发布时间:2023-09-22 10:35:43
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇混凝土的结构设计,期待它们能激发您的灵感。
前言:建筑行业的飞速发展使得混凝土结构面积以及尺寸越来越大,给施工裂缝控制带来了很大难度。混凝土结构物产生裂缝是结构物的承载能力、耐久性、防水性等的各种性能下降的主要原因。裂缝是混凝土中最常见而又最难以杜绝的缺陷,影响到建筑的使用寿命,所以合理的控制措施对延长结构物的使用寿命至关重要。据有关研究及实践报告显示结构物的裂缝问题属材料的固有特征,因此具有某种不可避免性。裂缝出现的原因多种多样,和混凝土材料的合格性、结构使用和维护等多方面相关,结构设计是先决条件,设计中需要针对不同的结构特征采取相应的抗裂措施。
一、工程概况及混凝土结构设计的重要性
目前,我国的建设工程事业的不断发展,框架结构在建筑工程施工中已经得到了普遍应用,可是,现代建筑设计也向复杂化和高层化不断发展。现在的建筑工程施工中混凝土已经被普遍应用,成为施工中最主要的原材料,然而我国的建筑中,混凝土的结构设计却并不完善,导致工程常常会出现裂缝问题,从而影响到建筑工程的质量,不利于我国建筑企业以及建筑行业的发展。所以,加强混凝土结构设计的技巧,采取相应的措施对我国的建筑行业以及国家经济的发展都有着深远的意义。
二、混凝土结构裂缝形成的原因
为了有效解决混凝土施工过程中存在的裂缝问题,需要对其产生原因做细致分析,导致混凝土裂缝的原因比较多,大概可以归纳为三方面,即原材料的配置、环境因素、以及施工设计。
2.1原材料的配置
混凝土中的外加剂、粗骨料、细骨料、水泥等材料不合格都会导致裂缝产生。比如水泥安定性不合格或者水泥比表面积较大,会导致混凝土因为需水量增加而使水灰比过大,水化热严重导致混凝土的开裂,还有骨料中含泥量较大也会增大混凝土的收缩率,因而也容易发生裂缝现象,另外由于外加剂不稳定,尤其减水剂质量,可能会出现减水率偏低,而为了达到混凝土的工作性能而增加用水量,水灰比的增大,较大水化热导致混凝土开裂。
2.2环境因素
施工现场环境恶劣,施工现场的温湿度也会对混凝土是否裂缝产生重要影响,混凝土具有热胀冷缩的性质,受温度影响较大。当混凝土水热化或者周围环境发生变化时,混凝土的内外温差变大从而发生变形产生应力,降低其本身的抗拉强度,当混凝土抗拉强度小于温度应力时就会产生裂缝。
2.3施工设计
现代建筑功能性和美观性兼备,导致建筑结构设计越来越复杂,为了能够满足人们的需要,出现了各种形式的结构体,这些结构体本身来说就容易产生裂缝,再加上施工设计的不合理以及施工难度及施工误差,从而产生裂缝。除了以上三个主要影响因素以外,混凝土裂缝问题还受到施工工艺、后续维护等方面的影响。工作中需要综合考虑并完善这些细节工作,才能有效改善混凝土施工实践工作,提升建筑工程质量。
三、结构设计时用的抗裂措施
3.1原材料的控制
要控制混凝土的开裂,首先需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。水泥强度达不到要求,水灰比过大以及水泥用量过大、外加剂使用不当等都能产生裂缝。混凝土原材料种类众多,其使用性直接决定了混凝土的质量。自20世纪初起,为增加粗骨料的粒径、降低水泥的用量等措施来将水化温峰降低从而达到抑制热裂缝的目的。
3.2减小环境温差
环境温差是日照温差与季节温差的总称。温差是影响裂缝产生的一个重要因素,所以要采取下列方法进行控制,即经有限元程序求解出温差应力然后根据计算值进行合理配筋亦或直接把配筋率提高到要求数值,从而提高配筋率来提高混凝土的极限拉伸的方案来减小温度应力对混凝土的影响。
3.3提高结构自身承载力
