時間:2023-03-21 17:12:50
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇混凝土結構設計論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
近年來,隨著我國城鎮化發展的深入推進,建筑需求量越來越多。在現代建筑工程施工過程中,混凝土結構是普遍使用的一種結構形式。這種結構具有承載力強、耐久性好、剛度大、耐火性高、安全性高等特點,同時在施工過程中施工成本較低,得到了廣泛的應用。在實際中,為了確保建筑混凝土結構的施工質量,實現建筑工程的各項功能,必須對混凝土結構設計中可能存在的問題進行嚴格的管控,合理分析,并制定相應的解決對策,為建筑工程施工質量的提高打下良好基礎。
1建筑工程混凝土結構設計中的不足
1.1地基與基礎設計中的問題
在混凝土結構設計中,天然地基獨立基礎有時因為持力層土層分布不均勻,使基礎坐落在軟硬不均的土層上,相鄰基礎沉降差過大,導致基礎變形過大;由于地下室在提高建筑穩定性、地基承載力、減少地震破壞以及解決建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此,在很多建筑工程中,經常會設置地下室。當建筑選址在山地上時,由于原始地貌水位較低,設計過程中往往會忽視建筑工程竣工后由于回填土體毛細現象,導致地下室底板及外墻承載力不足,出現墻體裂縫和底板涌水現象,給工程項目帶來難以解決的問題和損失。
1.2混凝土上部結構設計中的問題
在混凝土結構上部設計時,還存在一些問題,框架結構中抗震設防防線較少;因梁跨度大,梁截面高度就大,而框架柱截面較小,導致強梁弱柱情況出現;框架—剪力墻和剪力墻結構中,剪力墻布置不均勻,出現單肢剪力墻剛度過大,應力集中,連梁剛度過強等;高層結構中忽視零應力區等現象。這樣類似問題出現,會給建筑結構的安全帶來隱患。
2混凝土結構設計不足的應對策略
2.1混凝土結構地基與基礎設計
在實際工程中,采用天然地基基礎形式時,要么基礎情況非常好,地基承載力非常高;要么上部荷載較小,樓層數較低,對地基承載力要求也較低,采用天然地基可以使工期短、造價低。但無論如何都要滿足地基的強度和變形要求。根據地基基礎設計規范的規定,地基承載力特征值低于130kPa、相鄰建筑物距離過近可能導致發生傾斜、建筑物附近堆載過大等都應進行變形驗算。當基礎處于軟硬不均的持力層土層上時,要采用褥墊層以調整不均勻沉降。根據具體情況,進行厚度約為500~600mm的換填,并進行分層碾壓夯實。采用錐形獨立基礎時,斜面坡度小于1:3,混凝土能夠振搗密實,保證基礎強度和高度的要求。在對基礎間拉梁設計時,要充分考慮梁上土的重量和柱底荷載拉力的作用,適當的增加配筋,從而保證基礎的整體剛度。對于地下室工程,宜建造在密實、均勻、穩定的地基上。當處于不利地段時,應采取相應措施。充分考慮各個構件所承受的荷載,尤其是水浮力,回填土后水的壓力會升高。底板的浮力會加大,墻體的水平壓力也會增高。針對這樣的問題,在建筑使用功能允許的情況下,應將底板和地下室外墻盡量分隔成小跨,以減小壓力對底板和外墻的影響,減少開裂情況的發生。同時,可以提高墊層混凝土強度等級,厚度也不小于100mm。
2.2混凝土結構上部設計
上部設計中,宜設置多道防線。(1)對整體建筑的抗震要求進行全面考慮,也就是重視概念設計??拐鹪O計宜采用平面布置基本均勻,豎向剛度無明顯變形、承載力無明顯突變的結構體系,不應采用嚴重不規則結構。因此應選擇合理的抗震結構體系和構件截面尺寸以及合適的配筋方式,確保豎向構件有足夠的延性,增大構件的塑性變形能力。框剪結構和剪力墻結構設計時,剪力墻應沿著縱橫兩個方向,布置在建筑周邊、電梯間、樓梯間及荷載較大的位置,墻體間距滿足規范,同時單片剪力墻的水平剪力不能高于結構底部總水平剪力的30%。在設計第二道防線時,要對剪力墻連梁的跨高比進行嚴格控制。實踐表明,剪力墻連梁跨高比為5時,各項性能是最好的。(2)在進行剪力墻梁、柱設計時,應該堅持強柱弱梁、強剪弱彎、強節點強錨固的原則。此外,對于中震程度建筑混凝土結構,需要考慮第一級別剪力墻,墻肢數量最少要保持4肢。當第一級別的剪力墻進入塑性階段后,需要在級別較小的剪力墻進行多道設防,避免建筑在震動下過度變形,從而對級別小的剪力墻造成危害。在上部結構設計中,設計者應有選擇的將縱橫兩片剪力墻連接在一起,在遇到中震或者大震時,剪力墻開裂會達到耗能的作用,這樣就保持了建筑延性破壞,確保了建筑整體性能不損壞,真正做到小震不壞、中震可修、大震不倒,以保證人民生命財產的安全。
3結束語
在新時期下,不管是業主,還是建設單位都對建筑工程的整體質量有很高的要求,即使是墻體開裂都會對人的心理帶來不好的影響。因此結構設計時必須根據具體情況,認真、仔細的對混凝土結構進行設計,并反復審查,發現問題后及時解決,不斷優化混凝土結構設計方案,從而促進建筑工程施工質量的提升,為整個建筑工程各項功能的實現提供保障。
作者:毛亞鳳 單位:昆明理工大學
參考文獻:
[1]張立軍.論房屋建筑混凝土施工技術[J].工程技術研究,2017,(2):73+75.
[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技術與質量管理[J].住宅與房地產,2015,(28):53+57.
