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混凝土结构设计标准

时间:2023-07-19 17:31:34

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇混凝土结构设计标准,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

混凝土结构设计标准

第1篇

关键词:给水排水工程 伸缩缝 结构设计标准

2002 年由建设部和中国工程建设标准化协会颁发了一系列给水排水工程结构设计技术标准,在执行过程中审查施工图发现,在若干问题上易出现偏差, 特此针对这些问题作出说明和建议。下文分几个方面对问题进行阐释。

一、关注给水排水工程结构特征及其应用标准

国家标准与协会标准的应用根据我国1989 年颁发施行的 中华人民共和国标准化法,规定我国实施强制性和推荐性两类标准。强制性标准主要是针对:人体健康,人身、财产安全、环保方面。推荐性标准的对象是纯技术性的,相当于国外的学术团体标准。 制订这些技术标准都经过科学论证和大量的工程实践经验的总结,可以极大地解脱设计人员的自我探索精力,很少有人会弃之不用而甘冒风险。

给水排水工程结构的设计要求,完全不同于民用建筑结构也不同于水工结构。据此,给水排水工程结构设计需要有一系列针对性强的设计标准。自20世纪70 年代原国家建委和建设部开始组织制定这方面的设计标准和相应的施工验收标准。需要强调的是对管道进行结构设计,不能只按产品标准随意选用,需通过结构设计核算后,选定合适的产品。

总之,给水排水工程结构设计应按本系列的标准执行,除在系列标准中说明引用其他标准外,一概避免混用民用建筑结构的设计标准。

二、 保证结构耐久性的措施

1. 材料:配制混凝土的水泥品种、水灰比的控制、 碱含量的限定、 强度等级、 抗渗和抗冻等级等要求。

2.构件截面设计:①按弹性体系,不考虑塑性内力重分布;②对中心受拉或小偏心受拉的构件,需按抗裂度核算,不允许裂缝出现;③对于受弯、大偏心受拉或压的构件,要以控制裂缝宽度进行核算,避免构件内钢筋在开裂部位加剧锈蚀,影响结构的耐久性。

3.构造措施:钢筋净保护层厚度的最小值规定;提高构件均匀碳化过程的时间;敞口水池顶端设置加强筋、超长池壁设置变形缝及纵向每侧温度筋的最小配筋率。

三、裂缝宽度计算式

钢筋混凝土结构构件裂缝宽度计算式,在2002年颁发的给水排水工程结构设计系列标准中,仍引用 给水排水工程结构设计规范gbj69 84 中的公式。应用此项公式的计算结果以及对受弯、大偏拉、大偏压的衔接计算,与民用建筑的 混凝土结构设计规范 gb50010 2001中的计算公式得出的结果不相等同,后者通常要大些。所以,应该充分注意到裂缝宽度计算公式的重要性,而且钢筋的配置量取决于裂宽的限值。

钢筋混凝土结构构件的裂缝宽度计算是难度很大的,由于影响因素众多,根据现有的试验数据,不裂缝间距,裂缝宽度的离散性一般都很大,若要由此建立一个较精确的计算式是现实的。对此,英国bs8110标准中已给予充分的表叙,其用词为assessment(估计),区别于其他条文中的calculation。据此,对裂缝宽度的计算公式,还应立足于与工程实践的适应性。

四、关于闭水试验工况

对于贮水构筑物的结构设计中,均需考虑闭水试验工况。主要是针对地下式水池的闭水试验工况,规范规定在强度核算基础上还应进行限制裂缝宽度核算。争议之处,并不在于是否需要核算裂缝宽度,而是在对应的计算式中,裂宽发展的时间效应系数取1 8是否合适。从试验角度,裂缝宽度大部分在不长的时间内形成,在闭水试验的几天时间内,裂缝开展已大部分形成。尽管从理论上可以取小于1 8 的系数,但具体取值尚难以定量。目前只能取1 8 ,待积累经验后,再作完善。

五、关于变形缝的设置与外加剂的应用

对盛水构筑物而言,体量大,在混凝土浇筑成型过程中, 由于水化热的影响经常导致池体开裂,据此规范提出设置变形缝的要求。如英国bs 标准中列有详尽的规定。在国内盛行混凝土的配制中,常以外加剂替代变形缝来补偿混凝土的收缩。为此,《规范》提出了应用的条件,强调了工程实践经验。这里的涵义是多方面的。

不能简单地认为掺入外加剂是灵丹妙药,可以妥善解决池体开裂现象,工程实践已反映了多起构筑物施加外加剂后仍然出现墙体开裂的状况。对此,应该明确《规范》首先强调的是设置变形缝,通常只是在结构上处理比较困难时,才考虑掺加外加剂扩大以变形缝间距,且不得超过《规范》规定间距的两倍。

变形缝处若施工不佳会渗漏水的说法,显然是不合理的。首先,如果施工质量不佳,不论在任何部位都是不能允许的;其次是现行的变形缝构造并不是很复杂,不难保证施工质量。

六、矩形盛水构筑物的角隅应力应予重视

矩形盛水构筑物的墙体拐角处,不论墙体是竖向单向受力还是双向受力,均将受到由于相邻墙体约束引起的弯曲应力,以及相邻墙体传递的边缘反力。从近两年施工情况来看,一般对相邻墙体传来的边缘反力易遗漏。尤其是对于中隔墙,通常视为不受力,实际上其端部要承受与之相连两侧墙体上的边缘反力,应以控制开裂核算。

七、结语

本人根据给水排水结构设计规范和已建工程较经验,提出了一些有关意见和建议,以供同行参考。希望大家在施工过程中多注意积累实践经验,注意细节问题,并加以总结。其目的是使结构设计更加完善,提高质量水平。

参考文献:

[1]给水排水工程结构设计规范编制组.《给水排水工程结构设计规范 》[s]

[2]胡德鹿.新规范结构的设计使用年限[j].工程建设标准化,2005年第2期

[3]国家标准.给水排水工程构建物结构设计规范(gb50069-2002)[s]

第2篇

关键字:混凝土;结构设计;缺陷;解决措施;

中图分类号:TV331文献标识码: A

前言:在中国建筑工程混凝土构造设计方法中存在技术标准和安全系数差距过大,规划和施行过程中人为的过错,耐久性规划办法存在疑问,设计办法中安全检查出现疑问。对于这些疑问提出以下措施,提高技术标准,加强安全系数,加强构造的耐久性和资料的耐久性,加强设计过程中的质量监管,进一步提高设计方法中的安全检查,信任经过咱们的尽力,会使疑问成为优势,进步混凝土构造设计方法的施行和使用。

一、混凝土结构设计存在的缺陷

1、安全系数和技术标准差距较大

技术标准的误差是建筑中混凝土结构设计的一大缺陷,技术标准制定的不够详细明确而导致误差比较大。严格的讲,在建筑设计过程中并没有明确的拟定应履行的相关条例说明,安全系数也是又一影响因素。依照我国目前混凝土设计架构的相关说明,混凝土设计架构的牢靠程度占据十分重要的位置。结构设计合理可靠程度只针对于结构的部件,其安全系数还是取决于荷载系数的值。安全系数的标准设置与荷载系数的值之间存在较大的关联。据相关研究数据表明,美国和英国的荷载安全系数比我国高出15%~22%,欧洲的荷载安全系数比我国高出8%,欧美国家的强度安全系数比我国高出约16%,西方国家的钢材强度安全系数比我国高6%。如我国规定设计柱子的静载和若动的比例为2∶1;我国建筑材料和荷载安全系数等影响建筑承受力的值也低于33%,与发达国家相比也低27%。因此,安全系数和技术标准都存在误差比较大的情况,结构设计师应该给予重视并予以解决。

