生的工程實踐提供了良好的平臺，教師引導(dǎo)學(xué)生到這里結(jié)合教學(xué)內(nèi)容參觀實踐，無疑能夠有效地促進(jìn)學(xué)生實現(xiàn)所學(xué)理論知識的內(nèi)化和實踐應(yīng)用能力的提升。
作者:邵蓮芬 單位:黃淮學(xué)院
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關(guān)鍵詞：補(bǔ)償收縮混凝土；超長混凝土結(jié)構(gòu)；無縫施工
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.088
1 引言
通過建筑學(xué)者的研究和工程師對大量混凝土工程的工程實踐，結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)的材料性能，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，裂縫問題是不可避免的。而混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中出現(xiàn)的裂縫在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只要采取有效的措施來控制裂縫的的危害。鋼筋混凝土規(guī)范也明確規(guī)定[1]：在不同環(huán)境條件下，允許鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在一定寬度的裂縫。引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜，是由設(shè)計、施工、材料、環(huán)境及管理等眾多因素相互影響的綜合性問題，控制裂縫的產(chǎn)生要采取綜合的辦法，從設(shè)計方面、材料方面、施工方面的措施等綜合研究，相互配合，從而采取有效的措施來控制裂縫的產(chǎn)生，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中盡可能的不出現(xiàn)裂縫，或裂縫的數(shù)量和寬度在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，避免有害裂縫的產(chǎn)生，確保工程質(zhì)量。
隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加速，超長混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，平面尺寸超長，寬度超寬，面積超大的建筑迅速出現(xiàn)，特別是一些大城市隨著交通問題和停車問題的日趨嚴(yán)重，地鐵的建設(shè)和地下停車場的建設(shè)逐漸增多，超長混凝土地下結(jié)構(gòu)對裂縫的控制更加嚴(yán)格。超長混凝土結(jié)構(gòu)為了防止裂縫的產(chǎn)生，更好的適用于地下建筑，一般采取不設(shè)縫或少設(shè)縫的無縫施工技術(shù)措施。在超長混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面我國已經(jīng)有大量的工程實踐案例，中國建筑材料科學(xué)研究院發(fā)明的《超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計與施工方法》（專利號931171126）提出了用補(bǔ)償收縮混凝土代替后澆帶的無縫施工技術(shù)。
用補(bǔ)償收縮混凝土代替后澆帶的無縫施工技術(shù)設(shè)計思路是“抗放兼施，以抗為主”，通過補(bǔ)償收縮混凝土中的膨脹劑產(chǎn)生的膨脹作用，使得混凝土受到鋼筋和鄰位外界的約束，產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，該預(yù)應(yīng)力可以抵消由于混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫?！盁o縫”只是相對的，是指結(jié)構(gòu)的少縫或無縫，如鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)置的后澆帶。
2 補(bǔ)償收縮混凝土膨脹加強(qiáng)帶
通過對超長鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)的研究我們發(fā)現(xiàn)在眾多超長混凝土結(jié)構(gòu)施工方式中采取無縫施工技術(shù)是最為廣泛的一種方法，無縫施工技術(shù)采取的是用摻加適量膨脹劑的混凝土膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶，來達(dá)到預(yù)防混凝土開裂的目的。膨脹加強(qiáng)帶是指通過在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)的后澆帶部位澆筑由膨脹劑或膨脹水泥拌制的補(bǔ)償收縮混凝土，來達(dá)到延長構(gòu)件連續(xù)澆筑長度，防止混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。通過國內(nèi)外學(xué)者的大量研究和試驗，補(bǔ)償收縮混凝土能夠避免或者大大減少混凝土構(gòu)件的開裂，并具有良好抗?jié)B性能的特點(diǎn)。摻加在補(bǔ)償收縮混凝土中的混凝土膨脹劑是在膨脹水泥的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種混凝土外加劑，在施工現(xiàn)場中直接摻加在硅酸鹽水泥中即可拌制成膨脹混凝土。補(bǔ)償收縮混凝土在膨脹加強(qiáng)帶中的使用重點(diǎn)要注意其膨脹劑的摻量和限制膨脹率，在實踐工程中，超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計人員和施工人員通過大量試驗并結(jié)合具體工程來配制補(bǔ)償收縮混凝土。