建筑工程设计过程中,虽然挠度和承载力都在标准规范的要求范围中,不过假使相比之下来说,承载力较小同时挠度较大造成的偏差也容易导致工程项目出现裂缝,那么,就需要提高结构的配筋率并且加大梁截面。同时,对混凝土相关项目的设计一定要考虑留出一定的安全余地。
3.4减小地基的不均匀沉降
地基不均匀沉降也是引起混凝土结构裂缝产生的原因,但是建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多。地基的不均匀沉降,引发混凝土受力不均导致裂缝现象。所以在设计的过程中要考虑到加强基础的整体性能,减小地基沉降对混凝土结构的影响。比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。
3.5控制地下室墙体的裂缝并设置后浇带
社会持续发展,出现越来越多的超长建筑,同时由于很多建筑的功能以及美观要求不让设置伸缩缝,这就需要结构专业采取相应的措施解决混凝土收缩和由于温度应力导致的结构裂缝和变形。混凝土结构设计不仅仅是本身的结构设计,还涉及到与其他构件之间的结构合作。为了控制地下室墙体裂缝的发生,可采取在墙体顶部以及腰部设两道暗梁的措施,并适当增设暗柱,以起到模箍作用或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝,在墙体中可设置适当数量后浇带。按规范要求,每30-40m间距留出施工后浇带,带宽80-100cm,钢筋采用搭接接头,在45到60天后浇筑。
3.6必要厚度的保护层
混凝土结构设计不仅是结构设计,还涉及到其他构件间的合作。在混凝土结构中,钢筋和混凝土都是其中一份子,两者之间要有好的承载力才能保证结构的整体性。钢筋在混凝土中锚固是钢筋与混凝同的保证,所以,要除去钢筋上的锈蚀、泥土,使钢筋和混凝土很好的结合,以确保混凝土对钢筋的握裹力。如果有锈蚀就很难保证混凝土和钢筋的充分结合,导致两者之间存在缝隙,导致混凝土产生裂缝,裂缝发展会导致混凝土剥落开裂,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。长期下去会造成承载力下降,甚至危及结构的安全。所以,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。
结束语
综上所述,随着建设工程业的发展,框架结构在建筑中应用广泛起来,但是现代建筑设计也向高层化发展,对钢筋混凝土提出更高的要求。混凝土裂缝直接影响到项目的美观性与安全性,要重点给予关注。混凝土的裂缝问题表现出不可避免性,需要从各个方面加以控制。文章详细分析了混凝土结构裂缝原因,以此为基础做出了相应的改进建议,希望可以促进相关工程实践工作的更好开展,全面控制,从而提高建筑物的整体质量,促进企业以及建筑行业的发展。
参考文献:
[1]方闽莉.混凝土结构设计抗裂措施探讨[J].江西建材.2014
[2]马建.浅析混凝土结构设计与抗裂处理[J].建筑・建材・装饰.2013(12)
[3]董萌.混凝土结构设计的抗裂措施探讨[J].中华民居.2014(6)
【关键词】混凝土结构设计;概念设计;结构构造;结构设计;结构计算
1、混凝土结构的概念设计
混凝土结构概念设计是将对混凝土结构的想法和意图初步进行检验的过程,主要是对混凝土性能、构件强弱、连接结构构造和混凝土结构体系等关键参数做以仔细试验和检验,由于这一过程的重点在于定性和可行性方面的检验,因此被成为概念设计。混凝土结构概念设计要点应该关注:第一,要确保混凝土结构应力集中,混凝土结构的重量、刚度和承载力应呈现均匀、连续性的分布,特别应该保证在水平面和垂直面的力学稳定性。第二,要注意混凝土结构的整体性,同一结构的混凝土单元应该牢固连接。第三,做到混凝土结构强柱弱梁,概念设计时应该将柱结构的尺寸尽量扩大,确保线刚度比值大于1。第四,做到强剪弱弯,混凝土结构要提高延展性和稳定性,需要加大混凝土结构的抗弯性能,提高其抗剪能力,因此在设计工作中应该采用强剪弱弯的策略,确保剪切性的提高。第五,提高混凝土结构抗脆性破坏的能力,对于钢筋锚固滑块、混凝土压碎和混凝土剪切破坏等问题应该采用提高结构横截面和支撑面等措施进行防护。第六,减少混凝土结构的钢筋使用,在结构应力比较大的区域如果其抗震性能和承载能力已经符合要求,就应该避免钢筋的盲目增加,这会对建筑结构重量带来无谓的提升,也会对建筑造价带来极大的浪费。