2、结构设计和实际建造中的人为误差

人为的误差也是混凝土结构设计中存在的又一问题。这是由于人为的设计会存在错误和偏差,从而在实际建造中出现偏差。现在有许多设计师在制图中计算失误而导致误差,或者在设计中由于经验匮乏而导致误差等。因此,公司在聘请设计师人员时,并没有按照其所擅长的领域进行工作。每一位建筑设计师们都有其所精通的范畴,在完成具体的工作时,企业需要对每位设计师擅长的区域进行划分,达到高效高质量的效果。很多企业单位也没有对于设计做出相关的规定和措施,在一定程度上加大人为误差的发生率。企业单位应在一定程度上对于建筑师设计方面做出看管和监督,减少人为误差的发生率。另外,一些设计师的工作态度不够端正,专业设计能力也不够,在一定的工作能力上存在问题,还有缺少职业道德和素养等,这都是人为因素给设计造成的损失和缺陷。

3、关于结构设计的耐久性问题

现在的很多设计都折射出一个问题---耐久性差。但是一项好的建筑工程,耐久性是其核心、关键。若一个结构设计师能把耐久性做好,就彰显出这名设计师高超的设计水平和完美的设计理念。耐久性要求结构设计师在结合设计和实施两方面的情况,共同达到完美。许多的设计师在进行地况复杂曲折的设计时,没有按照地形的复杂设计出优秀的作品,设计作品不适应复杂的地理环境,这就使得设计丧失其功能,不能为建筑所需要,也会影响建筑物的实用可靠性,可称之为拙作。而关于结构耐久性方案,我国与发达国家还存在一些差异。如,在我国与外国的设计标准中,水泥的品种分类方式、种类有所区别,其水泥成分也大不相同。对于耐久性而言,外国的规范比我国的更加明确清晰,在西方的说明当中,并没有指出耐久性的重要性,只是区分在何种情况应使用何种混凝土材料,对于混凝土本身的分类没有特别说明;我国则是根据周围的环境来判断使用哪种类型的混凝土,并且每个等级都有不同的标准控制。

4、设计方法的安全检测不够

在混凝土设计方法中缺少相应的安全检查。在设计中各步骤的安满是设计进行的关键。在每个步骤都完成后要跟进安全检查,但在设计方法中许多设计师缺少对设计的安全检查。有关的政府也对其不够注重,呈现了质量疑问,为修建带来了疑问。许多规划者没有对设计仪器进行置办,设计仪器呈现了不合格的表象,在本源上得不到注重让设计方法呈现了疑问。政府没有进行设计的安全监管和监督,使规划中安全检查呈现了疑问,安全监管要出台防备措施,这也是对设计方法的严格要求,防备办法做不好会致使不安全疑问呈现,让设计得不到安全确保,使设计变成失利,无法真实投入到运营和工作中,使设计偏离了真实的使用。

二、混凝土结构设计的解决措施

1、提升技术的标准和加固安全系数

设计技术的提高和设计安全系数的提高是在混凝土设计的架构中占据十分重要的地位。混凝土设计架构前应对设计的相关标准做出一定的规划和限制,设计步骤和技术要有迹可循,跟着章程走。设计标准的设定范围不要过大,也不要过小,适中为宜。有章程和规定的限制,在建筑师设计过程中才能减小甚至避免错误的发生,同时也加固安全系数。安全系数的不合格,会使得一切设计都毫无意义可言,因此,设计安全系数的重要性可见一斑。设计师应重点关注设计的安全保障性能。公司应当选用专家人才来拟定出适宜规定的安全系数标准,结构设计师按照所设定的标准进行设计,提高建筑物的安全性。还需要对自然灾害等相关灾害做出防范,如,建筑物防水、建筑物的防震等。要完全按照安全设计的标准进行设计,严格做到切实地按照章程规定进行设计,将人们的安全放在首位。

2、在材料和结构中增强耐久性

耐久性也在混凝土设计架构中占据重要地位,其表现在材料和结构两方面。在材料的选择方面,要注重材料的质量达到标准,这是保证结构设计的耐久性的基础。所选用的材料经过完整的程序检测成功后使用,另外,混凝土的用量也需要达到标准,混凝土的质量也需要经过检测合格后使用,多方面的共同促进,达到加固建筑材料耐久性和结构设计的耐久性。对于加固建筑材料耐久性和结构设计的耐久性,需要设计一定的章程和规划,才能使设计保质保量的进行,尽力做到十全十美。同时增强材料和架构的耐久性,才能在混凝土设计中达到耐久性的标准。耐久性不仅被要求在设计上,还要求在质量上。

3、混凝土结构的质量监督

需要提高质量监督在混凝土架构设计中的地位,有关部门要对混凝土的结构设计做出相关的章程和说明,从一定程度上限制设计的失误,制定适宜的工程法规作为监督的依据,使监督有法可依,从而达到更好地建筑设计的结果。结构设计师也应尽量减少人为的误差和错误,严格恪守职业道德规范和职业素养去完成每一次优良的设计。同时作为设计师,应增加学习交流的机会,学习优秀的实际作品,善于总结和归纳,加强自我检查和督促等。作为企业,应把每位设计师专业擅长的领域都了解掌握,让其在自己优秀的领域更好地设计发挥,另外,公司也应加强对设计质量的监管,并制定一些规定条例,严格执行,对于一些优秀的设计作品,应给予奖励和展示,让其他结构设计师从中学习自我提升。

4、提高设计方法的安全检测

在设计方法中要提高安检工作,每一过程都要通过相应的安全查看,政府也要辅佐进行安检。在公司安检后,政府也要相应的进行复查,让安检满有把握不存在任何的疑问。设计方法中的安全查看是不行短少的一个过程,要加强安全措施,对不符合安全措施的设计要从开端就加以根绝。安检是规划完成不行短少的一步,也是要害的过程,要编入设计流程。在政府和规划者的左右开弓监督下会让安全检查得到确保,为设计方法的正确投入做出奉献。

总之,建筑工程混凝土结构设计办法的不断优化为修建注入了更多的血液,相信在问题的处理中和不断的探究中,中国的建筑工程混凝土结构设计办法将得到更高层次的优化,让建筑工作得到弥补和连续,让中国的政治经济文化工作在建筑的强化下得到高度发展,让设计带动建筑,让建筑带动其他工业,一起蓬勃发展。参考文献:

[1]王保贞.预应力技术在混凝土结构中的应用[J].传奇.传记文学选刊(教学研究),2013,03:118-121.

第3篇

摘要:随着社会主义建设的不断向前发展,我国土建工程的规模和质量也在逐级增强,土建结构设计的难度也慢慢变大,作者结合土建具体施工,分析了土建结构设计中存在的一些具体问题,并针对这些问题提出了相关改进措施。

关键词:土建结构设计;问题;措施

1 土建结构设计存在的主要问题

1.1 施工材料设计方面

在土建设计材料方面,设计人员经常忽略材料选择规范和相关技术标准,同时也忽略了实际施工中的各种问题和具体的工程环境,从而造成材料使用不规范问题。例如混凝土强度方面,当混凝土应用到一定的厚度需要设计人员在设计时,对混凝土的强度系数优化设计,这样才能够满足工程质量要求,否则工程质量不能够达到标准,容易出现混凝土坍塌等安全事故。另外混凝土的标准出现问题,应该选择C15标准设计的混凝土强度,设计图纸上选择的是C10标准,在C10设计标准的区域却选择了C15标准,局部区域混凝土标准不一,给后期施工质量留下安全隐患,同时一定程度上也造成施工浪费。