2.1 混凝土膨脹劑
混凝土膨脹劑在超長混凝土結(jié)構(gòu)中的使用起到了至關(guān)重要的作用，混凝土膨脹劑的類型較多，我國使用比較廣泛?；炷僚蛎泟┌椿瘜W(xué)成分可以分為五類：氧化鈣類、硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣-氧化鈣類、氧化鎂類、氧化鐵類。國內(nèi)外絕大多數(shù)生產(chǎn)硫鋁酸鈣類膨脹劑，它以8%～12%摻入水泥中（等量取代水泥），形成鈣礬石（C3A?3CaSO4?32H2O）膨脹結(jié)晶。我國主要生產(chǎn)和使用的也是硫鋁酸鈣類膨脹劑。該膨脹劑在摻加過程中它等量取代水泥進(jìn)行混凝土的攪拌，一般情況下的摻量以8%～12%摻入水泥中，形成鈣礬石膨脹結(jié)晶。通過與水泥其他成分反應(yīng)，而生產(chǎn)鈣礬石晶體，鈣礬石的最大特點(diǎn)是會產(chǎn)生體積膨脹。該膨脹會全部抵消或部分抵消混凝土硬化過程中的收縮，同時混凝土膨脹受到鋼筋的約束，對鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力，在混凝土中產(chǎn)生壓應(yīng)力，相當(dāng)于預(yù)應(yīng)力混凝土的特性，可以很好的防止鋼筋混凝土構(gòu)件的開裂。
將膨脹劑按內(nèi)摻法（替代等量膠凝材料）摻入混凝土或水泥砂漿中，由膨脹能建立起的預(yù)壓應(yīng)力可大致抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力，使混凝土趨于致密及不裂或少裂，達(dá)到防滲漏目的。
2.2 補(bǔ)償收縮混凝土
補(bǔ)償收縮混凝土是指在施工現(xiàn)場摻加了各種膨脹劑拌制的混凝土，通過在混凝土水化過程中膨脹劑發(fā)生膨脹來抵抗混凝土的收縮，達(dá)到防止混凝土開裂的目的。用來補(bǔ)償混凝土的收縮而拌制的補(bǔ)償收縮混凝土的自應(yīng)力值較小，其自應(yīng)力值大小一般有兩種情況：一用于補(bǔ)償因混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力時，為0.2～0.7MPa；二用于后澆帶、膨脹加強(qiáng)帶和接縫工程的填充時，為0.5～1.0MPa。在這兩種情況下使用的補(bǔ)償收縮混凝土混凝土，由于自應(yīng)力很小，故在結(jié)構(gòu)設(shè)計中一般不考慮自應(yīng)力的影響。為了使得補(bǔ)償收縮混凝土發(fā)揮補(bǔ)償收縮的性能，在膨脹劑的選擇上和膨脹劑的摻加量上要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和膨脹劑的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來綜合考慮，同時也要根據(jù)具體工程來確定混凝土的限制膨脹率，確保補(bǔ)償收縮混凝土的補(bǔ)償收縮性能，保證工程質(zhì)量。
補(bǔ)償收縮混凝土對于提高能混凝土構(gòu)件的防水抗?jié)B性能，應(yīng)用非常廣泛，一般情況下宜用于混凝土結(jié)構(gòu)自防水工程，混凝土結(jié)構(gòu)接縫的填充，采取連續(xù)施工的超長混凝土結(jié)構(gòu)，和易產(chǎn)生裂縫的大體積混凝土結(jié)構(gòu)等工程中。
補(bǔ)償收縮混凝土的質(zhì)量除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164的規(guī)定外，還應(yīng)符合設(shè)計所要求的混凝土的強(qiáng)度等級要求、以及滿足膨脹要求的限制膨脹率、膨脹劑的摻量的要求，和符合結(jié)構(gòu)使用要求的抗?jié)B等級和耐久性等技術(shù)指標(biāo)。
3 補(bǔ)償收縮混凝土在超長結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
3.1 超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工的意義
超長混凝土無縫施工技術(shù)是在混凝土中摻加一定量的膨脹劑補(bǔ)償收縮混凝土作為結(jié)構(gòu)材料，通過其在水硬化過程中產(chǎn)生膨脹作用，該膨脹由于受到結(jié)構(gòu)鋼筋等的約束，而產(chǎn)生一定的預(yù)壓應(yīng)力，來抵抗混凝土由于溫度和收縮變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力，防止混凝土結(jié)構(gòu)的收縮裂縫或把裂縫控制在無害裂縫的范圍內(nèi)。其特點(diǎn)是
（1）以“膨脹加強(qiáng)帶”而取消后澆帶與伸縮縫，補(bǔ)償收縮混凝土能連續(xù)澆筑施工，提高混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，對有整體防水要求的地下混凝土結(jié)構(gòu)，提高了其防水性能。
（2）后澆帶一般需經(jīng)過42d以后才能進(jìn)行混凝土澆筑，采用補(bǔ)償收縮混凝土無縫施工技術(shù)，減少了施工中對后澆帶的處理這一繁瑣的施工環(huán)節(jié)，減化了施工程序，加快模板周轉(zhuǎn)，縮短了建設(shè)工期，降低了工程造價。
（3）通過大量的實踐研究，采用補(bǔ)償收縮混凝土膨脹加強(qiáng)帶，
（下轉(zhuǎn)第113頁）
（上接第104頁）
