混凝土结构论文

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混凝土结构论文范文第1篇

1.前言

混凝土是现代城市建设中广泛使用的结构材料，但是伴随这类材料的生产研究与应用，混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。混凝土结构的裂缝不仅影响到结构的美观，也可能影响结构的正常使用与耐久性。当裂缝宽度达到一定数值时，可能危及结构的安全。大量科研和实践都证明了混凝土结构出现裂缝是不可避免的，科学的要求是将其有害程度控制在允许范围(国家有关规范)内。

2.混凝土结构裂缝成因

混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料，在施工和使用过程中，当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降时，极易产生裂缝。

2.1材料质量

材料质量问题引起的裂缝是较常见的原因。

2.2结构受荷

结构受荷后产生裂缝的因素很多，施工中和使用中都可能出现裂缝。如：拆模过早或方法不当、构件堆放、运输、吊装时的垫块或吊点位置不当、施工超载、张拉预应力值过大等等均可能产生裂缝。而最常见的是钢筋混凝土梁、板等受弯构件，在使用荷载作用下往往出现不同程度的裂缝。普通钢筋混凝土构件在承受了30％—40％的设计荷载时，就可能出现裂缝，肉眼一般不能察觉，而构件的极限破坏荷载往往在设计荷载的1．5倍以上。所以在一般情况下钢筋混凝土构件是允许带裂缝工作的(这类裂缝有的文献称之为无害裂缝)。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0．2mm～0．3mm，对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝，则应认为有害，需加以认真分析，慎重处理。

2.3设计构造

结构构件断面突变或开洞、留槽引起应力集中；构造处理不当、现浇主梁在搁次梁处如没有设附加箍筋、或附加吊筋以及各种结构缝设置不当等因素容易导致混凝土开裂。

2.4温度变形

混凝土是具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形，由此产生附加应力，当这种应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生裂缝。在工程中，这类裂缝较多见，譬如现浇屋面板上的裂缝，大体积混凝土的裂缝等。

2.5湿度变形

混凝土在空气中结硬时，体积会逐渐减小，称为干缩。收缩裂缝较普遍，常见于现浇墙板式结构、现浇框架结构等，通常是因为养护不良造成。

2.6地基变形

在钢筋混凝土结构中，造成开裂主要原因是不均匀沉降。裂缝的大小、形状、方向决定于地基变形的情况，由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的。

2.7施工工艺

(1)混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能是裂缝产生的直接或间接成因。(2)水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。(3)模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太小或太大，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。(4)混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝的关系密切。早期表面干燥或早期内外温差较大更容易产生裂缝。

2.8徐变

混凝土徐变造成开裂或裂缝发展的例子工程中也很常见。据文献记载受弯构件截面混凝土受压徐变，可以使构件变形增加2倍～3倍；预应力结构因徐变会产生较大的应力损失，降低了结构的抗裂性能。

3.混凝土结构裂缝的预防措施

通过以上分析，在工程裂缝中有很大一部分是可以通过设计手段、施工手段来克服的。

3.1材料方面措施

(1)水泥

根据工程条件不同，尽量选用水化热较低、强度较高的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥。

(2)粗骨料：适用表面粗糙、级配良好、空隙率小、无碱性反应；有害物质及泥土含量和压碎指标值等满足相关规范及技术规范规定。

(3)细骨料：一般采用天然砂。宜用颗粒较粗、空隙较小的2区砂、对运送混凝土宜选用中砂；所选的砂有害物质及混凝土含量和坚固指标等应满足相关规范及技术规程规定。

(4)外掺加料：宜采用减水剂及膨胀剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减少收缩。3.2混凝土配料、搅拌、运输及浇筑措施

(1)配合设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；禁止任意增加水泥用量。

(2)混凝土运输过程中，车鼓保持在每分钟约6转，并到工地后保持搅拌车高速运转到4至5分钟，以使混凝土浇筑前充分再次混合均匀。如遇塌落度有所损失，可以掺一定的外加剂以达到理想效果。

(3)浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度、不得随意留置施工缝。

3.3设计方面措施

(1)建筑平面造型在满足使用要求的前提下，力求简单，平面复杂的建筑物，容易产生扭曲等附加应力而造成墙体及楼板开裂；控制建筑物的长高比，增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力。

(2)正确设置变形缝，位置和宽度选择要适当，构造要合理。

(3)合理地调整各部分承重结构的受力情况，使荷载分布均匀，尽量防止受力过于集中。

(4)限制伸缩缝间距。对体形复杂、地基不均匀沉降值大的建筑物更应严格控制，可以和其它结构缝合并使用。

(5)构件配筋要合理，间距要适当。断面较大的梁应设置腰筋。大跨度、较厚的现浇板，上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处，宜增加附加横向钢筋。

(6)减少地基的不均匀沉降，在基础设计中可以采取调整基础的埋置深度，不同的地基计算强度和采用不同的垫层厚度等方法，来调整地基的不均匀变形。

(7)层层设置圈梁、构造柱，可以增加建筑物的整体性，提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度，防止或减少裂缝。

