時間:2022-02-26 23:38:35
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,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篇混凝土結構設計論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:鋼骨混凝土柱鋼骨截面形式鋼骨含鋼率
前言
所謂超限高層建筑工程是指超出國家現行規范、規程所規定的適用高度和適用結構類型、體型特別不規則以及有關規范、規程規定應進行抗震專項審查的高層建筑工程。中廣大廈是集辦公,住宅,商場,餐飲,娛樂為一體的大型高層綜合性建筑。包括三棟高層塔樓(A,B,C棟).裙房五層,地下二層。地下一、二層為設備用房,汽車庫,地下二層戰時為六級人防。地上一~五層為商場。A、B棟塔樓為6~26層蝶形平面的高層住宅,房屋高度89.1米,包括局部突出在內,建筑總高度106.1米。C棟塔樓為6~28層大空間辦公室,房屋高度99.6米。包括局部突出在內,建筑總高度118.800米。五層商場總面積為26745平方米,總建筑面積100010平方米。
因房屋總長度遠超過鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距55米的限值,為此設二道抗震縫將房屋分為三段,形成三個結構單元。即A、B棟高層為大底盤、雙塔樓;C棟為獨立帶裙房的框架剪力墻結構高層建筑;其余為框架結構。建筑抗震設防類別均為乙類,場地類別為Ⅱ類。基礎采用鋼筋混凝土平板式筏形基礎,底板厚度1600mm(住宅部分)、1800mm(辦公部分),持力層為強風化砂巖,地基承載力標準值400Kpa,壓縮模量Es=12~17Mpa.。本建筑的結構安全等級為一級,設計基準期為50年。本文以A、B棟為論及對象。
1、結構布置特點
A、B棟高層為滿足上部住宅建筑的舒適性、規則性要求(即住宅室內無柱角)及下部五層商場大空間的使用要求,采用五層大底盤雙塔樓框支剪力墻結構,在五~六層中間利用設備層做轉換層,采用梁式轉換,轉換層設置標高為23米。高寬比為3.22,長寬比為4.13,轉換層上下剪切剛度比值γ=1.395。
1、房屋高度超限
A、B棟高層房屋高度為89.1米,超過了《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》(JGJ3-91)中規定的框支剪力墻結構8度區適用高度80米的限值。
2、采用雙塔樓聯體結構,質量、剛度分布不均勻,豎向不規則。
3、高位轉換:
在五~六層之間利用設備層做轉換層,標高23米。超過8度區轉換層宜控制在3層以下的限制。
4、由于住宅建筑平面的要求,局部存在二次轉換。
5、由于商場使用功能的限制,A、B棟塔樓的落地剪力墻數量偏少,且大都布置在商場后部,主體結構與大底盤中心的偏心矩與底盤尺寸之比大于0.2。
6、6~26層住宅部分在剪力墻局部開設角窗。
2、構造措施
經我院多次分析論證,認為其主要不利因素為:框支剪力墻結構在轉換層以下,支撐框架與落地剪力墻并存,形成了“支撐框架—剪力墻“體系。此中,支撐框架是一個薄弱環節。這種結構體系,在高位轉換時,由于在轉換層附近的剛度、內力和傳力途徑發生突變,易形成薄弱層,對抗震不利。同時,支撐框架柱要直接承擔上部傳來的重力荷載,直接承擔其上剪力墻由于傾覆力矩產生的軸力,要直接承擔不可能依靠樓板全部間接傳力給落地剪力墻而有一部分直接傳來的地震水平剪力。這樣使得轉換層以下支撐框架柱的內力遠大于計算分析結果。對此采取以下措施:
1、在塔樓范圍內五層以下框支部分采用鋼骨混凝土柱,鋼筋混凝土梁混合結構(鋼骨混凝土柱共48個)。作為解決高位轉換和高度超限的一項重要措施。
2、A、B棟塔樓的裙樓樓屋面板,在塔樓高振型的影響下,承受較大反復作用下的縱向拉壓力及橫向剪力,受力十分復雜。同時,由于建筑使用功能的要求,在裙樓中部開設大洞以便設置電梯,對樓板削弱較大。針對這一不利因素,在設計中采用了加強開大洞處樓板四周梁的斷面及配筋,加大樓板厚度,增設斜筋的措施。
3、由于上部住宅為蝶形平面,在轉換層個別部位出現了二次轉換梁。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)第10.2.10條的規定:轉換層上部的豎向抗側力構件(墻、柱)宜直接落在轉換層的主結構上。當結構豎向布置復雜,框支主梁承托剪力墻并承托轉換次梁及其上剪力墻時,應進行應力分析,按應力校核配筋,并加強配筋構造措施。B級高度框支剪力墻高層建筑的結構轉換層,不宜采用框支主、次梁方案。針對這一不利因素,我們采取了加強框支主梁的配筋構造措施,并在框支主梁的下部配筋區設置鋼梁的措施。
4、在住宅部分開設角窗,削弱了剪力墻結構體系的整體性,對其抗震性能帶來了不利影響,改變了剪力墻與框支梁之間的傳力方式。針對這一不利因素,我們決定從受力計算和構造措施兩方面予以加強處理。
3、計算結果分析
3.1、總體計算結果
1、計算軟件:
采用中國建筑科學研究院的PKPM系列中的TAT(多層及高層建筑結構三維分析與設計軟件),SATWE(多、高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件)兩種不同程序分別進行對比計算,其總體計算結果接近。下面列出TAT、SATWE的計算結果。地震影響系數采用《建筑抗震設計規范》GBJ11-89中的數值:多遇地震0.16,罕遇地震0.9,阻尼比取0.05
2、設計參數:
地震烈度8度;場地土類別Ⅱ類;抗震等級框架、剪力墻均為一級;樓層自由度數:每個塔樓每層3個自由度(兩個平動,一個扭轉);地震作用按側剛分析模型考慮扭轉耦連,用18個振型計算,固定端取在±0.000處。
3、結構基本周期:
SATWE結果:T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611
T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458
(僅列出前六個振型)
TAT結果:T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669
T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749
(僅列出前六個振型)
4、地震作用下的底層水平地震剪力系數:
SATWE結果:Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%
TAT結果:Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%
5、地震作用下按彈性方法計算的最大層間位移與層高比值:
SATWE結果:Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187
TAT結果:Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583
6、地震作用下按彈性方法計算的最大頂點位移與總高比值:
SATWE結果:Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649
TAT結果:Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373
7、結構振型曲線及時程分析的部分圖形
3.2、計算結果分析
根據以上計算結果來看,兩種計算結果接近。下面以SATWE程序為主進行分析:
1、自振周期在合理范圍之內,結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.9,滿足規范要求。
2、振型曲線光滑符合規律。
3、底層剪重比>3.2%,滿足規范要求。
4、最大層間位移和頂點位移<1/1000,滿足規范要求。從最大樓層位移曲線可以看出,五層以下較緩,而轉換層以上較陡,說明底盤剛度比塔樓剛度小。
5、分析表明,時程分析的最大位移均不超過反應譜法計算的位移值,y向樓層剪力,X、Y向樓層彎矩均不超過反應譜法計算的樓層剪力及樓層彎矩,僅X向樓層剪力TAF-2波大于反應譜法,但三個波的平均值仍小于反映譜法樓層剪力。動力時程分析復核結果表明,不需要調整個樓層構件的內力和斷面配筋。
3.3、局部計算及構造處理
1、框支梁:采用SATWE程序中的框支剪力墻有限元分析程序進行計算,并進行應力分析。同時,加強框支梁的配筋構造措施,為避免框支梁鋼筋過密,在框支主梁的下部配筋區加設一根580mm高的鋼梁。
2、角窗:整體計算時,角窗上部墻體按雙懸臂梁進行計算。配筋設計時同時滿足剪力墻連梁的要求。同時,加強角窗周圍的暗柱及連梁的配筋,邊墻剪力墻加墻垛,角窗部分樓板加斜筋。
3、鋼骨柱的計算:首先,確定鋼骨的截面形式,預定鋼骨柱的鋼骨含鋼率,帶入SATWE程序中進行整體計算,并根據計算結果調整含鋼率。有關鋼骨柱的構造及具體做法見下面的詳細介紹。
4、鋼骨混凝土結構設計前的準備工作
采用鋼骨混凝土是解決超限問題的重大技術措施,也是本次設計的重要組成部分,在我省也是首次采用。在本次設計中,鋼骨柱采用的是實腹式十字型鋼,鋼骨梁采用的是工字型鋼。在鋼骨混凝土結構設計中需要注意的幾個問題如下:
4.1、鋼骨的含鋼率:
關于鋼骨混凝土構件的最小和最大含鋼率,目前沒有統一的認識,但當鋼骨含鋼率小于2%時,可以采用鋼筋混凝土構件,而沒有必要采用鋼骨混凝土構件。當鋼骨含鋼率太大時,鋼骨與混凝土不能有效地共同工作,混凝土的作用不能完全發揮,且混凝土澆注施工有困難。因此,在冶金部行業標準《鋼骨混凝土結構設計規程》YB9082-97中將鋼骨含鋼率定為2%~15%。一般說來,較為合理的含鋼率為5%~8%。另在建設部行業標準《型鋼混凝土組合結構技術規程》JGJ138-2001中定為4%~10%。在中廣大廈鋼骨混凝土柱的設計中,考慮到建設單位盡量節約鋼材,節省資金的要求,經專家委員會認可,鋼骨柱的含鋼率確定為3.5%。
4.2、鋼骨的寬厚比:
鋼板的厚度不宜小于6mm,一般為翼緣板20mm以上,腹板16mm以上,但當鋼板厚度大于36mm時,鋼材的厚度方向的斷面收縮率應符合現行國家標準《厚度方向性能鋼板》GB5313中的Z15級的規定。這是因為厚度較大的鋼板在軋制過程中存在各向異性,由于在焊縫附近常形成約束,焊接時容易引起層狀撕裂,焊接質量不易保證。鋼骨的寬厚比應滿足規范的要求。
4.3、鋼骨的混凝土保護層厚度:
根據規范規定,對鋼骨柱,混凝土最小保護層厚度不宜小于120mm,對鋼骨梁則不宜小于100mm。
4.4、要重視鋼骨混凝土柱與鋼筋混凝土梁在構造連接上的配合協調問題。
5、鋼骨的制作與構造措施
5.1、鋼骨的制作
鋼骨的制作必須采用機械加工,并宜由鋼結構制作廠家承擔。型鋼的切割、焊接、運輸、吊裝、探傷檢驗應符合現行國家標準《鋼結構工程施工及驗收規范》GB50205、《建筑鋼結構焊接技術規程》JGJ81、《鋼結構工程質量檢驗評定標準》GB50221的規定,鋼材、焊接材料、螺栓等應有質量證明書,質量應符合國家有關規范的規定。焊接前應將構件焊接面除油、除銹,焊工應持證上崗。施工中應確保施工現場型鋼柱拼接和梁柱節點連接的焊接質量,型鋼鋼板的制孔,應采用工廠車床制孔,嚴禁現場用氧氣切割開孔,在鋼骨制作完成后,建設單位不可隨意變更,以免引起孔位改變造成施工困難。
