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1.1命題單一或老化,缺乏對學生創新能力培養
高校對課程設計的要求一般為一人一題,但是由于學生人數多,設計任務書資料不足,難于真正實現人手一題。導致產生兩方面的問題,一是教師在同一屆學生中多采取分組方式開展不同結構類型的課程設計,在同一組內只是對部分參數做一定修改,計算過程和步驟完全相同,學生無需考慮結構布置或經濟性等要求,缺乏對學生創新意識和能力的培養;二是教師在下屆學生課程設計時會繼續使用上一屆使用過的題目,命題更新不夠,致使學生會搜集上屆學生的課程設計成果進行單純模仿或直接抄襲,學生無法通過課程設計來了解當前相關技術的最新動態,與社會生產發展中的實踐環節脫節。長此以往,學生便無法真正掌握結構設計方法,更無益于培養分析問題、解決問題的能力。
1.2課程設計圖紙計算大多采用軟件,不利于學生基本技能的培養
隨著計算機技術普及,各大高校在土木工程教學中大多都開設了CAD、SoliWorks、PKPM、midas等用于提高制圖及計算的效率,同時有助于學生很好地與工程實際應用相結合,然而在教學中,過多地采用計算機軟件進行輔助設計,學生只知道按照軟件提示步驟操作獲取最終結果,但對其內在的制圖和識圖方法、規范依據等卻不熟悉甚至不去思考,導致工作中經常出現對于實際工程中的明顯錯誤判斷不出,圖紙識別不準確等問題,不利于培養學生的基本技能。
1.3考核評價體系不合理,缺乏對設計過程的控制
混凝土結構課程屬于專業基礎課程,課時量大,理論授課占用時間較長,課程設計基本在學期末,學生此時面臨多門課程的期末考試,迫于對課程設計成績的追求,學生大多數會需找往屆模板,或照抄別人的成果交差。由于教師對課程設計成績的評定多以設計成果作為唯一依據,也有高校采取了抽查答辯等方式進行,但是忽視對學生設計過程的監管,缺少平時考核,日常檢查也不嚴格、不規范,最終給定的成績也不科學,甚至出現抄襲者的成績反倒高于自行完成者的成績,評定不夠客觀和公正,課程設計成果的質量自然無法保證。
2教學方法改革
2.1課程設計命題工程化、多元化,切實增加學生設計自由度
課程設計命題不能只是要求學生做簡單的虛擬設計,應該密切聯系現行的工程規范依托已建或在建項目資料編制多元化的課程設計題目,同時在任務書的編寫上可以適當放寬約束條件,給學生自由選擇和發揮的空間,從而激發學生設計的積極性和主動性。具體做法:一是學校應該充分發揮校內外實習基地(設計院、工程單位)的作用,大量收集工程背景資料、設計圖紙等為教師開展課程設計命題提供依據;二是教師應該根據該課程設計的大綱要求科學編寫任務書,充分體現一人一題的要求,同時已知條件可適度放寬,讓學生自由選擇和發揮,引導學生獨立思考、解決“實際問題”;三是由教研室組織相關教師對擬開展的任務書進行認真審定,包括設計內容、深度、工作量、成果評定方式等,然后下發至學生開始設計。通過這種方式可切實提高課程設計科學性和工程應用性,為學生后續工作奠定良好的基礎。
2.2采取手工設計為主,軟件驗證為輔的方式開展課程設計
為杜絕學生電子文本相互抄襲的問題,該課程設計可要求學生對于結構設計及施工圖紙手工繪制,教師嚴格按照制圖規范標準進行檢查,對于不符合要求的圖紙全部返工;設計計算書要求學生先采取手工計算,然后利用軟件進行驗證。通過這種方式,既可以提高學生對基本計算公式和規范的應用能力,又可以加強學生對基本制圖、識圖能力及三維工程形構件能力的培養,真正達到理論結合實際的目的。
2.3充分體現課程設計教師主導作用,加強過程監控
教師的實踐能力直接決定學生課程設計的質量和效果,因此,任課教師必須要具有豐富的工程實踐經驗,且熟悉現行規范。為提高課程設計質量,教師必須要積極投入到學生的設計當中去,并起到主導作用,教師每天進行集中答疑,以便及時發現問題,對于共性問題采取集中講解,個別問題單獨解釋,這樣既可以保證課程設計質量,又可以檢查和督促學生的設計進度,真正達到課程設計大綱對人才培養的要求。
2.4改革課程設計成果評價機制,正確處理成績與效果的關系
課程設計的成果評價應該改變傳統的以設計成果作為唯一依據的評定方式,堅持以“考核只是手段,學習效果才是目的”的原則,充分考慮教師在指導過程中掌握的信息,既要保證對設計過程中表現積極,成果完整可靠的學生給予高分評價,又不挫傷部分成果欠佳學生的積極性,而是將最終反映出的問題必須反饋至學生,同時要求學生限時改正,最終給予合理的成績評定。因此,成果評價可采取學生自評、互評、教師講評和抽查答辯相結合的方式進行,并結合教師平時指導記錄,科學設定各環節的分值比例,以實現該課程設計成果評價的客觀、公正。
3結語
論文關鍵詞:鋼筋混凝土;地基與基礎設計;概念設計;問題;
中圖分類號:TU37 文獻標識碼:A 文章編號:
隨著高層建筑在我國的迅速發展,建筑高度不斷增加,建筑類型與功能也愈來愈復雜,結構體系更加多樣化,高層建筑結構設計也越來越成為結構工程師設計工作的重點和難點, 如何做好高層結構設計,筆者認為應從以下幾個方面考慮:
一、概念設計
結構概念設計是保證結構具有優良抗震性能的一種方法。選擇對抗震有利的結構方案和布置,采取減少扭轉和加強抗扭剛度的措施,設計延性結構和延性結構構件,分析結構薄弱部位,并采取相應的措施,避免薄弱層過早破壞,防止局部破壞引起連鎖效應,避免設計靜定結構,采取二道防線措施等每個設計步驟中都貫穿了結構概念設計內容。強調結構概念設計的重要性,是要求建筑師和結構師在建筑設計中應特別重視規范、規程中有關結構概念設計的各條規定,設計中不能陷入只憑計算的誤區。以下一些問題值得探討:
1.在結構體系上,應重視結構的選型和平、立面布置的規則性,擇優選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。結構應具有明確的計算簡圖和合理的傳遞地震力途徑,結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。
2.一般工程都僅進行小震下的彈性設計,而用概念設計和構造措施保證“中震可修,大震不倒”,但沒有驗算和證實,那么建筑物是否真能做到“中震可修,大震不倒”,無人知曉。對抗震設防烈度較高地區的特別重要建筑和超限建筑,審查專家往往會提出更具體的設計指標:(1)中震或大震不屈服設計;(2)中震或大震彈性設計;要求設計單位確保實現“三水準”的設計目標。
3.建筑物是應當有個性的,不應當千面一物?;谛阅艿目拐鹪O計理念的特點是,使抗震設計從宏觀定性的目標向具體量化的多重目標過渡,允許按照業主的要求選擇不同層次的抗震性能目標作為設計者的設計依據。例如業主可以提出更高的抗震設防要求,按中(大)震不屈服設計或中(大)震彈性設計,保證重要的建筑物在大地震作用下不影響正常使用功能,而不僅僅是不壞不倒。
4.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,應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;結構剛度選擇時,雖可考慮場地特征,選擇結構剛度以減少地震作用效應,但是也要注意控制結構變形的增大,過大的變形將會因P-Δ效應過大而導致結構破壞;結構除需要滿足水平方向剛度和抗震能力外,還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉震動的能力。
5.在一個獨立的結構單元內,應避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部位;避免在凹角和端部設置樓、電梯間;減少地震作用下的扭轉效應。豎向體型盡量避免外挑,內收也不宜過多、過急,結構剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續分布、避免造成結構的軟弱或薄弱的部位。應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載力。根據具體情況,結構單元之間應遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結構單元應采取加強連接的方法。