關鍵詞:建筑施工;現澆鋼筋混凝土;結構裂縫
現澆鋼筋混凝土結構作為當前建筑工程施工中主要的建筑結構,其施工質量的好壞將會對建筑物的使用性能產生直接的影響,甚至還會對建筑主體結構的穩定性構成極大的威脅與破壞。而就目前現澆鋼筋混凝土結構施工現狀來看,因為很多施工單位的質量控制意識薄弱,施工工藝水平較低,再加之結構設計不合理等問題的存在,導致現澆鋼筋混凝土結構在后期的使用過程中,出現了大小不一的裂縫,大大降低了建筑工程的服務質量。因此,本文重點對建筑施工中現澆鋼筋混凝土結構裂縫進行了探討分析,從而得出以下相關結論,以供參考。
1 設計人員必須在思想上高度重視裂縫控制問題
很多建筑設計人員在對現澆鋼筋混凝土結構進行設計時,主要是通過利用計算機系統得出計算結果,并未考慮到實際工程施工過程中存在的不確定因素,甚至并沒有對混凝土約束拉應力、混凝土收縮等關鍵問題給予高度重視,只是完全依賴于計算機軟件結果,單方面注重了建筑物的使用功能方面,缺少裂縫預防控制意識,這就導致一些結構部位頻繁出現裂縫。而在借鑒作用下產生裂縫時,很多設計人員普遍認為是與設計質量無任何關聯的,這是因為他們所設計的施工圖紙完全達到了國家規范的規定要求。然而,這種認知必然是錯誤的想法,在我國現行的混凝土結構設計規范中,關于裂縫控制的條文要求并不多,盡管滿足了規范設計要求,但并不是可以對所有間接作用產生的施工裂縫進行有效的控制。所以,這就需要設計人員應當站在全局角度上看待問題,切實結合工程實際情況,在對現澆鋼筋混凝土結構設計的同時,采取一定的裂縫防治措施。
2 裂縫控制措施應強調概念設計
近年來我國雖然出版和發表了不少有關間接作用原因產生的裂縫控制書籍和論文,其中還有一些文獻專門論述了采用計算方法確定混凝土的約束拉應力、伸縮縫間距、防裂鋼筋數量等內容,這無疑從理論上有助于裂縫控制工作的進步。但是這些計算方法均基于考慮簡單的工程情況,而且其中涉及混凝土材料性能、工程中的環境溫度變化情況、結構剛度、地基的水平阻力等的參數較難準確取值。因而計算結果的準確性受到很大影響。由于實際工程的復雜性、混凝土材料性能受到多種因素變化的影響,工程中的環境溫度變化的不確定性,使計算公式的計算結果在很多情況下只具有參考價值。因而基于目前科學技術的發展水平,關于間接作用原因產生的裂縫控制措施主要依賴于總結工程經驗而得的概念設計結果。
3 總結工程中的裂縫控制經驗,進一步完善概念設計
工程經驗表明,不同類型的現澆鋼筋混凝土結構房屋由于間接作用的原因產生的裂縫具有某些規律性。其特點是多發生在混凝土因約束產生的拉應力較大部位,通常和承受荷載的關系不明顯。而且這些裂縫往往不會嚴重影響結構受力性能,但會影響結構的耐久性甚至影響正常使用。因而結構設計人員仍需采取有效措施對這類裂縫進行控制。
對易出現裂縫的部位,目前在設計中通常采用了“放”、“抗”或“抗放結合”的控制裂縫措施,工程經驗表明在與材料、施工等部門密切配合的情況下,可取得較好的效果。“放”就是釋放或減小上述易裂部位混凝土截面內的約束拉應力,這類措施包括對平面長度較長的房屋采用伸縮縫,或采用設置若干個后澆帶、加強帶等方法。在這類措施中實踐證明尤其以分割方法可取得較好的控制裂縫效果,但是它卻往往受到使用條件不允許分割的限制而不能普遍采用。
4 結構設計人員應該盡早介入建筑方案和初步設計工作
可以說,建筑方案設計初期階段對于整個工程設計有著至關重要的影響,更是與后續其他結構設計專業工作的正常進行相關。所以,建筑設計人員在對建筑方案進行初步設計時,就應該充分考慮到裂縫控制和抗震設計等重點問題,并與其它專業的設計人員進行共同討論交流,及時對現澆鋼筋混凝土結構的設計方案進行修改。其次,要特備加強對結構約束拉應力的控制,由于大部分的建筑設計人員通常都會從自己的專業角度出發,以此來對建筑方案初步設計的合理性進行考量,常常忽略了對其他設計專業的了解掌握,使得現澆鋼筋混凝土結構設計方案存在著一定的缺陷。因此,在實際的結構設計工作中,各專業的設計人員要積極探討交流,共同對裂縫控制問題進行配合協作。
5 注意改進防裂鋼筋的構造
目前在某些工程設計中可以見到為了防止雙向矩形板在房屋端部陽角發生45°的裂縫,該部位除設有正交的沿板兩個跨度方向的雙層雙向鋼筋外,還在板的上部設有附加放射形短鋼筋,其長度一般不超過1.5m。這些短鋼筋通常綁扎在板角部縱橫向負鋼筋的上方,其位置影響了角部負鋼筋應置放的正確位置,因而減少了角部縱橫向負鋼筋的有效高度,使其不能充分發揮作用。實際上足夠的縱橫方向的鋼筋的合力已能很好地抵抗板垂直于板角45°處混凝土的約束拉應力、并在該處形成裂縫后能起到抑制裂縫開展的作用。
另外,我國目前仍舊有部分建筑工程設計并沒有對樓板內沿預埋電氣線管裂縫采取有效的防范措施。因此,當板厚度較薄時,再加之預埋線管徑較大,線管多等問題,導致混凝土截面出現裂縫現象。所以,筆者通過多年實踐工作經驗提出建議,設計人員在對鋼筋構造進行設計師,應該全面掌握管徑與板厚的實際情況,事先設計出有效的防裂構造,同時要對鋼筋長度和間距進行嚴格控制,確保鋼筋兩側的錨固長度≤30d,從而達到理想的防裂效果。
結束語
綜上所述,可以得知,引起現澆鋼筋混凝土結構裂縫的因素有很多,而無論是哪一種問題發生,都將會對建筑整體結構的安全性產生極其不利的影響。因此,無論是在設計階段,還是實際施工過程中,施工單位都要加強對各環節的質量控制,可以通過參考以往同類型工程實例,對其中已發生的危害問題進行深入的分析思考,從而采取相對應的解決措施,確保建筑工程的施工質量。
參考文獻
[1]張宗,王焰華.地下空間結構裂縫控制與防水新技術[J].黑龍江科技信息,2012(28).