5.2、鋼骨混凝土中設置抗剪拴釘的要求
鋼骨混凝土與鋼筋混凝土結構的顯著區別之一是型鋼與混凝土的粘結力遠遠小于鋼筋與混凝土的粘結力。根據國內外的試驗,大約只相當于光面鋼筋粘結力的45%。因此,在鋼筋混凝土結構中認為鋼筋與混凝土是共同工作的,直至構件破壞。而在鋼骨混凝土中,由于粘結滑移的存在,將影響到構件的破壞形態、計算假定、構件承載能力及剛度、裂縫。通??捎脙煞N方法解決,一是在構件上另設剪切連接件(栓釘),并按照計算確定其數量,即滑移面上的剪力全由剪切連接件承擔,稱為完全剪力連接。這樣可以認為型鋼與混凝土完全共同工作。另一種方法是在計算中考慮粘結滑移對承載力的影響,同時在型鋼的一定部位:如(1)柱腳及柱腳向上一層范圍內;(2)與框架梁連接的牛腿的上、下翼緣處;(3)結構過渡層范圍內的鋼骨翼緣處加設抗剪栓釘作為構造要求。構件中設置的栓釘應符合國家現行標準《園柱頭焊釘》GB10433的規定,栓釘直徑一般為Ø19,長度不宜小于4倍栓釘直徑,間距不宜小于6倍栓釘直徑,且不宜大于200mm。并采用特制的設釘槍進行焊接,焊接質量應滿足規范要求。
5.3、鋼骨的拼接
鋼骨柱的長度應根據鋼材的生產和運輸長度限制及建筑物層高綜合考慮,一般每三層為一根,其工地拼接接頭宜設于框架梁頂面以上1~3m處。鋼骨柱的工地拼接一般有三種形式:(1)全焊接連接;(2)全螺栓連接;(3)栓、焊混合連接。設計施工中多采用第三種形式,即鋼骨柱翼緣采用全溶透的剖口對接焊縫連接,腹板采用摩擦型高強度螺栓連接。中廣大廈設計中的鋼骨工地拼接采用第三種形式。
5.4、鋼骨柱的柱腳構造
1、鋼骨柱的柱腳分為埋入式和非埋入式兩種,在抗震區宜采用埋入式柱腳,柱腳鋼骨的混凝土最小保護層厚度為:中間柱:不得小于180mm,邊柱和角柱:不得小于250mm。
2、鋼骨柱埋入式柱腳的埋入深度不應小于3倍型鋼柱截面高度,在注腳部位和柱腳向上一層的范圍內,鋼骨柱翼緣外側設置栓釘,栓釘直徑不小于Ø19,間距不大于200mm,且栓釘至翼緣板邊緣的距離大于50mm。
3、在中廣大廈的鋼骨設計中,由于建筑物嵌固端取在±0.000米處,為保證地下一層汽車庫的使用功能,經多次反復研究、討論,最終確定了底層框架梁水平、垂直加腋,鋼骨伸入框架柱內長度為1.5m,下部與鋼筋混凝土柱柱心鋼筋焊接。在施工過程中,施工單位提出,鋼骨注腳放在半層柱上施工有困難,施工質量無法保證。后經施工單位、設計單位、制作單位及建設單位多次研究,決定在鋼骨柱柱腳底部另設格構式支架,將支架一延伸至地下一層底板(支架必須保證拉力傳遞),比上述方法容易施工,加快了施工進度。經實踐證明在今后的設計中若遇到同類問題,宜將鋼骨直接伸入地下一層,這樣即滿足了埋入式柱腳的埋深問題,又取消了底層梁加腋的施工工序、支架的制作安裝工序,節省了時間,施工質量較易保證。
5.5、鋼骨柱的節點構造
框架梁、柱節點核心區是結構受力的關鍵部位,設計時應保證傳力明確,安全可靠,施工方便,節點核心區不允許有過大的變形。
在鋼骨混凝土結構中,梁、柱節點包括以下幾種形式:(1)鋼骨混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接;(2)鋼梁—鋼骨混凝土柱的連接;(3)鋼筋混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接。在中廣大廈設計中我們遇到的是第三種情況。
規范規定,節點區鋼骨部分的連接構造應與鋼結構的節點連接相一致,在柱鋼骨的鋼牛腿翼緣水平位置處應設置加勁肋,其構造應便于混凝土澆灌,并保證混凝土密實。柱中鋼骨和主筋的布置應為梁中主筋貫穿留出通道,梁中主筋不應穿過鋼骨翼緣,也不得與柱中鋼骨直接焊接,鋼骨腹板部分設置鋼筋貫穿孔時,截面缺損率不宜超過腹板面積的25%。
根據規范要求,在中廣大廈鋼骨設計中,我們采用的方法是:在鋼筋混凝土梁與鋼骨柱連接的梁端,設置一段工字型鋼梁(牛腿),鋼梁的高度由鋼筋混凝土梁高決定,一般為鋼筋混凝土梁高的0.7倍以上,鋼筋混凝土梁內鋼筋的一部分與鋼牛腿焊接或搭接,鋼牛腿的長度應滿足梁內鋼筋內力傳遞要求。因鋼骨柱主筋穿過鋼牛腿翼緣,鋼牛腿強度有所削弱,因此梁內鋼筋焊接或搭接長度應從牛腿根部起算。在實際施工中,由于鋼牛腿長度較長,運輸有困難,鋼牛腿的長度均取滿足梁內主筋焊接長度要求。在鋼牛腿的上、下翼緣上設置栓釘,栓釘的直徑為Ø19,間距200mm,從框架梁梁端至鋼梁(牛腿)端部以外2倍梁高范圍內為框架梁端箍筋加密區,梁內主筋保證有不少于1/3主筋面積穿過鋼骨連續配置。
為方便鋼骨的工廠化制作,鋼骨混凝土結構與普通鋼筋混凝土結構設計中不同且難度最大的是:
(1)需確定鋼骨柱中每根鋼筋的準確位置;
(2)根據鋼骨這種型鋼翼緣的寬度確定框架梁的寬度;
(3)確定框架梁中每根鋼筋的位置;
(4)根據柱梁鋼筋的位置確定鋼骨穿孔的位置;
(5)鋼骨中穿鋼筋的孔徑由鋼筋直徑確定,一般比鋼筋直徑大4~6mm;
(6),鋼骨中縱橫兩方向穿鋼筋孔的位置至少應錯開一個孔徑。
5.6、鋼骨的柱頂構造
根據規范規定,但結構下部采用鋼骨混凝土柱、上部采用鋼筋混凝土柱時,其間應設置過渡層。在本次設計中,過渡層設置在轉換層中,柱頂加設一塊25厚柱頂錨固板。但在實際施工過程中,轉換大梁配筋較多,柱頂錨固板直接影響轉換大梁鋼筋的錨固,經多方研究,取消了柱頂錨固板,為轉換大梁的順利施工創造了條件。
6、經濟比較
未采用鋼骨混凝土柱前,框支柱截面尺寸為1300X1300mm,上部住宅為6~25層。采用鋼骨混凝土柱后,框支柱截面尺寸為1100X1100mm,上部住宅為6~26層,框支柱截面面積減少了30%左右,住宅面積增加了1860平方米。
在整個建筑中,共使用型鋼650噸,型鋼的材料、制作、安裝綜合預算價約為6500元/噸,減去縮小柱截面及減少鋼筋面積的費用后,增加費用257.63萬元,柱截面縮小后商場部分增加使用面積115.2平方米,按20000元/平方米計算,增加收益230.4萬元。增加住宅面積增加收益372萬元(1860平方米,按2000元/平方米計算),變更后增加凈收益352.77萬元。
由此可以看出,采用鋼骨混凝土結構既可滿足設計要求,又能為建設單位增加經濟效益,為在高層建筑設計中解決超限問題提供了可靠途經。是一種值得推廣的良好的結構體系。
【關鍵詞】框架橋,彎矩,剪力,變形
1.工程概況。此工程位于煙臺市某地,根據市交通局規劃和城市人行地道的交通流量,本設計采用單孔5m框架橋結構。施工時采用暗挖施工主通道,出入口和主通道凈空2700mm另加裝修層50mm,底板厚度為500mm,頂板厚度500mm,側墻厚度500mm,出入口底板厚30cm。箱涵主體結構和洞門混凝土強度等級為C35,基礎墊層混凝土強度等級為C15,支護結構錨噴混凝土為C20,防水保護層混凝土為C30,主要受力鋼筋為HRB335.地基為粘土。主通道荷載等級為城-B級,出入口設計荷載3.5kN/m2.
2.恒載計算
2.1材料特性。根據《城市人行天橋和人行地道技術規范》本地道橋框架結構采用C35混凝土,材料特性依據《混凝土結構設計規范》(GB 50010--2002):
2.2 橋跨自重。計算尺寸: 計算寬度 L=5.0m+0.50m=5.5m,計算高度 H=2.7m+0.05m+0.50m=3.25m
2.3 結構荷載
2.3.1板頂均布恒載
2.3.3混凝土收縮影響
根據《城市人行天橋和人行地道技術規范》規定,對于剛架結構,混凝土收縮的影響系假定用降低溫度的方法來計算。對于整體灌注的鋼筋混凝土結構,相當于降低溫度15?莓,線膨脹系數?琢=0.00001,頂板收縮t′=(?琢·l·t)
\3.活載計算3.1汽車活載標準值
3.2人群荷載標準值
4.截面彎矩檢算
根據《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2002)規定,按照極限狀態法進行框架結構截面檢算,取框架單位寬度1m作為計算單元。分別取跨中,鋼筋彎起點和端部進行計算。
計算參數:
式中:M --彎矩設計值;?琢1 --系數取1;fc --混凝土軸心抗壓強度設計值; A?琢、AS′--受拉區、受壓區縱向鋼筋的截面積; b--矩形截面的寬度;h0 --截面有效高度; ?孜b--界限相對受壓區高度; ?琢′--受壓區鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離。
對于邊墻的截面計算,由于受力鋼筋截面沒有變化,所以取彎矩絕對值最大的截面進行計算,采用了與底板和頂板相同的計算原理,其中上側鋼筋指相對于左側,下側鋼筋相對于右側。經計算各截面均符合要求。
5.截面剪力檢算
根據《混凝土結構設計規范》(GB 50010-2002)規定,矩形截面受彎構件,其受剪截面滿足條件。
參考文獻:
[1]楊工勤,地道橋的設計與施工,[碩士學位論文]四川:西南交通大學2002
關鍵詞∶設計內力變化,施工內力變化
中圖分類號:S611文獻標識碼: A
前言:
因為鋼筋混凝土材料適用于很廣泛,并價格較低,所以它在建筑類是一種非常有用的材料。然而,傳統的建筑結構設計和鋼筋混凝土材料的研究很少注意到鋼筋混凝土強度和時間的關系,尤其是作用在材料上的不同影響作用幾乎是不予研究的。直到近幾年來,在建筑施工中人們才逐步研究這個問題—關于鋼筋混凝強度和時間內力相關性的研究。一般而言,依賴不同因素的鋼筋混凝土內力不同。研究隨時間而變的鋼筋混凝土結構的內力是必要的。
鋼筋混凝土內力
混凝土結構是具有很明顯彈塑性性質的結構,及時在較低的應力情況下也有明顯的彈塑性性質。在彈塑性里混凝土內力發生變化,在發生變化時要控制:荷載,截面等。在荷載增大,構件出現裂縫或者鋼筋屈服,塑性性質更為明顯。在目前,國內設計規范乃沿用按彈性方法計算結構內力,按彈塑性極限狀態進行截面設計。
1、在設計方面內力變化如下:
設:兩跨每跨6000mm,每跨個位:300x600,均布恒載:2.50kN/m,均布活載:2.50 kN/m2,梁容重:25.00kN/m,計算時考慮梁自重:考慮,恒載分項系數:1.20,活載分項系數:1.40 ,活載調整系數:1.00
移動荷載:移動荷載數目:1,機械1-集中力F(kN):100 100,機械1-間距(m):5機械荷載分項系數:1.000,參考《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)不考慮左右移動。
如圖1-1:
內力圖1-2
在上圖可以分析得知,在集中荷載水平位移的變化,但是在變化條件下要滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3-2010)的要求,這是合理設計的必要條件之一,但是,不是充分條件。在一個還要考慮周期,地震力大小等等綜合條件。在抗震設計時候,地震力的大小與剛度直接相關的,當地震力小時候,結構并不合理,因為剛度小,此時并不能認定結構合理,因為它的周期長、地震力小、并不安全,所以不滿足。在此期間,內力影響很多結構的變化,所以結構設計也是很關鍵的,如若結構設計不是很完美的話,就會很重大的問題。