2、混凝土结构构造的要点
混凝土结构构造过程是混凝土概念设计的计算步骤和具体化。混凝土结构构造环节中主要是力学计算,达到验证构件承载力及变形的目的,此外,通过混凝土结构体系计算,确定混凝土构造和合理性和传力的明确性。混凝土结构构造的原则为:尽量缩短混凝土结构传力的距离、提高混凝土结构工作的效能,降低混凝土结构的材料耗费。混凝土结构构造应该重点做好如下工作:第一,对于混凝土大跨度的框架结构应该注意楼梯间处框架柱的连接构造,一般将柱体设计为短柱,加密柱体箍筋的密度,且做到于楼梯平台梁项链。第二,对与混凝土框架结构的外立面有带形窗设计时,应该采用连续的窗过梁设计,将外框架柱设计短柱形式,加强混凝土构造的性能。第三,当混凝土框架结构的长度过长时,应该采用后浇带处理技术,避免有害裂缝的产生。第四,混凝土结构后浇带构造部位应该加强处理设计。
3、混凝土结构设计的要点
3.1混凝土结构设计的原则
首先,混凝土结构设计应该坚持科学设计原则,要在混凝土结构设计工作中无时无刻不体现科学性。其次,混凝土结构设计应该坚持节约原则,对于已经达到强度和能力的部位,尽量少用或不用加强措施。最后,混凝土结构设计应该坚持实事求是原则,应该尊重施工实际、原材料实际,以切实有效的设计保证混凝土结构的性能和强度。
3.2混凝土结构设计应与实际施工相一致
混凝土结构的设计首先应满足实际的施工工艺,当出现施工工艺与结构设计发生矛盾时应该更改设计,采用便宜的措施进行处理,因此在混凝土结构设计方案阶段应该多做与实际施工和施工工艺的协调工作,减少不必要的矛盾和麻烦。
3.3混凝土结构荷载要设计精确
混凝土结构荷载包括:混凝土结构自重、设备荷载和设计载荷,混凝土结构设计中还要对风、雨、雪、地震力、温度应力等活性荷载有估算,使混凝土结构设计的计算中不要漏掉各种可能性的荷载,制止可能出现的混凝土结构安全隐患。
4、混凝土结构计算的要点
4.1混凝土结构计算简图的处理技术
混凝土结构简图的计算中应该确保简图选取的科学性,以保证混凝土结构计算结果的准确性。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。
4.2混凝土结构计算参数的确定
首先,科学选择地震加速度值,在混凝土结构计算中应严格注意地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值,确保混凝土结构的稳定性。其次,混凝土结构填充墙的计算周期和计算强度应该有效调整,确保混凝土框架结构的稳定,折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7~0.9。其三,当利用SATWE或TAT设计软件进行计算时,应该将梁刚度放大,中梁取2.0、边梁取1.5,以便提高梁体的稳定性。最后,多层混凝土框架结构的梁设计中,应该适当放大弯矩系数,并进行活荷载的布置计算,以便利于多层混凝土框架结构的稳定。
4.3复核混凝土独立梁箍筋的计算结果
通常使用的SATWE软件缺乏独立梁这一情况的设计,都按公式进行计算,有时会造成计算结果偏小,设计中若遇到有独立梁存在的情况,应对梁箍筋的计算结果必须进行手算复核来确保稳定。
4.4混凝土结构节点核心区抗剪的验算