3.4施工方面措施

(1)模板工程的模板构造要合理，以防止模板各构件间的变形不同而导致混凝土裂缝；模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂；合理掌握拆模时机，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护介入时机。

(2)合理设置后浇带，较长的墙、板、基础等结构和主楼与裙房之间等高低层错落处，均应设置后浇带。

(3)加强混凝土的早期养护，并适当延长养护时间，以减少混凝土的收缩变形。

(4)大体积混凝土施工，应做好温度测控工作，采取有效的保温措施，保证构件内外温差不超过规定。

(5)钢筋绑扎位置要正确，保护层厚度要尽量准确，不要超出规范规定；钢筋表面应洁净，钢筋代换必须考虑对构件抗裂性能的影响。

(6)加强地基的检查与验收，复杂地基，应做补充勘探。异常地基处理必须谨慎，尽可能使其处理后的承载力与本工程正常地基承载力相同或相近。

(7)合理安排施工顺序。当相邻建(构)筑物间距较近时，一般应先施工较深的基础，以防基坑开挖破坏已建基础的地基础。当建(构)筑物各部分荷载相差较大时，一般应施工重、高部分，后施工轻、低部分。

混凝土结构论文范文第2篇

关键词：混凝土结构蜂窝麻面

一、混凝土结构表面蜂窝麻面形成的内部原因

1．混凝土含气量过大，而且引气剂质量欠佳。目前泵送混凝土用量较大，为了保证泵送混凝土的可泵性，往往在泵送混凝土中加人适量的引气剂。由于各种引气剂性能有较大的差异，因此在混凝土中呈现的状态也不尽相同，有的引气剂在混凝土中会形成较大的气泡，而且表面能较低，很容易形成联通性大气泡，如果再加上振动不合理，大气泡不能完全排出，肯定会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。

2．混凝土配合比不当，混凝土过于黏稠，振捣时气泡很难排出。由于混凝土配合比不当，例如胶结料偏多、砂率偏大、用水量太小、外加剂中有不合理的增稠组分等，都会导致新拌混凝土过于黏稠，使混凝土在搅拌时就会裹人大量气泡，即使振捣合理，气泡在黏稠的混凝土中排出也十分困难，因此导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。

3．由于混凝土和易性较差，产生离析泌水。为了防止混凝土分层，混凝土入模后不敢充分振捣，大量的气泡排不出来，也会导致硬化混凝土结构表面出现蜂窝麻面。有一些水泥厂为了增大水泥细度，提高水泥早期强度，又考虑节约电能，往往在磨粉时加人一些助磨剂，例如木钙、二乙二醇、三乙醇胺、丙二醇（l.2）等物质，由于其中一些助磨剂有引气性，而且引入的气泡不均匀且偏大，也会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。

二、解决混凝土内部不利因素的方法

1．选择使用优质的引气剂。优质的引气剂在混凝土中引人的气袍直径宜在10—200微米，气泡表面能比较高，气泡在混凝土中分布比较均匀（平均间距不大于0.25毫米）。笔者先后试验了11种引气剂对混凝土含气量、抗压强度、凝结时间以及掺引气剂经时含气量损失等，认为以丹宁酸和旅烯为主要原材料的引气剂综合性能较好。

2．降低混凝土黏稠度。适当调整混凝土水灰比、砂率、胶结材料用量以及外加剂的组分，改善混凝土的黏稠性，也可以提高混凝土结构窗层的质量。

3．控制新拌混凝土和易性。如果混凝土离析泌水，严格控制振捣时间，必须适时进行复振。

4．如果水泥中含有引气组分，在拌制混凝土时应在其中加入消泡剂。例如加入适量的磷酸三丁脂、有机硅消泡剂、聚醚类消泡剂以及表面张力低于30达因/厘米的许多助剂，都可以消除其中的气泡。

三、混凝土结构表面蜂窝麻面形成的外部原因

在《混凝土泵送技术规程》中规定“混凝土浇注分层厚度，宜为300—500毫米”，但是在实际施工时，往往浇注厚度都偏高，由于气泡行程过长，即使振捣时间达到规程要求，气泡也不能完全排出，这样也会给硬化混凝土结构表面造成蜂窝麻面。

不合理使用脱模剂是造成硬化混凝土结构表面蜂窝麻面的主要原因。目前脱模剂市场比较混乱，良莠不齐，产品大致分以下几大类：矿物油类、乳化油类、水质类、聚合物类和溶剂类等。

就矿物油类脱模剂而言，不同标号的机油黏度也不尽相同，即使是同标号的机油，由于环境温度不同，黏度也不相同，气温高时黏度低，气温低时黏度高。当气温较低时，附着在模板上的机油较黏，新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到黏稠的机油，即使合理振捣气泡也很难沿模板上升排出，直接导致混凝土结构表面出现蜂窝麻面。有一些单位充分注意到这一点，在机油中加入部分柴油，用来降低脱模剂的黏度，这样做能起到一定作用，但是仍不能取得令人满意的效果。