二、結構選型問題
對于高層結構而言,在工程設計的結構選型階段,結構工程師應該注意以下幾點:
1、結構的規則性問題
新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動,新規范在這方面增添了相當多的限制條件,例如:平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案?!币虼耍Y構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意,以避免后期施工圖設計階段工作的被動。
2、結構的超高問題
在抗震規范與高規中,對結構的總高度都有嚴格的限制,尤其是新規范中針對以前的超高問題,除了將原來的限制高度設定為A 級高度的建筑外,增加了 B 級高度的建筑,因此,必須對結構的該項控制因素嚴格注意,一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度,其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設計中,出現過由于結構類型的變更而忽略該問題,導致施工圖審查時未予通過,必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況,對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。
3、嵌固端的設置問題
由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防,嵌固端有可能設置在地下室頂板,也有可能設置在人防頂板等位置,因此,在這個問題上,結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面,如:嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題,而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。
4、短肢剪力墻的設置問題
在新規范中,對墻肢截面高厚比為5~8的墻定義為短肢剪力墻,且根據實驗數據和實際經驗,對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制,因此,在高層建筑設計中,結構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻,以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。
三、地基與基礎設計問題
地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面,不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行,同時,也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素,因此,在這一階段,所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題。由于我國占地面積較廣,地質條件相當復雜,作為國家標準,僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定,因此,作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確,所以,在進行地基基礎設計時,一定要對地方規范進行深入地學習,以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。
四、結構計算與分析問題
在結構計算與分析階段,如何準確,高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理,是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進,因此,結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。
1、結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有:SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等,但是,由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異,因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以,在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件,并從不同軟件相差較大的計算結果中,判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的,哪個又是意義不大的,這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則,如果選擇了不合適的計算軟件,不但會浪費大量的時間和精力,而且有可能使結構有不安全的隱患存在。
2、是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。振型數目是否足夠。在新規范中增加一個振型參與系數的概念,并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中,并未提出振型參與系數的概念,或即使有該概念,該參數的限值也未必一定符合新規范的要求,因此,在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷,并決定是否要調整振型數目的取值。多塔之間各地震周期的互相干擾,是否需要分開計算。
3、非結構構件的計算與設計。在高層建筑中,往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容,尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時,由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大,因此,必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。
本專業主要培養具備能從事各類工程建設的場地評價,巖土體特性分析,特種地基加固處理,地質災害評價與治理等地質工程領域的各項工作的高級工程技術人才。
二、培養要求
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:
具有較扎實的自然科學基礎,了解當代科學技術的主要方面和應用前景,熟悉地質工程勘察、設計施工。 掌握工程地質、工程力學、巖土力學的基本理論,地下工程、工程材料、結構分析與設計、地基處理方面的基本知識,掌握有關電工、工程測量與試驗、施工技術與組織等方面的基本知識。具有工程制圖、計算機應用、主要測試和試驗儀器使用的能力;具有綜合應用各種手段(包括外語工具)查詢資料、獲取信息的初步能力。熟悉國家有關工程勘察,建筑工程等方面的政策、規范和法規。具有進行工程勘察、設計、試驗、施工、管理和研究的初步能力。
三、主干學科 地質工程
四、主要課程
英語、高等數學、大學物理、普通化學、計算機基礎、材料力學、結構力學、巖土力學、建筑材料、鋼筋混凝土結構、道路勘測與設計、地下結構、施工技術與施工組織、地質工程經濟與企業管理。
五、主要實踐性教學環節(內容、要求)
設計1——鋼筋混凝土課程設計