1.2 土建结构间距设计方面

土建工程构造设计是结构设计的重要方面,这关系到整个工程质量安全。结构设计主要问题在于间距设计,根据设计规范标准,伸缩缝的大小有相应的规定,我国目前建筑设计方面,存在许多建筑设置了伸缩缝还是出现温度裂缝的状况,同时隔热层的间距设计也没有按照相关设计标准进行,间距过大容易造成施工材料和施工成本浪费,间距过小,又不能满足使用要求。间距设计人员对现代化的建筑没有能够做到与时俱进,也是造成间距设计问题的一个重要原因[1]。

1.3 土建结构保护层厚度设计方面

目前在保护层厚度设计方面的标准相对于以前来说提高了很多,但是由于提高了保护层的厚度,土建结构的水溶性又产生了新的问题。混凝土结构长期在水的浸泡下,它的强度会逐渐下降,严重影响土建工程的质量安全。

1.4 土建结构荷载设计

土建结构荷载是工程的一个重要方面,超过荷载限度工程就会出现坍塌危险,因此,设计人员在进行荷载设计前,一定要进行详细周密调研,合理制定荷载值,保证荷载范围的准确性。但是在土建结构荷载设计过程中,设计人员为了省事,经常将不同层面的荷载统一取值,导致土建工程存在荷载严重不稳定,容易给施工质量带来安全隐患。

2 优化土建结构设计策略

2.1 施工材料优化设计

严格按照相关设计标准合理设计施工材料、混凝土强度等,具体设计过程中还要根据当地的地形、地质和周围环境,合理选择混凝土的强度,同时不同层面的混凝土强度也不一样,基础位置、承重大小不同的位置混凝土的强度设计也不一样,例如基础层垫的混凝土强度为C10等级,选择C15强度等级在一定程度上浪费了资源,同时核心位置的混凝土强度要乘上一定的系数,这样才能保证工程质量[2]。

2.2 优化土建工程间距?

根据土建工程的位置合理设计伸缩缝的间距,比如在我国南方地区,天气炎热,隔热层的间距不能太低,否则达不到隔热的效果;我国北方地区,一年中冬季的时间较长,设计过程中要重点考虑墙体之间的间距,因为太薄容易造成建筑内部热量的散失。设置伸缩缝的目的是为了减少墙体的裂缝,因为混凝土结构使用一定时间后,由于外界温度的变化,混凝土结构会发生收缩或者膨胀,从而发生混凝土裂缝,设计人员也应该根据建筑的具置合理设计伸缩缝的大小宽度。只有做到理论和实践相结合,才能够保证工程质量。

2.3 保护层厚度优化设计

保护层的厚度和选择的混凝土强度和耐久息相关,盲目追求保护层厚度或者混凝土强度的做法都是错误的,如果混凝土的耐久性很低,就算保护层厚度再厚也抵挡不住水溶产生的质量问题,因此设计人员在设计过程中一定要重视基础混凝土水溶性问题,保证浸水混凝土设计的耐久性,保障该部位的混凝土不会因为长期被水浸泡而发生报废,根据具体情况,可以适当增加基础混凝土的保护层厚度。从而在整体上保证土建工程质量。

2.4 优化结构荷载设计

荷载设计不能根据自己的经验随便定值,设计人员一定要做好严格的调查分析,对测量的数据进行具体分析讨论,并聘请相关专家和当地的居民进行讨论,确定荷载值的可行性。同时不同建筑层面的荷载值不能统一定论,要根据土建结构的层数和不同用娴氖褂霉δ茉俳岷厦恳徊愕脑刂叵晗讣扑愕贸鼋崧郏在设计过程中,保证土建结构荷载值的准确性和范围的合理性。另外顶层的荷载值也要考虑气候条件,例如雪灾等状况,全面分析积雪荷载范围和积雪分部均匀与不均匀等情况,从而保障屋面结构的安全性。

2.5 土建工程结构优化设计

土建工程结构优化设计要根据工程的位置以及当地的气象、气候、地质等条件,合理设计框架、现浇、预制、或者多种方式结合的砌体结构,从而保障结构的持久耐用。另外,也要根据建筑本身不同区域选择不同的砌体结构,例如地下室、厨房、卫生间的设计和其他房间的位置砌体结构选择上肯定有所区别。综合考虑各个方面的因素,全面保障工程质量[3]。

3 提高土建结构设计的其他措施

3.1 培养优秀的设计人才

科学的发展需要专业的人才,土建结构设计过程中要优化人才结构,加强设计人员的培训和职业再教育,培养一批理论和实践能力都合格的人才,理论知识丰富,在设计过程中能够完全按照设计标准进行设计;实践能力强,在设计过程中会少走很多弯路,节约成本。同时,政府和企业也要完善设计人员的成长机制,建立人才激励机制,鼓励设计创新,运用现代化的设计手段,加强不同区域和不同领域设计人员的交流和沟通,完善设计作品,整体上提高设计人员的设计水平,保证土建结构设计的合理安全。

3.2 认真做好设计调研

土建结构设计是一项复杂的工作,仅仅依靠理论知识难以设计出合格的作品,因此在工程设计前一定要做好充分的调研工作,对当地的气候、建筑位置的地形地质地貌做好周密调研,并收集相关数据,设计人员要对收集到的数据、信息进行分类汇总,综合考虑各种因素,在砌体结构、基础的荷载、建筑间距、材料的水溶性等方面做到调查取证,不盲目下结论,一切用数据说话,没有调查就没有发言权,理论和实践相结合,保证土建结构设计安全,为后期工程施工做好基础保障;另外,设计部门也要做好监督工作,及时处理好设计人员在设计中出现的疏忽问题,设计方案优中选优,最终合理优化设计方案[4]。

4 结束语

建筑结构设计规范是我国建筑设计需要遵守的最重要的内容,是保证建筑物结构安全稳定最主要的执行标准,而且也是保证建筑物整体设计规划最经济合理的一个准则。因此在实际工作中,设计人员必须全面遵守规范的具体规定,不可疏忽遗漏,对规范内容深入理解,认真执行。

参考文献:

[1]张乐.浅谈钢筋混凝土建筑结构设计中应注意的问题[J].改革与开放,2010,(18).

[2]潘绍焕.建筑施工引起的几个结构设计问题的讨论[J].邮电设计技术,2002,(3).

第4篇

关键词:钢筋混凝土;结构设计;常见问题;改进方法

中图分类号: TU375 文献标识码: A 文章编号:

Abstract:Concrete structure used widely, but its design also has many problems, this paper discussed in concrete structure design of principle based on the foundation of concrete structure design and the upper structure problems are analyzed, and finally of concrete structure analysis of the main points of attention is discussed.