水乳类脱模剂目前在市场上比较多，但是有一些产品选用的乳化剂引气性较大，也会给混凝土结构面层造成蜂窝麻面。

动植物油进行脂化的舰模剂出现的问题较多，其原因是产品中含有引气性比较大的乳化剂及增稠剂，会给混凝土结构面层带来极大的影响。模板材质不同也会使混凝土结构面层出现不同的状态。溶液和各种固体接触后都会形成不同的接触角，水泥浆体也不例外，接触角越小液体在固体上附着力越强（用余弦定理可以解释）。在日常生活中常用的“不粘锅”其面层就涂了聚四氟乙烯（商品名称叫特夫隆），在生产实践中大家都知道在其他条件相同的前提下，使用尿醛树脂压制的竹或木模板成型的混凝土面层质量比用铁模板成型的混凝土面层质量有明显的提高。

环境温度对混凝土结构面层的质量也有影响。由于气泡内部含有气体，因此气泡休积变化对环境温度特别敏感，环境温度高时气泡休积变大，气泡承载力变小，容易破灭。环境温度低时气泡体积变小，承载力较大，不容易形成联通气饱。即使混凝土结构面层有气泡，气泡也很小，对混凝土结构外观影响不大，由此使人们联想到冬、夏季混凝土结构面层好于春、秋季。

春、秋季节昼夜温差较大，因此附着在混凝土结构表面的气泡体积变化也很大，当混凝土面层水泥浆体的强度小于气泡强度时，气泡体积随环境温度变化而变化，气泡周围的水泥浆体也随之变化，随着时间的推移水泥浆体的强度不断增加，当气泡周围水泥浆体达到一定强度时，再不随气泡体积变化而变化，如果此时正赶上气泡直径最大时，势必给混凝土面层留下孔洞。

四、解决混凝土外部不利因素的方法

1．严格按《混凝土泵送施工技术规程》中的规定执行，每层混凝土浇注厚度不应大于50厘米。

2．选择使用优质的脱模剂。

3．在有条件的情况下应优先选用尿醛树脂压制的竹、木模板进行成型。

4．复振是消除混凝土结构面层蜂窝麻面最有效的方法之一。笔者曾在北京某工地发现6个混凝土桥礅表面下部平整光洁，越往上气泡越多，最上层气泡最多，一个桥礅用同一批混凝土，甚至用同一车混凝土，而且上下模板相同，结果呈现不同的状态。查其原因主要是振捣第二层混凝土时不自觉地又振捣了第一层，振捣第三层时不自觉地又振捣了第二层和第一层，按此作法桥礅下部的混凝土等于多次受振捣，因次外观平整光洁，越往上相对振捣次数逐渐减少，因此整个桥墩面层由下到上气泡逐渐增多。尽管在《混凝土泵送技术规程》中明确规定：间隔20—30分再复振一次，春、秋季节进行混凝土施工时尤其重要。据笔者长期在施工现场观察，实际这样操作的单位凤毛麟角，应引起施工管理人员高度重视。

混凝土结构论文范文第3篇

这类结构在水利工程设计中是难于避免的，有时，它在某些水工混凝土工程结构中处于制约设计的重要地位。从逻辑概念讲，只要允许素混凝土结构的存在，必定会有少筋混凝土结构的应用范围，因为它毕竟是素混凝土和适筋混凝土结构之间的中介产物。

凡经常或周期性地受环境水作用的水工建筑物所用的混凝土称水工混凝土，水工混凝土多数为大体积混凝土，水工混凝土对强度要求则往往不是很高。在一般水工建筑物中，如闸墩、闸底板、水电站厂房的挡水墙、尾水管、船坞闸室等，在外力作用下，一方面要满足抗滑、抗倾覆的稳定性要求，结构应有足够的自重；另一方面，还应满足强度、抗渗、抗冻等要求，不允许出现裂缝，因此结构的尺寸比较大。若按钢筋混凝土结构设计，常需配置较多的钢筋而造成浪费，若按素混凝土结构设计，则又因计算所需截面较大，需使用大量的混凝土。

对于这类结构，如在混凝土中配置少量钢筋，在满足稳定性的要求下，考虑此少量钢筋对结构强度安全方面所起的作用，就能减少混凝土用量，从而达到经济和安全的要求。因此，在大体积的水工建筑物中，采用少筋混凝土结构，有其特殊意义。

关于少筋混凝土结构的设计思想和原则，我国《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)作了明确的规定。

二、规范对少筋混凝土结构的设计规定

对少筋混凝土结构的设计规定体现在最小配筋率规定上，这里将《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)（下文简称规范）有关最小配筋率的规定，摘录并阐述如下：

1．一般构件的纵向钢筋最小配筋率

一般钢筋混凝土构件的纵向受力钢筋的配筋率不应小于规范表9.5.1规定的数值。温度、收缩等因素对结构产生的影响较大时，最小配筋率应适当增大。

2．大尺寸底板和墩墙的纵向钢筋最小配筋率

截面尺寸较大的底板和墩墙一类结构，其最小配筋率可由钢筋混凝土构件纵向受力钢筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面极限内力值与截面极限承载力之比得出。即

1)对底板(受弯构件)或墩墙(大偏心受压构件)的受拉钢筋As的最小配筋率可取为：

ρmin=ρ0min()

也可按下列近似公式计算：

底板ρmin=(规范9.5.2-1)