時間:1周
內容:鋼筋混凝土結構
目的與要求:
通過本課程設計,使學生進一步掌握鋼筋混凝土結構設計的基本原理、方法和步驟。受到鋼筋混凝土結構設計的初步訓練。設計分兩部分進行,一部分為鋼筋混凝土樓蓋設計,一部分為單層廠房結構設計。要求學生完成相應的計算說明書及結構設計圖紙。
設計2——巖土體工程課程設計
時間:1周
內容:巖土體穩定性評價、巖土體工程設計
目的與要求:
通過本課程設計,使學生進一步掌握巖土體穩定性評價及巖土體工程設計的原理、方法和步驟,受到巖土體工程設計的初步訓練。要求學生在教師的指導下,完成相應的計算說明書和設計圖紙。
設計3——基礎工程設計
時間:1周
內容:根據工程地質勘察報告及有關資料選擇基礎方案,并進行設計、計算、繪出施工圖。
目的與要求:
通過本課程設計,使學生進一步掌握基礎工程設計的原理、方法和步驟。受到基礎工程設計的初步訓練。要求學生在教師的指導下,完成相應的計算說明書和設計圖紙。
測量實習,安排在第5學期,時間1周,內容為工程測量,要求學生在實習結束后,編寫一份實習報告。
認識實習,安排在第4學期,時間3周,內容為地質認識實習。
教學實習,安排在第6學期,時間7周,內容包括工程地質勘察、原位測試、室內資料分析與整理。要求編寫一份實習報告。
畢業實習及畢業設計(論文),安排在第8學期,時間12周。
畢業實習及畢業設計(論文)是實現本科培養目標的重要階段,是學生學習、研究與實踐成果的全面總結,也是對學生綜合素質與工程實踐能力培養效果的全面檢驗。通過畢業實習和畢業設計(論文),使學生達到工程師工作能力的初步訓練。
要求:選題盡可能結合生產實踐,做到一人一題,要求學生在教師的指導下,獨立完成畢業設計(論文)。
答辯:畢業設計(論文)完成后,由系統一組織答辯。
六、主要實驗
室內試驗(巖土物理力學性質測試、建筑材料試驗等)、野外現場試驗(巖土物理力學性質現場原位測試、工程監測及檢測等)
七、最低畢業課內總學時:2500學時
最低畢業總學分:模塊A:176學分+分 模塊B:178學分+7學分
【關鍵詞】型鋼混凝土;石油化工;結構設計
1引言
型鋼混凝土結構構件具備諸多優勢,比如:受力性能好、截面尺寸小、抗震性能好、自重輕等,在石油化工結構設計中具備很優越的應用價值。在型鋼混凝土結構設計過程中,需要明確方法,遵循《型鋼混凝土組合結構技術規程》《型鋼混凝土結構設計規程》等[1]。此外,還有必要通過構件的實際受力情況,對設計進行優化??傊捎谛弯摶炷辆邆浜芎玫膽脙r值,所以對其應用進行探討意義重大。
2工程實例分析
在石油化工焦化裝置中,焦炭塔框架屬于核心構筑物,操作重量大,裝置支座位置及井架總高度偏高,通常情況下會有焦溜槽以及樓梯間附帶。整體結構體系較復雜,設計存在一定難度。以某煉油廠為例,其工程延遲焦化裝置焦炭塔框架屬于兩塔結構,焦炭塔單塔自重達4300kN(430t),塔外徑為9690mm,單塔最大高度為41.3m。水焦工況最大操作介質為3040t,滿焦工況焦炭量達到1150t。該工程所處場地在地面上10m位置的基本風壓為0.5kN/m2,地面粗糙度為B類,抗震設防裂度為7度,工程場地設計基本地震加速度值為0.15g[2]。從框架設計來看屬正常,但在結構空間利用方面提出了一些基本建議:(1)盡可能控制主要構件截面,使整體平面布置的需求得到有效滿足;(2)確保塔體下方具備充足的空間,能夠設置冷焦水過濾器1臺和別的附屬操作框架;(3)在塔體下方框架位置,有必要對全封閉設備操作房進行合理設置;(4)確保型鋼混凝土結構能夠合理、科學地應用,進而發揮型鋼混凝土結構的作用。
3型鋼混凝土結構的選擇以及模型的計算
3.1結構選擇
對于上述工程的焦炭塔框架設備支承部分來說,為典型的塔型設備基礎,即:兩塔板式框架聯合塔基礎,一共有3層,高為27m,縱向連續兩跨2.5m×2,橫向為單跨12.5m,出焦井架標高為27~117m,屬中心支撐鋼結構框架。
3.2模型計算
在設計中,所使用的是有限元分析軟件STRAT,在利用該軟件進行計算過程中需由經驗豐富的技術人員操作,以確保計算值的精準性。同時,在焦炭框架選擇上,選擇高聳組合結構,在建模分析過程中,有必要對下部混凝土框架和上部鋼結構的共同作用充分考慮,以此有效模擬結構的具體情況。對于完整的焦炭塔框架模型來說,需具備:①混凝土框架柱;②井架鋼結構梁;③混凝土框架梁。此外,利用厚殼單元模擬混凝土頂板,利用薄殼單元模擬設備塔體。
4荷載組合與截面設計
4.1荷載組合分析
根據相關設計規范要求,對焦炭塔框架設計需根據承載能力極限狀態最不利的效應組合加以設計。因此,兩塔結構設計時的荷載組合為:(1)正常操作工況下:1.2永久荷載+1.0×1.3×(介質荷載+活荷載)+1.4×風荷載;(2)停產之前:1.2永久荷載+1.0×1.3×(介質荷載+活荷載)+1.4×風荷載;(3)停產檢修工況下:1.2永久荷載+1.0×1.3×活荷載+1.4×風荷載;(4)地震作用下:1.2×[永久荷載+0.5×(介質荷載+活荷載)]+1.3×水平地震荷載+1.4×0.2×風荷載[3]??傊?,需合理分析荷載組合,以此為進一步截面設計以及計算結果的準確性提供保障。
4.2截面設計分析
截面框架柱、框架梁的設計內容如下:1)框架柱設計。在設計初始階段,如果外在條件全部一致,為了使框架柱截面的尺寸得到有效保證,可選擇2種框架柱截面尺寸,通常會選擇1個大柱尺寸,即:2500mm×2500mm規模;同時選取1個小柱尺寸,即:1800mm×1800mm規模,根據計算結果,采取對比的方法最終選擇適合本工程結構的合理尺寸。在外在條件一致時,大柱和小柱模型需采取分別進行計算的方法。由于會受到框架柱截面尺寸差異的影響,進而使結構剛度存在很大的差異。針對此類情況,需要利用地震組合工況控制好設計結構。從實際經驗來看,小柱模型在剛度上偏小,在柔性上較好,基于同樣風載或者地震條件作用之下,結構內力偏小,便于為構件截面設計提供有利的條件。2)框架梁設計。對于框架梁來說,因受到工藝設計需求的影響,加之標高相對明確,使得調整的空間偏小。在梁截面上,一般選取為1500mm×2500mm。在對梁截面剛度進行合理增多的條件下,能夠使框架柱的反彎點位置得到有效控制,進而使框架梁設計彎矩的要求得到有效滿足?;诳蚣芰簝炔繉型鋼進行設計,能夠和框架柱內型鋼柱之間組合成為內框架體系,從而使結構的整體性得到有效提升[4]。此外,框架頂板屬于設備的支座層,起到承載塔體荷載的作用,在頂板中間部位需設置型鋼斜梁,并采取STRAT計算結果提取內力,對厚板配筋進行計算。總結起來,在設置斜梁的條件下,能夠使頂板的受力得到有效改善,同時使傳力路線得到有效簡化。
5結語
本次研究結合實際工程案例,對型鋼混凝土在石油化工結構設計中的應用進行了探討。在了解工程實例的條件下,需選擇合理的型鋼混凝土結構,并通過模型的計算,進一步分析荷載組合,然后在截面設計過程中,注重框架柱的設計和框架梁的設計。總之,對于型鋼混凝土結構來說,對型鋼和混凝同受力的特性加以應用的條件下,使混凝土的抗壓性能以及型鋼的抗彎性能得到有效展現,進而使結構的延展性得到有效提升。此外,在合理應用型鋼混凝土結構的條件下,能夠提升結構空間的利用效率,進而使實際生產需求得到有效滿足。
作者:冉艷華 單位:中海油山東化學工程有限責任公司
【參考文獻】
【1】陳燕,何夕平,馬樂樂.各國規程對型鋼混凝土梁抗彎承載力計算對比分析[J].青島理工大學學報[J],2016(3):24-29.
【2】孫宇,鄭巖,胡勇剛.延遲焦化在煉油工業中的技術優勢及進展[J].石化技術與應用,2012(3):260-264.
【3】蘇君超.焦炭塔框架阻尼比的取值[J].石油化工設計,2014(4):15-18.
【4】宋桂珍.鋼結構防火涂料在石油化工裝置中的應用[J].技術與市場,2011(6):175.
【5】靳鐵鋼.輕型鋼結構設計問題探討[J].城市建設理論研究(電子版),2011(33):11-12.
【6】張金法.門式剛架輕型鋼結構設計及施工中一些問題和措施[J].城市建設理論研究(電子版),2011(22):46-47.