2,在施工方面內力變化
在能夠降低鋼筋混凝土的內力的變化有鋼筋的幾何尺寸,周邊環境情況以及隨時間而變的內力等。顯而易見,鋼筋混凝土內力的變化是的一個隨機函數過程或者說是一系列材料和結構變量的相互作用。鋼筋混凝土在空氣中的碳化又被稱之為中和反應。它是合成物與在空中的CO2等其他物質,鋼筋混凝土中的堿性材料緩慢中和的過程。在空氣中完全地碳化密實混凝土中的鋼筋保護層需要花費幾十年的時間,但是碳化非密實混凝土的只要幾年。如果稀薄的碳化材料的含量比較高,則鋼筋混凝土強度就會下降并且在碳化過程中結構的橫截面也會加快縮小。碳化作用會造成堿度的降下和鋼筋的腐蝕。鋼筋腐蝕是鋼筋表面中的鐵不斷地失去電子然后在溶于水,再在有氧的條件下與水發生反應。所以,消耗幾倍時間大量的浸蝕材料。這樣可以使產生鋼筋混凝土保護層裂縫,并且沿著鋼筋方向降低鋼筋與混凝土之間的粘結力,從而造成鋼筋混凝土結構承載能力的損失。這樣會是腐蝕的時間可能會提前,并且腐蝕速度也可能大大地提高。當鋼筋應力小于其屈服點時,其破壞速度是固定的。但是當鋼筋應力超過屈服點時,破壞速度將提高幾倍。所以在施工中要特別注意鋼筋、保護層、小縫隙等。都會和空氣中的氧等其他物質相結合,造成鋼筋混凝土提前腐蝕,在腐蝕過程中就會產生鋼筋混凝土內力變化。
3、 結論
對于混凝土內力變化的研究,內力與設計、施工等有關。在材料鋼筋混凝土結構的特征,是非常重要的。因為結構材料可靠性的設計,是保障內力不發生很大的變化,但是隨時間變化,實際內力也在變化這是應該被確定。 論文里針對,設計鋼筋混凝土內力進行研究,對混凝土產生影響的因素有混凝土碳化,鋼筋腐蝕進行研究。
參考文獻:建筑結構荷載規范GB 50009-2012
高層建筑混凝土結構技術規程 JGJ 3-2010
混凝土結構設計規范 GB50010-2010
【關鍵詞】 鋼筋砼結構;最小配筋率;受彎構件;帶肋鋼筋
現行的國家規范“砼結構設計規范”(gb50010-2002) 中把hrb400鋼筋確定為鋼筋砼結構的主導用筋。其后冶金企業研制開發的符合國情標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋”(gb1499-1998) 的新型號筋。hrb500鋼筋具有強度高、延性好、耐高低溫、耐疲勞和可加工性能好的優點,符合砼結構對建筑用筋性能指標的主要內容要求。hrb500鋼筋在建筑行業中己得到廣泛使用,會促進其它相關建筑材料的發展提高,因此而帶來可觀的社會及經濟效益,促進建筑業健康有序的發展具有重要意義。
鋼筋砼梁的主筋縱向筋配筋率是保證安全使用影響承載力的主要因素,配筋率的變化不僅使梁的受彎承載力產生變化,而且會使梁的受力性能和破壞特征發生質的變化。當縱向主筋配筋率少到一定值后,梁的受力性能會產生大的變化,同無筋素砼梁沒有什么差別。當這種梁一旦在受拉區的砼出現開裂,裂縫截面的拉力會很快超過屈服強度而進入強化階段,造成整根梁發生撕裂,甚至使整個鋼筋被拉斷,這種破壞現象沒有明顯的預兆,屬于脆性破壞。為了防止這種脆斷的產生,鋼筋砼結構設計規范明確規定:鋼筋砼受彎構件的縱向受力主筋的配筋率不能低于某一限定值,該值即為受控鋼筋的最小配筋率。hrb500鋼筋作為一種新型的高強鋼筋,已經在工程實踐應用范圍較廣,必須合理確定其作為受拉鋼筋的最小配筋率。在實踐應用中探討對hrb500鋼筋作為受彎構件縱向主受拉的最小配筋率作淺要分析。
1最小配筋率確定的一般原則
鋼筋砼受彎構件的最小配筋率是一個比較復雜的技術問題。試驗和理論分析均表明,構件的最小配筋不僅與受力形態、表面尺寸及形式、材料強度有關,而且與受荷時間的長短、溫度變化的大小、收縮及徐變的程度有關。目前世界一些國家對鋼筋砼受彎構件的受拉鋼筋最小配筋率的取值方法基本上有兩種:即模型法和經驗法。模型法是以截面受拉區砼開裂后,受拉鋼筋由于配置過少而立即屈服進入強化階段,此時的受拉鋼筋配筋的最小配筋率。經驗法是指直接給出最小配筋率的的取值,而沒有受完整的受力模型作為取值準則,但其中也從不同角度考慮了一些因素對最小鋼筋率取值的影響,所考慮的這些因素的影響規律與模型方案的趨勢有一定的近似性。
而國內現行的《混凝土結構設計規范》對鋼筋砼受彎構件的最小配筋率的確定原則是:截面開裂后,構件不會立即失效(裂而不斷),即在最小配筋率的條件下,構件的抗彎承載力不低于同截面素混凝土構件的開裂彎矩,即:
mey≤mu ①
現以單筋矩形截面承受純彎矩作用為例探討鋼筋砼受彎構件的縱向主受拉鋼筋的最小配筋率問題。首先要計算鋼筋砼梁的開裂彎矩。由于鋼筋砼梁開裂時,鋼筋的應力很低,因此計算鋼筋砼梁開裂彎矩時,可以忽略鋼筋的作用,即鋼筋砼梁的開裂彎矩等于素砼的開裂彎矩。根據文獻對素砼梁的開裂彎矩的推導計算,無筋素砼梁的開裂彎矩為:
mey =0.256fftbh2 ②
試中: ft-為混凝土軸心抗拉強度設計值。
根據鋼筋砼梁的受力進行過程, 按照現行砼設計規范關于正截面承載力計算的基本假定“不考慮砼的抗拉強度”,假定鋼筋砼梁達到極限承載力狀態時的截面力臂為yho,其中y為內力臂長度系數,則鋼筋砼梁的極限彎矩為:
mu = yhoòyas
此時òy= fyas =pmin bho y=1
mu = ho fypmin bho③
將式②、式③ 帶入式① 以后,求出:
pmin=0.256ft / fy[h/ho]2 ④
2國內不同時期砼結構設計規范對最小配筋率的規定
根據介紹對世界各有關國家砼結構設計規范,對鋼筋砼受彎構件規定的最小配筋率進行了簡單比較,見表1。為轉化為國內材料強度后各有關國家砼結構設計規范,對鋼筋砼受彎構件規定的最小配筋率表達式。
表1不同國家對鋼筋砼構件最小配筋率計算要求
我國的設計規范對于鋼筋砼受彎構件,確定的最小配筋率的規定基本上是沿用前蘇聯20世紀五、六十年代的規定,數值明顯偏低。隨著我國國力的增強,結構設計的安全度增大以及結構耐久性設計概念的應用,鋼材供應狀況及水平的偏高,每次規范修訂均適當提高了受力鋼筋的最小配筋率,而且使其更為合理。a.在原《鋼筋混凝土結構設計規范》tj10-74中規定受彎構件最小配筋百分率:當砼強度標號為200號及以下時為0.1;當砼強度標號為250-400號時為0.15。b.在進行了修改后的《混凝土結構設計規范》gbj10-1989中規定受彎構件最小配筋百分率:當砼強度等級為c35時為0.15;當砼強度等級為c40-c60時為0.2。c.在現行的《混凝土結構設計規范》gb50010-2002中規定受彎構件最小配筋百分率為0.2和45 ft / fy中的較大值。
從國各內各個階段設計規范對最小配筋率規定的變化可以看出:隨著我國改革開放的進一步推進,國民經濟收入穩步的提高,對結構安全度的要求逐漸提高,綜合考慮各種因素,構件的最小配筋率均有提高,而且考慮了材料強度的影響,有利于促進高強材料在工程中的大量應用。
3hrb500鋼筋砼受彎構件的最小配筋率的應用
根據我國現行的《鋼筋砼用熱扎帶肋鋼筋》gb1499-1998中規定:hrb 335的屈服強度為335 mpa,hrb 400的屈服強度為400 mpa,hrb 500的屈服強度為500 mpa。我國現行的《混凝土結構設計規范》規定:hrb 335的屈服強度設計值為300 mpa,hrb 400的屈服強度設計值為360 mpa,不同種類鋼筋材料分項系數ys均為1.10,因此hrb500鋼筋的屈服強度設計值應取為450mpa。根據資料介紹的試驗結果并考慮到裂縫寬度的影響,對hrb500鋼筋的屈服強度設計值建議為420mpa,材料分項系數ys為1.19。根據我國現行的《混凝土結構設計規范》gb50010-2002中規定受彎構件最小配筋率百分率公式45 ft / fy,分別計算出各種鋼筋的最小配筋率。詳見表2。
表2鋼筋混凝土受彎構件配筋率要求
根據表2可以看出,鋼筋砼構件的最小配筋率的確定,不完全是技術問題,還反映了某一地區當時的經濟建設發展水平,具有一定的社會性和政策性。因此,考慮將hrb 500鋼筋砼受彎構件的最小配筋率百分率(%)為:當混凝土強度等級不大于c30時為0.15,當砼強度等級為c30以上時為0.2和45ft / fy 中的較大值為宜。根據上述淺要分析,國家推廣應用hrb500鋼筋不僅可以滿足建筑行業科技飛速發展的需用,還具有明顯的經濟效益和社會效益。為了在工程實踐中大力推廣hrb500鋼筋,考慮到我國實際國情,要采用hrb 500鋼筋砼受彎構件的最小百分率(%)為:當砼強度等級不大于c30時為0.15,當砼強度等級為c30以上時為0.2和45ft / fy,中的較大值安全。
參考文獻
1徐有鄰等.混凝土結構設計規范理解與應用.中國建筑工業出版社, 2002
以往采用單一板書方法,學生感覺比較枯燥,而且教師在課堂上大量時間用來板書,影響課堂進度。使學生失去學習積極性,甚至失去學習興趣。另外,很多圖、表不能以板書形式表達出來,教授效果不理想。多媒體教學是現代化教學的一個重要手段。采用多媒體教學,使教師能夠在課前做好準備,促進學生想象力的發揮。但是,如果一味在課堂上放映幻燈品,也會使學生視覺疲勞,而且像很多推導公式等內容如只用多媒體教學,也會使效果較差。在教學工程中,以多媒體為主,板書的講解為輔,會起到很好的效果,增強學生記憶,加深印象。
二、密切聯系技術性立法文件進行教學
為了指導結構設計的工作,各國都制定專門技術標準和設計規范,成為土木工程專業結構設計的技術性專業立法文件。在教學中,使學生很好地熟悉、掌握、運用規范等技術性立法文件,對各種構造要求必須予以足夠重視。而科學是不斷發展的,規范中所涉及到的許多計算方法和構造措施還不一定盡善盡美,因此,各國每隔一定時間都要將自己的技術性立法文件進行修訂,使之更加完善。所以需要學生在運用規范學習過程中,也要善于發現問題。
三、加強實驗和實踐性教學
1.加強實驗環節
本門課與實驗密切相關,根據教學內容適當安排實驗環節,使學生更直觀清晰地觀察實驗現象,分析實驗數據,培養學生科研動手能力。本門課可安排的實驗環節有四個:第一,在講授材料的力學性能時,鋼筋受拉、混凝土受壓的力學現象及指標可以使學生通過實驗進行觀察。由于鋼筋的實驗在學生學習材料力學時已經做過了,可以課堂復習一下,而混凝土棱柱體受壓過程需要在實驗室進行演示。第二,在學習受彎構件正截面承載力計算時,適筋梁受彎破壞過程需要在實驗室呈現。在試驗中,學生通過觀察才會直觀、清楚感受到適筋梁破壞的三階段。第三,受彎構件斜截面承載力的計算中,由于公式中的系數是通過試驗和經驗獲得的,可以在實驗室進行一種荷載下的受彎破壞試驗,安排學生觀察實驗現象、記錄實驗數據并進行分析,與課堂所學的公式進行對比。第四,在受壓構件正截面承載力計算中,可以設置短柱和長柱的受壓破壞試驗,使學生進行對比分析。在實驗中,學生根據實驗現象進行觀察,對數據進行分析整理,在鞏固規范和課本知識的同時,也會不斷發現問題,并不斷探索創新。這樣有助于培養和提高學生的科研能力,促進本學科的技術創新。
2.加強實踐性環節