Key words:Reinforced concrete; Structure design; Common problem; Improvement methods

1 引言

混凝土结构是世界上使用最广泛的建筑结构类型,在处于建设高峰期的我国建筑之中应用更是众多。遵守结构设计的原则是保证相关混凝土建筑结构设计安全可靠的有力手段,本文对各项混凝土结构设计的原则进行了较为细致的介绍分析。目前混凝土结构设计存在的问题在基础设计部分和上层建筑结构设计部分都有出现,需要进行深刻认识并改进提高。完善的结构分析可以很好的避免结构设计中出现问题,对几个关键因素的控制成为结构设计的核心。

2 混凝土结构的设计原则

2.1 所做结构设计满足各项规范要求

结构工程设计师进行建筑结构设计的时候,第一步的设计工作就是首先要清晰并严格执行国家及地方相关的建筑结构设计所需满足的相关法律法规、规范规程及设计标准要求规定等。由于各个行业当前现有的混凝土建筑结构相关设计规范理论并不是全部统一的,结构工程师必须对如《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构设计技术规程》和《建筑抗震设计规范》等多项混凝土相关设计规范进行全面掌握,对相关设计条文严格执行。同时结构设计师应当对结构规范等这些条文的理解和运用要结合大量的工程经验,密切结合工程实际,凭借深刻的理解和灵活的运用以应对大量复杂的现代混凝土建筑结构要求。

2.2 结构设计满足建筑功能要求

建筑结构是为了建筑功能的实现而变化存在的,混凝土结构的设计要求更是如此。因此进行结构设计时,结构设计人员首先要明确调整混凝土结构梁、板、柱等组合运用新型的结构类型或者运用最新的结构材料设计工艺等保证所需要的的特定功能。首先,结构设计要求满足安全需要,同时确保结构设计要使得施工及使用都能够保证可能发生的各项荷载及变形应对能力,即使在低概率的不可抗拒事件之中也能够保证结构稳定安全。其次,在结构设计满足建筑的使用性能要求前提下,以及正常使用情况下具有规划要求的特定使用需要及优异的工作性状,不允许超过限制的变形、振幅或者裂缝出现。此外还要满足耐久性的设计要求,正常维护条件下混凝土建筑都具有良好的耐久性能,所涉及的结构要在污染越来越严重的环境中保证不出现材料风化、腐蚀或者碰撞失效的情况,达到设计要求的使用寿命。

2.3 清楚建筑结构的极限状态

建筑结构的极限状态指的是结构整体或者部分出现不能满足结构设计所规定性能要求的状态,其分为正常使用的极限状态及承载能力的极限状态两种。对于第一种控制结构处于使用性能要求范围内,不出现超过使用要求的挠度及裂缝等,第二种是要求结构处于安全稳定条件之下,保证整体到局部稳定性能,不出现破坏甚至倒塌。

3 结构基础设计常见问题

3.1实际勘察资料及临近建筑报告不全等问题

地基的结构设计流程为勘察到设计,最后进行施工,勘察则为基础设计而提供可靠的设计依据,但是结构的地基基础设计中常常存在所需要的勘察资料不全面或者在建设地点周边存在影响性建筑却没有被勘察报告记录等现象。当前我国的地基基础设计很多都存在缺乏实地的勘察测量报告或者所做的勘察报告不全面,缺少周边环境建筑等条件分析的文件。对于我们的结构设计而言,整个工程项目的科学性和经济性得不到保障,甚至威胁到所设计的基础处理方法不当导致安全问题等。要实现这方面的改进,首先必须建立更加强有力的制度保障,对于不合格的地质条件勘测永久性追究责任,其次是对勘测进行量化要求,保证勘察检测报告中各项参数的具体、准确且全面,此外要引进更多更高素质的地质勘测人才,实现相关产业的持续发展。

3.2 基础变形验算保障中存在的问题

对于地基处理后的变形验算是为了有效地保证了后续设计的可靠性和耐久性,对于基础中常见的变形验算缺乏或者验算未按照相关要求进行的情况严重威胁这混凝土结构设计的质量。国家相关规定已经明确要求,结构设计等级在甲级和乙级条件下根据地基的变形进行设计,在丙级条件下的地基处理按照规范规定操作,最后进行变形的验算。从根本上解决这方面的的为问题主要是对变形验算各项参数严格的规定上采取措施,相关监督检查部门对设计单位进行变形审查时进行深层次的管理监督。

3.3 地基下卧层的验算问题

地基下卧层顶部的承载力计算的时候往往只能对深度进行修正,根据土层具体条件选择修正系数。这部分的验算就是要求扩散角数值符合《建筑地基基础设计规范》的直接规定要求,如果不满足要求要按照平均的应力系数计算扩散角,继而进行相关验算。常见的复合地基持力层一般选择承载能力较高土层,当下卧层属于软弱土层时就要进行承载力的验算。根据建筑物埋深情况,选择合适的持力层并验算软弱下卧层尤为关键,必要时应对下卧层进行地基处理。

5 上部结构设计存在不足

混凝土结构上部结构形式主要有剪力墙结构、框架剪力墙结构和框架结构等几种类型,施工实践发现这些结构类型的设计往往存在少筋或者超筋等问题。

框架柱存在主要集中在角柱、短柱和超短柱设计之中,几个柱形式都有各自的特点,有自己的问题和避免问题发生的措施。角柱的计算要求进行独自的参数定义,这些定义必不可少,一旦忽视这部分的意义而进行计算,得到的计算结果同实际配筋率要求就会存在较大差异,出现所配的钢筋达不到最小配筋率的要求。短柱设计过程中箍筋间距不能大于100mm,其体积配筋率不能小于1.2%,在一级抗震要求下,短柱全高范围内箍筋的间距要求比纵向配筋直径的6倍小。超短柱是整个设计过程要尽量避免出现的形式,其抗震性能较差,对于无法避免的超短柱要通过轴压比的控制方法,运用较优良性能箍筋进行全框架柱的添芯处理。

框架梁结构配筋设计过程由于绘图仅按照支座端标注配筋、箍筋未考虑根据梁端配筋较大和梁跨中和支座配筋比例较大等原因而较实际配筋小,设计中要针对上述三点原因逐一避免并进行计算上的改进。按照最新的规范要求,抗震等级在1至4级的时候,框架梁的加密区箍筋最大的间距比梁高四分之一数值要小。

同时对于混凝土结构设计时,为了使得模型有效地反映出结构的实际受力情况,必须对模型采取正确的计算参数调整,同时对混凝土结构设计完成后要进行多个参数及结构整体的分析,把握几个要点达到设计规范要求,保证结构的安全、性能和耐久。结构位移比体现了结构整体的扭转效应,因为局部振动对结构位移比影响较大,进行结构分析的时候往往采用刚性楼板假设进行计算分析。设计的抗震验算越来越受到设计分析的重视,新规范对于这一部分要求的提高使得相关分析工作要求也相应大幅提高,剪重比要求满足所要求的情况,过大或者过小都要进行结构的设计调整。

6 5结语

本文通过结合笔者从事结构设计实践经验,针对目前混凝土结构设计存在的问题在基础设计部分和上层建筑结构设计部分存在的常见问题,分别从基础设计部分、混凝土上部结构及其模型计算参数的调整来提出相应的结构设计策略,同时提出结构设计人员从事混凝土结构设计应当把握的设计原则。

参考文献:

[1] 徐添财.建筑结构设计过程中常见问题探讨[J].民营科技,2011,28(12):118~119.

[2] 闫锋,姜欣.浅谈建筑结构设计[J].特种结构,2009,27(11):31~33.