【7】唐國昱.型鋼混凝土結構在工程設計中的應用[J].價值工程,2012(21):93.
【8】JasimAliAbdullah.鋼管混凝土和套管混凝土短柱的抗剪強度和性能分析[J].鋼結構,2010(3):156-157.
【9】劉巨保,許蘊博.基于GB50341標準設計的立式拱頂儲罐弱頂結構分析與評價[J].化工機械,2011(4):96.
【10】李懿.淺析輕鋼廠房結構設計要點[J].山西建筑,2013(17):75.
[論文摘要]在我國現在的多高層建筑中,鋼筋混凝土結構應用最普遍,其中鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。依據GB 5002022002 混凝土結構設計規范和GB 5001122001 建筑結構抗震設計規范,對抗震等級的選取,振型組合數的合理選取,軸壓比限值等問題的計算容易被設計人員,進行初步探討,并取得較好的效果,可供設計人員參考。
一、概述
在我國現在的多高層建筑中,鋼筋混凝土框架結構是最常用的結構形式。因為其具有足夠的強度,良好的延性和較強的整體性,目前廣泛用于地震設防地區。
在多層鋼筋混凝土框架結構的設計過程中,筆者通過切身體會,總結歸納了一些不符合規范要求的問題。較常見的有在結構施工圖中將場地類別寫成了場地土類別,結構設計使用年限與建筑施工圖不一致,抗震措施和抗震構造措施不明確,柱縱筋在基礎內錨固長度不足,周期該折減而未折減等,應引起足夠的重視。
二、框架結構的耗能機理
框架結構主要是以壓彎構件——豎向框架柱和以彎剪構件——水平框架梁組成的。實際工程計算的例子表明,框架結構的延性很大程度上取決于框架梁和框架柱構件本身的延性和屈服彎矩。
在地震作用下,框架結構每經過一個循環,加載時先是結構吸收或儲存能量,卸載時釋放能量,但兩者不相等。兩者之差為結構或構件在一個循環中的“耗失能量”(耗能) ,也即一個滯回環內所含的面積。結構吸收的地震能量可以由力——位移曲線所包圍的面積來表示。
三、鋼筋混凝土框架結構設計中的兩個注意問題
(一)抗震等級的選取
對于乙類建筑,建筑抗震設計規范3.1.322規定:地震作用應符合本地區抗震設防烈度的要求,但是抗震措施(主要體現為抗震等級)在一般情況下,當抗震設防烈度為6度~8度時,應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求。實際設計中經常發生抗震等級選錯的情況,如:位于8度區的某乙類建筑,應按9度由建筑抗震設計規范表6.1.2確定,為一級抗震等級。
(二)振型組合數的合理選取
應按以下規則選取:對于較高層建筑,當不考慮扭轉耦聯時,振型數應不小于3;當振型數多于3時,宜取為3的倍數(由于程序按3個振型一頁輸出),但不能多于層數。當房屋層數不大于2時,振型數可取層數。對于不規則建筑,當考慮扭轉耦聯時,振型數應不小于9,但不能超過結構層的3倍,只有定義彈性樓板且按總剛分析法分析時,才可以取更多的振型。建筑抗震設計規范在條文說明中明確指出:振型數可以取振型參與質量達到總質量90%所需的振型數。
目前satwe等程序已有這種功能,這是一個重要指標。如:對于某一建筑,選取的振型數為15,但振型參與質量系數只有50%,說明振型數取得不夠,可能由于此建筑過于復雜或由于某些桿件不連續導致局部震動引起的,應仔細復核。
四、獨立基礎拉梁的問題
當基礎埋置較深,為了減小底層柱計算高度及底層側向位移,可在±0. 000附近設置基礎拉梁,但不宜按構造設置,宜按照框架要求設計,應注意此時需將板厚取為0,定義彈性結點,按總剛分析法分析計算,且基礎應設成短柱基礎。
五、構造方面的若干問題
(一)框架梁的通常面積配筋率ρsv不滿足規范要求
GB 5001022002混凝土結構設計規范11.3.9明確規定了最小面積配筋率,容易被忽視。如:二級框架,500mm×800mm,C40,非加密區箍筋
(二)當框架梁端縱向受拉筋配筋率大于2%時,箍筋直徑沒有增大2mm
設計中經常碰到梁端縱向受拉筋配筋率大于2%的情況,往往不注意GB 5001022002混凝土結構設計規范11.3.623的規定,導致箍筋直徑偏小。如:某二級框架梁截面尺寸為250mm×400mm,梁端負筋為4Φ25,混凝土為C30,箍筋為2%,故箍筋直徑應至少為10mm,原配箍筋直徑偏小。
(三)框架梁加密區箍筋肢距不滿足規范要求
如:寬300mm框架梁,箍筋為
(四)框架柱縱筋間距和凈距不滿足規范要求
按GB 5001022002混凝土結構設計規范10.3.123和11.4.13的規定,框架柱縱筋的凈距不宜小于50mm,且當柱截面尺寸大于400mm時縱筋的間距不宜大于200mm。邊柱有可能會遇到這種情況,特別是當邊跨較長,柱的計算長度較長,沿邊跨方向框架的抗側剛度較弱時。這時框架柱邊跨方向計算配筋較大,另一方向配筋較小,如某框架柱高7.0m,截面尺寸為500mm×700mm,短邊配8Φ25,長邊配4Φ25,兩方向均不滿足規范要求。
(五)地下室頂板厚度不夠
按建筑抗震設計規范6.1.4的規定,當作為上部嵌固部位時,應避免開大洞口,采用現澆結構,且板厚不宜小于180mm,實際設計中在此種情況下經常會忽視此條規定,導致板厚偏小。
(六)短柱位置未明確
樓梯平臺梁或者雨篷梁支撐在框架柱上,容易形成短柱,應按要求全長加密箍筋??蚣芡鈬畛鋲﹂_窗,由于窗臺處砌體對框架柱作用,容易形成短柱,也應全長加密。若不加密,可將砌體墻與框架柱設成柔性連接(如:墻柱之間留有縫隙,填充一些松散材料,但應有鋼筋與柱拉結),或從邊框梁處出挑挑耳,上砌砌體填充墻,消除對框架柱的作用。
六、關于框架結構電梯井的問題
由于在地震作用下高層框架結構的位移較難控制,而多層框架結構的位移控制要比其容易許多,故對于多層的鋼筋混凝土框架結構電梯井,完全可以采用框架加填充墻形式,只是這時應加密填充墻構造柱,且應注意加強電梯井周圍的框架梁柱的配筋,因其剛度影響在計算中無法反映出來。若要將電梯井做成鋼筋混凝土形式,由于井筒會吸收較大地震力,相應減少框架部分吸收的地震力,則框架部分偏于不安全,且井筒基礎設計也較為困難,故應對整個結構按有無鋼筋混凝土井筒分別計算,取最不利結果配筋,且對井筒墻壁采取做薄墻厚、構造配筋、開豎縫、開計算洞等辦法來弱化電梯井剛度。這樣的墻體布置,在地震作用下不至于由于電梯井筒的破壞,而導致結構整體喪失穩定性。
參考文獻
[1]GB 5001022002,混凝土結構設計規范[S].