《混凝土結構原理》這門課程具有一定的實踐性。一般在本課程結束后安排一周的課程設計,題目是鋼筋混凝土樓板結構設計。在設計過程中,包括對板、次梁、主梁的截面初選、內力計算、配筋計算和結構施工圖的繪制,使學生對前面學習的受彎構件正截面、斜截面承載力計算等內容進行加深和鞏固,并且鍛煉學生熟練查閱《建筑結構荷載規范》和《混凝土結構設計規范》的能力。一般此類課程設計是根據學生的實踐能力單算成績的。這樣也大大調動學生參與實踐的積極性和主動性。除了課程設計外,還應該在平時課程結束后布置一定課程作業,及時輔導和認真批改。例如設計偏心受壓柱等,使學生能夠及時消化和掌握所學知識。另外,畢業設計也是本門課的實踐性教學環節。畢業設計中的結構設計計算是混凝土結構與其他專業課程的綜合應用。對于我校土木工程本科畢業生,只有一部分能夠進入設計院進行設計工作,而還有相當一部分要進入施工、監理等崗位。并且,書本學來終覺淺,到工程項目實地參觀和考察才更加直觀。所以,在本門課教學過程中,應該安排至少3次到現場的實地參觀任務。例如,在課堂上講到混凝土保護層的厚度的大小與作用,到實地才會直觀了解在澆筑混凝土時如何操作才會確保保護層的厚度。還有,鋼筋的現場連接、布置與排列等等,使學生聯系課堂理論知識,進行對比。實地參觀和考察更能激發學生的學習熱情和學習興趣。
四、鼓勵學生參加科研活動
關鍵詞:地下室,混凝土墻,裂縫,因素,預防措施
1 地下室混凝土墻裂縫的特點
1.1 橫向裂縫少,絕大部分裂縫呈豎向,凡地下室墻長兩端附近裂縫較少,墻長中部裂縫較多。
1.2 裂縫數量較多,寬度一般不大,超過0.3mm寬的裂縫很少見,大多數縫寬度≤0.2mm。
1.3 當地下室外部回土完畢后,裂縫會有少量的滲水或潮濕。
1.4 每條裂縫絕大部分呈豎向形,且很大部分與墻高成正比,兩端慢慢變細而消失。
1.5 當溫度突然變化很大,而混凝土又剛拆模在養護不到位的情況下,裂縫很容易出現。
1.6 隨著時間裂縫 發展 ,數量增多,但縫寬加大不多,發展情況與混凝土是否暴露在大氣中和暴露時間的長短有關。
2 造成裂縫的主要因素
2.1 設計原因,而設計原因中又有幾種原因,不外乎樁基,配筋、地質等。一般高層柱,樁布置與上部荷載不對稱時,容易形成沉降縫,或當地質情況不理想而沒有采取適當措施或采取措施不適當時也會形成沉降縫,或當配筋按照構造布置而不按照《混凝土結構設計規定》(GBJ10-89)中所正確采取的伸縮縫距離時,裂縫也易出現。
2.2 施工中的原因,當施工過程中對墻體進行混凝土澆筑時,原材料中塌落度控制差,或采用過期的UEA微膨脹劑,施工中又任意加水,都會導致混凝土水縮形成裂縫。另外當過早拆模或氣溫驟然變化時,養護不到位,導致溫差也是容易形成裂縫的原因之一。
2.3 地下室墻長期暴露的原因
這類薄而長的結構對溫度、濕度變化較敏感,常因附加的溫度收縮應力導致墻體開裂。同時還應注意,設計時地下室墻均按埋入土中或室內結構考慮,即伸縮縫最大間距為30m。實際施工中很難做到墻完成后立即回填土和完成頂板,因此實際工程應取最大伸縮縫間距20m。這也是地下室墻裂縫普遍的一個因素。
2.4 爛尾樓工程,這種薄而長的墻體相對比較對溫度變化比較敏感,常因附加的溫度應力導致墻體開裂。
2.5 使用不當,當投入使用后,裝修裝飾時隨意在混凝土墻上開口鑿洞,造成應力集中而導致墻體開裂。
3 預防地下室混凝土墻體開裂的幾點建議:
3.1 設計方面
3.1.1要嚴格按照設計規范中所規定的伸縮縫間距設置伸縮縫,個別地區應根據氣候溫差可根據經驗減小伸縮縫間距。論文參考網。
3.1.2對樁基礎以及地質情況要進行仔細的研究,根據不同的情況制定準確、穩妥的處理方案,避免因地質與荷載所引起的不均勻沉降。
3.1.3按照《混凝土結構設計規范》(GBJ10-89),設置后澆帶,以減小混凝土收縮應力。
3.1.4加強鋼筋的配置,尤其是水平筋,水平筋保護層適當調小些,防裂鋼筋的間距適當調小,盡可能采用小直徑鋼筋小間距布置的方法,同時要考慮溫度收縮應力的變化而加強鋼筋。
3.2 材料方面
3.2.1水泥宜用低水化熱,鋁酸三鈣含量較低,細度不過細、礦渣含量不過多的水泥。
3.2.2砂石采用中粗砂,含泥量小,石子采用粒徑較大的連續級配、級配良好、含泥量不超過1%的碎石或卵石。
3.2.3摻減水劑,從而減少混凝土用水量。
3.2.4摻入微膨劑,配置成補償收縮混凝土,國內常用摻10%-15%的UEA或多或少10%左右的AEA。
3.2.5摻用適當的粉煤灰替代部分水泥,以降低水泥水化熱的溫升。
3.3 施工方面
嚴格控制施工過程中的施工質量,除控制混凝土制備和運輸中的質量外,還要注意混凝土澆筑時防止離析,振搗是否密實,以免墻內因混凝土薄弱而產生裂縫。
冬季施工或氣溫低的地區不采用鋼模板而采用木模,充分濕潤,以利保濕和散熱。拆模時間要嚴格控制,同時注意溫差大時或天氣嚴寒時注意使用覆蓋物并及時養護。
3.4 材料方面
水泥:宜用低水化熱、鋁酸三鈣含量較低、細度不過細,礦渣含量不過多的水泥。
砂、石:宜用中、粗砂,含泥量不大于2%;石子宜用粒徑較大的連續級配、級配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。
摻減水劑,以減少混凝土用水量。摻人微膨脹劑,配制成補償收縮混凝土,國內常用摻10%-15%UEA或l0%左右的AEA。
摻用粉煤灰替代部分水泥,以降低水泥水化熱溫升。
4 常用的四種處理方法
4.1 表面涂抹法
常用材料有環氧樹脂類、氰凝、聚氨酯類等?;炷帘砻鎽獔詫?、清潔,有地表面根據材料要求還要求干燥。論文參考網。以涂抹環氧樹脂類為例,重點是現清理要清理的混凝土表面,再用丙酮或酒精和二甲苯清洗,等干燥后用毛刷來回涂刷環氧漿液,每隔幾分鐘就刷一次,一直使涂抹的厚度達到1mm左右。根據國外的相關報道這種處理方法的環氧漿液滲入的深度最多可達80mm左右,對防止滲漏很有效果。
4.2 表面涂刷加玻璃絲布法
目前常用的有聚氨酯涂膜或環氧樹脂膠料加玻璃絲巾。以前者為例,其施工步驟要點如下。將聚氨酯按甲乙組分和二甲苯按比1:1、5:2的重量配合比攪拌均勻后,涂抹在基層表面上,要求涂層厚度均勻,涂完第一遍后一般需要固化5h以上,基本不粘手時,再涂以后幾層。一般涂到5層左右,總厚度大于1、5mm,如加玻璃絲布,一般加在2-3層間,處理時應注意玻璃絲布宜用非石蠟型,否則要做脫蠟處理。環氧樹脂膠結料應經試配合格后方可使用。被處理表面要堅實、清潔、干燥均勻涂刷環氧打底料,凹陷不平處用膩子修補填平, 自然 固化后粘貼玻璃絲布1-3層。
4.3 充填法
使用風鎬、鋼釬或切割機將裂縫擴大,形成v形或梯形槽,清洗干凈后分層壓抹環氧砂漿或水泥砂漿、瀝青油膏、高分子密封材料或各種成品堵漏劑等材料封閉裂縫。當修補的裂縫有結構強度要求時,宜用環氧砂漿填充。
4.4 灌漿法
灌漿材料常用的有環氧樹脂類、甲基丙烯酸、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。其中環氧類材料來源廣,施工較方便,建筑工程中應用較廣;甲基丙烯酸甲酯粘度低,可灌性好,擴散能力強,不少工程用來修補縫寬大于0、05mm的裂縫,補強和防滲效果良好。環氧樹脂漿液和甲基丙烯酸酯類漿液配方可 參考 《混凝土結構加固技術規范》(CECS25:90)。論文參考網。灌漿方法常用以下兩類:一類是用低壓灌入器具向裂縫中注入環氧樹脂漿液,使裂縫封閉,修補后無明顯的痕跡:另一類是壓力灌漿,壓力常用值為佳0、2-0、4Mpa。但在實際處理地下室混凝土裂縫時,兩種方法同時使用效果更好更明顯,這種類似的工程實例較多。
參考 文獻
[1]《混凝土結構設計規范》GBJ10-89;
[2]《混凝土結構加固技術規范》CECS25:90. -
關鍵詞:混凝土結構;教學探索;體會
作者簡介:楊淑紅(1969-),女,內蒙古呼倫貝爾人,呼倫貝爾學院,副教授;王建華(1966-),男,內蒙古呼倫貝爾人,呼倫貝爾學院,副教授。(內蒙古 呼倫貝爾 021008 )
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)08-0083-02
混凝土結構是土木工程專業的專業核心課。該課程涉及內容廣,包含建筑力學、建筑制圖、建筑構造、建筑材料、建筑施工、土力學地基基礎、計算機輔助設計等多門學科的知識,有基本構件設計和房屋結構設計兩大部分,知識面寬且實踐性強。本課程的任務是使學生初步掌握混凝土基本構件的受力和破壞特征,掌握基本計算理論和方法,掌握傳力路線,對一般房屋能進行結構選型和構件布置,在正確識讀建筑結構施工圖的基礎上具備一定的結構設計能力,為今后從事開發、管理、設計、施工及監理等與建筑相關的工作打下必備基礎。為提高教學質量,加強教學效果,筆者結合多年教學實踐對該課程展開探討,供同行交流參考。
一、結合課程特點,講清混凝土結構課與力學的聯系與區別
力學是混凝土結構的先修基礎課,混凝土基本構件在性質上相當于“材料力學”,因而它與材料力學既有聯系但又有所區別。材料力學主要研究單一、均質、連續、彈性材料的單純構件的受力分析,而混凝土結構則是研究鋼筋和混凝土這兩種力學性質差別很大、復雜構件的受力分析。在裂縫出現以后,特別是臨近破壞之前,其受力和變形狀態與理想材料有顯著不同。這導致學生剛入門時思維產生混亂、混淆。但二者又都是通過幾何、物理和平衡關系來建立基本方程這一方法來解決問題的,只是混凝土構件要始終考慮兩種材料組成及非均質、非連續、非彈性的特點。
材料力學、結構力學等課程側重于構件的應力、內力和變形的計算,答案唯一?;炷两Y構課程不僅要解決構件強度、變形的計算,更側重于設計;不僅包括結構方案的確定、構件選型、材料選擇、確定計算簡圖、荷載計算及配筋構造等,還要考慮安全、適用、經濟、施工合理可行等因素,是一個綜合性的問題,有多種解決的方案。
二、講好設計原則,掌握結構的基本設計方法
“以概率理論為基礎的極限狀態設計法以可靠指標度量結構構件的可靠度,采用分項系數的設計表達式進行設計”[1]是混凝土結構的基本設計原則。這部分內容多,關系復雜,信息量大。包括結構的功能要求、極限狀態、極限狀態方程、結構可靠度、目標可靠指標、安全等級、結構重要性系數、荷載效應組合的設計值、結構構件的抗力設計值,其中荷載效應組合的設計值又有多種組合,適用于不同的極限狀態。荷載效應組合設計值與結構構件的抗力設計值的表達式涉及的參數非常多,初學者不易領會理順。授課時將這部分內容制成教學掛圖展示給學生,如圖1所示。
其中:γ0 為結構的重要性系數;S為荷載效應組合的設計值,其函數為:S =S(γG,γQi,ψCi,ψqi,SGK,SQik,…);R為結構構件的抗力設計值,其函數為R=R(fc,fs,αk,…)/γRd;C為結構或結構構件達到正常使用要求的規定限值。
同時將圖中內容歸納為“一個基本要求,兩類極限狀態,三種性質,多個分項系數”,這樣使零散的概念條理化、系統化,宜于理解掌握。
三、構建整體的傳力體系,指明設計思路
混凝土結構課的講授要使學生一開始就建立總的框架結構,明確整體傳力體系,這樣才能目標明確、思路清晰、抓住構件、整合結構。
房屋結構中的屋(樓)蓋(梁、板)是水平承重構件,主要承受直接作用在屋(樓)蓋上的豎向荷載及本身自重。柱、墻是豎向承重構件,除承受由屋(樓)蓋傳來的作用及自重外,尚承受由風和地震所引起的水平作用(對于地震區房屋或高層建筑,水平作用往往是比較大的)。房屋所承受的全部豎向荷載、自重及水平作用等通過柱和墻作用到基礎結構上,最后由基礎傳至地基。
在教學中以圖2形式展示直觀形象,實踐證明教學效果良好。
四、遵循教學規律,加強與工程實踐的結合
1.重視構造措施并在工程實踐中加深理解