關鍵詞:鋼筋混凝土,抗剪承載力,抗剪計算
1.鋼筋混凝土力學發展歷史
自從美國加州大學Ngo.D和Scordelis.A.C于1967年首次發表“鋼筋混凝土梁的有限元分析”一文開始 。自此,至此后的1982年,鋼筋混凝土力學處于快速發展階段;而成1982年以后至今,鋼筋混凝土力學基本處于相對穩定的發展階段。
鋼筋混凝土力學計算中重要的一項——抗剪承載力的計算。從早期的“分離裂縫”模型到后來的“分散裂縫”模型的建立。現有的鋼筋混凝土梁抗剪計算模型普遍采用以下幾種 :軟化桁架模型、45°桁架模型、變角度桁架模型和修正的受壓場理論模型等,后兩種模型的精度還依賴于斜裂縫傾角的準確估算;而 Chen 等對纖維布抗剪加固的精確計算模型,其前提是已知斜裂縫的傾角值。免費論文。發展到如今,結合數字計算器的高端性能,結合有限元的分析方法,計算模型和方法日趨完善。
目前世界各國學者就鋼筋混凝土簡支梁的剪切強度問題進行了廣泛的研究,提出了多種理論 。這些理論有:(1) 按桁架或拱的模擬分析。 這種理論指出鋼筋中拉應力和斜裂縫間混凝土中壓應力的存在,指出箍筋角度變化是對它的應力的影響。但這種理論沒有說明已被確認的事實,即梁的抗剪強度是由混凝土和抗剪鋼筋共同承擔的,并且這種理論沒有考慮變形協調。(2) 基于混凝土在復雜應力作用下的極限破壞理論。這個理論建立在破壞階段內外力平衡的基礎上。(3)應用有限元法的分析。免費論文。即將梁分割成一個由許多離散單元組成的結構物,這些單元僅在結點鉸接相連,對不同材料的單元采用各自的應力-應變關系,然后作為平面應力問題求解。
2.各國規范比較
長期以來 ,人們都是采用基于大量試驗數據來求得經驗公式 ,對剛筋混凝土結構和構件進行設計計算 。由于剛筋混凝土力學性能的復雜性 ,斜截面抗剪承載力的影響因素很多,包括剪跨比,混凝土的強度等級,腹筋配筋,縱筋的配筋量,界面的尺寸效應,軸向力的影響,支座約束的影響,加載方式等,從而導致試驗和檢測手段的差異性 ,無法在試驗中獲得試件的全部結構性能。因此 ,就某一特定結構所得到的試驗結果和經驗公式,各國的相應規范會有很大的出入。在這里對中,英,美國的規范做出相應的比較和分析。
2.1我國規范
鋼筋混凝土的受剪承載力計算由于其影響因素多 ,受力狀態復雜 ,一直都是鋼筋混凝土研究的重點和難點。建國以來 ,我國分別于 1966年、 1974年、 1989年和 2002 年頒布了 4 本混凝土結構設計規范 ,都分別對鋼筋混凝土抗剪強度的計算提出了相應的經驗公式。其中 1966 年頒布的BJG-21-66 鋼筋混凝土結構設計規范幾乎完全參照 1955年蘇聯頒布的規范 HnTy-123-55 ,這不僅不符合我國國情 ,而且在安全性上也存在很大問題 ,因此 ,從某種意義上來說 ,它還不能算作是我國的第一本規范。從 20 世紀 60年代后期到 70 年代初 ,我國學者結合實際進行了大量的理論和實驗研究 ,于 1974年頒布了 TJ 10-74 鋼筋混凝土結構設計規范 ,現行施工規范就是以這個為依據。
分析現行規范,發現其存在以下問題:
(1)縱筋對混凝土有銷栓作用 ,所以縱筋的配筋率對鋼筋混凝土的抗剪是有影響的 ,規范中沒有反映出這一有利因素。當然 ,對于設計 ,是偏于安全的。
(2)抗剪強度的增長率是小于截面高度的增長率的 ,規范中沒有考慮尺寸效應。
(3)支座負彎矩的出現是對抗剪有利的 ,是偏于安全的 ,規范中忽略了這一點。
(4)規范中考慮剪跨比的影響只針對受集中荷載作用的構件 ,而對受分布荷載的構件卻未考慮剪跨比的影響。
2.2中美設計規范的比較
J TG D60 - 2004規范和 AASHTO LRFD 規范按極限承載能力效應組合計算出的內力相差較大 ,但用 2 種規范計算出的抗彎配筋面積和抗剪承載力卻基本相同。主
要原因有:
(1)荷載取值不同。
(2)承載能力極限狀態效應組合系數不同。
(3)材料參數取值不同。
(4)活載橫向分布系數和車道橫向折減系數不同。免費論文。
(6)抗彎承載力公式系數不同 ,抗剪承載力公式內容有差別。
2.3中英設計規范的比較
(1)我國混凝土中的斜截面受剪承載力只考慮了混凝土的抗拉強度和箍筋的抗拉強度 ,而英國規范中則分別考慮了縱筋的強度、 混凝土抗壓強度和箍筋強度 ,考慮因素較我國全面。
(3)英國混凝土規范對構件的斜截面受剪承載力計算分的比較細致,不同應力階段有不同的受剪承載力計算方法 ,而我國則為單一的公式。
(4)我國斜截面受剪承載力計算值較英國規范偏小,即英國混凝土規范的計算值偏于保守。
3.總結
本文通過查閱相關規范和文獻,對鋼筋混凝土的抗剪性能和計算做了相關的闡述。在查閱的過程中,發現很多計算式和相關參數的取值還是采用的半經驗半理論的方法,世界各國的規范也是各有差異,這些都說明對于鋼筋混凝土力學的研究,目前還沒有一個十分完善的分析研究方法,這就有待于后續工作者的努力奮斗。
【參考文獻】
[1] 胡興國.鋼筋混凝土力學的發展與現狀.華中建筑,1993(3).