[2]GB 5001122001,建筑抗震設計規范[S].
關鍵詞:小高層住宅;鋼筋混凝土;結構設計
中圖分類號:TU241.8 文獻標識碼:A
1 小高層鋼筋混凝土結構的住宅基本結構形式
1.1 框架結構
框架結構的優點主要有空間比較大、靈活性強、具有抗震能力、工程造價低,但是,如果柱截面的厚度大于墻厚就會造成墻柱腳向外凸出,這樣不僅影響購房者家具布置還影響室內美觀,有時,住宅中間的房間分隔處呈現不規則現象,使住宅難以進行布置。
1.2 框架整體結構中的剪力墻
框架整體結構中的剪力墻是在整體框架結構中布置一定數量的剪力墻目前為止,它是我國在小高層住宅中應用最為廣泛的一種主要結構形式。剪力墻主要特點是平面中靈活性較強,實用性、合理的結構,這樣能有效地將框架、剪力墻的不同性能中抗側力很好的展示出來,使它們發揮不同的作用。
1.3 大開間剪力墻結構
隨著我國經濟的發展,人們日益增長的物質水平不斷提高,最先建造的小開間剪力墻體系住宅在整體建筑中的功能性和局限性變得越來越突出。從建筑強度方面來講,小開間結構中墻體的應有作用不能得到更好的發揮,如果添加較多的剪力墻還會增加更大的地震力,而且工程費用也會隨之增加,另外,小開間剪力墻的結構自我承重能力較大,相對應也增加了基礎資金,所以,就誕生了大開間剪力墻結構,剪力墻的間距應該在大于4.5m且小于7.5m,進深在大于7.5m且小于11m,室內一般不會布置縱橫的剪力墻,根據具體情況可按照住戶的需求進行靈活分隔,如需室內有新變化還可以進行重新布置。
1.4 短肢剪力墻結構
墻肢截面的高度與厚度比在5至8的剪力墻就稱之為短肢剪力墻,它是介于異性框架柱與普通剪力墻之間的一種剪力墻,這種剪力墻結構體系無論是在建筑功能與結構形式上還是在投資效益與節能指標都具有著良好的效果,目前,這已經成為小高層住宅的主要剪力墻結構形式。
2 小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的主要特點
2.1 鋼筋混凝土結構設計的控制因素
在小高層住宅鋼筋混凝土結構設計中水平荷載逐漸成為其主要控制因素,處在低層的住宅中,一般都是以重力為依據進行豎向的荷載,利用它來對鋼筋混凝土結構設計進行控制,而且在小高層住宅中,雖然豎向荷載能對鋼筋混凝土結構設計產生較大影響,但也會成為主要控制因素。對于某項特定的建筑來說,豎向荷載大體上是定值,水平荷載中的風荷載與抗震作用中的數值都是伴隨著不同的動力特性而產生較大幅度變化。
2.2 軸向變形
對于采用框架體系的小高層住宅或者是采用剪刀墻體系的小高層住宅,框架中柱的軸距與壓力基本上都是大于邊柱的軸距與壓力,這樣就會使中柱的軸向因為壓縮導致變形大于邊柱的軸向壓縮導致的變形。屋內舉架較高時,因為差異軸向的變形能達到較大的數值,產生的后果不亞于連續梁中間的支座發生沉陷。
2.3 側移成為鋼筋混凝土結構設計的控制指標
小高層與多層住宅不同,小高層住宅鋼筋混凝土結構設計的關鍵因素逐漸變成結構側移,多層住宅已經不能滿足人民日益增長的需要,房屋建筑的高度正在逐漸增加,水平荷載的結構體系因為側移發生的變形不斷增大,結構的頂點側移應與棚頂成正比。因此,在最初設計小高層住宅時,對結構的強度要求很高,還要具備足夠的抗側移剛度,使水平荷載結構控制在標準范圍內。其中有三方面的原因,包括:因為側移會使居住者不舒服,從而影響正常的居??;因為側移室內的隔墻、圍護墻包括室內的材料都會出現裂痕或是不同程度的損壞,甚至電梯也有可能因此不能正常工作。
2.4 結構延性是鋼筋混凝土結構設計的重要指標
相較于多層住宅,小高層住宅的結構會更加“柔”,其抗震作用下的變形就會無形加大。為了使結構能具有較強的變形能力,避免建筑物坍塌,應對建筑構造方面采取更加恰當的相應措施,以確保結構延性。
3 小高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略
3.1 優化設計的方法
現階段,設計分析軟件在優化過程中并沒有完全成熟,主要是對小高層住宅結構的分析軟件應用,利用人工分析進行調整,通過概念設計方法,針對不同的結構選型以及布置,對正在進行的方案不斷的做比較分析,比較之后選擇最為理想的結構方案,這是在結構設計中應用最為廣泛同時也是最簡單的優化方法。利用概念設計的方法選擇的方案是為合理經濟的,雖然耗費人力、物力、財力以及時間,但是對設計人員的素質要求就相對較高,利用設計人員的經驗進行人工優化方法依舊是建筑單位所普遍采用的主要方法之一。即便是同一小高層住宅的方案,所選擇的結構也是不盡相同的,也可以有不同的布置方案,在確定小高層住宅的結構布置時,同一種荷載情況也會有不同的分析方法,在整個分析的過程中設計參數、設計材料、荷載的取值范圍也是多選擇的,就連對小高層住宅內的細微部分處理也是不同的,上述問題,即便是利用計算機技術也是無法全部解決的,這就需要設計人員通過自己的努力做出判斷。然而判斷的內容只能在結構設計中采用普遍的規律下進行指導,這是通過具體實踐經驗得出的結論。因此,概念設計是由設計人員通過諸多備選方案進行選擇。
3.2 性能分析
3.2.1 抗震性能分析
對于整體結構來講,足夠的承載能力以及變形能力是能同時滿足條件的兩方面需求。結合概念設計的最新理念,分別對兩種不同的結構體系進行細致的研究分析。在結構設計中,對于結構的要求必須具有一定的承載能力以及適當的剛度。小高層的結構及其使用功能和安全性與側移大小有著密切的關系,側移過大會使隔墻和保護墻以及材料出現裂痕以及損害。其結構必須按照規定內的百分點對于不利情況計算出結構體系的層間位移角,框剪結構要大于剪力墻的結構,這兩種姐都都要小于規范要求,且有較大的充裕量,這說明兩種結構都要滿足剛度的要求。只是針對使用性能來講,剪力墻的墻體過多,結構自我承重力大,導致較大地震作用,混凝土和鋼材的使用量也高,與此同時還增加了基礎工程的投資建設,限制了建筑方面的靈活運用。因為框架結構能夠形成自由且靈活性強的利用空間,更容易滿足不同建筑的功能性,剪力墻具有比較大的抗側移剛度,這樣就會增加抗震力,從而減少了結構側移。
結論
綜上所述,隨著我國經濟的不斷發展,人民生活水平在不斷提高,相對地對小高層住宅產生極大的興趣和購買意愿,對于住宅的功能提出較高的標準要求,購房者希望住房在居住過程中能滿足較大的靈活性、實用性、變換性、多功能性的需求,所以,住房設計人員應在拿到開發商的設計圖紙后,為消費者著想,力圖經濟、適用、美觀的原則為社會做出更大的貢獻。
參考文獻
[1]葉獻國.建筑結構彈塑性地震反應中的能量表達及應用[J].合肥工業大學學報,1998,10(5):51-53.