墩墙ρmin=(规范9.5.2-2)

此时，底板与墩墙的受压钢筋可不受最小配筋率限制，但应配置适量的构造钢筋。

2)对墩墙(轴心受压或小偏心受压构件)的受压钢筋As’的最小配筋率可取为：

ρ＇min=ρ′0min()

按上式计算最小配筋率时，由于截面实际配筋量未知，其截面实际的极限承载力Nu不能直接求出，需先假定一配筋量经2—3次试算得出。

上列诸式中M、N——截面弯矩设计值、轴力设计值；

e0——轴向力至截面重心的距离，eo=M／N；

Mu、Nu——截面实际能承受的极限受弯承载力、极限受压承载力；

b、ho——截面宽度及有效高度；

fy——钢筋受拉强度设计值；

γd——钢筋混凝土结构的结构系数，按规范表4.2.1取值。

采用本条计算方法，随尺寸增大时，用钢量仍保持在同一水平上。

3．特大截面的最小配筋用量

对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件，规范规定：如经论证，其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制，钢筋截面面积按承载力计算确定，但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。

规范对最小配筋率作了三个层次的规定，即对一般尺寸的梁、柱构件必须遵循规范表9.5.1的规定；对于截面厚度较大的板、墙类结构，则可按规范9.5.2计算最小配筋率；对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件则可按规范9.5.3处理。设计时可根据具体情况分别对待。

为慎重计，目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率，对于其他结构，则仍建议采用规范表9.5.1所列的基本最小配筋率计算，以避免因配筋过少，万一发生裂缝就无法抑制的情况。

经验算，按所建议的变化的最小配筋率配筋，其最大裂缝宽度基本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的结构，为控制裂缝不过宽，宜将本规范表9.5.1所列受拉钢筋最小配筋率提高0.05％。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时，则可仅配构造钢筋。

三、规范的应用举例

例1一水闸底板，板厚1.5m，采用C20级混凝土和Ⅱ级钢筋，每米板宽承受弯矩设计值M=220kN／m(已包含γ0、φ系数在内)，试配置受拉钢筋As。

解：1)取1m板宽，按受弯构件承载力公式计算受拉钢筋截面面积As。

αs===0.012556

ξ=1-=1-=0.0126

As===591mm2

计算配筋率ρ===0.041%

2)如按一般梁、柱构件考虑，则必须满足ρ≥ρmin条件，查规范表9.5.1，得ρ0min=0.15%，

则As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2

3)现因底板为大尺寸厚板，可按规范9.5.2计算ρmin

ρmin===0.0779%

As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2

实际选配每米5Φ18（As=1272mm2）

讨论：1)对大截面尺寸构件，采用规范9.5.2计算的可变的ρmin比采用规范表9.5.1所列的固定的ρ0min可节省大量钢筋，本例为1：1130／2175=1：0.52。

2)若将此水闸底板的板厚h增大为2.5m，按规范9.5.2计算的ρmin变为：

ρmin===0.0461%

则As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2

可见，采用规范9.5.2计算最小配筋率时，当承受的内力不变，则不论板厚再增大多少，配筋面积As将保持不变。

例2一轴心受压柱，承受轴向压力设计值N=9000kN；采用C20级混凝土和I级钢筋；柱计算高度l0=7m；试分别求柱截面尺寸为b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m时的受压钢筋面积。

解：1)b×h=1.0m×1.0m时，轴心受压柱承载力公式为：

N≤φ(fcA+fy′As′)

==7＜8，属于短柱，稳定系数φ=1.0，

As′===3809mm2

ρ′===0.38%

由规范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%，对一般构件，应按ρ0min′配筋

As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2

2)b×h=2.0m×2.0m时，若仍按一般构件配筋，则

As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2

现因构件尺寸已较大，可按规范9.5.3计算最小配筋率：

ρmin′=ρ0min′()

式中因实际配筋量As′尚不知，故需先假定As′计算Nu。

①假定As′=4000mm2。

Nu=fy′As′+fyAs

=210×4000+10×4.0×106=40.84×106N

ρmin′=ρ0min′()

=0.4%()=0.106%

As′=ρ0min′A=0.106%×4.0×106=4231mm2

②假定As′=4231mm2。

Nu=210×4231+10×4.0×106=40.89×106N

ρmin′=0.4%()=0.1056%

混凝土结构论文范文第4篇

关键词：钢筋混凝土；框架结构；施工

1梁、柱的钢筋保护层厚度问题

钢筋保护层厚度通常是指主筋的保护层厚度，有些施工人员按字面将其误解为构件最外侧钢筋到模板（即箍筋外侧），甚至是拉筋外侧到模板的距离。钢筋保护层的作用一是确保混凝土握裹钢筋，使两者共同工作；二是考虑耐久性即钢筋的保护，防止因混凝土开裂后钢筋被氧化锈蚀，且满足耐火极限的需要。但保护层太厚会导致构件有效截面削弱过多，而太薄则降低上述两个作用。目前相关文献已按环境类别对不同构件保护层的最小厚度做出新的规定，其含义也十分明确，具体施工中应严格执行。但考虑到每个工程都有不同的具体情况，所遇到的问题也各式各样，以下将分别探讨。