[2] 周英武等.鋼筋混凝土梁斜裂縫傾角理論與試驗分析.大連理工大學學報,2008(3).
[3] 黃僑等. 基于塑性理論的鋼筋砼簡支深梁的抗剪強度研究(一).工程力學2005(8):167-170.
[4] 王向陽等.中美橋梁設計規范的內力計算比較.世界橋梁,2007(4):78-80.
[5] 過鎮海,時旭東.鋼筋混凝土原理和分析[M].北京: 清華大學出版社,2004.
[6] GB50010- 2002.混凝土結構設計規范[S].
[7] 趙國藩.高等鋼筋砼結構學[M].北京:中國電力出版社 ,1999.
【關鍵詞】 鋼筋砼結構;最小配筋率;受彎構件;帶肋鋼筋
【中圖分類號】 TU528.0 【文獻標識碼】 B【文章編號】 1727-5123(2011)01-065-02
Selection of minimum reinforcement ratio of reinforced concrete bending part
【Abstract】 Steel ratio of capacity to ensure the safe use of the main factors to determine reasonable minimum steel reinforcement
ratio, to ensure building safety and bring good social and economic benefits, the paper design of the structure under the current minimum
allocation Rate of reinforcement.
【Key words】 Reinforced concrete structure; Minimum reinforcement ratio; Bending part; Ribbed steel bars
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
【關鍵詞】鋼筋;混凝土;施工質量
在進行鋼筋混凝土結構設計時,一般原則是盡可能在經濟合理的條件下保證結構的安全性、適用性、耐久性,三者稱為結構的可靠性。結構在靜態荷載和瞬態動載作用下,安全性問題是結構可靠性研究的重點問題,它直接關系到人身安全和經濟效益,而結構在循環荷載作用下,耐久性問題結構是結構可靠性研究的重點問題。用來度量安全性的指標稱為安全度,耐久性可以用使用年限來衡量,結構可靠性的數值度量用可靠度,因此,結構的可靠度比安全度具有更廣泛的內涵和外延。
1 鋼筋混凝土施工的可靠度
結構可靠度的定義對于施工期的鋼筋混凝土結構也同樣適用,但是也有區別,就施工期的鋼筋混凝土結構而言,定義中規定的時間是指結構構件由設計方案的圖紙變為真實結構的施工期,時間要遠遠短于設計基準期,規定的條件是指滿足設計方案的要求,且能保證安全、可靠的正常施工,規定的“預定功能”是指鋼筋混凝土結構在施工費用經濟合理的條件下,能夠保證施工過程的安全、可靠。由于結構可靠度定義在施工期的特殊涵義,根據結構在使用階段承載能力的極限狀態也可將施工期鋼筋混凝土結構的極限狀態區分為正常施工極限狀態和承載能力極限狀態,正常施工極限狀態相應于施工期鋼筋混凝土結構的正常施工要求,承載能力極限狀態相應于施工期鋼筋混凝土結構的安全性要求。鋼筋混凝土結構正常施工的極限狀態與正常使用的極限狀態是完全不同的,施工期的時間短,但是施工荷載和結構抗力不可預見因素多,因此施工期結構承受的荷載及結構抗力的不確定性因素、統計規律、分布概率的模型是研究施工期鋼筋混凝土結構可靠度的不可少的內容,但是這些統計規律要經過長時間、大規模的生產實際才能體現。對于施工期鋼筋混凝土結構可靠度的計算模型和計算方法也是可靠度分析中重要的內容,模型與實際過程越接近,計算結果也就越精確,以往計算可靠度的方法對于施工期鋼筋混凝土結構可靠度的計算也不再適用。
2 鋼筋混凝土施工的常見質量問題
鋼筋混凝土結構施工是高智商的腦力勞動和高強度的體力勞動相結合的過程,會涉及到設計、施工、監理多方面的設計技術人員,鋼筋、混凝土、模板支架等各種施工材料,還有不同的施工機械,所以結構的施工階段是一個很復雜的過程,可靠度失效的產生方式也是多方面的,一般說來,可將施工期結構失效的原因歸結為結構抗力不足和施工荷載超載兩個方面。