[1]蔣魯蓉.鋼筋混凝土框架結構設計有關問題的初步探討[J].山西建筑,2008.(01).
關鍵詞:高層預制鋼筋混凝土;剪力墻;住宅結構;設計
中圖分類號:TU208文獻標識碼: A
剪力墻結構是建筑結構中常見的形式,對于高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構的設計具有多種形式。目前,較為常見的設計形式包括兩種,通過對這兩種形式的簡化,應用計算機軟件對其進行有效的分析、計算,實現了對高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構的設計的優化。下面就通過具體的工程對其進行詳細的分析。
1.工程概況
鋼筋混凝土剪力墻結構在我國高層住宅建筑工程中應用較為廣泛。通過PC技術實施的鋼筋混凝土剪力墻結構被稱為預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構,現階段由于沒有完善的設計規范以及配套的設計標準,所以PC結構設計在建筑住宅規范化、產業化發展的過程中具有重要的作用。
某工程為兩棟18層的住宅樓,建筑面積為2.36萬平方米。其中第一層為架空綠化空間;2~15層為標準層;16~18層具有局部退層。該項工程中,PC技術主要應用范圍是3~15層。兩棟樓房中一共有26層標準層。應用PCF構件,即在建筑外山墻中利用預制鋼筋混凝土剪力墻模板;采用PC+PCF混合構件,即在建筑前后外墻結構中采用預制鋼筋混凝土模板。
該工程中,PCF模板在工廠中事先制作好,形成模板與外飾面,并在施工現場進行安裝,將其當做現澆鋼筋混凝土剪力墻外墻模板結構,然后在結構內側設置相應數量的鋼筋。然后支設內膜結構,并安裝預制鋼筋混凝土模板,形成疊合剪力墻結構。具體情況如下圖所示:
預制外墻PC是通過將剪力墻結構外墻的填充墻部分,通過預制形成外模,在內側可填充輕質材料:外模使用鋼筋與現澆筑的墻以及梁連接起來。
2.高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計
該工程建筑抗裂度為Ⅵ度,剪力墻的抗震等級為4級。根據兩棟樓房建筑結構,建筑平面較為規則,建筑豎向結構較為連續。因此本工程能夠使用鋼筋混凝土剪力墻結構。在該工程建筑中設置地下結構一層,其基礎為預應力管樁結構,并以筏板作為輔助結構。PC結構設計與傳統的建筑結構設計存在較大的去唄,在內容上得到了更新與完善。實際設計中,主要采用以下兩種設計方式:
方式一:建筑項目中豎向抗側力構建全部采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構或柱結構。這種設計忽略了PC構建以及PCF構件剛度要求以及其對建筑相關結構的影響,將PC構件以及PCF構件當做建筑荷載設計在建筑整體結構體系中。設計過程中使用現行的軟件與設計規范對該結構設計方式進行計算與分析。
方式二:建筑結構中添加了PC與PCF構件結構,會增加剪力墻結構的剛度。根據可靠實踐證明,預制鋼筋混凝土疊合剪力墻彈性變形范圍內,現澆墻體結構能夠與預制模板結構協同作業。該設計形式就是根據實際的情況,合理設計預制鋼筋混凝土疊合剪力墻的厚度,控制建筑結構的剛度以及位移。疊合剪力墻墻體的厚度等于現澆剪力墻墻體厚度與預制鋼筋混凝土模板厚度之和。通過相應的建筑結構計算與分析,以建筑周期、結構位移、剛度等計算結果作為設計的主要依據。
3.建筑主體結構設計
通過相應的計算與分析,該工程所采用的設計方式,能夠通過PC結構進行簡化,并通過現行的設計規范與軟件形成相應的設計模型。在實際設計過程中,需要考慮到PC、PCF構件結構對建筑其他結構的影響,包括剛度的影響,并根據相關的計算對計算模型相關參數進行適當的調整。有關的設計參數必須符合設計規范要求,同時也應該與高工程設計方案相適應。
通過相應的計算,并對上述兩種設計形式計算結果比較中可知,PC與PCF構件對建筑結構剛度的影響程度。PC、PCF結構對結構周期、位移等都具有微小的影響,但是不會對建筑整體結構計算造成影響。在預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構設計過程中,不僅需要考慮PC、PCF結構剛度,還需要綜合考慮其對建筑結構剛度的影響,對建筑結構位移、周期進行有效的控制。
4.建筑結構設計中常見的問題
在高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計過程中,不僅需要對PC結構主體進行合理設計,還需要對相關構件結構進行合理設計,形成完整的設計模型、體系。在具體的設計過程中,常見的設計問題體現在以下幾個方面:(1)應該重視現澆混凝土結構域疊合剪力墻結構的協同工作,重視PCF構件對建筑結構中的優化作用;(2)在PC、PCF構件的脫模、運輸存放以及安裝就位和現場澆筑混凝土等施工狀況下的剛度以及強度計算應根據實際工程項目的設計以及施工開展;(3)Pc構件與主體建筑具有多種連接方案,柔性方案與剛性方案的特點不同,各有優勢以及缺陷,本工程所使用的是柔性方案;(4)在建筑結構體系當中,有其他部位預制構件的使用例如陽臺、樓梯和疊合樓板的預制件,能在一定程度上對建筑結構的導荷方式以及建筑模型的假定存在一定的影響,在實際的計算過程中應考慮全面;(5)在設計的設計過程中,應該加強對各個結構連接部位的設計,設置合理的連接構件,確保整體結構的穩定性。
5.總結
本文通過實際建筑工程,并以工程預制鋼筋混凝土疊合剪力墻結構設計的計算分析為基礎,對高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計方式進行分析探討,為相關人員在這一方面的工作提供能參考。我國建筑行業發展具有悠久的歷史,但是PC技術起步較晚,應用到實際工程中也相對較少,同時也沒有形成完善的設計規范以及施工標準與驗收標準。這就需要相關的工作者加強對該領域的研究,對PC結構設計進行不斷的完善,形成完善的設計模型與體系,為我國高層建筑發展提供技術支持,促進我國建筑行業的發展,為城市化建設作出更大的貢獻。
參考文獻:
[1]潘劍鋒.高層預制混凝土疊合剪力墻住宅結構設計經驗談[J].建材與裝飾.2013,26(8):124-125.
