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中图分类号:TU37文献标识码: A 文章编号:
目前,在我国现在的多高层建筑中,钢筋混凝土结构应用最普遍,其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式。在合理的高度和层数的情况下,框架结构能够提供较大的建筑空间,其平面布置灵活,可适合多种工艺与使用功能的要求。但是,在框架结构的设计中,仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以重视,以确保设计质量的提高。
1构思框架结构方案设计要求
1.1结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下,结构的传力路线越短、越直接,其工作效能就会越高,所耗费的建材也就越少。
1.2结构设计应符合力学规律。从力学观点看,在民用和公共建筑的平面布局中,应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置,这样可以相应减少边跨柱距,也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距,可以使各跨梁截面趋于一致,而提高结构的整体刚度。
1.3结构设计要结合实际。结构设计应综合考虑工程地质实际情况和建筑功能要求等因素。
2 抗震等级的选取
对于乙类建筑,建筑抗震设计规范规定:地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求,但是抗震措施(主要体现为抗震等级)在一般情况下,当抗震设防烈度为6度~8度时,应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求。
3 振型组合数的合理选取
应按以下规则选取:对于较高层建筑,当不考虑扭转耦联时,振型数应不小于3;当振型数多于3时,宜取为3的倍数(由于程序按3个振型一页输出),但不能多于层数。当房屋层数不大于2时,振型数可取层数。对于不规则建筑,当考虑扭转耦联时,振型数应不小于9,但不能超过结构层的3倍,只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析时,才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出:振型数可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。目前许多程序已有这种功能,这是一个重要指标。
4 独立基础拉梁的问题
当基础埋置较深,为了减小底层柱计算高度及底层侧向位移,可在±0.000附近设置基础拉梁,但不宜按构造设置,宜按照框架要求设计,应注意此时需将板厚取为0,定义弹性结点,按总刚分析法分析计算,且基础应设成短柱基础。
5 框架结构设计中应注意的其它问题
5.1在框架结构中不允许采用两种不同的结构型式,楼、电梯间、局部突出屋顶的房间,均不得采用砖墙承重。因为框架结构是一种柔性结构体系,而砖混结构是一种刚性结构。为了使结构的变形相互协调,不应采用不同结构混合受力。
5.2加强短柱的构造措施:在工程施工过程中顶棚可能要吊顶或其它装修,甲方为了节约开支。往往要求柱间填充墙不到顶或者是在墙上任意开门窗洞,这样往往会造成短柱。由于短柱刚度大,吸收地震作用使其受剪,当混凝土抗剪强度不足时,则产生交叉裂缝及脆性错断,从而引起建筑物或构筑物的破坏甚至倒塌。所以在设计中应采取如下措施:尽量减弱短柱的楼层约束,如降低相连梁的高度、梁与柱采用铰接等;增加箍筋的配置,在短柱范围内箍筋的间距不应大于l00mm,柱的纵向钢筋间距≤150mm;采用良好的箍筋类型,如螺旋箍筋、复合螺旋箍筋、双螺旋箍筋等。
5.3由于建筑的需要,有时需要框架梁外挑,且梁下设置钢筋混凝土柱,在柱的内力和配筋计算中,有些设计人员对其受力概念不清,误认为此柱为构造柱,并且其配筋为构造配筋,悬臂梁也未按计算配筋,这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足,为事故的发生埋下隐患。实际上,在结构的整体计算中,此柱为偏心受压构件,柱与梁端交接处类似于框架梁、柱节点,应考虑悬臂梁梁端的协调变形。所以对于此柱应作为竖向构件参与结构的整体分析,并且柱与梁端交接处应按框架梁、柱的节点处理。
5.4从概念设计上着手时应注意几个问题