2.1 施工期的結構設計方案不合理,主要是因為在我國還缺乏這方面的規范和強制要求,國內的結構設計方案都是按照設計基準期來考慮,對于施工期的結構可靠度來說是不科學的。并且結構設計方案一般原則滿足預定功能前提下,力求施工簡單易行,經濟合理,這在某種程度上會使設計者輕視施工期的結構設計方案,特別選定結構分析模型時在能夠反映結構的真實工作情況,為計算簡便要盡可能省掉次要細節,但是,施工期的結構模型要比設計基準期復雜得多,影響可靠度的因素也比較多,模型的簡化使計算結果與實際情況相差甚遠,其后果是很嚴重的。
2.2 設計荷載選取錯誤
鋼筋混凝土結構設計是一項高智商的腦力勞動,設計的每一步都要認真謹慎的對待,特別是結構荷載種類很多而又有不同的規范,在選取時稍有疏忽,就可能漏項或選取的荷載不滿足規范的要求,還有一些設計人員為了計算的簡便隨意的簡化模型忽略掉了重要的荷載,這些都會對施工期鋼筋混凝土結構的安全構成威脅。設計荷載的選取錯誤是設計階段影響結構可靠度的主要因素,但是這些錯誤與設計工作者的自身素質有關,可以避免。
2.3 計算錯誤
在以前計算機沒有現在這么發達的時候,結構計算式非常復雜的計算錯誤不可避免,但是隨著科技的發展,各種結構設計軟件的興起,只要模型、參數選取正確,計算錯誤可以避免。
2.4 施工圖錯誤
鋼筋混凝土結構施工的主要依據是施工圖,如果繪制施工圖時出現錯誤,也可能由施工技術人員對施工圖的理解出現歧義,那么所建造的結構就不具有設計規定的目標可靠度,極易在施工期間引發工程的質量安全事故。
2.5 未按規范要求施工
規范中對鋼筋混凝土施工中鋼筋綁扎、混凝土的配比、混凝土澆筑振搗、混凝土工程成品養護等流程均有相應規定。若不按規范要求施工極易造成混凝土工程質量安全問題。
3 鋼筋混凝土結構問題的解決措施
3.1 科學配制混凝土是保證質量的先決條件
3.1.1 混凝土施工配合比的換算
試驗室所確定的配合比,其各級骨科不含有超遜徑顆粒,且以飽和面干狀態,但施工時,各級骨科中常含有一定量超遜徑顆粒,而且其含水量常超過飽和面干狀態。因此應根據實測骨科超遜徑含量及砂石表面含水率,將試驗室配合比換算為施工配合比。其目的在于準確的實現試驗室配合比,而不是改變試驗室配合比。調整量 =(該級超徑量與遜徑量之和)-(次一級超徑量+上一級遜徑量)
3.1.2 混凝土施工配合比的調整
試驗室所確定的混凝土配合比,其和易性不一定能與實際施工條件完全適合,或當施工設備、運輸方法或運輸距離,施工氣候等條件發生變化時,所要求的混凝土坍落度也隨之改變。為保證混凝土和易性符合施工要求,需將混凝土含水率及用水量做適當調整(保持水灰比不變)。
3.1.3 混凝土外加劑適量添加
根據施工環境適量在拌制混凝土過程中摻入用以改善混凝土拌合物和易性能及耐久性等性能、調節混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑,摻量一般不大于水泥質量的5%。
3.2 和易性是決定混凝土質量的主要因素
和易性是混凝土和物的流動性,粘聚性,保水性等多種性能的綜合表述。當混凝土拌和和易性不良時,則混凝土可能振搗不實或發生離析現象,產生質量缺陷。混凝土的和易性良好,混凝土質量,通常一些人配制混凝土選用低水量、低坍落度,強調以振實工藝來保障混凝土質量,其實這樣易產生蜂窩,孔洞等質量缺陷,實踐表明,和易性良好的混凝土才便于振實,且應具有大些的流動性或可塑性,以利于澆筑振實,且應具有較好的粘聚性和保水性,以免產生離析,泌水現象,現在通過摻高效減水劑來提高混凝土的和易性。
3.3 混凝土澆筑振搗過程、成品養護是混凝土質量控制的主要環節
混凝土配合比設計、原材料的質量、配料準確、攪拌均勻運輸,澆筑振實成型,養護等整個施工環節中,澆筑振實成型是主要的環節。在混凝土澆筑成型時,由于沒有振實所產生的外觀上的氣孔、麻面、蜂窩、孔洞、裂隙等質量問題,易引起重視,但由于振搗不良,所產生的內部蜂窩、孔洞所導致的內在質量問題,人們容易忽視。而混凝土內在質量缺陷,同樣引起混凝土結構物的破壞。所以,混凝土振搗應引起施工人員(特別是混凝土振搗工)足夠重視,質檢員應采取相應的有效措施,使混凝土振搗良好。
3.5 預防混凝土缺陷的發生是質量控制的重點
混凝土工程質量的好壞,是由設計人員、監理人員和施工人員共同努力的結果?;炷临|量的好壞,除外觀上的蜂窩、麻面、缺陷外,主要是混凝土強度能否達到要求,當混凝土強度達不到工程要求時,監理人員只能要求拆毀重作,而確定混凝土強度常是在混凝土澆筑后第28 天進行,并得出結論。在大體積混凝土中所產生的裂縫,大多數屬于溫度中裂縫,其中表面裂縫又占絕大多數,混凝土結構及構件產生裂縫是一種常見的質量通病,要進行事先控制,才能保證施工順利進行。
參考文獻
[1]貢金鑫,魏巍巍. 工程結構可靠性設計原理[M]. 北京:機械工業出版社,2007.