大跨度、大空间、大荷载的核心区节点设计必须经过抗剪演算,应遵循“强柱弱梁更强节点”的原则,一二级抗震等级的节点还应进行受剪承载力计算。由于梁柱中心线重合较难,柱截面比较大,对柱节点核心区的构造和受力都有较大的不利影响,这就更需要抗剪验算进行检验。
参考文献:
[1]尹明,陈绪坤,郑海峰.结构设计中应该注意的问题[J].科技致富向导.2011(05)
[2]黄海涛,黄慎江.结构设计中概念设计方法应用的探讨[J].工程与建设.2010(04)
[3]齐书俊,但功水.徐州地区住宅结构设计通病的防范[J].山西建筑.2007(12)
【关键词】长悬臂悬挑 桁架 PK和SATWE
一、工程简介
本项目为一栋地面五层、地下一层建筑,地上总建筑面积3.7万平方米,地下建筑面积1.2万平方米。由一层的商业步行街、二三层的大型连锁超市、四五层的休闲及酒店组成。
本项目采用钢筋混凝土框架结构,房屋总高度为24.00m,抗震设防类别为重点设防类别(乙类),设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,基本风压W0=0.35KN/m2 。为满足建筑功能和立面需求,本项目的东北角二层为架空,三~四层为超过8.4m的双向悬挑,二~四层东北角局部结构布置简图如下图所示:
二、结构方案选型
本项目东北角的双向长悬臂悬挑,已超出常规混凝土构件的适用范围。按一般设计思路,可采用混凝土预应力悬挑梁,该方案具有技术成熟可靠、截面可控等优点,但因预应力体量较小、施工相对较麻烦、施工工期较长且造价高等诸多弊端而被摒弃。结合本项目三~四层均为双向悬挑,且悬挑处为玻璃幕墙的特点,对本长悬臂悬挑拟采用混凝土桁架结构。
本项目三、四层X方向悬挑8624mm,Y方向悬挑8400mm,三~四层层高5400。混凝土桁架拟采用三、四层楼面梁分别作为上、下弦杆,中间设置斜向支撑。为充分利用混凝土构件的抗压强度明显高于抗拉强度的材料特性,在前期试算时,笔者对不同斜腹杆的布置方案进行比较,最终决定采用受拉斜杆数量较少的布置,即设置了一道X型斜撑、一道一字型斜撑,如下图所示:
三、结构计算
混凝土桁架为超静定结构,且各节点均为刚性连接,由于刚性节点的轴力与铰接桁架的轴力相差不大,故一般可简化成按铰接桁架计算。上下弦杆一般可简化为支撑于节点的连续梁,斜腹杆一般可简化为压弯(或拉弯)的斜撑构件。
本桁架上、下弦杆承受着楼面及墙体荷载,由于桁架矢高H(即三层层高)较高,且X、Y方向均采用桁架悬挑行成空间受力体系,所以上下弦杆及斜腹杆截面均较小。
本项目采用中国建筑科学研究院编制的PKPM进行计算,在建模时,上、下弦杆按梁单元输入,斜腹杆按斜杆输入。由于本项目的桁架仅局部设置,且相对较简单,可采用“PK”按单榀框架进行计算,X方向桁架PK计算的立面、荷载如下图所示:
PK可分别输出单榀框架弯矩、剪力、轴力、配筋等包络图(限于篇幅,本文未一一列出)。以上图中斜腹杆A为例,PK计算结果如下:
混凝土 柱 10
截面类型= 1; 布置角度= 0;计算长度: Lx= 5.40, Ly= 5.40
构件长度= 5.40; 计算长度系数: Ux= 1.00 Uy= 1.00
抗震等级: 三级
截面参数: B= 500, H= 400
设计规范: 砼规范GB 50010-2010
柱下端最大配筋对应组合号: 16, M= 15.71, N= -66.28
柱下端单侧计算配筋 As= 231.
柱上端最大配筋对应组合号: 7, M= 16.52, N= 101.99
柱上端单侧计算配筋 As= 287.
柱单侧构造配筋 As= 650.
柱抗剪最大配箍对应组合号: 1, V= 5.21, N= -89.82
柱抗剪计算配箍(按100mm间距输出):Asv= 123.
柱抗剪构造配箍:Asvmin= 324.