（1）当建筑物的防火等级要求较高时，可根据防火规范的要求适当增大钢筋保护层厚度，但应与设计方共同协商，确定是减小有效截面值，还是保持该两值不变而增大构件截面尺寸。

（2）对一类环境的C25混凝土梁，其主筋保护层厚度为25mm，箍筋均应包含在其内，实际箍筋外侧保护层厚度为17mm。

（3）当构件截面尺寸较大时，如结构转换层梁、梁式筏形基础、条形基础、箱形基础的梁、板等，可通过减小的方法来增大保护层厚度，因此时该两值的缩减量的比例较小，对构件截面尺寸及承载力影响很小。施工人员可在保证安全或设计认可的原则下根据具体工程、构件及部位灵活运用。

（4）当箍筋在10以上或有其外拉筋时，主筋保护层取25mm就未免偏小，此时应根据具体情况适当将原构件增大10—20mm，同时增大保护层厚度，使有效截面保持不变。

2混凝土强度等级不同的问题

目前高层建筑中。柱使用C45甚至C60及以上混凝土已非常普遍。实际工程中楼盖合适的混凝土强度等级应为C20—C35。柱混凝土设计强度高于梁板。且随建筑物高度增大。两者的设计强度差距会越大。JCJ3——1991第5.2.1条规定：梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa。如超过时。梁柱节点区施工时应作专门处理。使节点区混凝土强度等级与柱相同，强调节点核心区的混凝土强度等级要与柱相同。不能与梁板混凝土强度等级相同；而现行规范JCJ3-2002第13.5.7条规定：当柱混凝土设计强度高于梁、楼板的设计强度时，以对梁柱节节点混凝土施工采取有效措施。虽未强调节点核心区混凝土强度等级要与柱相同，但无论梁柱混凝土强度等级相差多少都要保证节点强度。两者均旨在保证“强节点”的设计原则。

目前，几乎都采用商品混凝土泵送工艺。且习惯于将竖向构件与水平构件分两批集中浇筑（即节点区采用楼盖混凝土的强度等级浇筑）。若要求梁柱节点单独浇筑。会因浇筑时日不易控制而导致质量事故，且节点区与梁板间分隔也有难度。对此问题虽提出了很多种处理方法。但还未得出完全统一的作法。

3按不同规范要求施工的探讨

3.1按ICI3—1991规范要求施工

JCJ3-1991规范规定。应保证节点核心区的混凝上强度等级与柱相同。但又未对节点区的施工范围进行明确规定。因此对此有很多作法。

（1）在梁板与柱交界处。离柱边不小于500mm且不小于1／2梁高处。沿45斜面从梁顶面到梁底面用5mm网眼铁筛布隔开。

（2）在梁板与柱交界处。离杵边梁高处世置垂直交界面即设置成直槎（交界面处采用快易收口网）。不能做成斜槎或阶梯槎。上述作法都均未涉及板的范围。

为方便施工。可直接在梁端（柱边）设置垂直交界面（采用快易收口网），可避免在板内设罱交界面。使施工难度降低；但为防止交界面形成施工冷缝。建议施工时节点区混凝土采用塔吊用漏斗浇筑。梁板混凝土则采用泵送。同时浇筑。

3.2按JGJ3—2002—规范要求施工

另一种作法是在节点处增加纵向钢筋（可与前述为保证节点箍筋采取的增加竖向短筋措施合并使用），设置型钢或矩形芯柱及增加箍筋予以补强。该法施工方便，质量容易保证，易被施工单位接受，但节点区柱的轴压比会增大，延性减小，根据节点核心区受压受剪验算规律。当梁板与柱的混凝土强度等级仅相差5MPa时，节点区可与楼盖一起浇筑；当梁板比柱的混凝上强度等级分别低10MPa和15MPa时，节点区需增设竖向短筋，其数量分别为柱主筋配筋量的50％和100％；当梁板比柱的混凝土强度等级低20MPa及以上时，再靠增设节点区竖向短筋来提高抗压强度已不可行，此时节点区需采用与杜同强度等级混凝土单独浇筑。为增加节点延性．增加的竖向短筋可做成柱内矩形芯柱。

4核心区箍筋施工的问题

4.1问题分析

在实际施工中，梁-柱节点区钢筋密集，构造复杂，特别是处于结构中间部位的柱子，梁柱钢筋纵横交错，梁的纵向受力钢筋要放在柱纵向钢筋内部，呈井子形交叉，这样柱子的箍筋绑扎就很不方便。在框架结构施工中，施工单位普遍采取先安装梁板模板，再绑扎安装梁钢筋，待梁钢筋安装结束，然后整体沉梁，那么节点区箍筋就无法绑扎，致使梁柱节点区出现不放、少放或者即使放也是杂乱的挤在一起，这样就会给节点区质量留下安全隐患。由于意识到这个问题对工程质量的影响，有些施工单位施工人员就采取用两个开口箍筋对向拼合的方法，然而这种做法显然是不符合规范规定的。根据规范的规定，为保证箍筋对混凝土核心区起到约束作用，箍筋要封闭、末端要有弯钩。还有的做法就是在沉梁之前就把柱箍筋绑扎好，然后和梁一起下落，由于箍筋与柱纵筋摩擦且下落不平衡，使得箍筋不能下落出现施工人员强力往下打的现象，不但把箍筋打得变形，而且也不能使得箍筋到位。这样做的结果是箍筋没有得到封闭绑扎且杂乱变形，间距更不会满足规范要求。以上两种方法都不能解决节点核心区箍筋施工的问题。