關鍵詞:高層建筑結構設計;設計分析;概念設計
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A 文章編號:
1. 引言
結構設計師在進行設計時,應設計出安全、經濟的建筑,同時還應符合人們對精神生活的追求,這些都要求設計師擁有扎實的理論基礎,充分掌握高層建筑結構設計中的要點問題,能夠合理有效的處理設計中可能出現的問題。下面筆者將結合多年的工作經驗,通過對具體工程的設計分析,提出在高層建筑結構設計中應該注意的問題,希望對讀者有一定的借鑒作用。
2. 工程概況
本工程為一座綜合樓工程,處于城市中央商務區,四周環繞著城市道路。房屋總高度為89m,上部樓房層數為19層,有一層屋面結構局部突出,并附有2層地下室。一層地下室為汽車庫,同時用于各類設備的放置,二層地下室主要為汽車庫,同時部分空間兼有人防的功能。裙房用于銀行的辦公,包括營業大廳,辦公區、業務區、計算機房、檔案室、職工之家和花園等。主樓主要用于公司辦公,包括辦公大堂、兩層共享空間、物業辦公用房、員工餐廳和會議室等。
3. 設計分析
3.1 地質條件和基礎設計水位
經過現場地質情況的勘查,本工程環境類別為Ⅱ類,地下水位的穩定埋深為3.33~8.50m,穩定標高為14.17~14.44m,按A類水進行設計。場地孔隙潛水水質良好,只具有輕微的腐蝕性,對混凝土結構和鋼結構有較弱的影響,但對鋼筋混凝土結構基本無影響。粉質粘土對鋼結構也有輕微的腐蝕性,但對混凝土結構和鋼筋混凝土結構的鋼筋基本無腐蝕作用。設防水位的選擇要考慮抗浮和抗滲的因素,綜合考慮之后選用的設防水位為場地標高21.00m。
3.2 基礎方案的選擇
本工程中地基基礎的底部標高大約為-11.10m~-12.20m之間,基礎的持力層為細砂層和粗砂層,經測定,這兩者的承載力特征值分別為150kpa和200kpa。對于部分純地下室和裙房地基,這兩層持力層已基本能夠滿足承載力要求,因此采用天然地基即可抵抗上部荷載的作用,基礎的形式采用平板式筏型基礎,但對于部分高層地基,持力層的承載力還無法抵抗上部荷載的作用,因此考慮使用樁筏基礎作為高層部分的基礎,樁采用鉆孔灌注樁。本工程中另一個需要考慮的重要影響因素是抗浮設防水位,由于其水位很高,需要采取相應的抗浮措施,針對本工程的特點,采用的抗浮措施為抗拔樁。
3.3 抗震等級
本工程的結構形式為現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構,地下2層框架抗震等級為四級,剪力墻等級為四級,地下1層框架抗震等級為二級,剪力墻等級為三級,地上1層~地上2層框架抗震等級為二級,剪力墻等級為三級,地上2層~頂層框架抗震等級為三級,剪力墻等級為三級。標高為±0.00的樓板處通常兼做上部結構的嵌固層,剪力墻的底部應進行局部加強,本工程對地下1~3層進行了加強。
3.4 屋蓋及樓蓋結構的確定
在本工程中經過綜合考慮之后,上部結構的部分樓面采用的樓蓋結構為以現澆主框架梁為主配以次梁的樓蓋,而地下部分結構采用的樓面體系為以現澆主框架梁為主配以厚板的樓蓋。在樓面中有時出于需要,樓面中會設置面積較大的孔洞,這往往會降低建筑物的整體剛度,因此為了避免整體剛度的減弱,設計中采取的措施為:對孔洞周圍樓板的厚度進行加強,同時增加周圍樓板的配筋和加大孔洞邊梁的截面尺寸等。在三層的大堂頂板由于其特殊的結構形式,在設計時為重點考慮的問題,由于大堂空間的需要,對大堂進行了抽柱,造成了托柱轉換,轉換梁的跨度過大,已達到17.4m,在這種情況下,一般的鋼筋混凝土結構已經無法解決這個問題了,進過分析考慮,本工程在大堂位置采用了鋼骨混凝土梁,最終解決了這個問題。
3.5 結構縫的設置
鑒于本工程裙房部分的荷載較小,而高層部分的荷載較大,這其中存在的較大的荷載差異會造成地基不均勻的沉降,但由于本工程中為了承受高層部分較大荷載的作用,所采用的基礎形式為樁基,樁基的使用大大減少了兩部分結構之間差異沉降,滿足設計對沉降的要求,因此本工程只需設置施工后澆帶即可滿足要求,無需設置永久后澆帶,施工后澆帶的設置能夠避免混凝土的收縮變形所引起的開裂問題。
在本工程中,由于混凝土的收縮和溫度應力在較長的地下室混凝土結構中所引起不利影響往往較大,為了減弱這種影響,設置了后澆帶,同時還采取了以下措施:(1)在設計中,部分結構在配筋時合理的提高了最小配筋率,包括基礎外墻和地下室頂板等,頂板的鋼筋采用了雙層雙向貫通整個頂板。(2)在選用水泥時,考慮的原則為較小的水化熱和收縮變形。在選擇混凝土的強度等級時,對于基礎外墻和地板,應合理的控制混凝土的強度等級,以60天的混凝土強度指標為標準。對于抗裂要求較嚴格的結構部位,加入一定量的抗裂纖維,基礎外墻、頂板和主樓頂層的混凝土在采取這種措施之后均可滿足抗裂要求。在混凝土中往往有外加劑的使用,對于這些外加劑,在使用過程中應正確搭配,并嚴格控制其用量和質量。
4. 高層建筑結構設計要點
顯然,相對于普通建筑而已,高度上較大的高層建筑結構受風荷載和地震的影響較大,而且這兩種荷載都是隨機振動的,這加大了結構設計的難度和復雜性。因此,在進行高層建筑結構設計時,應考慮采取概念設計輔助力學分析。
概念設計是從結構的整體角度出發,立足于整體和局部結構體系之間的力學關系和相互反應,運用結構設計基本原理和思想解決設計中遇到的問題。概念設計即注重總體布置,又關注局部的細節設計,統籌兼備從而達到合理有效的設計。