5.4.1关于“强柱弱梁”节点。这是为了实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑形铰,柱端处于非弹性工作状态,而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱,也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小,是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力,而且不致形成“层侧移机构”,从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小,以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此,当建筑许可时,尽可能将柱的截面尺寸做得大些,使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1,并控制柱的轴压比满足规范要求,以增加延性。验算截面承载力时,人为地将柱的设计弯距按“强柱弱梁”原则调整放大,加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高,以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造,让塑性铰向梁跨内移。
5.4.2关于“强剪弱弯”措施:强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。
5.4.3注意构造措施。①对于大跨度柱网的框架结构,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,使得楼梯问处的柱可能成为短柱,应对柱箍筋全长加密。这一点,在设计中容易被忽视,应引起重视。②对框架结构外立面为带形窗时,因设置连续的窗过梁,使外框架柱可能成为短柱,应注意加强构造措施。③对于框架结构长度略超过规范限值,建筑功能需要不允许留缝时,为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3mm),建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋,构造间距宜小于150mm,对屋面宜设置后浇带,后浇带处按构造措施宜适当加强。④其它构造措施限于篇幅,这里不再赘述,请详见新规范。
6 结构计算方面的问题
计算简图的处理:结构计算中,计算简图选取的正确与否,直接影响到计算结果的准确性,其中比较典型的是基础梁的处理。一般情况下,基础梁设置在基础高度范围内,作为基础的一部分,此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载,构造满足普通梁的要求即可。当按规范要求需设置基础拉梁时,其断面和配筋可按构造设计,截面高度取柱中心距的1/12~1/18,纵向受力钢筋取所连接的柱子的最大轴力设计值的10%作为拉力来计算。但是,当基础埋深过大时,为了减少底层的计算高度和底层的位移,设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时,基础拉梁应作为一层输入,底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度,二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板,应开洞处理,并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。若因此造成底层框架柱形成短柱,应采取构造措施予以加强。另一个需要注意的是,当框架结构的电梯井道采用钢筋混凝土井壁时(设计时应尽量避免),计算简图一定要按实际情况输入,否则可能会造成顶部框架柱设计不安全。
7 结束语
总体来说,结构设计人员,在进行房屋结构设计时,不仅要掌握设计规范,还应根据自己在工程中积累的经验,正确的处理结构设计中问题,从而提高结构的设计质量。
参考文献
关键词:混凝土结构设计, 安全度 ,意义, 现状 ,发展
Abstract: the concrete structure design of the safety problems in the construction of great significance, the structure of the algorithm is not only related to the performance of the degree of solid, but also to the use of long-term relationship quality, attentions must be paid. This paper mainly discusses the real practice in concrete structure design of the safety degree meaning, the present situation and development direction, in order to be able to provide some theoretical reference for relevant practice.
Keywords: concrete structure design, safety and meaning, the present situation, development
中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:
我国的现行的混凝土结构设计的规范还有很多需要改进的地方,随着经济的发展和科技水平的提高,该方面的进展也将逐步提高。
一、混凝土结构设计安全度的意义
混凝土结构在建筑设计中具有举足轻重的地位,混凝土结构设计的内容主要包括适用性、耐久性、安全性等,最重要和主要的功能就是安全性。无论任何一项工程的设计到实施,安全问题总是被摆在首要位置的。混凝土结构设计的安全性主要是指混凝土构件所能承受的稳定性,包括在正常的设计方案中的稳定性,也包括在正常的施工环境和使用环境下的稳定性,也包括在突发状况中所能达到的稳定性,用概率来衡量其安全性就是所谓的安全度。混凝土结构的安全度所涉及到的因素有很多,必须要综合考虑到各种可能发生的情况,才能科学有效地进行安全度的预测和分析。
从混凝土工程的技术层面而言,混凝土结构的安全度与结构本身选型的合理性有关,也与该结构力学模型的合理性有关,还与概念设计的合理性有关,而不仅仅是材料选用和施工工艺方面的问题。混凝土结构设计的安全度具有重要的实际意义。结构设计的安全度能够直接体现混凝土工程的成本造价、后期维修费用、工程总投资风险之间的相关关系。所以不断提高混凝土结构的安全度,那么这三者之中的工程造价成本就会提高,相对地则降低了后期维修费用的支出,也降低了工程总投资风险,反之则混凝土结构的安全度越低,另外两个因素的数值就会越高。故而要有效平衡这三者的关系就要在经济节约的前提下最大限度地提高混凝土结构的安全度。另外混凝土结构的安全度不仅涉及到建筑工程的成本和风险的相关因素,还涉及到使用者的人身安全和财产安全能否得到有效的保障,这不仅是经济问题更是民生问题。如果不重视混凝土结构的安全度,将会导致严重的社会影响和政治后果,同时也将对国家的经济基础和技术经济政策造成一定程度的影响。由此可见,混凝土结构设计的安全度具有重要的现实意义。
二、混凝土结构设计安全度的现状
混凝土结构设计的安全度在建筑行业中的应用历来都颇受重视,尤其在改革开放以来,我国的建筑行业得到了迅猛的发展,人们对建筑物的要求也越来越高,对其功能的灵活性和适应性的期待也越来越大,混凝凝土结构的安全度有待于进一步的提高。
虽然现阶段国内的混凝土结构的安全度在不断地得到改善,但是与世界发达国家相比还存在很大的差距。和国际混凝土结构安全度的标准以及先进工艺水平比较而言,我国的混凝土结构的安全度属于偏低的层次,在国际建筑行业中的竞争力不足,更不用说发挥建筑优势了。从长远的发展来看,持续执行混凝土结构设计安全度的低标准将不利于我国建筑业的可持续发展,也不利于实现国家经济的眼前利益和长久利益,所以混凝土结构安全度的探讨将会是一项长久性的课题。国家在2002出台了《混凝土结构设计规范》,对以往的标准有所改善。十年之后的今天,混凝土结构设计的安全度依然要根据实际情况来作出进一步的探索和调整。
三、混凝土结构设计安全度的发展
未来的混凝土结构设计的安全度的发展方向主要还是体现在两大方面,一是混凝土结构构件的承载力的安全性能,这与构件本身的荷载能力有关。二是混凝土结构的整体牢固性能,这与混凝土的荷载分项系数和混凝土材料强度的分项系数有关。具体来说,荷载分项系数是计算荷载力对混凝土结构构件的作用的时候,将荷载标准值乘以一个放大系数,而材料的强度分项系数则是在计算混凝土结构构件所固有的承载力的时候,把混凝土构件材料的强度标准值乘以一个缩小系数。混凝土结构设计安全度的提高涉及的内容关于荷载方面的主要包括风荷载能力、活动荷载能力,关于抗力方面的主要包括材料的强度、楼板设计强度、斜截面受剪承载能力。此外,混凝土结构的整体牢固性涉及的主要方面有钢筋的锚固程度、钢筋的连接状况、钢筋的最小配筋率等。这些因素之间都有着内在的关联性,它们的有机统一构成了混凝土结构安全度的基本要素,在安全度的分析与探讨方面也有着根本性的地位和作用。
在混凝土结构设计的安全度的规范与标准的研究工作最早是源于高强度的混凝土结构的科研和推广工作,现阶段的混凝土结构设计安全标准还是比较低的,这就给结构设计安全度的推广工作带来了一定的阻力。任何一项新技术新标准的研究工作的起步阶段都是相当困难的,相关经验不足是产生困难的一个因素,另一个因素就是要有较高较为宽松的安全度环境,这是非常重要的一点,如果安全度太低,会不利于新技术的推广。在计划经济时代比较注重建筑的节约性,在初次一次性投资和用料方面较少顾及建筑的长远利益和整体结构的使用性能,更不会过多地考虑到用户的切身利益和国家经济的可持续发展状况。而在现今的市场经济体制下,人们更注重考虑如何用更少的钱购买到性价比更高的房屋建筑,尤其是注重建筑物在突况下的安全可靠度。安全度高的建筑与安全度低的建筑在一般情况下没有太大的差别,但是在特殊情况例如地震的情况中就显示出天壤之别来。所以混凝土结构设计的安全度的发展会越来越收到人们的重视,尤其在自然灾害频发的近十几年中,混凝土结构设计的安全度的实施标准和有关规范也不断得到探讨与研究。