[2]李寧,汪杰,吳敦軍.高層預制鋼筋混凝土疊合剪力墻住宅結構設計[J].全國高層建筑結構學術會議論文.2012,26(3):57-58.
關鍵詞:鋼筋混凝土,裂縫,成因,控制措施
0.前言
通過大量的工程實踐和理論分析表明,鋼筋混凝土構件基本都是帶裂縫工作的,對縫寬符合《混凝土結構設計規范》要求的裂縫,對結構使用無大的危害,是允許其存在的。當混凝土裂縫的寬度超過規定的限值時,會影響建筑物和構件的適用性和耐久性,不僅有損外觀形象,還會造成鋼筋外露、腐蝕,減小建筑結構抵抗荷載的能力,降低建筑結構的整體性和剛度。本文針對建筑工程混凝土裂縫產生的原因進行分析,并結合實際工作中積累的經驗,提出防治措施。
1.鋼筋混凝土建筑物裂縫的成因分析
1.1荷載裂縫
此類裂縫是建筑物在荷載作用下,變形過大而產生的,主要是由于結構設計不合理,施工方法不正確,承載能力不夠以及地基不均勻沉降等原因造成的。裂縫出現的部位主要集中于受拉或受彎區域以及受震動嚴重的部位。
1.2溫度裂縫
水泥水化是一個放熱的化學反應過程,其間產生一定的水化熱。混凝土是熱的不良導體,特別是大體積混凝土,水化熱高,表面暴露在空氣中,散熱快,內部熱量散發不出來,使混凝土內外截面產生溫度梯度,特別是晝夜溫差較大時,內外溫度差別更大,內部混凝土熱膨脹變形產生壓力,外部混凝土冷縮變形產生拉力,由于此時混凝土的抗拉強度較低,當混凝土內部拉應力超過其抗拉強度時,混凝土便產生裂縫。這種裂縫一般會在混凝土澆筑后的3到5天產生,最初是很細的裂縫,隨著時間的發展繼續擴大,甚至會出現貫穿的情況。
1.3干縮裂縫
此類裂縫產生的主要原因是混凝土拌合物在澆搗完畢后,其內部的水份一部分泌出流失,一部分被水泥水化所用,還有一部分被蒸發,造成混凝土體積縮小。特別是在炎熱或大風干燥的天氣條件下,混凝土表面水分蒸發過快加之混凝土本身的高水化熱等原因造成混凝土產生急劇收縮,而此時混凝土強度幾乎為零,不能抵抗這種變形力而導致開裂。從混凝土中蒸發和被吸收水分的速度越快,干燥裂縫越易產生。裂縫位置多在混凝土表面,形狀不規則,長短不一,深度一般不超過50毫米。
2.鋼筋混凝土建筑物裂縫的控制措施
從以上分析可以看出,混凝土有裂縫是絕對的,沒有裂縫是相對的,所以對混凝土建筑物裂縫的防治目標,就是將其對建筑物的危害程度控制在允許范圍之內。為此在實際工程中應從設計和施工兩方面著手,共同預防和控制混凝土建筑物裂縫的產生。論文參考網。
2.1設計方面
2.1.1合理的建筑平面選型
建筑平面選型在滿足使用要求的前提下,力求簡單。平面復雜的建筑物,容易產生應力集中而造成墻體及樓板開裂。合理增配構造鋼筋提高抗裂能力,盡量避免結構斷面突變產生應力集中,在易產生應力集中的薄弱環節采取加強措施,適當增加附加筋,以增強其抗裂能力。設計人員應重視構造鋼筋的配置,選擇構造鋼筋的直徑和數量要適宜。 從設計上說,構造鋼筋很重要,結構設計經常忽略結構約束性質,從而產生構造性裂縫。所以,配筋不但要滿足結構承載的要求,而且還要滿足混凝土正常使用的要求,合理增配構造鋼筋有利于提高抗裂能力。
2.1.2減少地基的不均勻沉降
合理布置縱橫墻,縱墻開洞盡可能小。控制建筑物的長高比,長高比越小,整體剛度越大,調整不均勻沉降的能力越強。此外在基礎設計方面可以采取調整基礎的埋置深度、地基計算強度、墊層厚度等方法來控制地基的不均勻變形。
2.1.3合理設置變形縫
設置變形縫的位置和縫寬的選定要適當,構造要合理。可以把伸縮縫、沉降縫和抗震縫合并設置。因為建筑物長期暴露在大氣中,承受反復的驟冷驟熱,干濕作用等,所以除嚴格按照設計規范要求設置伸縮縫外,還應考慮其所處的外部環境因素的影響。當結構體突變或者設置的伸縮縫間距偏大,超出規范要求時應采取有效的防開裂措施,如增大配筋率、通長配筋、設置后澆帶、改善混凝土級配等。
2.1.4加大保護層厚度
適當加大保護層厚度,可以提高保護層的質量以及密實性,降低其滲透性,予以阻止或者延緩混凝土的碳化速度,提高劈裂強度。地下結構保護層厚,要加鋼絲網;樓板要布設設備管線,也要適當增加樓板厚度。
2.1.5加設次梁減少裂縫
在現代設計中,現澆板的寬度越來越大,長度越來越長,而樓板的厚度卻不能太大,如果在板下面的適當部位增加次梁,就可以增加板的剛度,減少板的撓曲變形,從而達到不出現危害性裂縫的目的。沒有條件設置次梁時,可以在易裂的邊緣部位設置暗梁,提高該部位的配筋率,從而提高混凝土的極限拉伸,有效地防止裂縫的產生。論文參考網。
2.2施工方面
2.2.1注重混凝土原材料的選擇和配比
混凝土中如果采用吸收率較大的骨料,干縮較大,骨料含泥量較多時,會增大混凝土的干縮性;骨料粒徑較大,級配良好時,由于能減少混凝土中水泥用量,所以混凝土干縮率較小。
混凝土原料的配合比應根據工程的要求,如防水、防滲、防輻射等進行認真分析,選擇最優方案?;炷恋乃冶葢跐M足強度要求及泵送工藝要求條件下盡可能降低?;炷林袚饺敕勖夯也粌H能替代部分水泥,而且粉煤灰顆粒呈球狀,可起到作用能改善混凝土的工作性和可泵性,且可明顯降低混凝土水化熱。為了滿足混凝土坍落度的要求,若只增加水泥用量,則會加劇混凝土干燥收縮,明顯增大混凝土水化熱,易引起開裂。因此,除了調整級配外,可摻入適量減水劑。
2.2.2強化混凝土澆搗工作的要求
混凝土的澆搗技術對混凝土密實度很重要,泵送流態混凝土同樣需要振搗,大體積混凝土在澆搗過程中會產生大量的泌水,應及時排除,有利于提高質量和混凝土的抗裂性。澆搗時振動棒建議采用垂直振搗,行列式排列,根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間,避免過震或漏振,應提倡二次振搗、二次抹面技術,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。嚴禁混凝土散落在尚未澆筑的部位,以免形成潛在的冷縫或薄弱點?;炷翝驳矫鎸訒r,表面應抹平壓實,以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡,以提高混凝土的密實度。
2.2.3采取合理的養護措施
保溫養護是混凝土施工的關鍵環節,其目的主要是降低大體積混凝土澆筑塊體的內外溫度差值以降低混凝土塊體的自約束應力。一方面應盡可能減少入模溫度,另一方面應采取保溫養護,以減少內外溫差。澆筑體的混凝土緩慢降溫是重要環節,越慢越好,為混凝土創造充分應力松弛的條件,與此同時還要在養護中使混凝土保持良好的潮濕狀態,這對增加混凝土強度和減少收縮是十分有利的。混凝土的拆模時間可根據工程部位具體情況確定,應盡可能多養護一段時間。及時回填土是控制早期、中期開裂的有力措施。論文參考網。土是混凝土養護的最佳介質,施工經驗表明,遲遲不回填圖的暴露工程裂縫最多。
3.結束語
通過上述分析。我們在充分了解混凝土裂縫產生機理的基礎上從設計和施工兩方面加強質量管理,采取科學合理的技術措施,可以有效的將混凝土裂縫控制在規范允許的范圍之內,從而保證建筑物達到安全、適用、經濟、合理的設計要求,確保人民群眾的生命財產安全。
參考文獻
[1]張雄.混凝土結構裂縫防治技術[M].北京:化學工業出版社,2007.