本工程的概念設計包括以下幾點:(1)設計時應選用簡單規則的平面形式。簡單規則的平面形式,其風荷載的影響較小,有利于抵抗高層建筑的風壓,同時簡單規則的形式,有利于實現抗震的結構平面布置,相對而言抗震性能較好。(2)高層建筑中所設計的豎向體型應采取合理的形狀,其原則為經濟合理、對側向力反應較弱、較強的外荷載抵抗能力等。(3)建筑寬高比對結構傳力體系的影響較大,在設計中應按規范要求選擇寬高比,同時應保證抗側剛度的均勻變化。(4)在設計時,結構應始終保持連續性和整體性,構件節點的承載力應大于連接構件的承載力。(5)高層建筑基礎承受著較大的荷載,結構在整體穩定性上受著較大的挑戰,因此應合理的進行基礎形式和埋深的選擇。(6)在材料的選擇上應滿足均勻、各向同性、延性好等原則。(7)在抗震上盡量采取多道抗震設防措施。
5. 結語
筆者結合多年在建筑結構設計中的工程實踐經驗,并結合建筑結構概念設計的理念,通過具體高層建筑的結構分析,闡述了高層建筑中幾個重要方面的設計分析過程,并論述了概念設計中的幾個要點,提出了高層建筑結構設計中的注意事項和可能遇到的問題以及相應的解決措施,希望能夠對讀者在今后的工程設計中有所幫助。
參考文獻:
[1]夏卓文.高層建筑結構設計特點與剪力墻設計[J].住宅科技.,2007,2:29~32
Key words: tall building;structure design;control parameter
摘要:隨著我國高層建筑技術的迅速發展,高層建筑已經成為城市空間中不可缺少的元素,成為城市的一道亮麗風景。如何設計出舒適、安全同時又符合人們精神生活要求,且經濟實用的建筑現已成為設計師們要首先解決的問題。本現就高層建筑結構設計問題進行一些探討,希望能對我們以后的工作產生幫助,使設計水準更上一層樓。 關鍵詞:高層建筑結構設計控制參數
中圖分類號:[TU208.3] 文獻標識碼: A文章編號:2095-2104(2012)
1 高層建筑結構設計原理 當前,我國的高層建筑結構設計多以追求建筑形象的新、奇、特為目標,每棟高層都想表現自己,突出自我。而這樣的結果只能使整個城市顯得紛繁無序、生硬,建筑個體外部體量失衡,缺乏親近感,拒人于千里之外,造成這種現象的主要原因是缺乏對高層建筑結構尺度的認真仔細推敲。高層建筑結構設計的尺度的確難以把握,因它不同于日常生活用品。其主要原因有:一是高層建筑物的體量巨大,遠遠超出人的尺度,二是高層建筑物不同于日常用品,在建筑中有很多要素不是單純根據功能這一方面的因素來決定它們的大小和尺寸的。
2高層建筑結構體系簡介
目前,高層建筑基本上都是采用鋼筋混凝土結構,其結構體系有框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構等,其中在高層住宅建筑中剪力墻結構和框架剪力墻結構使用較多。
2.1 剪力墻結構
剪力墻結構是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱,作為豎向承重和抵抗側力的結構,這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。該結構通常采用平面布置形式,由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用,剪力墻應雙向或多向布置。由于該結構全部由剪力墻組成,其剛度比框架剪力墻結構更好,常用于 40 層以下的高層住宅建筑等。該結構高寬比不宜大于6,其高度應考慮抗震要求。
2.2 框架剪力墻結構
框架剪力墻結構是由框架和剪力墻組合而成的結構體系。其中剪力墻承受絕大部分水平荷載,框架承受豎向荷載,兩者共同受力,合理分工。剪力墻應均勻布置在建筑物的周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大等部位。由于該結構以框架結構為主,剪力墻為輔助,因此,該結構體系適用于 25 層以下的建筑,最高不宜大于 30 層。
3高層建筑各部位設計要點
3.1梁柱受力主筋位置的設計 在以下兩種情況下,框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置發生矛盾:(1)框架梁的截面寬度等于框架柱的邊長。(2)框架梁的一邊和框架柱重合。
3.1.1節點設計原則:框架結構設計的原則是“強剪弱彎、強柱弱梁”,首先保證框架受力主筋的位置。 3.1.2解決方法:(1)框架梁主筋在框架柱內側通過。(2)為保證框架梁的截面尺寸,在框架梁靠近柱側四角增加4根鋼筋作為架立鋼筋。
3.2墻梁節點鋼筋設計
在框架、剪力墻結構中,框架梁或者次梁直接擱置在核心筒體暗梁或過梁上,如果框架梁的截面和暗梁和過梁的截面高度相等,就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或過梁主筋位置互相矛盾。
3.2.1節點設計的原則。根據固定端框架梁的彎距形式,框架梁在支座位置上鐵受拉,下鐵受壓;墻體暗梁或過梁受扭,盡量保證暗梁或連梁箍筋的完整性。
3.2.2解決方法:(1)過梁下鐵設置不超過六根主筋分為兩排布置,框架梁下鐵布置在過梁下鐵第一排和第二排鋼筋之間且框架梁的接頭位置全部位于支座附近,接頭按照50%的比例錯開。(2)框架梁上鐵直接擱置在過梁上鐵上,保證框架梁主筋的錨固長度滿足規范要求。根據GB50204-2000規范中規定,過梁的箍筋尺寸取負誤差,框架梁箍筋的尺寸取正誤差,從而保證過梁和框架梁保護層厚度。(3)將過梁或暗梁截面降低或減小5cm,框架梁上鐵直接錨固在過梁上,保證框架梁及樓板鋼筋的保護層的厚度。 3.3主梁論文秘籍網
? 瀝青混凝土路面施工質量控制淺析
? 混凝土裂縫成因及預防方法
? 淺談高層建筑混凝土施工要點
? 企業論文_高層建筑混凝土工程施工技術探討
? 在論文秘籍網搜索混凝土
論文秘籍網
? 淺析橋梁施工中裂縫出現的原因及控制措施
? 半剛性基層裂縫成因分析與防治對策
? 淺析《裂縫》中的詩性智慧
? 混凝土橋梁裂縫問題的若干思考
? 在論文秘籍網搜索裂縫
論文秘籍網
? 框架結構施工常見問題與防治對策