4.2采取措施

（1）在钢筋下料加工的时候，就考虑增加若干根与箍筋同级别的短钢筋；具体长度根据节点区箍筋高度确定，箍筋开口处先焊接好，然后把柱箍筋按照设计间距用短钢筋焊接，可以在箍筋每边或两边相对焊接即可，加工成上下开口四周封闭的整体骨架。

（2）在安装梁钢筋之前，把整体骨架套入柱纵筋并用垫木搁置在楼板模板面上，然后穿梁纵向钢筋并绑扎，待梁钢筋安装完沉梁时，节点区骨架就与梁整体下落，且不会出现变形、开口的问题。这种方法可保证节点区箍筋的间距与数量，实施效果很好，使得节点区箍筋能够满足规范要求。

参考文献

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混凝土结构论文范文第5篇

关键词：钢骨混凝土柱钢骨截面形式钢骨含钢率

前言

所谓超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型、体型特别不规则以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。中广大厦是集办公，住宅,商场,餐饮,娱乐为一体的大型高层综合性建筑。包括三栋高层塔楼(A,B,C栋).裙房五层,地下二层。地下一、二层为设备用房，汽车库，地下二层战时为六级人防。地上一~五层为商场。A、B栋塔楼为6~26层蝶形平面的高层住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在内，建筑总高度106.1米。C栋塔楼为6~28层大空间办公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在内，建筑总高度118.800米。五层商场总面积为26745平方米，总建筑面积100010平方米。

因房屋总长度远超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距55米的限值，为此设二道抗震缝将房屋分为三段，形成三个结构单元。即A、B栋高层为大底盘、双塔楼；C栋为独立带裙房的框架剪力墙结构高层建筑；其余为框架结构。建筑抗震设防类别均为乙类，场地类别为Ⅱ类。基础采用钢筋混凝土平板式筏形基础，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（办公部分），持力层为强风化砂岩，地基承载力标准值400Kpa，压缩模量Es=12~17Mpa.。本建筑的结构安全等级为一级，设计基准期为50年。本文以A、B栋为论及对象。

1、结构布置特点

A、B栋高层为满足上部住宅建筑的舒适性、规则性要求（即住宅室内无柱角）及下部五层商场大空间的使用要求，采用五层大底盘双塔楼框支剪力墙结构，在五~六层中间利用设备层做转换层，采用梁式转换，转换层设置标高为23米。高宽比为3.22，长宽比为4.13，转换层上下剪切刚度比值γ=1.395。

1、房屋高度超限

A、B栋高层房屋高度为89.1米，超过了《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）中规定的框支剪力墙结构8度区适用高度80米的限值。

2、采用双塔楼联体结构，质量、刚度分布不均匀，竖向不规则。

3、高位转换：

在五~六层之间利用设备层做转换层，标高23米。超过8度区转换层宜控制在3层以下的限制。

4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次转换。

5、由于商场使用功能的限制，A、B栋塔楼的落地剪力墙数量偏少，且大都布置在商场后部，主体结构与大底盘中心的偏心矩与底盘尺寸之比大于0.2。

6、6~26层住宅部分在剪力墙局部开设角窗。

2、构造措施

经我院多次分析论证，认为其主要不利因素为：框支剪力墙结构在转换层以下，支撑框架与落地剪力墙并存，形成了“支撑框架—剪力墙“体系。此中，支撑框架是一个薄弱环节。这种结构体系，在高位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。同时，支撑框架柱要直接承担上部传来的重力荷载，直接承担其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力，要直接承担不可能依靠楼板全部间接传力给落地剪力墙而有一部分直接传来的地震水平剪力。这样使得转换层以下支撑框架柱的内力远大于计算分析结果。对此采取以下措施：

1、在塔楼范围内五层以下框支部分采用钢骨混凝土柱，钢筋混凝土梁混合结构（钢骨混凝土柱共48个）。作为解决高位转换和高度超限的一项重要措施。

2、A、B栋塔楼的裙楼楼屋面板，在塔楼高振型的影响下，承受较大反复作用下的纵向拉压力及横向剪力，受力十分复杂。同时，由于建筑使用功能的要求，在裙楼中部开设大洞以便设置电梯，对楼板削弱较大。针对这一不利因素，在设计中采用了加强开大洞处楼板四周梁的断面及配筋，加大楼板厚度，增设斜筋的措施。

3、由于上部住宅为蝶形平面，在转换层个别部位出现了二次转换梁。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第10.2.10条的规定：转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。针对这一不利因素，我们采取了加强框支主梁的配筋构造措施，并在框支主梁的下部配筋区设置钢梁的措施。

