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近年来,我国建筑业发展迅猛。为了解决传统建筑模式中人工成本高、工期长、工程量大、环境污染严重等重要问题,装配式建筑应运而生,顺应了行业发展的要求,并且采用装配式施工方法绿色、环节、节能,符合当前社会经济发展的理念。但目前装配式建筑在我国发展还较为缓慢,还处于待完善阶段,主要在东部经济较为发达的沿海地区进行尝试性发展。因此,很多企业于装配式建筑物的特征不够了解,ζ淅斫獠磺澹在建筑设计、抗震设计及构建制作上缺乏经验,不能是装配式建筑的优势充分发挥,在建设过程中不但没有降低建筑成本,反而使建筑成本大大增加。装配式建筑结构有效设计是装配式建筑结构成功与否的关键,再依循设计方案进行建筑结构的拆分、构件制作及结构组装。稳定性、安全性和实用性是装配式建筑结构的基本原则,所以对装配式建筑结构设计优化显得尤为重要,确保建筑物质量,进一步促进整个装配建筑行业的发展。
1 装配式建筑的设计要点
可行性、使用性是装配式建筑结构设计的关键点。同时,在设计中首先必须注意在确保建筑物功能性和安全性的前提下,通过专业、标准、精细的设计,充分发挥建筑设计的优越性,注重能源的损耗,为人们提供一个安逸舒适的建筑环境。将建筑物的结构高度、不规则度及结构复杂度控制在合理范围。建筑设计在进行初步设计过程中必须充分考虑建筑材料、结构体系、结构布置、各参数等,对多种设计方案从可行性、经济性等方面进行充分比较,获得最优设计方案。另一方面,根据国家相关标准,对结构设计进行精确计算,保证在建筑过程中对风险处于可控范围。
2 装配式建筑的结构优化设计分析
装配式建筑的结构优化设计主要从设计流程、设计体系建立、结构技术体系、预制构件拆分与控制、预制构件节点优化设计及有效利用相关政策六方面进行优化。
2.1 设计流程优化
装配式建筑在考虑功能性需求的同时还需要关注结构设计对工厂化生产及装配式施工的影响。装配式建筑的设计需要涵盖整个过程,从构件生产到运输、装配,对建筑物的要求都非常严格。在设计阶段,对构件设计、拆分等方面需要做好优化工作,保证装配式构建在设计、生产、施工过程中的紧密连接,形成完整的工艺流程;在图纸设计方面,以方案的可行性作为前提,细化设计建筑物装配结构的各构件,优化预制构件生产工序,降低现场管理难度和施工难度,降低施工成本。
2.2 设计体系优化
设计体系优化主要在于建立标准的设计体系。规范建筑户型模块和交通核模块,充分发挥建筑物经济性和功能性要求,降低楼板和外墙的构件种类,使装配式建筑物施工效率大大提高。建筑户型模块方面,在确保室内空间尺寸的精准、合理的前提下,可对室内结构布置、客厅布置及卧室开间布置做适当调整;交通核模块方面,主要对建筑物使用过程中的人的上下通行和物品上下运输(主要包括楼梯、电梯井、走道)、设备的安装布置(主要包括机电管井)等进行规范性设计,使其与板楼、通廊相互搭配更加规范,满足各种客户对房屋的不同需求。
2.3 结构技术体系优化
与现场实际相结合,选择合理的结构技术体系是装配式建筑结构设计优化的关键。所谓结构技术体系是指配整体式的框架结构、叠合剪力墙、装配整体式剪力墙结构等与结构设计有关的技术体系。建筑物的平面部分,在结构技术优化时可采用叠合板、叠合梁形式;建筑物剪力墙采用预制装配式时可采用预制的叠合剪力墙,也可采用双面预制的叠合剪力墙,竖向连接可采用钢套筒连接形式进行。在各构件之间连接时方法较多,连接形式也不固定,具体根据施工需要而定。
2.4 预制构件拆分与控制
在不同项目中装配式建筑结构的预制部位和预制形式不同,需结合具体工程项目而定,一般住宅建筑,首先应该考虑其水平构件的预制技术,主要有楼梯、阳台、预制叠合梁以及外墙保温与装饰等一体化设置,减少外墙脚手架的使用,优化承重墙与非承重墙的设置等。
2.5 预制构件节点优化设计
装配式建筑的设计重难主要在于节点设计,在抗震性、功能性方面对建筑物起着决定性作用。因此,在建筑构件连接处控制所使用的钢筋、套筒、预埋件等的成本,优化节点处的连接方式,保证建筑物具有良好的抗争性能,同时降低施工成本,提高工作效率,达到稳固连接各部件的目的。
2.6 有效利用相关政策
装配式建筑发展处于起步阶段,技术不成熟,因此其发展受到了较大的阻碍,为了鼓励新技术的发展,提高建筑业走向更加绿色环保、低能耗的目的发展道路,政府必须出台一些优惠政策,鼓励企业发展装配式建筑结构,降低装配式建筑结构的建设成本,充分发挥装配式建筑结构的优势。
3 结语
我国的装配式建筑近年来发展缓慢主要原因在于其建设成本较高,因此降低装配式建筑物建设成本是其向前发展的关键。企业应该加强管理,建立健全各模数标准、部件产品标准,通过这些标准是个装配式构建统一流水线式工厂生产,降低构建的预制成本。另一方面,在工程实际中要不断对装配式建筑结构设计方案进行优化,改进施工工艺,提高工程质量和效率,降低施工成本,推动装配式建筑的不断创新与发展。
参考文献
[1] 石建光,林树枝.预制装配式混凝土结构体系的现状和发展展望[J].墙材革新与建筑节能,2014(01):45-48.