? 鋼筋混凝土框架結構的加固方法初探
? 高層框架結構施工存在的現實問題及控制措施
? 淺談多層框架結構的組成與布置方法
? 在論文秘籍網搜索框架結構
和次梁節點注意的問題 在框架剪力墻結構中,主梁和次梁的節點非常重要,主次梁鋼筋的設計位置就成為我們關注的焦點。根據常規做法,次梁上鐵鋼筋在主梁鋼筋之上,板筋在次梁主筋之上,如果主次梁節點鋼筋設計不合理,就會造成板筋或次梁上鐵鋼筋保護層厚度過小,不利于結構的抗震。 3.4高層建筑結構的防火設計
高層建筑的防火設計,必須遵循“預防為主,防消結合”的消防工作方針,針對高層建筑發生火災的特點,立足自防自救,采用可靠的防火措施,做到安全適用、技術先進、經濟合理。
4高層建筑結構設計的控制參數
高層建筑結構設計中各控制參數的選取直接影響結構的安全性、合理性等。因此。合理的選取各控制參數,有助于提高結構整體控制的效率,也有助于使結構設計更加安全、經濟合理。
4.1 軸壓比:限制結構的軸壓比,以保證結構的延性要求。當不滿足規范要求時可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度的辦法調整。
4.2 剪重比:限制各樓層的最小水平地震剪力,確保周期較長的結構的安全。當偏小且與規范限值相差較大時,可通過增強豎向構件,加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。 4.3 剛重比:規范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應引起的二階效應是否可以忽略不計。當不滿足規范下限要求時,可以通過調整增強豎向構件,加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。
4.4 層間位移角:限制結構在正常使用條件下的水平位移,確保高層結構應具備的剛度,避免產生過大的位移而影響結構的承載力、穩定性和使用要求。當不滿足規范要求時,只能通過調整增強豎向構件,加強墻、柱等豎向構件的剛度的辦法調整。
4.5 層間位移比:限制結構平面布置的不規則性,以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。當不滿足規范要求時,可以改變結構平面布置,減小結構剛心與質心的偏心距達到規范要求。
4.6 周期比:限制結構的抗扭剛度不能太弱,使結構具有必要的抗扭剛度,減小扭轉對結構產生的不利影響。當不滿足規范要求時,只能通過調整改變結構布置,提高結構的抗扭剛度。
4.7 剛度比:主要為限制結構豎向布置的不規則性,避免結構剛度沿豎向突變,形成薄弱層。當不滿足規范要求時,可以適當加強本層墻、柱和梁的剛度,或適當削弱上部相關樓層墻、柱和梁的剛度以滿足要求。
5以框架為例概述設計參數的選擇
5.1框架計算簡圖的處理
5.1.1無地下室的框架結構
為了加強底層的整體性,可以在 0.00m附近設置基礎連系梁。由于基礎連系梁的設計僅為構造設計,無法平衡底部柱腳的彎矩,更不能夠作為上部結構的嵌固部分,底層計算高度 H 顯然不能取用基礎連系梁頂面到一層樓蓋頂面的高度。正確的設計是:柱的 H 值取用基礎頂面至連系梁頂面的高度,也就是把基礎連系梁以下的部分看作底層,而把實際建筑的底層作為第二層計算,層高取用連系梁頂層至一層樓面的高度。當采用這樣確定計算簡圖時,應注意底層柱的配筋應取用基礎連系梁頂面和基礎頂面中較大內力設計值進行計算。 5.1.2帶有地下室的框架結構
關鍵是合理確定上部結構的嵌固位置。而《建筑抗震設計規范》和《混凝土結構設計規范》都沒有明確提出具置,需要我們根據工程的實際情況來分析。采用箱型基礎或者能夠滿足《建筑抗震設計規范》的地下室結構時,可以將地下室頂作為框架上部結構的嵌固位置。在利用 PKPM進行設計時,樓層總數僅輸入地下室以上的實際層數,底層的實際層高就是層高H。這樣設計的地震作用和實際情況較為接近,但是豎向荷載的計算僅計算到底層的柱底處。當地下結構是采用的筏板基礎,嵌固位置最好取在基礎頂面。在利用電算時,總層數應為實際的樓層數加上地下室的層數。如當建筑地上 6 層時,地下 2 層時,總層數取 8層。按此確定的計算簡圖經整體計算后,地震作用相對保守,結構設計比較安全。
5.2結構計算參數的選取
5.2.1 地震力的振型組合數 地震力的振型組合數,對高層建筑,當不考慮扭轉耦聯計算時,至少應取 3,當振型系數多于 3 時,宜取 3 的倍數,但不應多于房屋的層數《建筑抗震設計規范》指出,合適的振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量的 90%所需的振型數。SATWE 已有這種功能,可以很方便地輸出這種參與質量的比值。此外,由于耦合計算的地震剪力通常小于非耦合計算,僅結構存在明顯扭轉時才采用耦合計算,但在必要時應補充非耦合計算。 5.2.2 框架結構活荷載的最不利布置、組合
當活荷載較大時,是否進行活荷載的最不利布置、組合對計算結果的影響非常大。使程序給定的梁設計彎矩放大系數,也不一定能反映出工程實際應力分布的情況,有可能造成結構不安全或保守。應注意的是 PKPM中無法區分荷載規范,因此很難實現“荷載規范”區分荷載種類和樓面荷載折減系數的要求,程序中不區分不同的樓面活荷載類型,一般均按樓面活荷載類型考慮并取相應的折減系數,PKPM計算程序對樓面活荷載的折減是不全面的,使用 PKPM計算時,應考慮區分不同構件進行分步計算,并在荷載輸入時將樓面活荷載折減。風荷載體型系數的選取應注意,當多個建筑物,特別是群集的高層建筑,相互間距較近時,宜考慮風力相互干擾的群體效應;一般可將單獨建筑物的體型系數乘以相互干擾增大系數,該系數可參考類似條件的試驗資料確定;必要時宜通過風洞試驗得出。
6結束語