可以很好的防止混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫和收縮裂縫，增強(qiáng)了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和使用年限。
3.2 超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工應(yīng)用
超長混凝土無縫施工技術(shù)是用膨脹加強(qiáng)帶代替后澆帶，預(yù)防混凝土的開裂。在廣大建筑學(xué)者的共同努力和施工技術(shù)人員的不斷探索中，無縫施工技術(shù)越來越多的成功應(yīng)用到各建筑工程中。無縫施工技術(shù)的成功使用可以有效地避免按結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范設(shè)置的伸縮縫，提高超長混凝土結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性、防水防滲性及抗震性，同時也可以縮短工期，降低工程造價。
國內(nèi)對超長混凝土結(jié)構(gòu)的分析研究從王鐵夢在20世紀(jì)50年代提出了有條件取消伸縮縫，以及“抗放兼施，以抗為主”的設(shè)計原則，到吳中偉、游寶坤等研制了一系列混凝土膨脹劑，成功的應(yīng)用到工程實際，并取得了良好的效果。這一階段超長混凝土結(jié)構(gòu)無縫施工技術(shù)的施工，主要依靠對混凝土材料和施工技術(shù)的研究分析，采取一定的措施進(jìn)行控制。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，超長混凝土結(jié)構(gòu)收縮模型的建立，大型結(jié)構(gòu)有限元程序的應(yīng)用，超長混凝土結(jié)構(gòu)在收縮和溫度作用下的受力特點(diǎn)的分析計算，設(shè)計者可以有的放矢的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和配筋。從而使超長混凝土結(jié)構(gòu)的使用更加廣泛。
海南省政府辦公大樓為超長混凝土結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)軸線總長度158m、總寬度38m，地下室底板軸線總長度158m、總寬度41m，地下建筑面積5866m2，在施工過程中采取總長度方向上無縫施工和預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，有效地控制了裂縫的產(chǎn)生。
合肥“新地中心”建筑面積約70萬m2，地下室單層面積約6萬m2，長278m，寬213m，整個地下室采用補(bǔ)償收縮混凝土無縫施工技術(shù)，不設(shè)置永久伸縮縫。在超長地下室設(shè)計過程中，考慮大體積混凝土水化熱的影響，降低地下室地板和外墻厚度；在施工過程中，綜合考慮混凝土原材料、環(huán)境溫差及膨脹劑的所產(chǎn)生的收縮變形、溫度變形和徐變的影響，計算分析了膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置間距和限制膨脹率的取值。通過合理的設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶，結(jié)合有效的結(jié)構(gòu)措施和施工措施，成功的實現(xiàn)了該超長地下室的無縫設(shè)計。
4 小結(jié)
通過大量工程實踐，補(bǔ)償收縮混凝土在超長混凝土結(jié)構(gòu)的有效使用，超長構(gòu)件不設(shè)置施工縫，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，縮短了建設(shè)工期，降低了工程造價。在施工過程中應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求來配置補(bǔ)償收縮混凝土，強(qiáng)化施工環(huán)節(jié)，保證超長混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
一、教學(xué)內(nèi)容
本課程是一門綜合性專業(yè)課，內(nèi)容涉及的先修課程主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、建筑抗震設(shè)計、基礎(chǔ)工程等，后續(xù)課程為畢業(yè)設(shè)計。采用的教材為中國建筑工業(yè)出版社出版、沈蒲生主編的《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》，與《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計例題》配套使用，教材包括了框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。共安排48學(xué)時，其中44學(xué)時為理論教學(xué)、4學(xué)時為實踐教學(xué)，經(jīng)過人才培養(yǎng)方案的重新修訂現(xiàn)將總學(xué)時調(diào)整為32學(xué)時，取消了實踐教學(xué)內(nèi)容，課時數(shù)大量壓縮。教師可以通過教學(xué)改革，整合教學(xué)內(nèi)容等方式達(dá)到更好的教學(xué)效果。在教學(xué)內(nèi)容方面需要根據(jù)實際情況作出調(diào)整，由于本課程與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑抗震設(shè)計、基礎(chǔ)工程等有內(nèi)容交叉，同時關(guān)于荷載組合部分在各結(jié)構(gòu)課程中均有所涉及，在授課的過程中由于內(nèi)容劃歸不清晰，授課教師間缺少溝通，使得重疊的內(nèi)容出現(xiàn)講而不精或掛空的情況，為避免此類情況的發(fā)生，就要求在制定培養(yǎng)方案和編寫教學(xué)大綱時應(yīng)將這幾門課程結(jié)合課時量，明確內(nèi)容歸屬，使教學(xué)內(nèi)容更加完善合理。