同时也要看到,在不断提高混凝土结构设计的安全度的同时,实际也潜移默化地节约了项目维护成本和遇到突况的风险成本,更加符合建设资源节约型社会的理念,也符合建筑行业经济节约的原则。在未来的发展中,增强混凝土结构的延性和防倒塌能力是重要的一项内容,不仅要提高整个结构设计的合理性,还要加大混凝土构造的用钢量。提高混凝土结构的设计安全度是必要的,但是究竟要提高到什么程度也要经过相关部门的进一步商榷,还要根据各地区的经济发展状况具体问题具体分析,在宏观上定性分析的同时也要在微观上进行适度的调整,以便能够促进当地的发展。例如在经济比较发达的地区和城市,混凝土结构的设计安全度的指标可以略微高些,在经济不发达的地区可以将标准略微降低些,以适应整体经济发展的要求。又比如在地震多发的地区,混凝土结构的安全度就要比其他地区设置得高一些,最大限度地提高建筑的防震抗震系数。混凝土结构安全度需要考虑的因素比较多样和复杂,并且在建筑行业结构设计中普遍采用的可靠度设计理论自身也有着一定的不足,所以给实际的研究与应用带来了些许限制条件,因而在进行理论研究与分析的同时,积累实践经验更为重要。
总结:
综上所述,混凝土结构的安全度在建筑实际中的意义和作用重大,随着我国经济的发展和技术水平的不断提高,混凝土结构在荷载标准值、构建承载力、抗压性能等方面都有了很大的进步,在不断研发的过程中也逐步达到国际标准,发展情景比较广阔。
参考文献:
[1]杨虹,万忠伦.关于现行混凝土结构设计安全度认识[J].四川建筑,2006(2)
[2]李翔,马伟召.对混凝土结构设计安全度的剖析[J].中华民居,2011(10)
[3]赵苏明,崔涛.简析混凝土结构设计安全度与规范修订[J].山西建筑,2008(36)
[4]魏海琴.浅析混凝土结构抗裂设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012(3)
[5]葛从福.论混凝土结构设计安全度和规范的修订[J].改革与开放,2010(6)
[6]陈学仁,崔于红.对混凝土结构设计安全度之我见[J].改革与开放,2009(8)
关键词:高层建筑;结构设计;钢筋混凝土;问题;措施
中图分类号:TU37文献标识码: A
在现代高层建筑工程施工中,钢筋混凝土结构的应用日益广泛,在提高建筑结构的安全性、稳定性与耐久性等方面发挥着非常重要的作用。做好钢筋混凝土结构设计是高层建筑工程质量的重要保证。在具体的高层建筑钢筋混凝土结构设计中,应该突出设计的内涵,体现高层建筑钢筋混凝土结构的重要功能,对高层建筑设计中钢筋混凝土结构方面的关键问题进行全面思考,从短支剪力墙、结构体系、高度控制等关键环节展开对高层建筑钢筋混凝土结构的设计控制和管理,进而为高层建筑钢筋混凝土结构设计目标的达成起到重点方面和体系方面的支撑作用。
1做好高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要意义
做好高层建筑钢筋混凝土结构设计工作必须要体现设计的重要功能,我们可以将高层建筑钢筋混凝土结构的基本要求总结为如下几点:
1.1高层建筑钢筋混凝土结构的安全性
高层建筑设计钢筋混凝土结构的强度和功能时要以突出安全性为第一要务,要确保在设计年限内高层建筑钢筋混凝土结构在各种负荷和影响下的稳定性和安全性,同时要确保突发事件和偶然事件中高层建筑钢筋混凝土必须的稳定性和结构延性。
1.2高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性
高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中要有年限上的考虑,要在规定的年限上实现高层建筑的稳定以及钢筋混凝土结构的功能连续,形成有益于实现设计目标的耐久性基础。
1.3高层建筑钢筋混凝土结构的适用性
通过高层建筑设计工作的突出,要实现钢筋混凝土结构具有在一定时间内功能的实现,这样就可以保证高层建筑整体的使用要求,也可以保障钢筋混凝土结构对于裂缝、撞击、地震、形变等各种影响因素的抵御能力。
2高层建筑钢筋混凝土结构设计中关键问题
2.1短肢剪力墙的设计
高层建筑设计短肢剪力墙具有强烈的功能性,但是,短肢剪力墙的设置需要遵照一定的规范,切不可在设计中频繁采用,也不能布设过多,应该在确保高层建筑抗震目标达到的范围内,尽量降低短肢剪力墙的设计数量,这样的设计可以降低后续高层建筑钢筋混凝土结构施工和处理过程中的难度。
2.2结构体系的选择
高层建筑钢筋混凝土的结构体系是整个设计工作的选择重点,通常的设计方式是:要在尽量减少高层建筑钢筋混凝土结构刚度的前提下,优化高层建筑的外观和内部结构,保障结构对形变和强度的范围上的满足。
2.3结构高度的控制
在高层建筑钢筋混凝土结构设计中常会出现超高的问题,这不利于高层建筑物抗震性能的实现,由于不同高度会出现不同级别的设计规范形式,因此,当结构高度出现变化时,特别是出现超高问题时,要重新进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计工作。
2.4建筑结构平面的设计
若对高层建筑钢筋混凝土结构设计无特殊要求,则要尽量选用形状规则而简单的平面布置结构,以此合理分布承载力和刚度,并弱化风力影响。如对于A级高层建筑而言,不适宜将其设计为细腰形或角部重叠式的平面图形,而且出于对扭转的考虑,必须将竖向构件水平和层间最大位移控制在该楼层平均位移值的1.2倍和1.5倍之内;对于必须设计的框架结构防震缝,其缝宽、高度通常分别大于100mm和小于15m;若防震缝两侧具有不同的房屋高度,则要根据低高度房屋确定缝宽;虽然不提倡采用短肢剪力墙,但若不得不采用,则必须使其截面厚度低于30cm,且每个肢截面的高厚最大比值必须处于4-8之间。