抗震最大轴压比对应组合号: 54, N= -72.93 轴压比= -0.025
按此PK计算结果,斜腹杆A为构造配筋,计算配筋面积As=650mm2,若此计算结果进行构件设计, 根据《混凝土结构设计规范GB50010-2010》,按偏心受拉相关公式计算裂缝宽度,即:
,求得
不满足规范要求。斜腹杆A实际设计配筋为12Φ20,经正常使用极限状态验算,裂缝宽度满足规范要求。
为考虑桁架的整体作用,本项目也采用SATWE进行整体计算(因本项目地处6度设防区,未对长悬臂进行竖向地震力计算)。由于桁架的上下弦杆及斜腹杆均为压弯(或拉弯)构件,为准确计算出桁架杆件的轴力,将上下弦杆所在的相关楼层区域楼板定义为弹性板膜(计算显示与桁架相连的部分梁均出现较大轴力,设计时应引起重视)。X方向桁架的计算内力(立面显示)及变形图如下:
经计算发现桁架的内力分布、变形曲线与方案预期及PK计算均不符。以上图中“下弦杆B”为例,其内力及挠度图更接近于独立悬挑梁特征。据分析发现, 在使用SATWE计算时,选择“模拟施工”的加载方式,软件按楼层分层行成刚度并叠加,使得桁架的下弦杆并没与斜腹杆形成整体而孤立存在。于是,将SATWE楼层刚度及荷载加载方式改为“一次性加载”,计算后发现内力及变形曲线与方案预期一致。“一次性加载”计算后的X方向桁架计算内力(立面显示)及变形图如下:
经比较,在荷载准确、假定合理时,PK和SATWE计算的结果差异较小,均可用于指导结构设计,满足工程精度需要。桁架立面示意图如下:
四、施工图设计
基于长悬臂桁架自身的难点及特点,在施工图设计时,设计者着重注意了如下几方面:
1、为防止施工出错,设计绘图时摒弃传统的平面表示方法,对桁架悬挑绘制了三维线框透视图、立面图、大样剖面图,后期根据工程需要又补充了钢筋放样图。
2、考虑桁架弦杆承受较大轴力的特点,设计要求上、下弦杆及斜腹杆纵筋均应采用整根钢筋,不得采用机械连接或焊接连接,且钢筋在节点处均按受拉要求锚固。
3、为便于节点处钢筋的锚固和防止应力集中,在桁架的弦杆节点交汇处设置转角加腋。
4、此桁架为长悬臂,为空间受力体系,且自重较大,设计要求应在上弦杆混凝土强度达到100%后方可拆模。
五、总结
通过本项目实例,对长悬臂桁架的设计计算方法、构造措施及施工工艺进行归纳总结,可得出如下结论:
1、在条件允许的前提下,通过利用两层或多层楼层空间行成桁架,可实现混凝土构件较大跨度的悬挑,且桁架具有构件截面尺寸小、造价低、施工工艺简单等优点。
2、PKPM软件中PK、SATWE均可对常规混凝土桁架进行计算,其结果可以满足一般工程精度需求,但应注意PK未对构件进行正常使用极限状态验算,SATWE应采用合理的假定及对结果进行有效分析后方可用于工程实际。
3、桁架为超静定复杂结构,设计计算时应根据实际工程情况精心分析,取得最优的结构方案;同时,桁架的受力、变形会对周边相邻的结构构件产生影响,设计中应加强周边梁、柱等构件的分析。
参考文献:
[1]建筑结构荷载规范(GB5009-2012),中国建筑工业出版社
[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2010),中国建筑工业出版社
[关键词]钢筋混凝土;结构设计;规范;概念设计;问题
中图分类号:TU973.12 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)18-0220-01
1、钢筋混凝土柱的结构设计
1.1 钢筋混凝土柱的截面设计
一般在对钢筋混凝土结构进行设计时,首先需要按照至下而上的顺序对截面尺寸进行调整,通常框架结构的柱按照这一顺序变化比较合理,此外,还应创建合理的柱模板,柱断面变化次数不宜太多,柱断面变小也不宜设在同一层,以节约投资,使设计更合理。除了柱截面变小与混凝土强度降低宜设在不同层外,而且柱截面变小剧烈。否则抗侧刚度减少较多,对抗震不利。柱截面尺寸减小的间隔层数为四层,如果间隔太疏又起不到节约投资、降低造价的目的;太密会造成模板浪费、施工不便。每次每侧减小以150mm为宜,减得过多会导致结构竖向刚度变化异常。例如柱截面从550@550变为450@450,柱的线刚度会减少了60%左右,对于纯框架结构其抗侧刚度就减小过多。如果柱截面变化过大时应将柱分批在不同楼层进行截面变小。同时钢筋混凝土柱截面的最小尺寸应符合相关规定。
1.2 钢筋混凝土柱箍筋的肢距设计