實際工程中的混凝土結構或構件通常受到多軸正應力、剪應力的復合作用,混凝土很少處于單向受力狀態。對復合受力情況下的混凝土強度,由于其材料的復雜性,至今未有能同時圓滿解釋各種現象的強度理論。這導致混凝土結構的設計理論和計算方法至今仍建立在性能試驗和工程實踐的基礎上,其計算公式有邊界條件和使用范圍;對于在計算中不易詳細考慮而被忽略了的因素,往往會通過一定的構造措施加以補充完善??梢哉f:一個完整的結構設計應是可靠的計算依據、合理的構造措施相輔相成的。計算固然重要,但若缺少構造前提,計算將無法進行;反之,有了計算結果,還需要構造措施加以保證。
構造措施在混凝土結構課中所占比重很大,復雜抽象,單憑課堂教學很難取得良好的教學效果,因此除在思想上提高認識,將構造措施與結構計算并重外,安排多次認識實習并在實踐中理解、領會、消化構造措施是切實可行的途徑。
2.課程設計保持連貫性,與工程實踐緊密結合
土木工程專業有房屋建筑學的課程設計、混凝土結構的課程設計、地基基礎的課程設計、施工組織的課程設計、概預算的課程設計等等,它們往往自成體系、各自獨立。片面強調本課程的理論和實踐、互不銜接既不利于學生綜合思考問題能力的培養也影響學生創造性的發揮。
在相互協調的基礎上,把建筑、結構、地基基礎、施工組織、概預算等各課程設計連貫起來,任務書合成一本,統一下達的教學方法可有效解決上述問題。教學中要注意設計題目應“拆得開、并得攏”,既有工業建筑又有民用建筑,讓學生選擇自己喜歡的對口方向,盡量做到一人一題,結合實踐真題實做。
教學實踐證明:通過相互連貫的課程設計既鍛煉了學生綜合駕馭問題的能力又可為畢業設計及通才加專才應用型人才的培養打下堅實基礎。
五、注重連續性、過程性,課程考核方式多樣化
考核是教學活動的一個重要環節。20世紀70年代,教育學家O·桑迪在總結前輩們各種理論和實踐的基礎上提出了現代人才評價的原理,其別強調將過去那種單純在課程結束時進行考試的評測轉化為與課程同時進行的合作性、過程性評價。[2]
在教學初始將課程要求、成績標準、考核方式介紹給學生,使學生了解合作評價、過程評價的重要性,可激發學生的學習潛能與創新能力。如該課程采用的考核方式:兩次筆試占50%(期中占20%、期末占30%),混凝土結構新材料、新工藝、新理論方面的研討論文占10%,自主到施工現場、科研單位、設計所進行實踐性學習的成果占20%,課堂參與占10%,小組討論占10%。同時各部分的考核分散在課程的各個階段,有時效性。這種考核方式會保證學生從始至終全神貫注參與教學的全過程,不會出現前松后緊、期末突擊的不均衡現象。
六、緊跟時代要求,培養現代化、高素質的工程技術人員
1.增加課堂教學的信息量,構建大土木的混凝土結構
為解決原有的課程設置過于“專業”、學生知識面狹窄、部分課程內容重復、交叉的弊端,教育部明確了寬口徑、大土木的培養目標。大土木下的混凝土結構的類型很多,涉及的領域很廣,新材料、新技術層出不窮。內容上除基本的材料力學性能、設計原則、受彎(受扭、受拉、受壓)構件承載力計算、構件的變形和裂縫寬度驗算、預應力混凝土構件、梁板結構及單層工業廠房等內容外,在教學中增加了構件受沖切性能、災害作用下的混凝土結構性能、新性能的混凝土結構(如:高性能混凝土結構、纖維增強混凝土結構、鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土結構、鋼—鋼混凝土組合結構)、體外預應力混凝土等內容的介紹。同時把粘結與錨固列為獨立章節,構建粘結應力滑移本構關系,著重掌握基本錨固長度、錨固長度、搭接長度的計算及一系列相關構造要求。
教學過程中結合實例注重新材料、先進施工方法的引入,利用多媒體等現代化的教學手段加大課堂的教學信息量,使學生視野開闊,畢業后適應的工作范圍廣泛,有后勁。
2. 緊密結合《規范》授課,為注冊執業資格考試做好知識儲備
執業資格考試是對建筑工程領域從業人員的資格認證考試,如全國注冊結構工程師自1998年實行全國統一考試以來極大地提高了我國建筑結構設計人員的理論知識水平和業務能力,保證了我國建筑結構設計總體水平的穩步提升。考試中混凝土結構所占比重很大,因此在學生階段就要打好基礎,為注冊執業資格考試做好知識儲備。為此在教學中要優化課程內容,不僅注重知識點的試驗研究、結論引入,更在教學中結合《規范》注重其邊界條件,側重知識點的實際應用,學會“學《規范》、套《規范》、《規范》與其他規范(如《高層建筑混凝土結構技術規程》、《建筑抗震設計規范》等)的交叉應用”的學習方法,為學生畢業后終身學習、專業發展、參加執業資格考試奠定基礎。
七、結束語
目前混凝土仍是我國建房的主要材料,混凝土結構課程的改革與建設仍是一項長期、艱巨、系統的工程。不斷提高教學質量,加強學生的綜合素養,為社會培養寬口徑、厚基礎、強實踐、有后勁的工程技術人員仍需不斷探索努力。
參考文獻:
[1] 中華人民共和國國家標準. 混凝土結構設計規范(GB50010-2010)[S].北京:中國建筑工業出版社,2010.
[2] 韓峰. 美國評價學生的七項標準[N]. 中國科技報,2001-02-21.
關鍵詞:方鋼管混凝土柱;多層輕鋼結構;優點;結構設計;技術難點
中圖分類號:TU391文獻標識碼: A 文章編號:
Abstract: this paper expounds the concrete filled square steel tubes structure system in light of the application of the steel structure housing situation and advantages, introduces the structure of the concrete-filled steel tube column party design analysis method and its future research prospect, and provides light steel structure housing or related design work for the staff technology reference.
Key words: square steel tube concrete column; Multi-layer light steel structure; Advantages; Structure design; Technical difficulties
0 概況
隨著人類對住宅要求越來越高,建筑房屋的絕熱、抗震及抗壓性能越來越理想。這一切都源于人類對房屋質量的舒適感與安全感的追求,鋼—混凝土組合的建筑結構就是人類追求建筑房屋舒適與安全的產物。鋼—混凝土結構早在19世紀就已開始被人類所注意,并對其展開一系列的研究開發,其綜合了鋼材的韌性與混凝土材料的較好的抗壓性能,更好地發揮了建筑材料的材質特點,而避免各自的缺點。
由于環保意識的不斷加強及材料短缺越來越嚴重,國外很多國家如澳大利亞、日本、美國等,都在在積極研發和設計更多鋼管混凝土結構的應用。而我國在近幾年內也開始研究開發、設計與制造、施工安裝輕鋼結構,也取得了很大的成就,如首都博物館新館的設計與施工[1]。
1 方鋼管混凝土柱結構體系的優點
1.1節約鋼材,降低造價
一般情況下,由于方鋼管混凝土加入鋼結構,降低了建筑物的自重,相當于混凝土結構的一半,而基礎荷載相對變小,經濟效益明顯提高,己成為公認的節材、經濟、施工簡捷的結構形式。
1.2抗震性能好
由于鋼管的材料的存在,提高了整體結構的強度、塑性和韌性,因此在同樣的震動條件下,其能更好地克服因超載而發生斷裂現象,更好地適應動力荷載的壓力,其良好的延展性在抗震性能方面表現得無可挑剔。
1.3防銹蝕和抗火性能優于鋼柱
方鋼管混凝土柱只是外表面需涂防銹漆,而鋼柱全周邊皆需防銹蝕,顯然,可以大大節省防銹漆。且方鋼管混凝土由于其管內設置有混凝土結構,可以吸收大量熱量,因而耐火時間比鋼柱更長。所用的防火涂料比鋼柱更少,造價也比鋼柱更低,性價比更高。
1.4抗扭、抗剪性能優越
方鋼管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好,延性大,強度高。建筑物的一些邊柱和角柱,在地震作用下,將同時承受軸心壓力、彎矩、扭矩和剪力作用。對于方鋼管混凝土柱來說,在復雜應力作用下的承載力很高,并且其塑性和延性更好,安全而可靠[2]。
2 方鋼管混凝土柱的結構設計
2.1主要計算依據
方鋼管混凝土柱的機構設計過程應依據建筑設計單位提供的建筑設計方案、并參考有關的國家建筑設計規程、規范,如《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)、《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)、《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)、《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)、《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)等等[3]。
2.2軸向受力構件計算
2.2.1軸心受壓構件的強度計算
根據鋼管和混凝同工作的機制,參照我國建筑結構設計統一標準的規定,軸心受壓構件的強度承載力設值的計算公式為:
Nu=α(fAs+fcAc)
上式中α是與鋼管對混凝土的約束效應和混凝土徐變對承載力影響等因素有關的系數,前者對混凝土的強度有所提高,后者則相反。考慮到α的影響因素比較復雜,對軸心受壓構件的強度承載力的提高有限,對于管壁較薄的構件更是如此,為方便使用,取α=1,即得到方鋼管混凝土軸心受壓構件的強度計算公式:
N≤Nu u= fAs+fcAc
2.2.2軸心受壓構件的穩定計算
根據試驗資料,方鋼管混凝土軸心受壓構件受力較接近于鋼構件,因此采用鋼結構類似的計算公式:
公式中的軸心受壓穩定系數也近似地采用現行國家標準《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)中的b曲線:
構件的長細比則按考慮鋼管和管內混凝同工作后的影響
2.2.3軸心受拉構件的強度計算
由于混凝土的抗拉強度相對于鋼管較小,在計算方鋼管混凝土軸心受拉構件時可不計入混凝土的作用,只考慮方鋼管抵抗所有拉力,由極限狀態即可得到方鋼竹混凝土的抗拉承載力計算公式:
N≤Asf
2.3彎、拉彎構件計算
其中包括a、彎矩作用在一個主平面內的方鋼管混凝土壓彎構件的強度計算;b、彎矩作用在一個主平面內的方鋼管混凝土壓彎構件的穩定計算;c、彎矩作用在一個主平面內的方鋼管混凝土拉彎曲構件計算;d、彎矩作用在兩個主平面內的雙軸壓彎方鋼管混凝土構件的強度計算;e、彎矩作用在兩個主平面內的雙軸壓彎方鋼管混凝土構件的穩定計算。但由于論文章節的安排,在本文就不詳細介紹。
2.4節點連接設計