關(guān)于實踐教學(xué)，原本的實踐教學(xué)分配學(xué)時較少，采取播放視聽資料或進(jìn)入施工現(xiàn)場參觀認(rèn)識實習(xí)兩種形式，改革后的人才培養(yǎng)方案已將這部分內(nèi)容取消，在實際教學(xué)過程中可以利用課余時間或結(jié)合畢業(yè)實習(xí)開展，學(xué)校根據(jù)實際情況聯(lián)系設(shè)計施工單位，分組派出學(xué)生跟蹤實習(xí)。通過項目蹲點(diǎn)使學(xué)生在實習(xí)過程中對項目實施的各個主要環(huán)節(jié)認(rèn)識更加清晰。同時指定帶隊老師，由校企聯(lián)合管理，在此過程中教師也可以得到鍛煉。
二、課程設(shè)置及教學(xué)方法
本門課程嘗試過設(shè)置在第六學(xué)期和第七學(xué)期，若安排在第六學(xué)期，由于先修課程未完成就開設(shè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒有一定的理論基礎(chǔ)無法達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。教師講課被動，學(xué)生學(xué)習(xí)吃力，因此設(shè)置在第七學(xué)期更為合理，通過前期相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，為學(xué)好本課程做了充分的準(zhǔn)備，另外通過這門課程的學(xué)習(xí)又可以為下一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計打下一定的基礎(chǔ)，熟悉設(shè)計內(nèi)容及方法，加快畢業(yè)設(shè)計進(jìn)度并保證質(zhì)量。教師可以采用多媒體教學(xué)方式，這種方式可以節(jié)省板書的時間，增加課堂教學(xué)的容量，更可以使理論知識直觀豐富的呈現(xiàn)在學(xué)生的眼前，便于理解掌握。同時結(jié)合《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計例題》對應(yīng)章節(jié)講解，通過例題的講解強(qiáng)化理論知識，在例題的構(gòu)成中參考注冊結(jié)構(gòu)工程師相關(guān)內(nèi)容，適應(yīng)當(dāng)前注冊師制度下的建筑市場要求。針對難度較低的內(nèi)容可以采用學(xué)生自學(xué)并結(jié)合課堂討論的形式開展教學(xué)，通過這一環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、解決問題的能力。從本課程考試的卷面答題情況進(jìn)行分析，學(xué)生的分析解決問題及計算能力仍屬于相對薄弱方面，在日常的教學(xué)中有針對性的加強(qiáng)訓(xùn)練是可以得到提升。
三、課程設(shè)計質(zhì)量管理
本門課程在課堂教學(xué)完成之后安排有課程設(shè)計，開展方式主要有兩種：利用課余時間進(jìn)行或?qū)W期末考試結(jié)束后集中開展。利用課余時間進(jìn)行沒有固定的場所，進(jìn)度無法控制，若有疑問教師無法在第一時間給予解答，設(shè)計質(zhì)量更無法保障。學(xué)期末集中開展方式有固定場所、有問題可以及時得到解決進(jìn)度能控制，設(shè)計完成質(zhì)量好，但也存在假期來臨學(xué)生無法集中精力完成的問題。因此建立一個完善合理的課程設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)，保證學(xué)生有效的參與，提高課程設(shè)計的質(zhì)量是非常重要的。課程設(shè)計的內(nèi)容可以根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，避免與畢業(yè)設(shè)計相近。高層課程設(shè)計結(jié)構(gòu)形式主要有框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，畢業(yè)設(shè)計時的結(jié)構(gòu)形式也以這幾種為主。因此，在選擇課程設(shè)計的結(jié)構(gòu)形式時應(yīng)同時考慮畢業(yè)設(shè)計因素。課程設(shè)計建議采用手工計算，雖然現(xiàn)在采用電算很普遍，加之各種設(shè)計程序的出現(xiàn)，計算的結(jié)果準(zhǔn)確、快捷、全面，且使用方便，但由于電算的普及使得相當(dāng)?shù)脑O(shè)計人員的計算能力得不到鍛煉從而過分依賴電腦，對于分析計算的結(jié)果卻無法給出正確的評定。這樣就失去了專業(yè)學(xué)習(xí)的意義，若能掌握計算過程及原理，熟悉電算的過程和原理，出現(xiàn)了問題便可以很快的找到解決問題的有效途徑，且能夠?qū)﹄娝憬Y(jié)果加以分析得到最優(yōu)的設(shè)計方案，這才是專業(yè)學(xué)習(xí)的根本目標(biāo)。關(guān)于課程設(shè)計成績的評定建議采用設(shè)計成果和平時考勤相結(jié)合的方式，條件具備的情況下還可以加入答辯環(huán)節(jié)，教師根據(jù)設(shè)計提出針對性的問題要求學(xué)生作答，這樣可以更加直接的檢查學(xué)生完成設(shè)計的情況，對課程設(shè)計質(zhì)量提出了更高的要求。同時課程設(shè)計階段，應(yīng)將相關(guān)課程聯(lián)系起來，使得學(xué)生對所學(xué)的知識及運(yùn)用有一個全面完整的了解。