3高层建筑钢筋混凝土结构设计的要点
3.1加强抗震功能
高层建筑抗震功能主要由钢筋混凝土结构来实现,因此,需要重视抗震这一环节,要在设计工作中将抗震设计作为高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要因素和关键影响。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话,其振型数则应该多取,例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等,其振型数应尽量取≥12的数,但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍,除了含有弹性的楼板,而且在进行总刚性的分析时,它的振型数才可以取得更大些。在对建筑物的框架柱进行设计的过程中,要对其面积进行全面的控制,保证其在一定的范围之内,这样才能够有效的提高建筑的质量。在对配筋进行设计的过程中,不但要对建筑的配筋进行不断的加强,而对于支座的部分要按照相应的规定进行相应的调整,这样才能够有效的增强建筑结构的承载能力。
3.2高强混凝土合理运用
在高层建筑混凝土结构设计中关键的步骤之一是合理地使用高强混凝土,为了有效地降低建筑的用钢量,可以在建筑设计的时候使用高强混凝土,这样可以大幅度地节约建筑的成本。这样的做法可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价,用来取得较好的经济效果。
3.3增强地基承载能力
对于建筑结构的设计而言,地基的设计是整个设计的重要部分,建筑地基的设计好坏能够直接影响到整个建筑结构的质量和使用性能。因此,对于建筑地基的设计就显得的至关重要。在对建筑地基进行设计的过程中,进行宏观的把握,要严格的把握地基的承载能力,并且还要对建筑地基的变形和沉降等问题进行充分的考虑。对于层数较高的建筑物而言,其进行地基的设计时通常都会将其设置在地下室,这样就能够有效的对地基的沉降程度降到最小,从而有效的保证了上层结构的牢固性,提高了整个高层建筑的承载能力。除此之外,在进行建筑地基设计的过程中,还要按照相关的规定对其进行相应的规范。对于层数较多的建筑而言,通常都会对地基进行相应的处理来对高层建筑的沉降进行有效的控制。
3.4提高耐久性
必须加强高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性设计,在原来的混凝土结构设计方案中,没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响,从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时,主要都集中在造价、材料上,所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高,对工程的质量要求也相应地得到提高,所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时,就要果断地放弃经济这个指标。
3.5扭转问题分析和几何中心的确定
为了避免由于水平荷载和扭转作用的建筑物破坏,结构和布局应在结构设计合理的前提下,尽可能使建筑达到三心合一的目的。在水平荷载作用下,高层建筑扭转功能取决于质量分布。为了减少结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用正方形、矩形、圆形、多边形等简单形式。在某些情况下,街道景观的要求和限制,城市规划的高层建筑,不使用简单的平面结构,不规则的平面形成L形、T形、十字形等复杂形状,在突出部分的宽度和厚度比的控制范围规范允许的布局结构。同时,我们应尽可能使结构在一个对称的状态。建筑结构振动周期包括两个方面:结构的固有周期的合理控制和振动控制周期可以使周期误差的开放性降低。
4、结束语
简而言之,钢筋混凝土结构是高层建筑出现的基础,如何科学地进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计已经成为行业的重点,应该突出钢筋混凝土结构的特性,结合高层建筑的特点,把握高层建筑钢筋混凝土结构设计的关键环节和难点,充分发挥钢筋混凝土结构在整体性和机械性能上的优势,设计出高层建筑钢筋混凝土结构的精品,在实现高层建筑稳定和安全的同时,实现高层建筑舒适度和功能性的保证。
参考文献
[1]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业,2011(16)
[2]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品,2010(01)
[3]张岚.对高层建筑钢筋混凝土结构设计实践的分析[J].广东科技,2012(22).