梁-柱連接的性能是影響結構整體性能的關鍵,合理的連接節點應該有足夠的強度和適當的剛度,即滿足“強節點、弱桿件”原則。方鋼管混凝土柱與H型鋼梁的連接,按照連接處相對轉動約束作用的大小,可以分為:柔性連接、半剛性連接和剛性連接三種。其中半剛性連接可減少施工現場的焊接工程量,且節點外觀簡捷、傳力明確,鋼柱制作與混凝土的澆筑質量不受影響,柱兩側梁高不等構造容易處理,避免了內隔板與外環板由于焊接殘余應力影響,而在地震力的反復作用下節點處鋼材易發生分層或脆性破壞的缺點。
3方鋼管混凝土柱結構設計的研究方向
雖然鋼管混凝土住宅具有較多的優勢,但在實際中的應用時,還存在一些善待解決的難題。
3.1結構理論研究需進一步完善
對方鋼管混凝土構件來說,目前對構件動力性能的研究還是基于試驗結果,缺乏理論分析方法,不利于深入全面研究其動力特性,同時不利于對實用抗震設計方法的研究。
3.2設計理論需要進一步完善
目前國內的建筑規程雖然對圓鋼管混凝土構件和方鋼管混凝土構建的設計做了有關說明,但有些依據還不能非常準確地描述方鋼管混凝土柱體構件的性能,相差誤差還比較大,設計過程僅僅對混凝土和鋼管部分進行簡單的疊加,這樣降低了該結構的優勢。而采用研究理論進行計算時,公式卻顯得過于煩瑣,還需要結合實際的實驗數據進行大量簡化。
3.3結構形式需要進一步完善
由于鋼管混凝上構件的抗彎性能低于抗壓性能,因此鋼管混凝土框架抗側力性能比較弱,僅采用框架結構一般不能滿足抗震要求,需要增加抗側力體系,一般為柱間支撐。但是柱間支撐的增加限制了建筑開窗的靈活性。因此,進行該類型住宅設計需要建筑和結構有機結合。
3.4節點的優化設計
梁柱剛接節點,需要傳遞彎矩。在現場施工時,如果僅對鋼管進行節點拼接,由于略去混凝土部分的抗彎承載力,節點強度將低于構件強度,不符合“強節點,弱構件”的設計原則。而考慮節點處混凝土部分的作用,施工時不可避兔混凝土的二次澆注,不符合全裝配式住宅施工要求。因此對于梁柱端頭和節點均應另行設計,節點的優化設計和試驗將成為設計工作中的重要部分。
3.5結構防火處理
雖然鋼管混凝土具有較好的抗火災性能,并且通過理論計算和工程實例驗證。但目前的規程仍規定按照鋼結構防火要求處理,防火處理將大量增加工程造價,該問題已成為鋼管混凝土結構和輕鋼結構在工程應用中的瓶預問題。
4 結束語
多層輕鋼建筑中采用方鋼管混凝土結構可大大增加其結構的承載力和可靠度,提高建筑品位,縮短施工工期,提高了住宅的抗震性能,節省了建筑過程的有關材料費用,具有非常好的經濟效益和社會效益。對于目前木材、礦產資源缺乏的國情來說,方鋼管混凝土柱體構建是相當具有發展潛力結構形式。但是,由于國內建設設計人員對方鋼管混凝土構件的各種性能的研究分析工作才處于比較初級的階段,在其結構布置、設計方法、施工措施等方面的技術還需要進一步提高。
參考文獻
[1] 徐祖元. 首都博物館新館鋼結構工程施工技術 [J]. 建筑技術,2006,(09)
[2] 宋國濤,高日,劉智敏等. 一種新型鋼-混凝土組合桁架的特點及應用 [J]. 建筑技術開發,2005,(03)
關鍵詞:鋼筋混凝土矩形水池,計算模型構造
引言:鋼筋混凝土矩形水池作為工程中常見的構筑物,已經被廣泛的應用于污水處理廠,化工廠等工業建筑內,因此研究其受力性能以應用于工程設計顯得尤為重要。論文寫作,計算模型構造。鋼筋混凝土水池結構主要由頂板、池壁、支柱、壁板等組成。論文寫作,計算模型構造。本文對矩形水池設計中常見的幾個問題進行探討,希望能對工程設計人員設計出可靠而經濟的鋼筋混凝土水池結構有一定的幫助。
1 設計水位的確定
水池這類占地面積大且內部空曠的構筑物,抗浮穩定的設計計算,顯的尤為重要。由于水池上浮所造成的經濟損失和彌補費用是相當可觀的,《給水排水工程鋼筋混凝土水池設計規程》CECS138:2002和《石油化工鋼筋混凝土水池結構設計規范》SH/T3132-2002中對水池的整體抗浮穩定安全系數取為1.05,根據相關規范的規定一般設計均取用水文資料的最高地下水位。在50年設計基準期內,一般水工構筑物地下水可變荷載作用的取用按照《建筑結構可靠度設計統一標準》GB50068-2001的原則確定,而不考慮旱遇洪水的偶然作用。但我們在實際的工程中,很多工程地質勘查報告所提到的地下水位并不是從地方水文資料分析得到的,在勘查報告中反映出來的數據往往是勘測期間的數據。如果勘測期間正好處于旱季或者枯水期,那得到的水文僅反映勘測期間的地下水位情況,所提供的地下水位標高將難以被設計取用, 或導致結構計算偏不安全。對于此類不合格的勘查報告,結構設計人員需要與詳勘單位溝通,以得到比較權威的水文數據用于工程設計。
2 縫的設置
《給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程(CECS138:2002)7.1.3條規定:伸縮縫的間距,根據水池的結構類別、地基類別和水池的工作條件等劃分,一般為20~30米,同時還要根據上游工藝專業的條件的布置做適當調整??p寬一般為30mm,在實際的工程中,同一剖面上連同基礎或底板斷開,通常沉降縫、伸縮縫、抗震縫三縫合一。但是在近來所做的工程中,上游專業所要求的水池長度已大大的超過了規范間距, 另一方面隨著建筑材料和施工方法的改進, 又為超長水池不設縫或少設縫提供了技術上的支持。設計人員在具體設計時應根據地基、氣溫等工程情況,考慮是否設縫及相應的施工方法,認真進行計算并采取適當設計措施。論文寫作,計算模型構造。對于不能一次完成澆筑的水池底板、壁板,在施工中需留有施工縫,施工縫應設在池壁上,在選擇施工縫位置時,應符合溫度應力計算所選擇的位置,鋼筋在施工縫處貫通不斷,且施工縫應設置在構件受力較小的部位,在施工過程中要盡量縮短施工縫上、下兩段混凝土的澆筑間隙時間。因在施工縫處先后兩期分期澆筑的混凝土間的結合要比一次澆筑的混凝土要差,故在施工縫處需加設企口、在斷面處采取埋設止水帶或者外貼式止水帶和表面設槽口嵌入封縫料等措施。
3 裂縫的控制
根據規范的要求,對于水池結構,根據水池盛水性質(清水、污水)及其使用功能,最大的裂縫寬度一般控制在0.2mm或者0.25mm。在水池設計中對結構強度、裂縫開展寬度、抗裂度等計算和相關的構造措施,一般均能對裂縫寬度得以控制,但是由于溫度、變形以及不均勻沉降所引起的開裂, 在工程中卻常常遇到。在設計過程中,對溫度、混凝土收縮變形等影響因素的欠考慮,導致了裂縫的開展。對于由混凝土收縮和溫度差所造成的裂縫, 設計人員應充分考慮到施工中的不利影響。一般來說, 混凝土收縮越大, 裂縫的數量及寬度也越大;溫度越高越易開裂, 裂縫的數量及寬度也越大。因此設計人員需要掌握混凝土配比及其用料的品種規格和級配,在設計文件中最好能予以體現,同時需要對混凝土的灌注和養護提出相應的設計要求。增大配筋率或減小鋼筋直徑能增加混凝土的極限拉伸,在結構設計時,在節點應力集中處或大體積混凝土中沿截面均勻配置細、密的構造鋼筋或鋼筋網片,可提高構件的抗裂能力。采用合理的結構布置和圍護措施,在水池內外表面抹防水砂漿面層,以減小溫濕度對結構的影響,并加強整體剛度及保溫防寒。
4 水池底板計算模型的選擇
第一種計算模型為在地基反力的作用下,池底視作簡支在池壁上,池壁間距對池底反力分布有影響。論文寫作,計算模型構造。當池壁間距較小時,兩相鄰的池壁剛性角重疊,變形和反力不均勻分布可以忽略,而當池壁間距增大,這樣的不均勻分布愈加明顯。前者的計算可以采用靜力平衡的方法或者考慮池底與地基相互作用的內力分析來計算水池底板的內力,考慮地基反力是按照線性分布的,只要求滿足靜力平衡的條件,忽略變形協調條件,對于池壁間距較小,容積較小的情況,這樣的假定是合適的;第二種計算模型為假設把地基模擬為剛性底座上的一系列彈簧, 當地基表面某一點受壓時,僅在此點處產生局部沉陷,這種假設稱為文克爾假設,文克爾地基模式是目前較為實用的水池-地基共同作用的主要模擬方法之一,其假定地基單位面積上所受的壓力p與地基豎向位移y成正比,這種模型主要是以模擬天然地基土在荷載作用下實際應力-應變關系從而得到比較準確地解決變形協調關系,得到接近于實際的反力分布和變形規律。按文克爾假設計算地基梁時, 可以考慮底板梁本身的實際彈性變形,消除了反力直線分布假設時的缺陷,但其本身的缺點是沒有反映地基的變形連續性,當地基表面在某一點承受壓力時,不僅該點局部產生沉陷, 在其臨近區域也會產生沉陷,由于沒有考慮地基的連續性,文克爾假設仍沒有全面反映地基梁的實際受力情況;第三種計算模型是假設把地基看做是一個均質、連續、彈性的半無限體,既反映了地基的連續整體性,又從幾何、物理上對地基進行了簡化,將彈性力學中有關半無限體的概念引入水池底板的計算中。這種方法適合電算。能更好的模擬地基與水池底板的協同變形。以上所述的三種計算方法僅針對淺基礎水池。設計人員在設計水池底板時應酌情選擇計算模式,而不是簡單選擇第一種線性假定,導致計算結果與實際情況懸殊較大。
5 關于水池的構造
5.1池壁和底板的鋼筋宜選用小直徑的鋼筋和較密的間距,其目的是更好的滿足裂縫寬度的要求。論文寫作,計算模型構造。但為了方便施工,鋼筋的間距不宜小于100mm。論文寫作,計算模型構造。
5.2因池壁和池壁,池壁和底板之間是采用的剛性連接,為了避免在此處形成應力集中,抵抗角隅彎矩,增強連接處的抗裂性,在連接處宜設加腋角,加腋角內需配10@200的加腋鋼筋,并錨入兩側混凝土內。
5.3注意與水池相連的管道應做成柔性連接,在水池的池壁上留有套管,套管與接入管道間的空隙內填入柔性材料。必要的時候還可以做成U型管道連接,以保證水池的正常沉降不會導致管道的破損。
5.4注意宜在水池的四周設置散水,以防雨水等的滲入地下導致地基的不均勻沉降。
結語:
在水池的設計中,只有擁有完備而準確的設計條件,選擇正確的結構型式,建立合理的符合實際情況的結構模型,采取合理的構造措施,才能做出經濟可靠的設計。
參考文獻
[1]《給水排水工程結構設計手冊》編委會.給水排水結構設計手冊(第二版)北京:(第二版)[M].中國建筑工業出版社.
[2]國家標準混凝土結構設計規范.GB50010-2002.
[3]國家標準給水排水工程構筑物結構設計規范.
GB50069-2002.
關鍵詞:高層建筑;結構設計;經濟性
Abstract: in the energy conservation of the building has become the consensus today, in the high-rise building design how to control the economy of the structure, reduce the cost, by the industry more general attention and attention. The author's own practice experience, from the structure form selection, building height, the shear wall structure design, basic structure design, shape optimization, reduce weight, rational choice materials, etc., presents in detail in designing high-rise buildings how to control the structure of the economy, have certain reference value.