根据混凝土结构设计的有关规定可以看出,在对钢筋混凝土柱加密区的箍筋内箍筋肢距进行设计时,要保证一级抗震等级不能超出二十厘米,二三级抗震等级则不能超出二十五厘米,同时保证箍筋直径在二十倍中的较大值;四级抗震等级不宜大于三十厘米。按一般的理解,箍筋肢距应为每肢箍筋的水平距离。本文作者对箍筋肢距的解释为钢筋混凝土柱纵向钢筋的箍筋拉接点的距离,这样不仅可以顺利对柱钢筋的拉接还便于施工的要求。而不少设计人员在设计时将箍筋肢距一律按均匀分布且小于二十厘米,导致混凝土浇捣困难,必须使用导管,将混凝土引导到根部,是不能让其从高处直接坠落的,然后逐渐向上浇灌。如果箍筋肢距过小,将无法使用导管。
2、关于梁的结构设计
梁的截面高度是由挠度与配筋控制其下限值,由裂缝允许值控制上限值。设计中很多人取较大的梁截面以保证挠度满足要求。但大截面低配筋率梁对抗裂并不利,经过适当配筋调整,裂缝宽度能勉强地满足要求,其计算裂缝宽度很小,然而这种梁出现裂缝的可能性较大。
2.1 钢筋混凝土梁侧的纵向钢筋设计应该注意的问题
根据相关要求我们可以发现,梁腹板的高度大于45cm时,梁的两个侧面设计应该满足纵向构造要求,纵向构造钢筋之间的距离需要保持在20cm以内,每一侧的截面面积应该大于或等于腹板界面的0.1%,钢筋混凝土梁侧纵向钢筋的直径一般为十五厘米左右。在钢筋混凝土结构的实际设计中,常会遇到钢筋混凝土梁侧抗扭纵筋很大,对上述情况应在计算上做合理的调整,由于电算设计时候的抗扭纵筋面积较大。对跨度较大的钢筋混凝土次梁支承于主梁上时,钢筋混凝土次梁的支承端会对主梁产生较大的扭矩,在电算程序中钢筋混凝土次梁的端支座为绞接造成的。目前电算程序在结构构件计算时尚未考虑现浇楼板对钢筋混凝土梁扭转影响,必须需要人为地给程序一个梁扭矩折减系数,合理选择钢筋混凝土梁扭矩折减系数是必要的。调整后计算出来的钢筋混凝土梁的抗扭纵筋面积会很大,必须保证箍筋的配筋率满足规范的规定。
2.2 针对强柱弱梁的结构设计
强柱弱梁的概念最早是在抗震设计中提出的,钢筋混凝土柱的结构设计直接关系着整个建筑物的安全性能,因此我们需要减少钢筋混凝土梁的破坏。强柱弱梁设计理念一定要将这一概念设计贯彻下去。严格控制钢筋混凝土柱轴压比,笔者认为轴压比不宜过大,且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理,建议适当加强角柱、边柱的配筋,所有钢筋混凝土柱建议纵筋均不宜小于20mm,同时应该全柱通长加密箍筋,且配箍率满足规范要求,矩形截面柱对称配筋。而对梁配筋则建议应配足梁中部筋,以使地震作用下梁铰机制的形成,避免柱比梁先屈服,使钢筋混凝土梁端能先形成塑性铰,使柱端受弯承载力比梁端的实际受弯承载力大。
3、关于基础的结构设计
在整个建筑工程开展过程中影响工程造价及施工质量的主要因素就是地基基础,这是在工程设计过程中相关人员十分重视的结构设计内容,由于地基设计的好与坏直接关系到后期设计工作的有序开展,还可能会造成无法弥补的损失。所以,在进行地基基础设计时,在地基基础设计中要注意地方性规范的学习。避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。因此在基础设计时,应充分重视工程当地的规定要求,最好能参考邻近已建建筑物设计经验,可使基础设计更加经济、合理。如某综合楼工程,抗震设防烈度为8度,建筑总高度100m,采用框架核心筒结构,基础设计采用筏板基础。在利用程序计算时,主楼下的筏板板厚达到3m,配筋量大。规范基础冲切计算也未考虑基础底板下土的影响,在参考类似工程经验后,设计基础筏板厚度定为2.1m,使筏板厚度减少近30%。
3.1 基础的最低混凝土强度等级
有关规定中提到建筑地基的扩展基础混凝土强度等级不应低于C20,规范还规定基础的最低混凝土强度等级二a类为C25,二b 类为C30。规定高层建筑基础的混凝土强度等级不宜低于C30。
3.2 基础的最小配筋率
墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础的最小配筋率如何确定存在分歧。混凝土结构设计相关规定了受弯构件的最小配筋百分率的值;而建筑地基基础设计中规定:基础底板的配筋,应按抗弯计算确定。
4、结语
设计是一个工程开展的最初环节,同时也是最关键的环节,直接关系到之后各个环节的落实,钢筋混凝土结构设计也是如此。如果在设计过程中有任何的参数选择失误都会给整个设计带来影响,严重的甚至无法弥补。该文重点针对钢筋混凝土结构设计中常见的问题进行了分析,并在此基础上提出了一些建议。在今后的钢筋混凝土结构设计过程中,经常钢筋混凝土结构总结设计的经验,使设计更经济、合理。
参考文献:
[1] 混凝土结构设计规范GB50010-2010.中国建筑工业出版社.2010.