4、在住宅部分开设角窗，削弱了剪力墙结构体系的整体性，对其抗震性能带来了不利影响，改变了剪力墙与框支梁之间的传力方式。针对这一不利因素，我们决定从受力计算和构造措施两方面予以加强处理。

3、计算结果分析

3.1、总体计算结果

1、计算软件：

采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TAT（多层及高层建筑结构三维分析与设计软件），SATWE（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算，其总体计算结果接近。下面列出TAT、SATWE的计算结果。地震影响系数采用《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中的数值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05

2、设计参数：

地震烈度8度；场地土类别Ⅱ类；抗震等级框架、剪力墙均为一级；楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动，一个扭转）；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在±0.000处。

3、结构基本周期：

SATWE结果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611

T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458

（仅列出前六个振型）

TAT结果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669

T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749

(仅列出前六个振型)

4、地震作用下的底层水平地震剪力系数：

SATWE结果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%

TAT结果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%

5、地震作用下按弹性方法计算的最大层间位移与层高比值：

SATWE结果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187

TAT结果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583

6、地震作用下按弹性方法计算的最大顶点位移与总高比值：

SATWE结果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649

TAT结果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373

7、结构振型曲线及时程分析的部分图形

3.2、计算结果分析

根据以上计算结果来看，两种计算结果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：

1、自振周期在合理范围之内，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.9，满足规范要求。

2、振型曲线光滑符合规律。

3、底层剪重比>3.2%,满足规范要求。

4、最大层间位移和顶点位移<1/1000，满足规范要求。从最大楼层位移曲线可以看出，五层以下较缓，而转换层以上较陡，说明底盘刚度比塔楼刚度小。

5、分析表明，时程分析的最大位移均不超过反应谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反应谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波大于反应谱法，但三个波的平均值仍小于反映谱法楼层剪力。动力时程分析复核结果表明，不需要调整个楼层构件的内力和断面配筋。

3.3、局部计算及构造处理

1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同时，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密，在框支主梁的下部配筋区加设一根580mm高的钢梁。

2、角窗：整体计算时，角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同时满足剪力墙连梁的要求。同时，加强角窗周围的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛，角窗部分楼板加斜筋。

3、钢骨柱的计算：首先，确定钢骨的截面形式，预定钢骨柱的钢骨含钢率，带入SATWE程序中进行整体计算，并根据计算结果调整含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的详细介绍。

4、钢骨混凝土结构设计前的准备工作

采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要组成部分，在我省也是首次采用。在本次设计中，钢骨柱采用的是实腹式十字型钢，钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下：

4.1、钢骨的含钢率：

关于钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》YB9082-97中将钢骨含钢率定为2%~15%。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。另在建设部行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001中定为4%~10%。在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中，考虑到建设单位尽量节约钢材，节省资金的要求，经专家委员会认可，钢骨柱的含钢率确定为3.5%。

4.2、钢骨的宽厚比：

钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但当钢板厚度大于36mm时，钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB5313中的Z15级的规定。这是因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求。

4.3、钢骨的混凝土保护层厚度：

根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁则不宜小于100mm。

4.4、要重视钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。

5、钢骨的制作与构造措施

5.1、钢骨的制作

钢骨的制作必须采用机械加工，并宜由钢结构制作厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81、《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221的规定，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。焊接前应将构件焊接面除油、除锈，焊工应持证上岗。施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，型钢钢板的制孔，应采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔，在钢骨制作完成后，建设单位不可随意变更，以免引起孔位改变造成施工困难。

5.2、钢骨混凝土中设置抗剪拴钉的要求

钢骨混凝土与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力。根据国内外的试验，大约只相当于光面钢筋粘结力的45%。因此，在钢筋混凝土结构中认为钢筋与混凝土是共同工作的，直至构件破坏。而在钢骨混凝土中，由于粘结滑移的存在，将影响到构件的破坏形态、计算假定、构件承载能力及刚度、裂缝。通常可用两种方法解决，一是在构件上另设剪切连接件(栓钉)，并按照计算确定其数量，即滑移面上的剪力全由剪切连接件承担，称为完全剪力连接。这样可以认为型钢与混凝土完全共同工作。另一种方法是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响，同时在型钢的一定部位：如（1）柱脚及柱脚向上一层范围内；（2）与框架梁连接的牛腿的上、下翼缘处；（3）结构过渡层范围内的钢骨翼缘处加设抗剪栓钉作为构造要求。构件中设置的栓钉应符合国家现行标准《园柱头焊钉》GB10433的规定，栓钉直径一般为Ø19,长度不宜小于4倍栓钉直径，间距不宜小于6倍栓钉直径，且不宜大于200mm。并采用特制的设钉枪进行焊接，焊接质量应满足规范要求。

5.3、钢骨的拼接

钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运输长度限制及建筑物层高综合考虑，一般每三层为一根，其工地拼接接头宜设于框架梁顶面以上1~3m处。钢骨柱的工地拼接一般有三种形式：（1）全焊接连接；（2）全螺栓连接；（3）栓、焊混合连接。设计施工中多采用第三种形式，即钢骨柱翼缘采用全溶透的剖口对接焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接。中广大厦设计中的钢骨工地拼接采用第三种形式。