四、提高教師專業(yè)水平
目前高校教師隊伍呈現(xiàn)年輕化特點(diǎn)，承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的教師基本都是從學(xué)校到學(xué)校的過程，中間缺少接觸實際工程的經(jīng)歷，對于教學(xué)方面容易出現(xiàn)強(qiáng)理論弱實踐情況。課堂教學(xué)局限于理論知識講解，內(nèi)容呆板生硬，難于理解。為此，學(xué)?？梢苑执畏峙沙鼋處煹交鶎訂挝贿M(jìn)修鍛煉，通過參加實際工程設(shè)計施工等環(huán)節(jié)，提高自身的專業(yè)素質(zhì)，扎實理論知識，在教學(xué)的過程中加入工程案例講解則會使課堂教學(xué)內(nèi)容更加豐富，通過引入工程案例激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程的興趣，達(dá)到更好的教學(xué)效果。同時，應(yīng)鼓勵教師參加各種注冊師考試，通過學(xué)習(xí)擴(kuò)展專業(yè)知識系統(tǒng)，使學(xué)生從理論的層次認(rèn)識各專業(yè)課程的關(guān)系及作用。
五、結(jié)論
【摘要】隨著社會的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也實現(xiàn)了迅猛發(fā)展。結(jié)構(gòu)形式也是多樣化，柱為混凝土柱，屋面為輕型屋面體系，屋面梁采用實腹式鋼梁，這類結(jié)構(gòu)體系近年來越來越多人采用。當(dāng)屋面沒有太多設(shè)備需要放置時，輕型鋼屋蓋設(shè)計理念被廣泛應(yīng)用在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中。相對來說，輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計有其自身優(yōu)勢，相比混凝土屋蓋造價節(jié)省、施工速度快，頂層還可以大空間，有著更高的空間利用率。
【關(guān)鍵詞】輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)；倉庫；結(jié)構(gòu)設(shè)計
引言：
隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求不斷提高，越來越多的企業(yè)家意識到物流行業(yè)將會發(fā)展越來越好，所以全國各地新建起物流基地，物流基地的建筑物主體即是倉庫，傳統(tǒng)的單層輕鋼結(jié)構(gòu)的倉庫雖然造價低廉，但是由于土地成本增加，單層意味著土地利用率低，越來越多的企業(yè)覺得單位面積土地上只建大面積單層建筑性價比并不高，建筑物層數(shù)越多土地利用率越高，但是倉庫的主要功能就是滿足貨物的存儲和運(yùn)輸流通，倉庫層數(shù)太多的話就會增加垂直運(yùn)輸成本，且每層需要考慮運(yùn)輸通道占用了有效倉儲面積，另外倉庫的樓面荷載要求一般也有1T/m2左右，層數(shù)越多柱底荷載就會越大，加大了建筑基礎(chǔ)投資成本，且層數(shù)越多對建筑消防要求越高，增加了消防設(shè)施投資成本，綜上所述，物流倉庫層數(shù)為兩～三層使得建筑面積增加一～兩倍從而增加了土地利用率，而垂直運(yùn)輸成本、基礎(chǔ)成本、消防設(shè)施成本增加從單位面積上計算成本是降低的。若全樓采用多層鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)《建筑防火規(guī)范》倉庫的防火級別要求高，勢必會造成鋼結(jié)構(gòu)防火涂料費(fèi)用的增加，而混凝土是不燃材料，用混凝土柱就不需要防火涂料節(jié)省開支，所以目前流行起來的多層倉庫多是采用混凝土柱輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)形式。
一、輕鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
鋼材由于本身承載力能力強(qiáng)，變形能力強(qiáng)，已成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的常用結(jié)構(gòu)材料，如今采用H型鋼做成輕型鋼屋蓋越來越普遍，輕鋼屋蓋結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：一是建筑物屋蓋重量相對較輕，二是屋蓋的強(qiáng)度和韌性較大，三是屋蓋的跨度范圍大，可用空間比較大。
二、工程案例
福州某企業(yè)新建物流基地，該項目為倉庫，倉庫三層，一層層高10米，二層層高6米，三層層高5.8米，建筑物長181.65米，寬81.6米，柱網(wǎng)尺寸為12m×11m， 一～二層為混凝土結(jié)構(gòu)柱梁板，三層抽局部混凝土柱，形成四跨鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，跨度為（18.8+22+22+18.8）m，屋面板為壓型彩鋼板。
此項目所在地福建閩侯縣，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震基本加速度值為0.1g，設(shè)計地震分組為第三組；場地土類別為Ⅲ類?；撅L(fēng)壓0.6kn/O。
三、混凝土柱輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)分析
（一）明確項目的結(jié)構(gòu)體系
本項目為三層混凝土框架結(jié)構(gòu)+輕型鋼屋蓋體系，為了頂層實現(xiàn)大空間，三層在南北方向抽了四根柱子，形成混凝土柱支承輕鋼屋蓋。