关键词:道路桥梁 结构设计 要点
中图分类号:U448文献标识码: A
前言
道路桥梁结构设计是路桥施工的第一个关键环节,影响着道路桥梁工程的质量,所以,做好道路桥梁设计工作不仅仅是设计工作本身的需要,也是道路桥梁工程的质量要求。
一道路、桥梁设计的基本要求
对资源利用是否经济合理,技术先进,尊重实际,实事求是,是否科学,在很大程度上取决于设计的水平和质量。具体而言,在设计中应坚持以下原则:
1、严格执行国家现行的设计规范和国家批准的技术标准;
2、尽量采用标准化设计,积极推广应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法;
3、注意因地制宜,就地取材,节省建设资金。在切实满足建设功能要求的同时,千方百计地节约投资、节约多种资源,缩短建设工期;
4、积极采用技术上更加先进、经济上更加合理的新结构、新材料。
二结构化设计的必要性
传统桥梁设计流程首先是根据经验判断制定初始的设计方案,包括材料的选择、总体的布置、制造的工艺和结构尺寸等方面;接着是对结构进行分析;最后进行力学分析,检验设计结构是否可行,并根据不同情况进行修改。这种设计方法,只是对施工方案的可行性与安全性进行检验,不能够做到最优的设计,很难满足对桥梁结构设计需求日益复杂的要求,因此,结构化设计变得尤为必要。
结构化设计的方法主要是基于自顶向下细化、模块化和结构化程序设计等程序设计技术发展而来的,主要的思想就是把设计分为具有单一功能且相互独立的模块结构,主要包括详细设计和概要设计。结构化设计主要通过结构图进行设计阶段的描述。结构化设计在道路桥梁设计中的应用,不仅是道路桥梁发展的需要,也是道路桥梁设计方法的最优选择。
三道路桥梁结构设计常见问题
近年来,为能良好解决道路交通的问题,桥梁建设在国家有关部门的大力支持下逐步加大各方面投入的力度,使得道路桥梁设计工作成为了绝对的重头戏。本文探究道路桥梁设计主要以其使用性能展开谈论,并根据自身工程实践经验的积累,总结发现常见问题主要表现在以下几点:
1、设计标准不高
鉴于我国道路桥梁设计对于规范标准的要求并不高,一旦在对道路施工进行改造施工时就会不同程度地对道路交通的便利性造成麻烦和留置安全隐患,并且势必会影响桥型的美观。因此,在进行桥梁设计时就必须考虑到这一点,同时综合现场因素,尤其是在桥梁的主梁或梁侧预留一定空间,以便为桥梁后期可能进行改造施工创造施工空间与条件;
2、管道预留空间不足
每座桥梁在设计中都需要设置专用桥梁管道,但在现实中往往这方面得不到充分的重视,导致这一问题出现的原因主要在于现代城市人口压力过大或城市改造工程。城市改造工程在遇到管道预留空间不足的情况时,则仅仅能够进行一些扩容处理,将桥梁管道在桥体之外,从而为交通线埋下不便的隐患,同时影响到桥体的美观。
另外,在面对桥梁管道预留空间不足问题时,可以通过再次开挖的办法进行相关处理,但是这种处理形式不可避免地会在工程投资建设方面造成严重浪费,并会对交通情况造成影响;
3、绿化带专项防水设计缺陷
我们知道,桥梁工程不仅仅是为了满通使用的功能,在桥体设计美观上也应给予足够重视。因此,桥梁绿化带专项防水设计就成为了桥梁装饰工程的一项必要内容。
有关桥梁结构设计工作人员在对拟建桥梁工程展开设计工作时,有必要考虑保证桥梁工程在完成施工后所能受到的绿化美观效果,同时在综合考虑到拟建工程施工现场存在的各种影响因素之后,对设计成果要求具有绝对的桥梁结构使用功用和外形美观效果;
4、结构设计选型问题
桥梁工程结构选型的问题极为关键,不仅需要在结构选型上满足视距和净空的要求,外形美观和合理地结构自重同样被视为桥梁结构设计的基本标准和原则,以使桥梁工程能够成为城市建设中可实现功能与兼容城市风貌的一道亮丽景观。
然而,实际的设计工作却出现了严重地形式重于实用效果的偏侧现象,出现结构选型不合理的问题就很自然了。
5、装饰结构设计问题