关键词:钢筋混凝土;结构设计;问题;措施
中图分类号:TV331文献标识码: A
合理而全面地发挥钢筋混凝土结构的整体作用和经济价值必须做好钢筋混凝土结构的设计工作,要在设计过程中有针对性地加强基础、上部的机构控制,提高钢筋混凝土结构抵御裂缝的能力,在钢筋混凝土结构体系、结构、形状、布置上达到科学化和合理化,进而实现钢筋混凝土结构的设计目标。
一、钢筋混凝土结构设计环节常见的问题
1、 钢筋混凝土结构地基设计问题
钢筋混凝土结构设计过程中经常忽视建筑物的沉降而引起附加应力的增加,这会导致钢筋混凝土结构出现沉降而产生变形,进而产生钢筋混凝土结构底部和基础出现承载能力的下降,导致钢筋混凝土结构出现开裂。特别是在天然土壤的情况下,软弱土和流沙会在钢筋混凝土结构重量下产生更为显著的变形,再加上地下水位的季节性变化就会出现钢筋混凝土结构地基问题的进一步积累和扩大,形成对钢筋混凝土结构的进一步影响。
2、钢筋混凝土结构上部设计问题
钢筋混凝土结构上部是主要的功能部位,一般以框剪结构和剪力墙等常见形式为主,在设计这些构筑物时应注意均匀布置,而一些设计者容易设计出刚度过大的单支剪力墙,这会出现应力的过度集中,如果因应力过大而产生破坏将会直接导致剪力墙管关联的构件设计难度的增加,进而大宗钢筋混凝土结构出现严重的后果。在做钢筋混凝土结构上部延性设计的过程中没有考虑到剪力墙级别的设计,没有使用小级别剪力墙结构维护整个建筑物变形控制,如果出现地震将会容易造成各种级别剪力墙的破坏,进而导致建筑物梁柱完整性丧失,缩短了钢筋混凝土结构维持形状的时间,增大了建筑物内人员的伤亡。
3、 钢筋混凝土结构的裂缝问题
裂缝是钢筋混凝土结构的主要问题,在设计的过程中应该对钢筋混凝土结构裂缝问题进行全面控制,以避免钢筋混凝土结构出现裂缝后,安全问题和事故的发生。常见的钢筋混凝土结构裂缝原因有:一是应力裂缝,在钢筋混凝土结构中,不同部位、不同功能的构件之间会有不同的刚度和应力,这样会在钢筋混凝土结构的整体上形成若干个刚度薄弱区和应力集中区,如果薄弱区和集中区出现了重叠,很容易在钢筋混凝土结构出现裂缝和破坏,较为典型的钢筋混凝土结构应力裂缝在墙角处和板端处。二是温度裂缝,钢筋混凝土结构在施工中最为常见的裂缝就是温度裂缝,温度裂缝的形成原因比较简单,就是钢筋混凝土结构内外温度出现大温差,进而引起混凝土出现收缩应力的差别,在薄弱位置出现裂缝。三是构造裂缝,钢筋混凝土结构构造裂缝的最主要成因是拌制混凝土的过程中选用了较大的水灰比,进而在浇筑时产生混凝土在模板的滑动,钢筋混凝土结构浇筑时未充分振捣、有气泡的存在也是出现构造裂缝的原因。
二、加强钢筋混凝土结构设计的措施
1、合理选择钢筋混凝土结构
我国是个幅员辽阔的国家,不同地区的经济发展水平和地质条件也存在着很大的差异,这就使得我国不同地区的建筑结构设计不尽相同。因此,在对建筑结构进行设计的过程中,必须对钢筋混凝土结构进行合理的选择,始终坚持以地区的建筑特点为前提和依据。在建筑设计中,通常情况下,建筑设计师会选择剪力墙结构进行施工。剪力墙能够最大范围的扩大建筑的空间和面积,建筑房间能够不将梁柱等露出来。而且使用混凝土剪力墙这种结构,不仅具有较好的隔音效果,而且还能够节省很多施工成本和精力,缩短建筑施工的周期,加快施工进度,提高对房屋建筑的抗震能力。因此,剪力墙结构已经被广泛应用在建筑结构设计中去。
2、 妥善处理钢筋混凝土的刚度
钢筋混凝土的刚度是对建筑进行结构设计时必须重视的一个因素。随着经济的不断发展,我国建筑取得了很大的发展成效,建筑的层数也呈现逐渐上升趋势,建筑物的刚度直接关系着建筑的施工质量。只有不断控制建筑物的位移,才能使得建筑物的刚度符合相关设计要求。在对建筑结构进行设计时,需要对建筑物的刚性和延展性进行良好的控制,这也需要建筑设计的密切参与和配合,根据自己的设计理念和设计风格对建筑物的刚度和延展性进行适当的调整。随着高楼大厦的不断兴起,在对剪力墙进行布置时,可以适当的增加剪力墙的数量,并确保剪力墙的厚度能够满足相关建筑设计要求。
3、 对钢筋混凝土进行及时加固