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申明:本网站内容仅用于学术交流,如有侵犯您的权益,请及时告知我们,本站将立即删除有关内容。 摘要:钢筋混凝土框架结构是目前建筑行业最常用的结构形式之一,由于具有传力明确、布置灵活、能够满足多种功能需要,混凝土框架结构在各种多层工业与民用建筑中得到广泛应用。但是在混凝土框架结构设计中,仍存在一些概念性和实际性的问题,需要设计人员予以重视,以保证设计质量和建筑质量。 关键词:混凝土;框架结构;设计要点 Abstract: reinforced concrete frame structures is the construction industry the most commonly used at present, because has definite force transmission, flexible layout, to meet a variety of needs, concrete frame structure is widely used in all kinds of multilayer in industrial and civil architecture. But in the concrete frame structure design, there are still some conceptual and practical problems, designers need to be paid, in order to ensure the design quality and the quality of construction. Keywords: reinforced concrete; frame structure; design points 中途分类号: 文献标识码:A
混凝土框架结构主要由楼板、梁、柱和基础这四种承重构件组成,其中,主梁、柱与基础构成了平面框架,各个平面框架再用连续梁连接起来,从而形成空间结构体系。在层数和高度合理的情况下,框架结构可为建筑提供较大空间。这种结构可进行灵活的平面布置,能够满足多种工艺和功能的要求。下面介绍几个混凝土框架结构设计的要点。 1.结构的抗震等级选定
在进行结构设计时,先要根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2004)来确定建筑的类别。对丙类建筑而言,其抗震等级比照该地的抗震设防烈度进行计算;而对于乙类建筑,地抗震措施应该符合该地的抗震设防烈度要求,但是,若该地抗震设防烈度为Ⅵ~Ⅷ,则建筑物的抗震措施(体现为抗震等级)应该符合抗震烈度提高一度的要求;若某地的地震设防烈度为IX,则建筑物的抗震措施应符合比IX的抗震设防烈度更高的要求。 2.振型组合数的选取
振型组合数的选择有相关要求,对于较高的建筑,若不必考虑扭转耦联,则其振型数应≥3;若振型数须多于3,则宜取3的倍数,但应不大于层数;若建筑物的层数不大于2,则振型数可选择建筑物层数。对不规则建筑而言,若考虑扭转耦联,那么振型数应≥9;若结构的层数较多或结构刚度突变较大,那么振型数应多取:例如,若建筑的混凝土结构有转换层或顶部有小塔楼,其振型数应大于12甚至更多,但最多不能超过层数的3倍;只有在定义弹性楼板,且根据总刚分析法进行分析,认为有必要才可取更多振型。 3.关于混凝土结构计算和参数的要点
3.1关于计算简图的处理
在混凝土框架结构设计中,能否选择正确的计算简图,直接影响计算结果是否准确。最容易发生问题的就是关于基础梁的处理。一般而言,基础梁是基础的一部分,通常设置在基础的高度范围以内,计算底层高度是则应选取基础顶面到一楼楼板顶面的高度。基础梁只需考虑上部墙体的荷载,因此其构造只要达到普通梁的标准即可。若需设置基础拉梁,其断面和配筋可根据设计,截面的高度选柱中心距的 1/12~1/18,纵向受力的钢筋取所其连接的柱子的最大轴力设计值的十分之一作为拉力进行计算计算。但是,当基础埋得过深,便需要减少底层的计算高度和底层的位移,此时设计者可在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时,基础拉梁必须作为单独一层输入,底层计算高度便应取基础顶面到基础拉梁顶面的距离,二层计算高度则是取基础拉梁的顶面到一层楼板顶面的距离。基础拉梁截面及配筋要采用实际的计算结果。此外,若电梯井道采用钢筋混凝土井壁(设计时应尽量避免),那么简图定要根据实际情况输入,否则可能造成顶部框架柱的设计存在安全隐患。