据有效数据分析,我国在很多桥梁工程结构设计中都存在使用安全材料不合标准现象。而材料是工程建设的根本,保证桥梁结构的安全性是保证桥梁结构运营使用安全的关键。因此,在选择桥梁结构装饰材料时,就必须通过材料取样试验的把关手段来保证材料的安全性和控制材料的破损率。
四道路桥梁结构设计要点
道路桥梁结构设计工作设计内容广泛,本文主要以装配式简支桥梁的结构设计要点作论述如下:
1、主梁设计
装配式简支梁结构区别于整体式简支梁结构的突出特点在于可将预制独立构件进行运输与吊装,并且通过现场安装、拼接制梁。在设计中即可实现对自动化、机械化的施工技术应用,节省部分劳动力和施工原材料,并大幅提高人物力的生产效率,施工过程也不会受到季节的影响,是为采用此种桥梁设计型式的关键。主梁结构作为桥梁上部结构的主要承重构件,设计型式通常分为T形和箱型两种,箱型结构主梁仅被应用于预应力混凝土结构梁之中。设计采用箱型结构主梁既需要对主梁结构的间距与片数作要求,主梁间距与片数两者相互制约,即间距小则片数多、间距大则片数少。而主梁的高度及细部尺寸则需根据相关的荷载计算方法确定,若主梁对称布置,梁身所受荷载同样对称分布,即需以杠杆法进行相关计算,否则即需以偏心受压进行相关计算。二种情况相同点在于内力取值均以取最大值作为控制设计的标准,但这种内力取值标准不可作为主梁结构各个截面的最不利状况的受力计算,因为从其计算原理来看,计算结构存在较多的不安全因素。
桥台设计桥台结构的设计应主要注重于型式的选择
装配式简支桥梁对于桥台结构的选择比较常见的有轻型桥台、钢筋混凝土薄壁桥台和埋置式桥台三种。轻型桥台结构型式具有体积小的特点,其设计应用可作为一种挡土的翼墙结构。钢筋混凝土薄壁桥台可设计将台身埋置于桥梁护坡中,从设计角度讲,既可以减小桥台结构受到上部荷载的作用力,又可以保证桥台处的预留空间。但是,从某种程度上分析桥台前的护坡由于是采用片石混凝土施工作表面防护的一种永久性设施,存在着被洪水冲毁而使台身的可能,因此,在设计时必须进行相关的强度和稳定性验算。
3、桥墩型式选择
装配式简支桥梁结构设计中普遍采用双柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩等型式,其中单幅双柱式桥墩结构型式应用较为普遍。考虑到以往在道路桥梁结构设计中出现的问题,笔者希望在今后的设计工作中应注意对于桥墩结构型式的选择要极为谨慎,如在岩溶性地带、桩基础施工困难地段应根据实地情况避免过多地设计桩基,单柱单桩的设计为宜;而拟建施工现场位于河谷或受到滚石威胁时,则应考虑设计增强桥墩结构的整体抗撞击能力,亦须单柱单桩设计为宜;对于高位墩柱长桥的情况,则应考虑到桥梁上部结构荷载累积变位的问题,采用双幅两柱整体下部构造设计为宜。
4、定线原则
根据给定的起终点,分析其直线距离和所需的展线长度,选择合适的中间控制点。在路线各种可能的走向中,初步拟定可行的路线方案,(如果有可行的局部路线方案,应进行比较确定),然后进行纸上定线。a.在1:10000的小比例尺地形图上在起,终控制点间研究路线的总体布局,找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况,选择地势平缓山坡顺直的地带,拟定路线各种可行方案。b.对于山岭重丘地形,定线时应以纵坡度为主导;对于平原微丘区域(即地形平坦)地面自然坡度较小,纵坡度不受控制的地带,选线以路线平面线形为主导。最终合理确定出公路中线的位置(定出交点)。
结束语
总而言之,道路桥梁结构设计关乎道路桥梁工程后期的施工工作,也关乎竣工后的使用效果,所以,道路桥梁结构设计必须要慎之又慎,既要符合设计原理,又要符合经济适用的要求。
参考文献:
[1]邓标,吴朝东;浅析城市道路桥梁设计的常见问题[J];城市建设理论研究;2011,(09)
关键词 防空地下室;结构选型
中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0147-01