單榀計算簡圖如圖一所示（云彩線以內(nèi)為輕型鋼屋蓋，其他構(gòu)件均為混凝土構(gòu)件）：
首先輕型鋼屋蓋采用單榀計算，單榀設(shè)計時，應(yīng)采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析，地震作用分析采用振型分解反應(yīng)譜法，結(jié)構(gòu)阻尼比取0.03，混凝土柱頂與屋面鋼梁采用鉸接，混凝土柱底剛接，中間混凝土柱與鋼梁的連接采用鋼梁連續(xù)，混凝土柱鉸撐于鋼梁底面，鋼梁應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范相關(guān)要求，當(dāng)采用工形變截面梁時，梁構(gòu)件承載力再按門式鋼架規(guī)程進(jìn)行校核，以考慮軸力的影響與變截面梁的穩(wěn)定計算，但局部穩(wěn)定應(yīng)滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、抗震規(guī)范的要求；撓度控制，由于屋蓋沒做吊頂，且考慮到所采用輕型屋面體系對鋼梁撓度不是非常敏感，所以計算時較鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的撓度控制指標(biāo)（L/400）可適當(dāng)放寬，（注：門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程對屋面斜梁僅支承壓型鋼板屋面和冷彎型鋼檁條的撓度限值是L/180），單榀分析計算完畢，屋面支撐構(gòu)件計算完畢后，鋼構(gòu)件代入整體三維模型，屋面板可定義為彈性板進(jìn)行整體模型分析。因為鋼梁對混凝土柱的約束反力與混凝土柱本身的剛度是直接相關(guān)的，混凝土柱和鋼梁屬兩種不同材料，構(gòu)件由于截面尺寸的不同剛度差異會造成側(cè)移差異，且輕型鋼屋蓋坡度一般為1/10～1/20，鋼梁對混凝土柱頂會產(chǎn)生推力，設(shè)計混凝土柱配筋時需考慮這個推力，同時基礎(chǔ)大小也受水平力影響，若此處考慮不足，那么混凝土柱配筋和基礎(chǔ)都會嚴(yán)重偏小。
（二）鋼架連接點(diǎn)的設(shè)計
通常情況下，輕型鋼屋蓋的跨度是16m-37m。為了提高項目的施工效率，施工人員可以采用分段運(yùn)輸?shù)姆椒ㄟ\(yùn)輸鋼架，運(yùn)輸至現(xiàn)場，施工人員再把分段的鋼架拼接起來，這樣也可以避免安全事故的發(fā)生。但是，設(shè)計人員必須結(jié)合鋼架的特點(diǎn)合理的設(shè)計鋼架連接點(diǎn)。按照規(guī)定，鋼架連接有三種方法：一是端板垂直連接，二是端板橫向連接，三是端板斜向連接。
（三）屋面系統(tǒng)的支撐構(gòu)件設(shè)計
在輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計中，屋蓋系統(tǒng)除主剛架外，支撐構(gòu)件設(shè)計不容忽視，主剛架是主要承重構(gòu)件，他們是由屋面支撐連接起來形成一個完整的體系，支撐構(gòu)件主要是連系桿，水平支撐，連系桿為剛性桿按壓桿設(shè)計滿足軸心受壓應(yīng)力要求的同時還需滿足壓桿長細(xì)比要求，通常設(shè)置在支座處的鋼梁和屋脊處的鋼梁，根據(jù)受力大小選擇截面，選擇各向同性的圓管居多；水平支撐作為柔性桿件主要按拉桿設(shè)計，一般采用圓鋼設(shè)計成交叉水平支撐，圓鋼需張緊，截面需滿足受拉應(yīng)力要求。
（四）屋面圍護(hù)系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計
輕型鋼屋蓋一般采用壓型彩鋼板作為屋面，屋面檁條多選用冷彎薄壁型鋼斜卷邊Z型或直卷邊的Z型，受力可按簡支構(gòu)件或連續(xù)構(gòu)件來分析，檁條設(shè)計時應(yīng)注意屋面能不能阻止檁條側(cè)向位移和扭轉(zhuǎn)，是否能保證上下翼緣的穩(wěn)定性，若不能需采取其他措施保證翼緣穩(wěn)定性或加大檁條截面以致檁條整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范。
結(jié)語：
如今，混凝土柱輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用在倉庫、廠房設(shè)計中。相對來說，這類結(jié)構(gòu)形式具有自身的優(yōu)勢，比如：頂層可用空間比較大、造價經(jīng)濟(jì)，施工速度快等等。目前，混凝土柱輕型鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計包括以下幾個方面：一是設(shè)計人員要明確的結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，選擇合理的受力分析結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計；二是鋼架連接點(diǎn)的設(shè)計，合理設(shè)計鋼架的連接點(diǎn)，才能更好的保證鋼架的穩(wěn)定性；三是屋面系統(tǒng)的支撐構(gòu)件設(shè)計，合理的屋面支撐構(gòu)件設(shè)計是保證屋面整體性的關(guān)鍵；四是屋面圍護(hù)系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計；五是隅撐合理的布置和選用截面，設(shè)計人員需有效保證整體設(shè)計的穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)：
[1]李懿.淺析輕鋼廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)[J].山西建筑，2013（17）.