第5篇

关键词:多层框架结构;设计关键点;有效措施

1.框架柱与梁的连接设计要点

多层框架结构在抗震计算过程中,受力构件的矩计算主要是由框架梁、柱的刚度来决定,即哪个受力构件分配刚度较大大,其对应弯矩计算数值也就越大,因此在多层框架结构体系中,设计人员将框架柱截面尺寸相对较大,从结构安全性角度来分析,对主体结构体系完全有益的,同时满足我们设计常说的弱梁强柱结构设计原则。

除此以外,大部分结构设计人员一开始确定结构设计方案时采用弹性受力分析法,然而框架梁作为受弯构件则采用的弹塑性受力分析法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中对于框架结构体系的框梁弯矩调幅方面进行详细叙述,通常取0.8 ~1,笔者通常在结构计算中取值0. 85,这在某种意义上控制框架梁支座抗弯能力,形成我们结构常见的塑性铰,增强了结构受弯构件的变形能力,这就在抗震作用下,框架结构体系主要特点就是能将结构构件发生形变从而能够转化内部能量甚至逐步消耗,实现震预计目标。

对此,笔者认为在框架梁配筋计算过程中完全不需要放大梁支座的配筋面积,甚至可根据实际情况乘以折减系数,而对于梁跨中弯矩计算则需要满足以下条件要求(如下图所示),如特殊情况需要增加框架支座端部的配筋面积,那么其配筋的增加量要结合框柱配筋情况考虑,避免框架柱出现塑性铰,违反设计原则形成强梁弱柱。

2.多层框架结构基础设计关键点

在多层框架结构体系计算中,设计人员根据地质勘查报告显示所属区域地基承载力较差或基础扩展面较宽,通常选择柱下条基这一基础形式,同时验算基础在节点处使用双向不利条件,合理增加基础宽度。对于一些建筑地质条件好,且持力层埋深超过3m的情况下,在建筑方案设计过程中笔者建议业主单位可在正负0以下做成地下储藏室或停车场。如框架结构所对应地质条件符合设计标准时,筏板基础无需对外延伸拓展,这对主体结构防水有利,同时根据规范要求需要间距40米布置后浇带避免主结构出现温度应力出现变形与裂缝,待预订时间后后施工人员可用高于基础标号的混凝土进行浇注,笔者认为在建筑中增加地下室可能够减少地基的附加作用力,有利于主体结构承载力的提升,主体结构在地震作用条件下处于更加有利地位,在结构设计中基于主体结构安全性,笔者反对在建筑中布置局部地下室,笔者甚至要求地下室的埋深应当保持一致,由于地下结构外墙均为混凝土结构,这就能够取消部分基础连粱与地梁,在基础设计在违反设计强制性条例与标准的情况下尽量少设伸缩缝与抗震缝,一旦布置需要采取一定的加强措施。

多层框架建筑周围如有已建房屋,那么笔者建议设计人员需要收集周围建筑的信息如基础埋深等,对于新建建筑其埋深不得超过已建建筑,如是功能需要其埋深超过已建房屋的埋深,那么新建基础与已建间距应当大于2倍埋深高差,同时建议布置抗侧向滑移桩,最大程度上保护原有房屋免遭损坏。笔者不建议同一框架结构层数偏差过大,如层数相差大,则需要在应低楼层对应基础区域内铺设焦碴控制地基的附加作用力,除此以外框架结构基础偏心差要有所控制,在必要的情况与周围基础布置为柱下条基形式。对于柱下条形形式,其底板偏心也要有所控制,如偏差过大需要将其布置为一端自由三端支承,对于双柱条基其基础形心与受力重心保持对应,基础承台为布置为阶梯形,对于独立基础连梁配筋适用通长布置,对于一层内的隔墙无需另外布置基础,只需加厚混凝土地面,除此以外通常建筑沉降呈锅底形状,这就要求基础受拉区与其整体弯曲产生协同,基础钢筋应保持拉通,对于基础连梁底筋也需拉通处理。

3.框架柱设计关键点

在多层框架结构设计过程中,为了造型需要将上部框架柱布置为圆柱,为了便于实际施工,地下部分仍可使用方柱,圆柱钢筋纵向数量不得少于8根,并采用螺旋箍,在圆柱端部要布置水平箍筋段,对于方形框柱其箍筋应采用井字箍,并结合规范要求对齐加密处理,对角柱、梯柱不仅需要对纵筋适当放大,箍筋更是全场加密,在设计中对框柱纵筋间距、规格有明确要求,即其不得大于200mm。对于框架柱内埋设管道,其管道小于框柱4%,对于框架柱其混凝土标号也有所规定,不得低于C25级。对于异型柱框架结构,梁钢筋纵筋较多的情况无需一排布置,否则造成混凝土在连接部位浇筑困难,同时异形柱与框架刚度要注意控制,其偏差不要过大。 在框架混凝土结构体系中,框架柱高度与截面尺寸比值少于4且框架结构的剪跨比不大于2,该框架柱则为短柱,笔者认为短柱容易在地震条件下,造成构件出现脆性破坏,除此以外构件的变形情况受到限值,必然造成建筑物产生破坏,笔者建议在设计过程中应当杜绝采用短柱,而造成短柱主要由于楼梯平台以及结构错层造成净高受限。一旦在混凝土框架结构体系中布置短柱需要提高框柱自身抗剪能力与变形保留数值,还需要布置复合箍筋,沿短柱全长加密,确保短柱钢筋布置合理对称。

4.混凝土框架结构薄弱层注意要点

混凝土框架结构薄弱层主要是在偶遇地震作用下,薄弱层结构出现一定位移,而结构薄弱层在设计过程中其承载极限数值应符合抗震承载受力标准,笔者结合自身设计经验认为如震级超过7级时,框架结构体系易产生薄弱情况,在设计过程中结构应出现薄弱层,而消除结构薄弱层需要采取有效措施,提高楼层抗侧移水平,还应扩大薄弱层的梁、柱构件尺寸,除此以外可通过调整薄弱楼层高度或者控制基础埋置尺寸,在业主的要求上其薄弱层应在施工图与结构计算中,确保根据规范标准采取构造措施,设计人员需要进一步验算薄弱层自身的屈服强度,其楼层屈服系数需要根据构件的材料标准与实际配筋展开计算,并结合楼层受剪力与地震作用力来复核楼层地震剪力数值,如地震烈度超过7度时,其楼层屈服系数低于0.5的情况下,还需演算主体结构的弹性变形数值,确保其满足建筑抗震规范的具体要求,一旦不符合上述情况,同时需要二次调整混凝土框架结构体系。

结束语:

综上所述,多层框架结构体系在建筑中得到广泛应用,随着建设单位对于使用功能与立面造型要求日益丰富化、多样化的情况下,造成广大设计人员的设计难度不断提高,结构设计人员应当基于设计规范要求,解放思想、开拓思维、创新方法,在多层框架结构设计中不断优化与完善,更好为业主服务。

参考文献:

[1]沈珊珊.论建筑框架结构设计技术措施[J].建筑工程技术与设计, 2014, (11):99-99.

第6篇

关键词:欧洲规范 国标 裂缝计算 混凝土结构

Abstract:This paper introduced the European norms on the calculation method of crack control, and a simple declaration calculation method of crack control class three level in the GB.

Key words: Concrete structure, EUROCODE, GB, cracking control

中图分类号:TU37文献标识码:A 文章编号:

引言

国标是根据建设部的要求,由中国建筑科学研究院会同有关的高等院校及科研、设计、企业单位共同编著而成。在编著过程中,开展了各类专题研究,进行了广泛的调查分析,总结了近年来我国混凝土结构设计的实践经验,与相关的标准规范进行了协调,与国际先进的标准规范进行了比较和借鉴。

欧洲规范是由欧洲标准化委员会(CEN) 制定的一系列关于建筑设计、土木工程和建筑产品的欧洲标准。它凝聚了欧盟各成员国的经验,并与欧洲标准化委员会第250 号技术委员会(CEN/ TC 250) 和国际科技与科学组织的专家意见相结合,是代表了世界水准的结构设计标准。

混凝土裂缝与变形控制

目前的土木建筑工程,以混凝土结构占主导地位,混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝,而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。

钢筋混凝土结构设计在满足承载能力极限状态的前提下,还应根据结构构件的使用要求进行使用极限状态验算,包括抗裂、裂缝宽度、变形和有关的振动等。

国标计算

钢筋混凝土和预应力混凝土构件,应按规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝验算,共分为三个裂缝控制等级。本文将列举三级裂缝控制等级时,最大裂缝的计算要求。

在矩形、T形、倒T形和I型截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中,按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下列公式计算:

- 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数:当 时,取;当 时,取;对直接承受重复荷载的构件,取