5.4、钢骨柱的柱脚构造

1、钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种，在抗震区宜采用埋入式柱脚，柱脚钢骨的混凝土最小保护层厚度为：中间柱：不得小于180mm，边柱和角柱：不得小于250mm。

2、钢骨柱埋入式柱脚的埋入深度不应小于3倍型钢柱截面高度，在注脚部位和柱脚向上一层的范围内，钢骨柱翼缘外侧设置栓钉，栓钉直径不小于Ø19，间距不大于200mm,且栓钉至翼缘板边缘的距离大于50mm。

3、在中广大厦的钢骨设计中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米处，为保证地下一层汽车库的使用功能，经多次反复研究、讨论，最终确定了底层框架梁水平、垂直加腋，钢骨伸入框架柱内长度为1.5m，下部与钢筋混凝土柱柱心钢筋焊接。在施工过程中，施工单位提出，钢骨注脚放在半层柱上施工有困难，施工质量无法保证。后经施工单位、设计单位、制作单位及建设单位多次研究，决定在钢骨柱柱脚底部另设格构式支架，将支架一延伸至地下一层底板（支架必须保证拉力传递），比上述方法容易施工，加快了施工进度。经实践证明在今后的设计中若遇到同类问题，宜将钢骨直接伸入地下一层，这样即满足了埋入式柱脚的埋深问题，又取消了底层梁加腋的施工工序、支架的制作安装工序，节省了时间，施工质量较易保证。

5.5、钢骨柱的节点构造

框架梁、柱节点核心区是结构受力的关键部位，设计时应保证传力明确，安全可靠，施工方便，节点核心区不允许有过大的变形。

在钢骨混凝土结构中，梁、柱节点包括以下几种形式：（1）钢骨混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接；（2）钢梁—钢骨混凝土柱的连接；（3）钢筋混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接。在中广大厦设计中我们遇到的是第三种情况。

规范规定，节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接相一致，在柱钢骨的钢牛腿翼缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土浇灌，并保证混凝土密实。柱中钢骨和主筋的布置应为梁中主筋贯穿留出通道，梁中主筋不应穿过钢骨翼缘，也不得与柱中钢骨直接焊接，钢骨腹板部分设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不宜超过腹板面积的25%。

根据规范要求，在中广大厦钢骨设计中，我们采用的方法是：在钢筋混凝土梁与钢骨柱连接的梁端，设置一段工字型钢梁（牛腿），钢梁的高度由钢筋混凝土梁高决定，一般为钢筋混凝土梁高的0.7倍以上，钢筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接或搭接，钢牛腿的长度应满足梁内钢筋内力传递要求。因钢骨柱主筋穿过钢牛腿翼缘，钢牛腿强度有所削弱，因此梁内钢筋焊接或搭接长度应从牛腿根部起算。在实际施工中，由于钢牛腿长度较长，运输有困难，钢牛腿的长度均取满足梁内主筋焊接长度要求。在钢牛腿的上、下翼缘上设置栓钉，栓钉的直径为Ø19，间距200mm，从框架梁梁端至钢梁（牛腿）端部以外2倍梁高范围内为框架梁端箍筋加密区，梁内主筋保证有不少于1/3主筋面积穿过钢骨连续配置。

为方便钢骨的工厂化制作，钢骨混凝土结构与普通钢筋混凝土结构设计中不同且难度最大的是：

（1）需确定钢骨柱中每根钢筋的准确位置；

（2）根据钢骨这种型钢翼缘的宽度确定框架梁的宽度；

（3）确定框架梁中每根钢筋的位置；

（4）根据柱梁钢筋的位置确定钢骨穿孔的位置；

（5）钢骨中穿钢筋的孔径由钢筋直径确定，一般比钢筋直径大4~6mm；

（6）,钢骨中纵横两方向穿钢筋孔的位置至少应错开一个孔径。

5.6、钢骨的柱顶构造

根据规范规定，但结构下部采用钢骨混凝土柱、上部采用钢筋混凝土柱时，其间应设置过渡层。在本次设计中，过渡层设置在转换层中，柱顶加设一块25厚柱顶锚固板。但在实际施工过程中，转换大梁配筋较多，柱顶锚固板直接影响转换大梁钢筋的锚固，经多方研究，取消了柱顶锚固板，为转换大梁的顺利施工创造了条件。

6、经济比较

未采用钢骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸为1300X1300mm,上部住宅为6~25层。采用钢骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸为1100X1100mm,上部住宅为6~26层，框支柱截面面积减少了30%左右，住宅面积增加了1860平方米。

在整个建筑中，共使用型钢650吨，型钢的材料、制作、安装综合预算价约为6500元/吨，减去缩小柱截面及减少钢筋面积的费用后，增加费用257.63万元，柱截面缩小后商场部分增加使用面积115.2平方米，按20000元/平方米计算，增加收益230.4万元。增加住宅面积增加收益372万元（1860平方米，按2000元/平方米计算），变更后增加净收益352.77万元。

由此可以看出，采用钢骨混凝土结构既可满足设计要求，又能为建设单位增加经济效益，为在高层建筑设计中解决超限问题提供了可靠途经。是一种值得推广的良好的结构体系。