对钢筋混凝土进行及时的加固也是建筑结构设计的重要环节之一,主要有两种加固方法。第一种加固方法是利用碳纤维对钢筋混凝土进行加固。通过这种方式,可以极大的该混凝土的刚度、强度,并且促进钢筋混凝土抗裂能力的增加。第二中加固方式是通过预应力对钢筋混凝土进行加固,这也可以在一定程度上延长钢筋混凝土的使用寿命,在建筑结构设计充分发挥其应用的作用。
4、提高钢筋混凝土结构的安全性
设计钢筋混凝土结构的过程中要将结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的破坏考虑周全,切实提升钢筋混凝土结构的抗震和抗损的性能。设计钢筋混凝土结构过程中要考虑钢筋混凝土结构荷载的变化问题,实现钢筋混凝土结构的安全与稳定。
5、提高钢筋混凝土结构的抗震性
设计人员要以抗震概念设计为依据,对钢筋混凝土结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计,以使钢筋混凝土结构的抗震能力得到有效的提升。
6、提高钢筋混凝土结构的耐久性
首先,要选择质量良好的钢筋混凝土结构的材料,从稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手,选择坚固、耐久、洁净的骨料,含碱量与水化热反应较低的水泥,减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用,并适当地将矿物掺合料加入到材料中。
其次,优化钢筋混凝土结构的设计,设计人员要根据实际的使用环境,明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。最后,应用合理的钢筋混凝土结构形式,要在钢筋混凝土结构设计出混凝土保护层,并通过协调构件的截面积与表面积,避免侵蚀性物质集中停留区域的形成,同时注意高侵蚀度的环境中,混凝土墙板的通风效果,并注意配筋间距的合理设计,以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题在钢筋混凝土结构的出现。
7、提高对钢筋混凝土结构裂缝的控制
钢筋混凝土结构裂缝控制采取防治措施。对于易出现裂缝的屋面及楼面钢硅构件,在结构设计时可采用预应力混凝土,在楼面板预埋管线时,对管线进行支架固定,在管线交叉处要采用专门设计的接线盒以减少钢筋混凝土板的刚度削弱。
综上所述,建筑结构设计质量,密切关系到人民生命财产的安全,责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业,我们必须在工作中,不断地学习、总结,才能有所进步,才能成为一名合格的工程师。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出来的原因,希望与同行们一起讨论、共同提高。
参考文献:
[1] 曹士伟,隋晶.钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析[J]. 科技创新与应用. 2013(17)
[2] 张卫娜. 浅析建筑结构设计中的钢筋混凝土构造的主要方法[J]. 黑龙江科技信息,2012(18).
【关键词】结构设计;常见问题;探讨
discuss several common problems in structural design
guo wei-wei
(architectural design institute of shanxi jincheng jincheng shanxi 048000)
【abstract】there are many elements of design, specification does not make specific provisions, or provisions of clauses is not comprehensive, so that structural designers is easy to overlook.