- 按荷载准永久组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉普通钢筋应力或按标准组合计算的预应力混凝土构件纵向受拉钢筋等效应力

- 钢筋的弹性模量

- 最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当 时,取;当 时,取

- 按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率;对无粘结后张构件,仅取纵向受拉普通钢筋计算配筋率;在最大裂缝宽度计算中,当 时,取

- 有效受拉混凝土截面面积:对轴心受拉构件,取构件截面面积;对受弯、偏心受压和偏心受拉构件,取,此处,、为受拉翼缘的宽度、高度

- 受拉区纵向普通钢筋截面面积

- 受拉区纵向预应力钢筋截面面积

- 受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);对无粘结后张构件,仅为受拉区纵向受拉普通钢筋的等效直径(mm)

- 受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);对于有粘结预应力钢绞线束的直

径取为,其中为单根钢绞线的公称直径,为单束钢绞线根数

- 受拉区第i种纵向钢筋的根数;对于有粘结预应力钢绞线,取为钢绞线束数

- 受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数

EUROCODE计算

欧洲规范给出了四个方面的裂缝控制方法:基于裂缝控制的最小钢筋面积、限制应力、直接进行裂缝宽度计算和不直接进行计算的裂缝控制方法。下面本文将对上述四种方法进行逐一介绍。

裂缝控制的最小钢筋面积

对于承受弯矩和轴力作用的矩形截面钢筋混凝土构件,忽略钢筋的影响,开裂弯矩为:

式中:

– 混凝土即将开裂时的抗拉强度平均值,取

– 受拉区混凝土面积(即将出现第一条裂缝时的受拉部分),

– 使用极限状态下作用于所考虑截面部分的轴力(压力为正),考虑相关作用组合下预应力和轴力的特征值确定

h – 构件截面高度

b – 构件截面宽度

– 即将开裂截面的受拉区高度

截面开裂后,相同的弯矩由开裂截面的钢筋承担,则

式中:

– 混凝土刚开裂时钢筋的应力,可取钢筋的屈服强度,也可根据最大钢筋直径(表1)或间距(表2)取满足裂缝宽度要求的值

z – 截面受弯力矩长度

- 系数,可取0.8

则公式可简化为:

– 即将开裂的截面内考虑应力分布特性和力臂变化的系数,只受拉时取1.0,其他情况时取值请详见EN1992-1-1,这里不做详细介绍

通过以上公式可求出

控制裂缝的钢筋最大直径(表1)

裂缝控制的钢筋最大间距(表2)

应力限制

欧洲规范从混凝土应力和钢筋应力两个方面对应力进行限制

混凝土应力限制

为避免产生纵向开裂、微裂缝或较高的徐变,对结构功能产生不可接受的影响,欧洲规范对混凝土压应力的限制是,在荷载特征组合下,对暴露等级为XD、XF和XS的地区,不超过,其中为混凝土抗压强度特征值,的值由执行欧洲规范国家的国家附录规定,欧洲规范的建议值为0.6。

当准永久荷载下混凝土的应力小于时,认为徐变是线性的。当混凝土应力大于时,应考虑非线性徐变,其中的值由执行欧洲规范国家的国家附录规定,欧洲规范的建议值为0.45。

钢筋应力限制

为避免产生非弹性应变、不可接受的开裂或变形,欧洲规范对钢筋拉应力的限制是,

在特征组合荷载下,不超过。如果应力是由外加变形引起的,拉应力不超过。预应力筋的平均应力不超过,其中为预应力筋的抗拉强度特征值,、和的值由执行欧洲规范国家的国家附录规定,欧洲规范的建议值分别为0.8、1.0、0.75。

裂缝宽度计算

混凝土的开裂机理和裂缝扩展过程比较复杂,与钢筋的直径、混凝土强度、钢筋应力、混凝土保护层厚度等诸多因素有关。目前已有的裂缝宽度计算理论有粘结理论、无粘结滑移理论、粘结滑移一无滑移理论和数理统计方法等。欧洲规范采用的是粘结滑移一无滑移理论,用特征裂缝宽度描述混凝土构件的裂缝,计算公式如下:

式中:

– 裂缝宽度特征值

– 相关荷载组合下的钢筋平均应变,包括外加变形的影响和考虑了拉伸硬化的影响。只考虑超过混凝土零应变的附加拉应变

– 裂缝间混凝土的平均应变

– 裂缝最大间距

钢筋平均应变与混凝土平均应变之差按下式计算:

式中:

– 开裂截面受拉钢筋的应力

– 比值

– 有效配筋率

– 依赖于荷载持续时间的系数,短期荷载=0.6;长期荷载=0.4

的计算:

当受拉区的有粘结钢筋间距不大于时,最大裂缝间距按下列公式计算:

式中:

– 钢筋直径

C – 混凝土保护层厚度

– 考虑钢筋粘结特性的系数:对高粘结强度钢筋,取0.8;对光面钢筋,取1.6

– 考虑应变分布的系数:受弯时,取0.5;仅受拉时,取1.0

– 常数,由执行欧洲规范国家的附录确定,建议值为3.4和0.425

当有粘结钢筋间距大于或受拉区采用无粘结钢筋时,计算方法请详见EN1992-1-1,这里不做详细介绍

不直接进行计算裂缝宽度的裂缝控制

按前面的公式计算裂缝宽度比较复杂,为此根据前面的计算公式和裂缝宽度限值,欧洲规范给出了不直接计算裂缝宽度的条件。当满足该条件时,不需要计算裂缝宽度。

允许裂缝宽度等于0.3mm时的最大钢筋直径(表3)

总结

欧洲规范的制订是欧洲一体化的必然产物, 也是国际建筑领域的一件大事。尽管规范的制订只局限于土木工程行业, 但它所牵涉的国家和组织之多、范围和内容之广, 在历史上是罕见的。其目的在于促进成员国之间在产品、材料、技术和人员等方面的更广泛深入的交流, 为采用统一的质量控制体系、施工材料和方法以及消除在技术革新中存在的障碍,创造有利的环境和条件,并协调其技术规格,鼓励承包商和咨询公司在更加公平合理的基础上参与竞争。而我国随着经济的飞速发展,综合国力的提高,海外投资日渐增多,了解和掌握欧洲规范对于我们争取欧洲项目是有必要的,并通过学习欧洲规范来改进国标一些不仅完善的地方。

参考文献

GB50010-2010《混凝土结构设计规范》

欧洲规范EN1992-1-1(EUROCODE 2)

第7篇

关键词:水利工程;结构设计;重要性

中图分类号:TU318 文献标识码: A

引言

水利工程建筑是一门跨域多专业的学科,对水利工程师的专业技能和实践经验有较高要求。虽然当前我国水利工程建筑物结构设计在整体上有一定的进步,但是现阶段仍然存在一些技术上的缺陷和不足,为了提高防洪性能,完善当前城市供水体制,必须合理规划设计布局,提高结构质量控制。

一、水利工程建筑物结构设计的重要性

进行水利工程建筑物的结构设计,是为了达到水利工程的建设目标而制定的方案和预算计划。建筑物结构设计方案的好坏直接影响建筑物的质量及水利工程的投资收益,如表1为水利工程建筑物的类型及组成。水利工程的结构设计在水利工程建设的实施过程中起着关键性的作用,为了保证水利工程建筑物建设的顺利有序进行,做好其结构设计的处理十分有必要,同时还能加强水利工程建筑物的研究。水利工程建筑物结构设计的好坏,会直接影响建筑物的结构性能、使用年限、建筑造价和安全性能等。水利工程的建设包含项目决策阶段、项目设计阶段及项目的实施阶段三部分。水利工程建设的过程中,控制其投资的关键之处就是决策和设计阶段,这两个阶段决定了水利工程建筑物结构设计方案的优劣,而方案的好坏又直接影响着建设成果。通过水利工程建筑结构的设计及处理,还能估算出其建设中所需的经费范围,结构设计越完善,后期的投入就越少,变更也越少,水利工程建筑物的经济性就越强。