1 防空地下室的结构选型
1)防空地下室结构的选型,应根据防护要求,平时和战时使用要求,上部建筑结构类型,工程地质水文条件以及材料供应和施工条件等因素综合分析确定。2)防空地下室的结构类别一般可分为钢筋混凝土结构和砌体结构两种,应优先采用钢筋混凝土结构。当上部建筑为砌体结构,防空地下室抗力级别较低(一般核6级,常6级及以下)时,防空地下室可采用砌体结构。3)砌体结构通常有两种情况:一种外墙,内墙均采用砌体;另一种外墙采用钢筋混凝土,内墙采用砌体。对上述两种情况,由防护密闭门至密闭门的防护密闭段,均应采用整体现浇钢筋混凝土结构。当地下水位埋深位于基础以上或有盐碱腐蚀时,外墙宜采用钢筋混凝土结构。当防空地下室顶板底面高于室外地面时,外墙应采用钢筋混凝土结构。4)防空地下室钢筋混凝土结构体系常采用梁板结构,现浇空心楼盖结构,不得采用无粘接预应力混凝土结构。5)目前在防空地下室中采用的预制装配式构件有叠合板,钢管混凝土及螺旋筋套管混凝土柱等。其他预制装配式构件,如有充分试验依据,也可逐步用于防空地下室。
2 防空地下室基础选型
1)防空地下室基础的选型,应根据工程地质和水文地质条件,平时和战时使用要求,上部建筑结构要求以及材料供应和施工条件等因素综合考虑确定。2)建筑工程中常见的基础类型,如筏板基础(有梁或无梁),箱型基础,桩基础,刚性条形基础,扩展条形基础,独立柱基础等,均可用于防空地下室。当采用条形基础或独立柱基础,且地下水位埋深位于基础以上时,应设置钢筋混凝土防水底板,防水底板应考虑等效静荷载作用。3)防空地下室结构在有武器爆炸的动荷载作用下,对基础强度的验算包括弯,剪及冲切力的验算都是十分必要的,其中地基的承载力和地基基础的变形可不进行验算。基础的平面尺寸可根据平时荷载作用计算确定,武器爆炸动荷载作用下可不进行基础尺寸的验算。
3 防空地下室结构布置
防空地下室结构设计使用年限应按50年采用。当上部建筑结构的设计使用年限大于50年时,防空地下室的设计使用年限应与上部建筑结构相同。
4 结构重要性系数
在战时荷载组合作用下,结构的重要性已完全体现在抗力级别上,因此当采用极限状态设计表达式进行防空地下室结构承载力设计时,结构重要性系数γ均取1.0.当防空地下室结构按平时荷载组合作用进行承载力验算时,结构重要性系数γ应按建筑结构安全等级或设计使用年限取值。
5 防空地下室结构设计动荷载
甲类防空地下室结构应能承受常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载的分别作用,乙类防空地下室结构应能承受常规武器爆炸动荷载的作用。对常规武器爆炸动荷载与核武器爆炸动荷载,结构设计时均按一次作用。
此外防空地下室内部的墙,柱等构件则间接承受围护结构及上部结构传来的武器爆炸动荷载作用。
6 钢筋混凝土结构构件设计原则
防空地下室结构在满足设计抗力前提下,钢筋混凝土结构构件应采取“强柱弱梁(弱板)”和“强剪弱弯”的设计原则。
1)尽量利用受弯及受压构件的屈服变形来吸收武器爆炸动荷载所产生释放的能量,可以降低支座处截面的抗剪和竖向构件抗压的承受力,以保证结构构件在屈服变形前不产生剪切受力破坏及屈服后能有充分的延性,最后产生塑性破坏,避免产生脆性破坏,从而提高结构整体的承载能力。2)受弯构件应双面配筋,双面配筋对承受武器爆炸动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下构件坍塌十分重要。3)在构造上,应特别注意在梁,板,柱的节点区应有足够的抗剪,抗压能力和足够的钢筋锚固长度。
7 结构各个部位抗力相协调
防空地下室的结构设计,应充分考虑各部位作用的荷载值不同,破坏形态不同以及安全储备不同等因素,保证在规定的动荷载作用下,结构各部位(如出入口和主体结构)都能正常地工作,防止由于存在个别薄弱环节致使整个结构抗力明显降低。