關(guān)鍵詞：懸挑結(jié)構(gòu) 懸挑框架 結(jié)構(gòu)設(shè)計
在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，懸挑梁由于懸挑長度過大對周邊的建筑和建筑自身的結(jié)構(gòu)有著儀的影響，而且懸挑結(jié)構(gòu)下部的體積往往比上部的體積小，這也給施工工程帶來了一定的難度，因此為了保障建筑的結(jié)構(gòu)問題，我們通常都會采用懸挑框架的結(jié)構(gòu)形式對其懸挑結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的加固，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，使其在建筑工程的結(jié)構(gòu)不容易被破壞。下面我們就以工程項目為例對其進(jìn)行分析研究。
一、案例概況
在建筑工程中的懸挑結(jié)構(gòu)一直是一個重要的施工環(huán)節(jié)，因此在工程時候中我們要對其進(jìn)行一定的分析和處理，以免在工程施工的時候出現(xiàn)問題?，F(xiàn)有某辦公樓，在進(jìn)行建筑施工的時候，建筑立面主要采用的是清水混凝土施工材料對其進(jìn)行工程施工，其中工程中建筑面積為五萬平方米左右，而且是由三個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元組成，因此我們就要采用懸挑框架結(jié)構(gòu)對其進(jìn)施工，從而使得這三個獨(dú)立的單元可以實現(xiàn)大跨度結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，保證工程可以順利的實施。
二、結(jié)構(gòu)方案的確定
由此可見，該工程采用的是懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計，來對施工工程的大跨度結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的問題進(jìn)行很好的解決，因此在進(jìn)行設(shè)計的時候?qū)⒌讓釉O(shè)置成為一個穩(wěn)定性極強(qiáng)的底盤，然后工程的建筑體積再由下往上逐漸的增大，而且為了保障建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，我們在進(jìn)行工程施工的時候，各方面的豎向施工結(jié)構(gòu)，都要具有一定的連續(xù)性，使得建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度時刻保持在一種均勻的狀態(tài)下，否則在長期的使用中，建筑結(jié)構(gòu)會影響受力不均勻，而發(fā)生懸挑結(jié)構(gòu)彎曲的現(xiàn)象，這不但影響了人們的正常辦公，還對建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命有著嚴(yán)重的影響。但是在這么復(fù)雜的建筑平面中進(jìn)行懸挑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，也給施工工程帶來了較大的難度。
因此，我們?yōu)榱吮ＷC工程的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，在進(jìn)行工程施工的時候，采用的是大型懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計，并且在工程施工前，對施工工程的進(jìn)行情況進(jìn)行分析設(shè)計，從而在眾多的建筑施工方案中找到一種合適的施工方案。
三、構(gòu)件設(shè)計
1、長懸挑構(gòu)件的設(shè)計
在設(shè)計中，一般如果要采用大懸挑結(jié)構(gòu)方案時，懸挑梁處采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，但是在設(shè)計中由于把屋面當(dāng)作建筑的第五立面來處理，亦采用清水混凝土屋面，使得在長懸挑構(gòu)件中設(shè)置預(yù)應(yīng)力的想法不能被采用。在計算過程中，先采用了斜柱加懸挑梁的形式進(jìn)行試算，結(jié)果顯示梁超限嚴(yán)重。