表1 水利工程建筑物的类型及组成

二、浅析水利工程建筑物结构设计中存在的不足

1、工程项目决策阶段存在的问题

水利工程是一项基础设施建设,在项目决策阶段,经常存在水利工程建设规模与投资失衡的现象。水利工程建设规模决定其投资金额和具体计划方案的施行,但是在当前我国,一些水利工程建筑物结构设计往往会忽视工程等级,造成设计标准脱离实际情况,带来资源浪费。另外,水利工程设计应当以最大投入获得最大回报率,以节约资金和避免人力资源的浪费,当前,一些水利工程设计单位的工作人员缺乏经济观念,在资金规划方面以及工程设计方面未严格施行管理,导致工程建设中无形增加一些本可避免的项目资金。

2、工程项目设计阶段存在的问题水利工程项目设计阶段中存在的主要问题为项目资料准备不充足以及缺乏现场考察,部分项目的原始考察在十几年甚至几十年前,与现实环境相差甚远。在施工前或者是在水利工程建筑物设计时,应当对水利工程施工现场和周边环境做一个细致的了解,工程建设的规模和将要使用的材料等都要作为设计方案的考量标准。资料准备不充足或者是未提前进行现场考察,将会直接影响设计方案的精确性。现阶段,这类问题存在较为普遍。

3、工程项目施工阶段存在的问题

水利工程施工阶段一般是所有阶段中投入资源投入最多且跨时最长的期间,因而,其完成难度也较大。一些施工人员在工程建设中为了谋取私利或者是基于便利原则常常会有偷工减料的行为,加之施工管理不严格、设计人员未及时发现问题,这种行为在当前水利工程建设中几乎成为一种常见现象。而这种行为不仅影响了整个工程的建设施工质量,还为水利工程建筑物的使用埋下安全隐患,应当及时解决。

三、水利工程建筑物结构设计问题的处理方法

1、保证设计资料的可靠性

根据现有的水文计算标准规定,在进行水利工程建筑物的规划设计时,首先要严格审查水文的基本资料,水利工程的基本资料,工程的经济推算,水利建设中的环境问题,工程中的人为影响因素等,判定工程设计成果时,应考虑以上因素。进行水利工程建筑物的结构设计时,需要对工程中涉及到的基础资料进行认真地复查与分析,保证设计的可靠与真实性。设计时所用到的基本数据资料如洪水对工程的影响周期等,不仅要有可靠性,还应保证数据结果的精确度。

2、完善水利工程的勘察和招投标制度

水利工程建筑物建设中应积极实施并推广招投标制度,发展水利工程的设计竞争体制,提高工程设计单位的危机意识,激发水利工程设计单位提高自身的实力,鼓励其进行水利工程建筑物结构的优化设计。同时,水利工程建筑设计单位可通过推行可行性研究来提高工程设计的质量,将初步设计阶段作为招标的一个阶段,招标设计阶段与施工图的设计阶段作为一个招标阶段,以此划分周期,进行设计的招标,从而做好设计中的勘察工作。

3、严格遵守设计标准

为了有机统一工程的安全可靠性与工程造价的经济合理性,水利工程建筑物及其枢纽在结构设计时,要按照工程的规模,经济效益及其在国民经济中起到的作用等,严格地进行等级划分。进行水工建筑物的结构设计时,根据相关标准规范,按照建筑物的重要性、级别、结构类型、运用的条件等,采用一定的洪水标准进行衡量,保证建筑物在遇到洪水时,其结构设计在可防范的安全标准以内。

4、加强混凝土结构设计

水利工程建筑物结构设计的一个重要组成部分便是建筑物的混凝土结构设计,在建筑物的混凝土结构设计中要考虑两方面的问题,首先要考虑混凝土的承载力,承载的极限状态是结构材料过度变形已经无法再负重的状态,例如在水利工程建筑的挡水坝结构设计中应该将承载极限状态作为出发点,设置一个应力约束极限状态,通过这些设置测出混凝土的不连续点,要尽力控制裂缝的产生。裂缝的控制也就是另一个需要考虑的问题,它在混凝土的结构设计中占有举足轻重的地位,因为许多水利工程建筑结构设计都是很大程度上受制于裂缝的宽度而不是极限承载力,所以采取科学有效的措施来防止裂缝的产生尤其重要。对外在环境条件,承载能力、材质种类、受压程度以及材料的使用期限来进行综合分析,确定不同安全等级下的最大限度的容许裂缝标准,水利工程建筑物的裂缝控制难度较大,因为它不是常适用裂缝控制的标准的杆件系统。水利工程建筑物的裂缝控制需要做好混凝土构件的抗裂性的监测和评估,通过专业化的方法测定出裂缝承载度,综合考虑混凝土和钢筋的特质进行该工程建筑物结构设计。

5、加强水利工程设计单位的硬件建设

目前,在一些水利工程建筑物的结构设计的审查中,发现一些工程设计单位不具备最基本的硬件设施条件,这样不仅仅会影响水利水利工程结构设计的质量,更会导致水利工程结构设计中的失误,从而产生不必要的经济损失。因此,水利工程设计单位要加强建设设计中使用到的硬件设施,包括先进的绘图仪及投影机,高端的设计软件,完善的标准规范等。

6、严格设计监理制度

建设工程的监理制度已经成为一种完善的制度,在水利工程结构设计中,可以从工程的投资、进度、质量三方面进行控制。推行水利工程建筑物设计的监理制度,对建筑物的结构设计进行全过程的控制与监督,促进设计单位提高设计质量,使得设计工作完善到位,从而有利于工程项目最上层的投资控制。

结束语

总而言之,水利工程属建筑业的一大分支,以预防洪水及水资源调度再利用为其设计理念,以保障工程建筑周边居民生活和改善城市水资源匮乏现状为根本目的,是关乎我国国计民生的重要设计项目。随着建筑工程建设的不断发展,水利工程建筑物设计与工程管理也在逐步趋于规范化及专业化,但仍需要不断对其完善。因此,水利工程建筑物的设计必须严格遵守相关规范要求,工程设计人员应不断提高自身的技能水平和工作中的责任感,从而保证水利工程建筑物的结构设计达到最佳,促进水利工程的发展。

参考文献

[1]李曼.浅谈水利工程建筑物结构设计与处理方式[J].科技创新与应用,2013

第8篇

(一)丹麦丹麦是世界上第一个将模数法制化的国家,并制定了20多个必须采用的模数标准,包括“建筑规则设计模数”、“模数组件的尺寸”、“优先采用的建筑水平向尺寸”、“双跑楼梯的楼梯间”、“厨房构件”等。丹麦推行工业化建筑的途径是开发以采用“产品目录设计”为中心的通用体系,同时比较注意在通用化的基础上实现多样化。丹麦通过模数和模数协调实现构配件的通用化。主要的通用部件有混凝土预制楼板和墙板等主体结构构件。这些部件都适合于3M的设计网格,各部分尺寸是以1M为单位生产的,部件的连接形状(尺寸和连接方式)都符合于“模数协调”标准,因此不同厂家的同类产品之间具有互换性(于萍、陈效逑,2011)。丹麦标准对于模数协调的要求比较严格,对于建筑及建筑产品的尺寸和规格的规定比较多而且比较详细,对于建筑的水平与竖向尺寸、各类构件的尺寸和小型建筑产品的尺寸都有规定,通过这种方式来规范设计,发展通用体系。