8 钢筋混凝土结构构件的允许延性比
钢筋混凝土结构构件在动荷载作用下,可按弹塑性工作阶段设计。在动荷载作用下结构变形极限通常用允许延性比[β],即构件允许出现的最大变位于弹性极限变位的比值来控制。结构构件的允许延性比与结构构件的材料,受力特征及使用要求有关。按允许延性比进行弹塑性工作阶段设计的防空地下室,可认为满足防护和密闭要求。结构构件的允许延性比与结构材料的延性无对应关系,在开展防空地下室结构构件设计时,可不进行结构材料(如钢筋)的延性验算。
9 结构设计验算内容
防空地下室结构在常规武器爆炸或核武器爆炸动荷载的作用下,应验算结构承载力。由于在确定各种结构构件允许延性比时,已考虑了对变形的限制和防护密闭要求,因而在结构计算中不必再单独进行结构变形和裂缝开展的验算。
10 防空地下室结构设计的控制条件
多层或高层地面建筑的防空地下室,是整个建筑结构体系的一部分,其结构设计既要满足平时使用的结构要求,又要满足战时规定设防类别和级别的防护结构要求,即防空地下室结构设计应满足平时和战时不同荷载效应组合的要求,并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据。
11 常用结构构件的设计要点
1)临空墙 一侧直接承受空气冲击波作用,而另一侧为防空地下室内部的墙体,其通常采用钢筋混凝土结构。当计入顶板传来的竖向等效静荷载及静荷载时,临空墙可以按照大偏心的受压构件计算,也可不计入竖向荷载考虑,近似按单向或双向受弯构件计算;考虑到武器爆炸的反向作用,临空墙两侧的受力钢筋支座锚固长度均应按受拉钢筋取值,并设置梅花形排列的拉结钢筋。2)防护单元间隔墙及与普通地下室相邻的隔墙 在防空地下室中,防护设施和内部设备均能自成体系的使用空间为防护单元,分隔防护单元的墙体为防护单元间隔墙。隔墙的两侧可为抗力等级相同或不同的防空地下室,也可以一侧为防空地下室,另一侧为普通地下室。单元隔墙最小厚度:甲类防空地下室核5级时为250 mm,核6级,和6B级时为200 mm;乙类防空地下室常5级时为250 mm,常6级时为200 mm。当隔墙两侧抗力级别不同时,隔墙的最小厚度应按抗力级别高的一侧取值。3)甲类工程单元间隔墙两侧应分别按单侧受力计算配筋。乙类防护单元间隔墙不计入常规武器爆炸的作用。4)当计入顶板传来的武器爆炸等效静荷载,静荷载时,防护单元间隔墙可按大偏心受压构件计算;也可不计入竖向荷载,近似按受弯构件计算。5)钢筋锚固及墙体拉结筋要求同临空墙。
参考文献
关键词:大体积;混凝土;施工工法
Abstract: Large super-long structure for controlling concrete temperature influence, according to the " code for design of concrete structures " GB20010-2002 requirements, must be in the floor, floor and wall with multiple settings after pouring belt, the shrinkage of the mass concrete stability after pouring concrete, in order to prevent the contraction caused by temperature non structural wall, floor cracks. For the construction, after pouring belt increases the difficulty of construction, extend the period of a project, and easy to cause some quality and safety problems.