懸挑框架的受力相當(dāng)復(fù)雜，懸挑框架結(jié)構(gòu)是附屬在主體結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)，由于單側(cè)懸挑框架的出現(xiàn)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛心和重心的偏離，尤其是隨著懸挑長度的增加其偏心也會增大。相對常遇的規(guī)則結(jié)構(gòu)而言，懸挑結(jié)構(gòu)需要考慮這種偏心產(chǎn)生的彎矩作用，尤其是在豎向地震作用下，通過懸挑框架柱傳力，整個懸挑框架結(jié)構(gòu)共同作用，然后再將力傳到主體結(jié)構(gòu)上去。經(jīng)計算分析，懸挑框架產(chǎn)生的傾覆彎矩對主體結(jié)構(gòu)的影響：①它將會使主體結(jié)構(gòu)與懸挑框架結(jié)構(gòu)相鄰的近端柱豎向壓力增大，遠(yuǎn)端柱的壓力減小，從本工程計算結(jié)果得出遠(yuǎn)端的個別頂層柱出現(xiàn)了受拉的情況，由于混凝土的受拉性能較差，對此類柱我們采用了芯柱及按拉彎構(gòu)件驗算；②而近端柱在懸挑框架的傾覆彎矩作用下其壓應(yīng)力增大了控制近端柱的軸壓比超限，若采用增大柱截面可有效的降低軸壓比，但考慮到空間的視覺感觀，沒有采用此做法，而是同樣采取了芯柱的做法，同時還提高了柱子的體積配筋率；③而在頂層中部的柱子在這種偏心的彎矩作用下仍為壓彎構(gòu)件，沒有出現(xiàn)受拉的情況，對于此類柱就相當(dāng)于“卸荷”，本工程對這類柱子沒有做特殊處理。
2、局部轉(zhuǎn)換析架的設(shè)計
析架在本工程中屬于重要構(gòu)件，為了充分考慮各種不利因素的影響在計算中考慮雙向地震的作用及偶然偏心的影響，作為大跨度構(gòu)件同時還要考慮豎向地震的作用。當(dāng)采用SATWE軟件計算分析析架時，選用各工況下的最不利內(nèi)力組合，根據(jù)結(jié)果分析，上弦和下弦的軸力均為零，顯然是不正確的。主要是因為SATWE在計算模型時是以梁單元考慮的，而梁單元對水平桿件的軸力是忽略的；腹桿的軸力不為零是由于腹桿在計算模型中作為斜撐和柱子一樣，同不為零。
在設(shè)計中采用了型鋼混凝土構(gòu)件，也就是說轉(zhuǎn)換析架的上弦，腹桿和下弦都采用型鋼混凝土。主要原因是：轉(zhuǎn)換析架的下弦承受很大的拉力，如果采用混凝土構(gòu)件，下弦的抗拉性能及下弦處的節(jié)點(diǎn)就不能得到保證，所以采用型鋼混凝土以改善混凝土的抗拉性。上弦雖然說主要是受壓，但是腹桿有拉桿也會作用到上弦節(jié)點(diǎn)處，所以上弦也采用型鋼混凝土；同理腹桿有拉桿有壓桿用，故也采用了型鋼混凝土。為便于型鋼混凝土析架與支撐轉(zhuǎn)換析架的混凝土柱連接，亦采用了型鋼混凝土。
型鋼混凝土的特點(diǎn)混凝土是指在混凝土結(jié)構(gòu)中主要配置型鋼，并配有一定橫向箍筋及縱向受力鋼筋的結(jié)構(gòu)，是鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐火性和耐久性、節(jié)約鋼材、受力性能好，還具有承載力高、施工周期短和抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，由于豎向構(gòu)件的不連續(xù)，結(jié)構(gòu)抗扭性能較差，為此在剪力墻底部的加強(qiáng)區(qū)和非加強(qiáng)區(qū)均加強(qiáng)了構(gòu)造措施，加強(qiáng)區(qū)的水平、豎向的配筋率均不小于0.6%，非加強(qiáng)區(qū)為0.4%。析架上下弦所在的樓層樓板也做了局部的加強(qiáng)?，F(xiàn)澆混凝土板厚為180，并且在此范圍內(nèi)的板鋼筋雙層雙向設(shè)置，最小配筋率為0.4%，，以抵抗板內(nèi)可能出現(xiàn)的拉應(yīng)力。
四、加強(qiáng)措施
在進(jìn)行工程施工中，采用懸挑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效的解決了工程項目中大跨度轉(zhuǎn)換設(shè)置的問題，進(jìn)一步加強(qiáng)工程項目的結(jié)構(gòu)，但是其中還是存在許多不足，從而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性，因此面對這些不足的因素，我們主要采用的是措施有：
1、由于在進(jìn)行懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計的社會對工程的主體有著不良的影響，降低了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。因此我們在進(jìn)行懸挑梁設(shè)計的時候，在挑梁的端部設(shè)置鋼筋混凝土柱，使其起到一定的加固作用，從而提高進(jìn)行的抗震性。
2、在對建筑工程進(jìn)行局部轉(zhuǎn)換的時候，采用局部轉(zhuǎn)變析架也可以有效的增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；
3、在進(jìn)行施工前，一定要根據(jù)實際情況對工程項目的各個單元進(jìn)行詳細(xì)的計算分析，從而保證在進(jìn)行建筑施工的時候，不會出現(xiàn)問題，使得工程項目可以順利完成。
五、結(jié)語
綜上所述，本文僅對懸挑結(jié)構(gòu)的整體性能做了初步的分析，尚存在許多方面的問題有待進(jìn)一步的探討，在以后類似的工程中關(guān)于懸挑部分對結(jié)構(gòu)的靜力特性、動力特性、地震響應(yīng)和風(fēng)振響應(yīng)的影響還有待更深層次的研究。
參考文獻(xiàn) ：