Keywords: high building; Structure design; economy
中圖分類號:TU97文獻標識碼:A 文章編號:
建筑結構設計是工程建設計劃的具體化。在高層建筑不斷涌現,建筑節能已成為社會共識的今天,在高層建筑設計中如何控制結構的經濟性,降低成本,越來越受到業界的普遍關注和重視。而所謂建筑結構的經濟性,筆者以為,應以其綜合經濟效益為依據,除合理控制造價外,還應該從建筑有效使用面積、建筑布置靈活性等方面進行全面、系統的分析。下面結合筆者實踐經驗,談談個人的看法,以供同行借鑒參考。
1建筑結構設計經濟性的現實意義
設計階段是工程建設全過程中投資控制的重點。據對工程項目投資規律研究發現,越是前期,投資控制越重要;越是后期,投資控制影響作用越小。國內外研究的普遍結論是,設計階段對項目投資影響為75%~95%,施工階段為5%~25%。因此,建筑工程投資控制的重點在于設計階段。另據統計,在滿足同樣功能的條件下技術經濟、合理的結構設計,可降低工程造價5%~10%,甚至可達10%~30%。而結構造價在一般建筑物中占50%甚至更多,因此結構設計對于建筑物經濟性影響甚大,強調結構設計的經濟性意義深遠。
2建筑結構設計經濟性的目標
在建筑結構設計如何更為合理、經濟方面,國內外學者已進行過很多的研究工作,但截至目前,仍然沒有一個滿足各種結構設計規范條件、符合設計人員習慣、盡可能接近經濟合理、能夠適用于高層建筑結構設計的成熟的數學模型。本人認為,建筑結構設計經濟性的目標,應是在滿足建筑結構長遠效益的前提下,盡量減少建筑結構的近期投資并提高建筑結構的可靠度和合理性。在現實中,我們設計者可以此為目標來設計,讓設計盡可能地接近以上要求,從而達到保證質量的前提下的結構合理、降低造價、節約投資的設計目標。
3高層建筑設計中控制結構經濟性的思考
3.1重視結構形式的選擇
選擇合理的結構形式,不僅能夠滿足建筑造型及使用功能的要求,還能達到受力的合理完善及造價的經濟。在高層鋼筋混凝土結構的住宅結構設計時,由于高層建筑設計中關鍵是控制水平荷載作用下結構的側移,因此,抗側力結構體系也就成為結構工程師選優的重要目標。按抗側力結構體系的不同,高層住宅常用的鋼筋混凝土結構體系有框架結構、框架剪力墻結構、短肢剪力墻結構、大開間剪力墻結構等。每一種結構形式的經濟性都有所差別,且都有其相應的適應性、抗震性能。因此,設計人員在高層建筑結構體系的優化選擇過程中,要根據建筑物使用功能的要求、建筑高度的不同、施工地帶的地理環境、投資數額等因素,按照經濟、合理、安全、可靠的設計原則,保證結構整體具有良好的抗震性能、足夠的承載力和剛度的前提下,選擇最合適的結構體系。
3.2重視建筑物的經濟高度
在高層建筑中,建筑層數的增多,水平荷載也成為結構設計的控制因索。而水平荷載對結構產生的傾震力矩,以及由此引起的豎向構件產生的軸力與建筑物高度的平方成正比。此外,作為水平荷載的風載和地震作用,其數值也隨著結構動力特性的不同,變化較大,因此對高層建筑結構的造價影響較大。據相關資料分析:1)建筑物造價與高度呈二次方關系,建筑物高度增加,造價亦增加;2)隨著層數增多,豎直荷載對造價影響不大,因此如能降低層高,則能在造價增加不多的情況下獲得更多的使用面積;3)高層建筑結構的側移有時也對造價構成影響,隨著高度增加,側向變形迅速增大,其與建筑物高度的四次方成正比,與構件剛度成反比,為使建筑結構在正常使用狀態下具有足夠的剛度.避免產生過大的位移而影響結構的承載力、穩定性要求,同時考慮經濟因素的影響,《高層建筑混凝土結構技術規程》中給出了各種結構體系的混凝土高層建筑最大適用高度,在設計中必須重視;4)建筑物層高對工程總造價也有影響,如高層建筑,基礎設計荷載因層高的加大會顯著增加,與此同時,采暖、空調、衛生、電氣、垂直管道的長度及管徑、垂直構件的抹灰裝飾量、墻體腳手架及垂直構件模板的數量也會相應增加。反之,建筑如考慮保溫隔熱的需要,層高的降低則更有利于滿足節能的要求。
3.3重視剪力墻結構設計
剪力墻結構體系因具有整體性好、布置靈活、剛度大、側向變形小、抗風與抗震性能好等特點在高層建筑特別是住宅建筑中被大量采用,因此,在設計中如何控制好該結構體系工程費用較高的缺點,降低高層建筑剪力墻結構的造價和材料消耗量,尤為重要。筆者建議如下:1)做好結構平面布置。首先,結構布置應注意考慮能削弱地震反應、平面剛度力求對稱、豎向力求等強,合理確定其抗側剛度中心位置,使水平合力點通過或靠近中心,避免產生扭轉影響。其次,避免采用復雜結構,以免增大設計工作量,給施工造成困難,增大投資;2)合理選擇剪力墻結構形式。根據建筑物高度的不同,合理選擇高層建筑剪力墻結構形式,并通過控制結構水平位移和底部剪力系數這兩個因素來滿足設計要求,以降低工程造價。如,層數較少(如20層以下)的高層住宅,采用傳統的現澆剪力墻結構時,各墻肢軸壓比計算值往往較小,墻體配筋為構造配筋,墻體承載能力沒有得到充分發揮,工程費用偏高,若適當的采用短肢剪力墻結構,則可節省工程費用5%~10%;3)盡量減小剪力墻厚度。對于剪力墻結構,剪力墻的厚度取值不僅顯著影響結構的自重、結構質量大小,還直接影響到工程造價。若剪力墻厚度增加,雖然結構抗側力的能力提高,同時結構所承受的地震力也加大,二者不一定成正比。因此,在設計中要注意合理地盡量減小剪力墻厚度;4)嚴格控制剪力墻配筋率。根據GB50010―2010《混凝土結構設計規范》,在一、二、三級抗震等級的剪力墻中,豎向和水平分布鋼筋的最小配筋率均不應小于0.25%;部分框支剪力墻結構的剪力墻底部加強部位的豎向和水平分布鋼筋配筋率不應小于0.3%,這在高層或者較長的剪力墻結構中應該是合理的,但對于低矮、短小的剪力墻,筆者建議其水平筋的配筋率應適當減??;墻的豎向最小配筋率應該包括邊緣構件中的鋼筋,同時應注意防止豎筋過多使墻的抗彎強度大于抗剪強度,對抗震不利。
3.4重視基礎結構設計
基礎工程的投資約占工程總投資的20%~30%,基礎設計的重要性可見一斑。一般高層、小高層建筑考慮基礎埋深的要求1/18建筑物高度,通常設置地下室采用樁筏基礎。因此,如何對樁進行合理選型,將對整個地下室設計的經濟性影響極大。例如某一工程,上部十八層帶一地下室,根據勘察報告,采用Φ400預應力管樁,可選樁長有樁長25m,單樁承載力特征值Ra=900kN,樁長34m,單樁承載力特征值Ra=1300kN。采用25m樁需要290根,采用34m樁需要200根。從樁本身比較兩種方案,總的樁延米數量相當,但采用25m樁為滿樘布置,筏板厚需1200mm,而采用34m樁為墻下布置,筏板可減至900mm,經濟性明顯。因此,筆者認為基礎選型應作方案比較,才能選定經濟合理的方案。而對于筏板厚度的取值,則應考慮樁沖切,角樁沖切,墻沖切及板配筋等多方面的因素。另外,筏板長度的設置也要注意,由于考慮地下室的使用合理性,常規采用設置后澆帶來解決底板超長引起的收縮及溫度裂縫,后澆帶的作用是明顯的,但也給施工帶來不少麻煩,甚至由于處理不當而引起后澆帶漏水及裂縫。而有些高層,長寬均達100m以上,中間就設置幾條后澆帶,也沒有其他措施,筆者認為是不妥當的,設計中必須注意。
3.5重視建筑形式的優化
建筑平面及豎向形式的優化比尺寸優化更有意義。首先,建筑物平面形式越簡單,用鋼量就少。每層面積相同或相近,則外墻長度越大的建筑其用鋼量就越大,平面形式是否規則不僅決定了用鋼量的多少,而且可以衡量結構抗震性能的優劣。其次,建筑物豎向體型規則和均勻,剛度沒有突變,抗側剛度從上而下均勻變化,其受力均勻,用鋼量就小,反之則大。因此,在高層建筑的一個獨立結構單元內,宜使結構平面布置簡單、規則,剛度和承載力分布均勻,平面長度不宜過長,突出部分長度不宜過大。高層建筑的豎向體型宜規則、均勻,避免有過大的外挑和內收,結構的側向剛度宜下大上小,逐漸均勻變化,不應采用豎向布置嚴重不規則的結構。因此筆者認為,結構設計人員一定要注重概念設計,在滿足美觀、適用的前提下,盡可能使建筑結構的平面布置和豎向布置簡單、規則和均勻。那么結構體系就會具有更合理的剛度和承載力分布,從而避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產生過大的應力集中或塑性變形集中。只有這樣,到初步設計和施工圖設計階段過程中對截面尺寸的優化才會有實質性的意義。
3.6 減輕高層房屋建筑自重
高層建筑減輕自重比多層建筑意義更大。我們從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重可直接減少混凝土用量,同時減小垂直荷載和水平地震力,進一步減小結構內力,改善經濟指標,特別是基礎和轉換層的混凝土和鋼材用量。
3.7 合理選用建筑材料
材料選擇不同,工程直接費不同,總造價不同。設計階段合理選擇建筑材料,控制材料單價或工程量,是控制工程造價的有效途徑。筑材料選用應盡量選用高強度的建筑材料,如鋼材宜優先選用三級鋼。HPB300、HRB335和HRB400,這三種鋼材的價格比較接近,但它們的抗拉強度值是270:300:360=1:1.11:1.33,可見采用高強鋼筋的性價比高?;炷烈擞肅30以上標號的混凝土,因為目前的施工工藝和技術已可使混凝土達到C80,運用高強度混凝土可以減小結構截面和減輕結構自重。填充墻材料宜采用輕質墻體,如紙面石膏板、水泥纖維板、加氣混凝土等,以上材料既可增加室內的使用面積,也能減輕結構自重,減小地震作用,進而減少結構主要受力構件的配筋量和混凝土用量。
總之,結構的造價在建筑工程中占比例較大,重視結構設計中的經濟性理念,通過結構的優化設計實現建筑作品的最大經濟價值,不僅是評判建筑設計作品優劣的重要尺度,也是能否促進國民經濟合理發展的關鍵環節。目前在我國的工程設計領域中,部分設計人員因忙于應付大量的具體工作,往往不夠重視結構經濟性問題,導致同一工程不同的人設計其土建造價可能差別很大,造成不必要的浪費,這對于經濟實力并不發達、尚處于第三世界發展中國家的中國而言,是一個急待解決的問題,因此,作為一名設計人員,我們必須嚴守“經濟、適用、合理”的原則,精心設計,力求在達到建筑建設要求的基礎上,盡可能地利用有限的資源獲得最大的效益,實現降低工程造價取得最佳經濟效果的目的。
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關鍵詞:高層建筑,建筑結構,抗震設計
地震是一種隨機振動,所以建筑結構設計人員為防止、減少地震給建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震問題不斷總結工程經驗,妥善處理這一工程問題。
一、實行建筑抗震設計規范,總結工程經驗妥善處理工程問題:
(一)選擇有利的抗震場地
地震造成建筑物的破壞, 除地震動直接引起的結構破壞外,場地條件也是一個重要的原因。地震引起的地表錯動與地裂,地基土的小均勻沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等??萍颊撐?。因此,應選擇對建筑抗震有利的地段, 應避開對抗震不利地段。當無法避開時, 應采取適當的抗震加強措施,應根據抗震設防類別、地基液化等級,分別采取加強地基和上部結構整體性和剛度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 當地基主要受力層范圍內存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴重不均勻土層時,應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響, 采用樁基、地基加固和加強基礎和上部結構的處理措施; 對于地震時可能導致滑移或地裂的場地,應采取相應的地基穩定措施。
(二)優化的平面和立面布置
關于建筑結構設計的平面與立體結構, 我們根據認為有以下幾個方面可以參考:
1、結構的簡單性。結構簡單是指結構在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。只有結構簡單,才能夠對結構的計算模型、內力與位移分析, 限制薄弱部位的出現易于把握,因而對結構抗震性能的估計也比較可靠。
2、結構的剛度和抗震能力。水平地震作用是雙向的,結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用。通常, 可使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力, 結構的抗震能力則是結構強度及延性的綜合反映。結構剛度的選擇既要減少地震作用效應又要注意控制結構變形的增大, 過大的變形會產生重力二階效應, 導致結構破壞、失穩。論文參考網。
3、結構的整體性。在高層建筑結構中,樓蓋對于結構的整體性起到非常重要的作用,樓蓋相當于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力子結構, 而且要求這些子結構能協同承受地震作用, 特別是當豎向抗側力子結構布置不均勻或布置復雜或抗側力子結構水平變形特征不同時, 整個結構就要依靠樓蓋使抗側力子結構能協同工作。