Key words: mass concrete; construction technology;
中图分类号:TV544+.91 文献标识码:A文章编号:
1.前言
为克服后浇带施工带来的诸多问题,我们采用了大体积混凝土“跳仓法”施工并将后浇带改为加强带的做法,并自90年代开始经过十几项大型、双层地下室、深基础地下工程的施工实践,获得了显著的成效和经验,特汇成此工法。该工法符合《大体积混凝土施工规范》(GB50496―2009)并有所创新与改进。
该工法于2011年通过了江苏省建筑工程管理局组织的专家鉴定认为该项技术所编制的大体积混凝土“跳仓法”施工工法对在更大的范围应用中提供了实例范本,其水平达到了国内先进水平。
2.特点
2.1加强带与结构混凝土同时施工,大大缩短了结构施工工期。
2.2加强带消除了后浇带所容易造成的混凝土接缝不严密、错台、接搓明显的质量通病,利于保证地下室工程质量。
2.3加强带克服了后浇带容易积水,积集建筑垃圾增加施工难度的弊病,减轻工人劳动强度,利于降低工程成本。
2.4加强带有利于避免混凝土因温度引起的收缩性非结构性裂缝。
2.5加强带的采用利于工程综合效益的获取。
3.适用范围
适用于超长,超深等大型地下混凝土结构工程。
4.工艺原理
将混凝土结构按《混凝土结构设计规范》GB50010-2002及《大体积混凝土施工规范》GB50496―2009中的规定间距,划分为分段施工“跳仓区”的施工缝,待整体混凝土浇筑结束后,采用特种高性能混凝土进行加强带施工,使混凝土温度应力在得到释放后及时得到有效补偿,从而清除超长结构不间断连续施工所产生的温度应力引起的非结构裂缝。
5.工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
按结构设计要求确定分仓区加强带封网处理浇筑结构混凝土浇捣加强带混凝土养护
5.2操作要点
5.2.1分仓区:按照《大体积混凝土施工规范》GB50496―2009。
规定:超长大体积混凝土施工,应选用下列方法控制结构。
不出现有害裂缝:
1留置变形缝:变形缝的设置和施工应符合现行国家有关标准的规定;
2后浇地带施工:后浇带的设置和施工应符合现行国家有关标准的规定;
3 跳仓法施工:跳仓的最大分块尺寸不宜大于40m,跳仓间隔施工的时间不小于7d,跳仓接缝处按施工缝的要求设置和处理。
5.2.2加强带的留置:按照《混凝土结构设计规范》GB50100-2002规定,确定加强带位置,如表1所示。
钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距(m) 表1
结构类别 室内或土中 露天
排架结构 装配式 100 70
框架结构 装配式 75 50
现浇式 55 35
剪力墙结构 装配式 65 40
现浇式 45 30
挡土墙、地下室墙壁等结构 装配式 40 30
现浇式 30 20
5.2.3加强带封闭:浇筑大体积混凝土前必须先将加强带部位进行充分封闭,膨胀加强带宽2~3m,带两侧布置5mm的密目钢丝网,将带内混凝土与带外混凝土分开,防止混凝土浇筑过程中余浆流入加强带内,钢丝网垂直布置在上下层(或内外层)钢筋之间,网两端分别绑扎在钢筋上。膨胀加强带内增设10%水平温度加强钢筋,与膨胀带方向垂直布置,两端伸出膨胀带2m,分别与上下层(或内外层)钢筋固定。具体做法如图1所示:
图1 密目钢丝网
5.2.4浇捣加强带混凝土:待两侧大体积混凝土浇筑结束并达到1.2N/mm2强度后,即可浇筑加强带混凝土。浇捣前先清理预留带中余浆杂物,淋水湿润,绑扎上皮钢筋后,由一端或两端浇捣特种高性能混凝土,高性能微膨胀纤维混凝土比普通混凝土黏稠度较大,采用插入式振捣器振捣时振捣时间适当延长,保证浇捣密实,特种高性能混凝土配合比见表2。
特种高性能混凝土配合比 表2
混凝土强度等级 膨胀剂 掺加纤维
必须高于两侧混凝土强度等级一个等级且不小于C30 PNC(山东省建筑设计院)掺量按规定一般为3%~6% HDC(或CTA,PP聚丙烯纤维)掺量按规定一般不少于0.9kg/m3
5.2.5加强带混凝土养护
加强带混凝土养护至关重要,必须充分作好养护,浇捣结束,表面初凝后即喷洒养护剂,及时覆盖塑料膜,并每天喷水养护且不少于14d。