【key words】structural design; common problems; discuss
结构设计中有许多内容,规范未作具体的规定,或规定的条文不全面,使结构设计人员很容易忽视。以下为本人在工作过程中所遇到的一些问题,供同行们做结构设计时参考。
1.不上人屋面活载取值问题
平时会经常遇到不上人屋面因落水管堵塞而积满水,又没人疏通,这积水何载也不能忽视。如不上人屋面女儿墙高700mm,若积满水,荷载为0.7x10=7kn/m2。而按《建筑结构荷载规范》第4.3.1条中规定不上人屋面活载取值仅为0.5 kn/m2。可见实际产生的荷载与设计规定的荷载相差较大。结构设计若按7 kn/m2考虑,那又给业主带来很大的浪费。为此,本人建议建筑设计人员在不上人屋面女儿墙根部50mm处增设泄水管,万一落水管堵塞,能及时排除屋面的积水。若能采取上述措施,按荷载规范要求,不上人屋面活载仍按0.5 kn/m2设计。对上翻边雨篷也可采取上述措施以确保结构设计不考虑积水荷载。
2.卫生间荷载取值问题
在图纸审查中有人提出,对于有分隔蹲厕的卫生间活载应按《全国民用建筑工程设计技术措施结构》中规定的8 kn/m2值进行设计,本人认为不妥。如今的卫生间隔板在建筑设计中都是采用木质板、塑料板或复合板,而非以前的预制水磨石板或砖砌体,因而只考虑蹲坑的重量就可以了。蹲坑一般抬高150mm,采用1:6水泥焦渣垫层(容重为14 kn/m3),垫层荷载为0.15x14=2.1 kn/m2,该荷载为局部荷载,又非全开间荷载,且应按恒载考虑。结构设计时可按原楼面恒载加上该部分抬高所增加的荷载就可以了,活载仍旧按《建筑结构荷载规范》第4.1.1条中规定的2.0 kn/m2计取,这样比较合理。
3.后浇带问题
《混凝土结构设计规范》第9.1.1条中规定现浇钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m,而9.1.3条则规定当采取后浇带分段施工、专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施,伸缩缝间距可适当增大。这两条使我们在实际设计过程中较难把握。采取后浇带分段施工后究竟应控制房屋长度多少而不至于产生裂缝等不良现象呢?本人认为这取决于各地区的温差和施工条件以及采取的措施等等因素。按照温州地区的经验,在55m~70m以内时,采取设置施工后浇带及相应的构造加强措施而不设置伸缩缝,这在本人长期的工程实践中证明是切实可行的,多个工程均未产生较大的裂缝。当然,具体过程还应通过有效的分析或计算,慎重考虑多种不利因素,确定合理的伸缩缝间距。在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整,规范也规定当增大伸缩缝间距时尚应考虑温度变化及混凝土收缩对结构的影响。首先是长向板钢筋应双层设置,并适当加强中部区域的梁板配筋,中部区域温度应力显然是比较大的。当框架结构超过70m时,本人认为必须采取特殊的措施才能不设置伸缩缝,譬如说采用预加应力,掺入抗裂外加剂等等。如果对超长结构,不能有效的分析清楚受力情况,本人建议还是应按规范要求设置伸缩缝,毕竟建筑上设缝只要处理得当还是不影响美观的。
4.板面设置温度应力筋问题
《混凝土结构设计规范》第10.1.9条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内,钢筋间距宜取为150~200mm,并应在板的未配筋表面布置温度收缩钢筋,板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。什么区域属于温度收缩应力较大的区域?本人认为对于规则较短的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋,而对于超长结构,则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异,功能重要的区域设置。
5.钢筋砼水池保护层问题
《混凝土结构设计规范》第9.2.1条规定,板、墙在二a类环境的混凝土保护层厚度为20mm,《给水排水工程构筑物结构设计规范》第6.1.3条规定与水、土接触或高湿度保护层厚度为30mm,与污水接触位35 mm,《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》第7.1.2条规定与此相同,而《地下工程防水技术规范》第4.1.6条规定防水混凝土结构迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。本人以为钢筋砼水池砼保护层应按《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》进行设计,而地下室等重要的建筑物则要按《地下工程防水技术规范》设计。
以上是本人在结构设计中经常出现的几个问题的理解,难免有片面性。在今后的设计过程中,应以规范为依据,以概念设计为补充,不断总结,使我们的设计更经济合理。
参考文献
[1] 《建筑结构荷载规范》(gb 50009-2001).
[2] 《全国民用建筑工程设计技术措施结构》.
[3] 《混凝土结构设计规范》(gb 50010-2002).
[4] 《给水排水工程构筑物结构设计规范》(gb 50069-2002).