[2]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京:中國建筑工業出版社,2000.
[3]侯學軍.混凝土裂縫的成因及對策[J].科技資訊,2006,05:94-95.
論文摘要:結構設計簡而言之就是用結構語言來表達建筑師及其它專業工程師所要實現的東西。
1結構設計的概念及內容
結構設計簡而言之就是用結構語言來表達建筑師及其它專業工程師所要實現的東西。結構語言就是結構師從建筑及其它專業圖紙中所提煉簡化出來的結構元素。包括基礎,墻,柱,梁,板,樓梯,大樣細部等等。然后用這些結構元素來構成建筑物或構筑物的結構體系。把各種情況產生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。結構設計的內容可分為:基礎的設計,上部結構的設計和細部設計。
2結構設計的階段
結構設計的階段大體可以分為三個階段,結構方案階段,結構計算階段和施工圖設計階段。方案階段的內容為:根據建筑的重要性,建筑所在地的抗震設防烈度,工程地質勘查報告,建筑場地的類別及建筑的高度和層數來確定建筑的結構形式(例如,磚混結構,框架結構,框剪結構,剪力墻結構,筒體結構,混合結構等等以及由這些結構來組合而成的結構形式)。確定了結構的形式之后就要根據不同結構形式的特點和要求來布置結構的承重體系和受力構件。
結構計算階段的內容為:2.1荷載的計算。荷載包括外部荷載(例如,風荷載,雪荷載,施工荷載,地下水的荷載,地震荷載,人防荷載等等)和內部荷載(例如,結構的自重荷載,使用荷載,裝修荷載等等)上述荷載的計算要根據荷載規范的要求和規定采用不同的組合值系數和準永久值系數等來進行不同工況下的組合計算。
2.2構件的試算。根據計算出的荷載值,構造措施要求,使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構件的截面。
2.3內力的計算。根據確定的構件截面和荷載值來進行內力的計算,包括彎矩,剪力,扭矩,軸心壓力及拉力等等。2.4構件的計算。根據計算出的結構內力及規范對構件的要求和限制(比如,軸壓比,剪跨比,跨高比,裂縫和撓度等等)來復核結構試算的構件是否符合規范規定和要求。如不滿足要求則要調整構件的截面或布置直到滿足要求為止。
施工圖設計階段的內容為:根據上述計算結果,來最終確定構件布置和構件配筋以及根據規范的要求來確定結構構件的構造措施。
3各設計階段的基本方法
根據方案階段的主要內容,其基本方法就是根據各種結構形式的適用范圍和特點來確定結構應該使用的最佳結構形式,這要看規范中對于各種結構形式的界定和工程的具體情況而定,關鍵是清楚各種結構形式的極限適用范圍。還要考慮合理性和經濟性。
在結構計算階段,就是根據方案階段確定的結構形式和體系,依據規范上規定的具體的計算方法來進行詳細的結構計算,規范上的方法有多種,關鍵是結合工程的實際情況來選擇合適的計算方法,以樓板為例,就有彈性計算法,塑性計算法及彈塑性計算法。所以選擇符合工程實際的計算方法是合理的結構設計的前提,是十分重要的。
在施工圖設計階段,就是根據結構計算的結果來用結構語言表達在圖紙上。首先表達的東西要符合結構計算的要求,同時還要符合規范中的構造要求,最后還要考慮施工的可操作性。這就要求結構設計人員對規范要很好的理解和把握。另外還要對施工的工藝和流程有一定的了解。這樣設計出的結構,才會是合理的結構。
4規范、手冊及標準圖集和計算機在具體工作中的應用
結構設計的準則和依據就是各種規范和標準圖集。在進行不同結構形式的設計時必須要緊扣不同的規范,但這些規范又都是相互聯系密不可分的。在不同的工程中往往會使用多種規范,在一個工程確定了結構形式后,首先要根據《建筑結構可靠度設計統一標準》來確定建筑的可靠度和重要性;然后再根據《中國地震動參數區劃圖》,《建筑抗震設防分類標準》《建筑抗震設計規范》確定建筑在抗震設防方面的規定和要求,在荷載的取值時要按照《建筑結構荷載規范》來確定,這是建筑總體需要運用的規范。在工程的具體設計方面,涉及到砌體部分的要遵循《砌體結構設計規范》的規定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土結構設計規范》的規定;涉及到鋼筋部分的要遵循《鋼筋焊接及驗收規程》和《鋼筋機械連接通用技術規程》的規定;在基礎部分的設計時需要遵循的是《建筑地基基礎設計規范》的規定。最后在結構繪圖時則要符合《建筑結構制圖標準》的要求。在各種結構設計手冊中,給出了該結構形式設計的原理,方法,一般規定和計算的算例以及用來直接選用的各種表格。這對于深刻理解和具體設計各種結構形式具有良好的指導作用。推薦最好能參照設計手冊來手算典型的結構形式。
標準圖集是依據規范來制定的國家和省市地方統一的設計標準和施工做法構造。不同的結構形式有不同的標準圖集。設計中常用的有,結構繪圖時采用:平法制圖(03G101-1),砌體中的鋼筋混凝土過梁采用:過梁(L03G303),磚混結構抗震構造詳圖采用:L03G313,鋼筋混凝土結構抗震構造詳圖采用:L03G323,地溝及蓋板采用:02J331。需要說明的是,在選用標準圖集時一定要根據具體工程的實際情況來酌情選用,必要時應說明選用的頁號和圖集號,不可盲目采用。