5.2.6为保证加强带的施工质量,必须严格控制施工程序,即挂网封闭清理湿润绑扎上皮钢筋浇捣密实特种混凝土强化养护混凝土
5.2.7膨胀加强带的作用:膨胀加强带的设计强度比相邻的混凝土设计强度提高5~10MPa,即提高1~2个等级,从而提高膨胀加强带混凝土的抗拉强度,防止混凝土在此部位开裂,膨胀加强带内混凝土的膨胀剂比带外其他混凝土掺量高一些,产生较大膨胀,而两侧混凝土的膨胀率较小,形成中部大两边小的膨胀区,从而补偿相应的收缩曲线。
6.材料与设备
6.1材料
6.1.1封闭材料:密目金属网5mm×5mm δ=1.5mm
6.1.2特种补偿混凝土:
高于大体积混凝土一个强度等级且≥C30
6.1.3微膨胀剂 :PNC
6.1.4阻水材料:BW-96止水条,3厚钢板止水带(均按设计规定)
6.1.5防开裂纤维HDC(或CTA,PP聚丙烯纤维)(均按设计规定)
主要参数及性能:纤维长度≥15~19mm,密度0.9,熔点160~170℃,燃点590℃,抗拉强度580~780MPa,杨式弹性模量370Mpa,抗酸、碱腐蚀能力强,导电、导热性能低,符合规范要求。
6.1.6养护材料
混凝土养护液;HL-401型混凝土表面混凝剂(或M9塑膜养护剂)
混凝土塑料薄膜:黑色最佳
6.2设备与机具
6.2.1混凝土浇筑机械:HT60
6.2.2混凝土震捣:插入式振捣器混凝土
6.2.3钢筋加工机械
7.质量控制
7.1加强带的留置必须按《混凝土结构设计规范》GB50100-2002规定要求。
7.2按规定绑扎好带内钢筋。
7.3加强带混凝土必须采用特种高性能有微膨胀补偿功能的混凝土。
7.4加强带采用低碱硅酸盐水泥,必须加强养护,减小混凝土收缩。
7.5地下壁墙处的加强带尚应作好接缝处防水处理,如浇筑混凝土前敷设好BW-96止水条或钢板止水带。
7.6采取措施做好地下室顶板外露部分及外墙面保温。
7.7及时做好外墙防水与回填。
7.8必要时做好混凝土测温记录。
8.安全措施
8.1劳动组织:挂网封闭:1-2工日/10m3
浇筑加强带:1-2工日/10m3
养护:2工日/10m3
8.2安全注意事项;
8.2.1封闭挂金属网时防止扎手;
8.2.2注意安全用电,作好接地零漏电保护装置。
8.2.3地下壁墙处做好支撑加固,安全上下人员。
8.2.4作好安全通道及四口“五临边”防护。
9.环保措施
9.1保持现场文明清洁,及时清理混凝土废弃物。
9.2作好钢筋加工废弃物的回收利用。
9.3及时回收利用搅拌机或洗机水,防止漫流。
9.4作好养护膜的回收利用防止污染环境。
9.5搅拌时防止噪声污染。
9.6张拉设备应定期保养、维护。作业时,油泵、千斤顶等设备应放置在隔油布上,避免由于油的泄露而造成环境污染。
9.7混凝土和预应力施工时的废弃物应及时分类清运,保持工完场清。
10.效益分析
10.1经济效益
10.1.1施工效益
1、采用加强带替代后浇带后,消除了后浇带内积水和垃圾清理用工,据测算3~4工日/10m3。
2、采用加强带加快了模板周转,可节省重复支模、拆模费用35~50元/10m3,直接经济效益节约为125~175元/10m3。
10.1.2设计效益
设计上可节省后浇带设计图纸数量与工时和可能产生补强处理的费用,增强了设计人员取消后浇带的信心,有利于提高地下工程设计水平。
10.2技术质量效益
10.2.1采用加强带后,地下底板、壁墙接缝处强度高,密实性好,表面平整光滑,地下室底板与壁墙连为一体,及时进行防水处理和封闭回填,质量明显优于后浇带混凝土,消除了后浇带施工容易造成的质量通病。
10.2.2缩短了工期。由一般60天后浇筑后浇带缩短为与大体积混凝土同步施工,尤其是地下工程,防水、回填可同步进行,节省了后浇带处理造成的时间耽搁,在缩短工期,保证地下工程提前完成方面,效果特别显著。
10.2.3加强带施工提高了地下工程的科技含量,使高性能混凝土得到充分利用。
11.工程实例
(以下实例仅供参考)
(1)济南燕柳花园1号楼,长度92.10m,1999年施工;
(2)济南国华经典E、F楼,长度各78m,2000年施工;
(3)济南国华经典A楼,长度85m,2001年施工;
(4)济南国际会展中心C座,长度130m(底板厚1.2m),2003年施工;
关键词:高层建筑;钢筋混凝土结构;设计
中图分类号:TU97文献标识码: A