3.2关于结构各种参数的选取
3.2.1设计基本地震加速度值
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)的规定: 若抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值则应分别为0.1g和0.15g两种,若抗震设防烈度为8度,则设计基本地震加速度值分别为 0.2g和 0.3g两种。在计算中应该严格根据地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值。
3.2.2结构周期折减系数
由于有填充墙存在,结构的实际刚度会大于理论计算刚度,实际周期则会小于计算周期,这样理论算出的地震作用的效应偏小,会使结构处于不安全状态。因此要对结构的计算周期进行进行必要折减。折减系数据填充墙材料及数量在0.7~0.9之间进行选择。
3.2.3梁刚度放大系数
SATWE或TAT等计算软件的梁输入模型都是矩形截面,没有考虑因楼板形成T型截面而引起刚度增大,造成结构实际刚度大于计算刚度,因此算出的地震剪力偏小,从而使整个结构偏于不安全。因此在使用计算软件时应适当放大梁刚度,放大的系数以梁取2.0边梁取1.5较为适宜。 4.混凝土框架结构构造配筋
4.1框架外挑梁配筋
由于占地面积受到限制,建筑要求某种特定的使用功能或者结构原因,建筑工程有时会在框架的梁端设计挑梁。而框架梁荷载和外挑梁的实际荷载是有不同的,因此框架梁和外挑梁的断面尺寸也会有所不同。有的设计人员在绘制设计图时只将框架梁上的某几根主筋向外挑梁延伸,却不知有些主筋事实上根本无法延伸进挑梁,等到施工时才发现这个问题,但往往为时已晚。
框架梁和外挑梁下经常会设置钢筋混凝土柱。在计算柱的内力和配筋时,有些设计者常会把它误认为构造柱,误认其配筋为构造配筋,悬臂梁也并没有按照计算配筋,这就可能导致水平荷载作用下的承载力不足,危害建筑安全。
4.2框架边柱柱顶配筋
对于混凝土框架结构的高层建筑,水平荷载对于结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力和高度的平方成正比;顶点的位移和高度的4次方成正比。水平荷载是设计中需要控制的因素。框架顶层的风荷载较大,而屋面结构的荷重传给边柱的轴向总力比楼层边柱的总力要小,显然柱顶会有大偏心问题,顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距大于0.5倍的柱截面高(e0>0.5h)。根据框架结构的构造要求,横梁上部钢筋应全部伸入柱内,且伸过横梁下边;柱内一部分钢筋伸到顶端,另一部分则伸到横梁内部,而根数依计算确定且不能少于2根。设计人员在设计图时会将边柱柱角的钢筋弯入梁内,但由于柱宽大于梁宽,柱角的纵筋要完全伸入梁内是不可能办到的,这应该引起设计人员的注意。
4.3框架梁、柱箍筋配置
根据《建筑抗震设计规范》的规定,工程设计中常取的梁、柱箍筋加密区的最大间距是10厘米,非加密区的箍筋最大间距为20厘米。在电算程序信息中也通常将梁、柱箍筋加密区的间距内定为10厘米,由设计人员根据规范确定箍筋的直径和肢数。当框架梁中由于种种原因纵向钢筋超筋时,梁端如果适当加大抗剪承载力对结构抗震很有利,这也是为什么当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时,规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2mm。对于框架柱,当框架内定柱加密区箍筋的间距为10厘米时,有时也有可能因为非加密区箍筋间距采用20厘米而引起配箍不足。需指出的是,非加密区在配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求。