(三)設置多道設防的抗震結構體系
多道抗震防線, 是指在一個抗震結構體系中, 一部分延性好的構件在地震作用下, 首先達到屈服, 充分發揮其吸收和耗散地震能量的作用, 即擔負起第一道抗震防線的作用, 其他構件則在第一道抗震防線屈服后才依次屈服,從而形成第二、第三或更多道抗震防線, 這樣的結構體系對保證結構的抗震安全性是非常有效的。同時底框建筑底層高度不宜太高, 應控制在4.5m 以下。高度加大, 底層剛度減小, 重心提高, 使框架柱的長細比增大, 更容易產生失穩現象。論文參考網。而且由于高度較大,很多建筑房間被業主一層改成了兩層, 造成了較大的安全隱患??萍颊撐?。宜具有合理的剛度和強度分布, 避免因局部削弱或突變形成薄弱部位.產生過大的應力集中或塑性變形集中;可能出現的薄弱部位, 應采取措施提高抗震能力。
(四)保證結構的延性抗震能力
合理選擇了建筑結構后, 就需要通過抗震措施來保證結構確實具有所需的延性抗震能力,從而保證結構在中震、大震下實現抗震設防目標, 系統的抗震措施包括以下幾個方面內容。強柱弱梁: 人為增大柱相對于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現較早,在達到最大非線性位移時塑性轉動較大; 而柱端塑性鉸出現較晚, 在達到最大非線性位移時塑性轉動較小,甚至根本不出現塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩定的塑性耗能機構和較大的塑性耗能能力。強剪弱彎: 剪切破壞基本上沒有延性, 一旦某部位發生剪切破壞, 該部位就將徹底退出結構抗震能力, 對于柱端的剪切破壞還可能導致結構的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節點的組合剪力值, 使結構能在大震下的交替非彈性變形中其任何構件都不會先發生剪切破壞。
(五)合理的建筑結構參數設計計算分析
對于復雜結構進行多遇地震作用下的內力和變形分析時, 應采用不少于兩個不同的力學模型,目前主要有兩種計算理論: 剪摩理論和主拉應力理論, 它們有各自的適用范圍:磚砌體一般采用主拉應力理論,而砌塊結構可采用剪摩理論。對計算機的計算結果, 應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。結構計算控制的主要計算結果有結構的自振周期、位移、平動及扭轉系數、層間剛度比、剪重比、有效質量系數等。另外, 地下室水平位移嵌固位置,轉換層剛度是否滿足要求等, 都要求有層剛度作為依據。復雜高層建筑抗震計算時,宜考慮平扭耦聯計算結構的扭轉效應, 振型數不應小于15,對多塔結構的振型數不應小手塔樓數的9 倍, 且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%??傊? 高層結構計算很難一次完成,應根據試算結果, 按上述要求多次調整,才能得到較為合理的計算結果,以保證建筑物的安全。
二、高層建筑抗震設計中經常出現的問題
(一)部分建筑物高度過高
按我國現行高層建筑混凝土結構技術規程規定,在一定設防烈度和一定結構型式下,鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度,抗震能力還是比較穩妥的,但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性會發生很大的變化,建筑物的抗震能力下降,很多影響因素也發生變化,結構設計和工程預算的相應參數需要重新選取。
(二)地基的選取不合理
由于城市人口的增多和相對空間的縮小,不少建筑商忽略了這一問題,哪里商業空間大就在哪里建。高層建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地,遠離河岸,不應垮在兩類土壤上,避開不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。
(三)材料的選用不科學,結構體系不合理
在地震多發區,采用何種建筑材料或結構體系較為合理應該得到人們的重視。由于我國建筑結構主要以鋼筋混凝土核心筒為主,變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大,靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移,不僅增大了鋼結構的負擔,而且效果不大,有時不得不加大混凝土的剛度或設置伸臂結構,形成加強層才能滿足規范側移限值。
(四)較低的抗震設防烈度
許多專家提出,現行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要,建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高。我國現行抗震設防標準是比較低的,中震相當于在規定的設計基準期內超越概率為lO%的地震烈度,較低的抗震設防烈度放松了高層建筑的抗震要求。論文參考網。科技論文。
三、結語
地震是一種目前難以準確預測的自然災害,為避免它給人類帶來大的災難。作為工程技術設計人員在建筑結構的研究和工程設計中,應從整體宏觀的觀點出發,綜合處理好建筑功能、技術、藝術、安全可靠性和經濟合理等幾方面內容,從而創造出更加安全、適用、經濟美觀的高層建筑;新型結構的出現,高性能材料的發展,計算機技術水平的提高,促使人類建筑精品再上新的臺階。
【關鍵詞】建筑設計,抗震設計,作用分析
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
一、前言
在目前的發展趨勢中,建筑結構設計的主流趨勢有低碳,環保,安全,節能,生態。其中指標之一,就是建筑的安全性,而我國目前破壞力最大的安全威脅便是地震,因此,加強對建筑結構的抗震設計,必將會被提升到建筑設計新的戰略高度。
二、建筑結構設計中抗震性能衡量標準
現行抗震設計規范對于建筑結構的性能從兩個角度進行描述,一是通過損壞的程度描述其性能,將建筑結構的損壞程度分為不損壞和屬正常維修下的損壞、可修復的破壞和倒塌;二是描述用途的重要性,即抗震設防分類。主要是氛圍甲、乙、丙、丁四類。
現行規范對于部分鋼筋混凝土結構提出了相應的定量指標,即正常維修和倒塌的層間變位角。而在設防類別上,提出了不同的抗震措施。其中乙類抗震措施的相關規定比甲類高一度。在強烈地震的影響下,乙類受到的毀壞程度比甲類輕。但是對于抗震能力,仍然缺乏確定的數量變化。借助于現行航震鑒定標攤b所引進的”綜合抗震能力由數量上的區別”有可能使不同性能要求的結構所具有的抗震能力由數量上的區別。比如在判斷結構抗力的高低中,可以采用結構樓層的受剪承載力與設計地震剪力的比值。而在結構變形能力高低方面,可以用結構所具有的變形能力與基本變形能力的比值來表征,這樣就能保證不同性能要求下所對應的抗震措施的數量化。對于丙類結構的抗震設計,主要利用抗力和變形能力進行組合,并作為綜合抗震能力的基本值。而乙類建筑,設計的綜合抗震能力要低于相應的基本值。
三、建筑結構設計對建筑抗震性能的影響
1、 砌筑體結構影響基本變化能力的構造,重點是將整個圈梁、主要構造柱數量、具置、斷面截面尺寸和配筋數量的分級,局部的墻體尺寸、樓梯間的構造等只適用于考慮局部影響。比如,5-6層磚房的主要構造柱數量,房屋四角和樓梯間四角應該設計為第一等級,用于房屋隔開間的內外墻鏈接處和樓梯間四角設計為第二等級。對于房屋每開間的內外墻鏈接位和樓梯間四角設計為第三等級;此處不用設置構造柱與抗震設計不同。當然,在相同設防烈度和性能要求的前提下,對與層數要求不同的砌筑結構,基本延性構造的要求也不同,構造柱設置就需要隨房屋層數的不斷增加而相應提高。目前主要難題是,需要根據具體實例進行計算和分析,針對同地點、同結構的房屋按照不同等級采取相應措施后,其措施的構造影響能力系數如何確定?是否可在某個范圍內取值。
2、 鋼筋混凝土結構對變形能力構造的影響,可適當的調整內力、提高結構柱箍筋和縱向鋼筋體積配箍率、抗震墻墻體和構造作為抗震能力分級的重點,而框支層、短柱、鏈接的構造作為局部的影響。不同層數鋼筋混凝土結構在相同設防烈度性能的要求,延性構造要求也不一樣。目前,內力調整、縱筋總配筋率和箍筋體積配箍筋率等都成型的分級和取值,但如何將其轉化為相應的影響系數還需要進一步的計算和研究。
3、 鋼筋結構對變形能力構造的影響,可調整內力、各節點域內構造、構件的長細比和支撐設置作為重點的分級,這時構件的寬厚就是結構的局部影響。在相同設防烈度和性能的要求下,對建筑層數不同的結構建筑,基本延性構造需求也不同。鋼結構規范中也有一些現成的定量取值,也要研究將其轉化為影響系數的方法。
四、建筑結構設計中的抗震設計措施
1、要嚴格選擇地基選址
地基選址是進行建筑結構設計的基礎,因此,在房間結構抗震設計中,要科學避開山嘴,山包,陡坡,河流等不利因素,要本著堅硬,牢固,平坦,開闊的選址原則。親身實地,利用先進技術設備,進行地質勘探,山石水土監測,并取樣論證,科學嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠,地質穩定無滲漏,無坍塌,無暗河,無熔巖,無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設計。
2、確保結構的整體性
在建筑結構抗震設計中,一般而言,要尤其注意其是由諸多構件共同組合在一起,如此,要進行整體化的對待。要充分調動各個構件的作用來完成整體建筑的抗震效果。當建筑的一些構件基本都失去了原有的功能時候,那么,在地震來臨之后,很容易讓整體的建筑結構喪失對地震的抵抗能力。在這種情況下,很容易讓整個建筑坍塌,因此,要保證所有構件的功能協調,并確保所有的構件都能夠在地震作用下保證良好的性能,如此,可以讓建筑結構的整體抗震能力增強。同時,要堅持實施多級防震措施。傳統建筑結構多采取的是三級設防措施,即小震不壞、中震可修、大震不倒。但在新的時期,建筑結構必須是采取的多級設防模式,保護建筑主體抗震能力,減輕經濟損失,使得建筑抗震中更加安全。
3、屋頂建筑抗震設計也是整個設計的一個重要環節。近幾十年來,從多數建筑抗震設計評定結果看,屋頂建筑設計還存在一些問題,例如:屋頂設計較高或者設計過重。屋頂設計較高或者設計過重,無形當中加大了屋頂建筑變形,而且地震作用也加大了,尤其對自身和屋頂之下的建筑物的抗震作用都不利。有時屋頂建筑的重心和屋頂之下的中心不在同一直線上,如果屋頂的抗側力墻和屋頂之下的抗側力強出現間斷,在地震發生時,帶來的地震扭轉作用也會更嚴重,對抗震更不利。所以,進行屋頂建筑設計過程中時,應該最大限度的降低屋頂建筑的高度。選用強度較高、輕質、剛度均勻的材料,使得地震作用傳遞不受阻礙;屋頂重心和屋頂之下的建筑中心在同一直線上;如果屋頂建筑非常高,屋頂建筑就必須具有較強的抗震性,讓屋頂建筑地震作用和突變降低到最小,盡量避免發生扭轉效應。
4、要合理且恰當地布局地震外力的能量傳遞與吸收的途徑,在地震當中,要確保建筑的支柱、梁與墻的軸線,處于同一個平面上,從而可以形成構件的雙向抗側力結構體系。并且可以使其在地震的作用下,呈現彎剪性的破壞,并使塑性屈服情況,盡量的發生在墻的根底部,從而連梁適合在梁端產生塑性屈服,這樣還具有足夠的變形的能力。在震災中,在墻段部分充分發揮抗震功能之前,要按照"強墻弱梁"的原則,來大力加強墻肢的承載力,避免墻肢遭到剪切性的破壞現象,從而最大限度的提高建筑結構的整體的抗震能力。
5、要根據抗震等級,在對墻、柱以及梁節點設計中,采取相對應的抗震構造措施,力求確保建筑物結構,在地震的作用下可以達到三個水準的設防標準。還可以根據"強柱弱梁"、和"強剪弱彎" 、以及"強節點弱構件"幾種構造的原則,在建筑設計中,合理的選擇柱截面的尺寸,以此控制柱的軸壓比,并還要注意構造配筋的要求,還要保證,鋼筋砼結構建筑在地震的作用下,能夠具有足夠的承載能力以及具備足夠的延性。
6、在建筑設計過程中,要設置出多道抗震的防線,即,在設計一個抗震結構的體系當中,有一部分延性比較好的構件,在地震的作用下,首先可以擔負起第一道抗震防線的作用,然事,其他的構件,在第一道抗震防線屈服以后,在地震中,會依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防線,這樣的抗震結構體系的設計,在建筑設計當中,對于確保建筑結構具有的抗震安全性,是非常的行之有效的設計方法和手段。
五、結束語
建筑結構抗震設計,關乎民生,關乎經濟發展,社會穩定,對建筑實施結構的抗震設計,主要涉及對建筑高度,承載力,總體結構,各個部件的性能規劃等一系列的因素,要求通過對各個構件和整體規劃的基礎上,既實現滿足居民生活生產保障安全的需要,又具有值得欣賞的美學價值。
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