随着城市化建设进程的不断加快,高层建筑如雨后春笋般大量出现,足以见得其发展空间广阔,其中钢筋混凝土结构以其位移小、刚度大、整体性好等优越性逐渐成为其主要的结构形式,但在具体实践中却面临着设计难题,毕竟高层建筑对刚度、强度和稳定性有着极高的要求。可见探讨高层建筑钢筋混凝土结构设计意义重大。
一、高层建筑钢筋混凝土结构设计要点
对于高层建筑混凝土结构而言,安全性、适用性和耐久性是其设计原则,而设计要点则主要涉及下述几点:结构选型要合理,如尽量在设计中减少短肢剪力墙结构的应用;若地基稳固,且上部结构与变形限值相吻合,可尽量降低结构刚度;建筑高度设计必须在与之对应的规定范围内,以减少不必要的麻烦和损失;同时注意从抗震等级、平面布置、楼盖结构、竖向布置等多方面、多角度加以分析和设计,如综合考虑房屋类型、结构、高度、烈度等因素优化抗震设计[1];尽量选用风力效应小、规则简单、受力分布均匀的平面形状;优先考虑现浇楼盖结构,以提高高层建筑的舒适性和坚固性等。
二、高层建筑钢筋混凝土结构设计优化
1.重点优化竖向结构设计
高层建筑钢筋混凝土结构的竖向设计质量对整个建筑来说尤为关键,故为防止出现较大的内收和外挑,建议尽量使其保持均匀和规则,就是从稳定和重心角度出发,将其设计为侧向变化均匀且上小下大的结构形式。但若高层建筑竖向结构既不垂直,也非正常的上小下大型,则要采取针对性设计措施以平衡、稳定整体。如针对内收竖向结构的高层建筑,其楼层的侧向刚度既要大于上一楼层刚度的70%,也要大于上三个相邻楼层平均刚度的80%;若楼层质量是随着高度变化而均匀分布的,则楼层质量应小于下方相邻楼层质量的1.5倍等。此外楼层间的受剪承载力应根据高层建筑级别加以合理设计。
2.合理设计建筑结构平面
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[2];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.规范建筑抗震性能设计
抗震设计是高层建筑钢筋混凝土结构的关键环节之一,为切实提高建筑结构的稳定性和抗震能力,就必须对房屋结构、高度、烈度等要素加以认真分析,并结合建筑抗震规范要求设计抗震功能。一般情况下,若建筑结构具有较大的刚度突变系数或层数较多,应尽量多取振型数,如针对含有转换层、小塔楼、多塔结构的高层建筑,其振型数一般要大于12,小于建筑层数总数的3倍,而且只有在分析总刚性时方可取值更大;同时为提高建筑抗震能力,要求在石灰和水泥中添加合适的添加剂,结合湿度养护,以增强混凝土的实际配筋率,并减少部件变形;如果要求高层建筑抗震水平为特一级,则宜采用钢管或型钢类混凝土柱,并将其上层弯矩和底部强化位置的设计值设计为墙底截面弯矩值的1.1倍。
4.科学选择建筑楼盖结构
楼盖结构是否合理与高层建筑质量也有很大关系。通常当建筑高度大于50m时,适宜在框架或剪力墙结构中设计现浇楼盖结构,但必须使其混凝土强度处于C20-C40之间,厚度在50mm以上,并在内部纵横方向分别设计间距为15-20cm、直径为6-8mm的钢筋网,若此时预制板缝超过40mm.,则必须设计长度可贯穿结构单元的钢筋[3];若建筑高度低于50m,可将楼盖结构设计为装配式,但顶层、开阔楼层、转换层、地下室楼层等重要楼层,必须仍然采用现浇楼盖,且一般板厚大于80mm,其中转换层和最高顶层的板厚应分别在180mm和120mm以上,以此进一步提高建筑结构的稳定性。
此外,还应根据实际情况对纵筋间距、配筋节点、柱子轴压、钢筋等级等细节加以科学设计,并注意合理计算框架结构的周期性折减系数,以及设计的经济性和技术的可行性,以此实现高层建筑混凝土结构设计的整体优化,进而为提高建筑使用效益奠定有力基础。
结束语:
总之,钢筋混凝土结构既是高层建筑设计工作的重点,也是难点,一旦某个环节有误,都可能对整个高层建筑功能性能埋下隐患,这就要求我们认真遵循设计原则和规范,加强对以往设计不足和缺陷的分析,并予以有效克服和避免,以此提高高层建筑钢筋混凝土结构设计质量和水平,使其更安全、更适用、更耐用。
参考文献:
[1] 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).
[2] 王小平.钢筋混凝土高层结构设计常见问题浅析[J].中国高新技术企业, 2010(13).