(二)日本早在1969年,日本政府就制定了《推动住宅产业标准化五年计划》,开展材料、设备、制品标准、结构材料安全标准等方面的调查研究工作,并依靠各有关协会加强住宅产品标准化工作。1971年2月通产省和建设省联合提出“住宅生产和优先尺寸的建议”,对房间、建筑部品、设备等优先尺寸提出建议。标准化工作是企业实现住宅产品大批量社会化商品化生产的前提,极大推动了住宅产业化的发展(纪颖波,2011)。

(三)法国法国的工业化建筑起步较早。从20世纪50年代到70年代是“第一代工业化建筑”,出现过许多“专用建筑体系”,不同体系出自不同厂商,各建筑体系的构件互相不通用。20世纪70年代后过渡为“第二代工业化建筑”,以通用构配件制品和设备为特征。1977年成立了构件建筑协会,1978年该协会制订了尺寸协调规则。法国政府在1982年调整了技术政策,提出一套构件目录,只要与某些其它目录协调,并组成一个“构造逻辑系统”即可(孟刚,2005)。

(四)小结可以看出,模数协调和部件通用体系在工业化建筑发展中起到了十分重要的作用。模数协调强调的是在建筑设计阶段尽量统一尺寸,做到标准化设计,而部件通用体系强调的是在部件生产阶段尽量统一部件的规格尺寸,做到部件通用。两者之间存在着紧密的联系,设计是生产的基础,标准化设计有助于部件的通用,部件生产是设计的延续,部件通用可以促进标准化设计。各级政府部门在修订和制定标准时应充分借鉴国外标准,尤其是在模数协调和部件通用体系两方面。

二、我国新型工业化建筑技术标准现状

目前我国针对传统建筑的标准规范已经形成相对完善的体系,其中也涉及了一些有关工业化建筑的内容,但涉及专业不全,规定分散,不成体系,本文对此按照执行范围进行分类、总结和分析。

(一)国家标准表-1中所列标准涉及建筑设计、建筑产品、结构设计和施工验收四方面,其中既有针对工业化建筑而制定的标准,也有针对传统建筑制定而又涉及装配式混凝土结构的标准。针对工业化建筑的标准大部分颁布较早,已不能够满足新型工业化建筑的要求,应结合新材料、新技术和新工艺等进行修订。传统建筑标准中关于装配式混凝土结构的规定不够深入,应进行深化完善。

(二)行业标准表-2中所列行业标准大部分为建筑产品标准,另外还有两部集设计和施工于一身的综合规程以及一部抗震标准。与国家标准情况相似,针对工业化建筑的标准颁发时间较早,应结合现状修订,传统建筑标准中关于工业化建筑的规定应深化完善。

(三)地方标准从表-3可以看出,各地区已出台的针对新型工业化建筑的技术标准在内容上基本一致,大体可分为总则、术语解释、材料要求、建筑设计、结构设计、施工和验收。且各技术标准和规范都集中大部分篇幅对结构设计进行了详细规定,而其他章节则只做了原则性规定,比较概括,不够具体、详细,具有一定的指导作用。沈阳市作为全国首个国家现代建筑产业化试点城市,在制定技术标准方面明显领先于其他地区。在国家住建部、省住建厅等部门的指导和大力支持下,沈阳市组织中建标准院、中建东北院、中建设计集团、沈阳建筑设计院等设计单位,以现代建筑产业化工程建设为依托,不断丰富完善装配式建筑技术标准体系,在构件制作与验收、工程质量、安全、节能、检测等方面开展技术标准体系研究编制工作(于海,2012)。

(四)在编标准目前行业标准《装配式混凝土结构技术规程》(征求意见稿)已经,相关人员正在积极修改。该规程规定了装配式混凝土结构的基本要求、材料、建筑设计、结构设计、框架结构设计、剪力墙结构设计、装配板式结构设计、外墙挂板设计、构件制作与储运、构件安装与施工和工程验收。另外,据北京市建委消息称,将启动《装配式混凝土结构住宅建筑设计规程》编制工作,积极推动产业化住宅设计标准建设。该规程将对住宅设计中的模数协调、平面设计、外墙、内墙、楼面设计、内装修与设备管线设计等方面进行深入研究,提出具有可操作性的技术要求,为规划管理和建筑设计提供技术依据。由标准院作为组编单位编制的《装配式住宅设计规范》也正处在编制中。

(五)小结目前各级标准中,关于结构设计和施工安装及验收的标准还比较少,应尽快修改相关标准,增加相关内容。另外虽然有一些关于建筑产品的标准,但还不能满足新型工业化建筑的生产要求,应加紧修改现行标准并编制相应新标准。在修改和编制标准时应结合现有的地方标准和企业标准,做到能够充分反映新技术和新工艺;并且应该与在编标准相协调,力争做到不重复,不矛盾。另外,在生产过程上,工业化建筑和传统现浇建筑相比,无论是设计所依据的标准规范、施工安装标准,还是验收检查标准,都由于生产方式的变化而有所不同,应进行修订。在建筑设计上,应加强有关模数协调的规定;在结构设计上,现行相关标准中几乎没有针对节点设计的内容,应增加相关内容;在构件部品生产上,应尽快完善关于尺寸规格、生产要求等方面的标准,尽快建立一套通用体系;在施工安装上,现行相关标准中关于装配式混凝土结构的规定比较分散,应进行整合,增加必要规定,尤其是关于节点连接这一重要环节的规定;在验收检查上,主要应修改两方面规定:一是部分工程的验收地点由工地现场转移到了构件部品工厂;二是应增加关于节点连接的验收规定。

三、对我国新型工业化建筑技术标准的修订和建议

结合我国现行建筑技术标准规定和国外工业化建筑发展过程中制定的技术标准和要求,本文对我国发展新型工业化建筑过程中部分主要技术标准提出两点建议。

(一)对现行主要技术标准的修订建议1.建议。具体见表-4。另外,《建筑模数协调统一标准》、《住宅建筑模数协调标准》、《建筑门窗洞口尺寸系列》、《装配式大板居住建筑设计与施工规程》、《住宅楼梯预制混凝土中间平台》和《住宅楼梯预制混凝土梯段》都是为了发展工业化建筑而制定的,但制定时间较早。近几年工业化建筑发展迅速,相继出现了许多新材料、新技术和新工艺。上述标准应结合工业化建筑的现状进行修订,以适应新型工业化建筑发展。2.说明。《住宅建筑规范》中的条文大多针对现浇结构,应增加针对装配式混凝土结构部分。《建筑物防雷设计规范》中规定构件中的钢筋可作为防雷设施的引下线。此技术在现浇结构中易于实现,在装配式混凝土结构中不易实现,应作相应修改。《混凝土结构设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》中没有专门针对节点设计的内容,节点设计是装配式混凝土结构设计的重要组成部分,应增加针对节点设计的相应内容;另外针对装配式混凝土结构的构造要求较少,应继续完善,如节点连接构造要求等。《建筑抗震设计规范》中对各类建筑的抗震计算和构造做出了规定,但没有关于装配式混凝土建筑的抗震计算和构造,应增加相应抗震计算方法和构造要求。《建筑施工组织设计规范》主要针对现浇结构进行规定,应增加针对装配式混凝土结构施工特点的相关规定,如构件部品、施工机械等。《混凝土结构工程施工质量验收规范》中第9章装配式结构分项工程中,对预制构件的验收、结构性能和装配式混凝土结构施工做出了规定,但不够具体,应进行完善。另外,由于构件部品在工厂生产所以在现场验收的规定已不适用,应增加针对工厂生产验收部分。《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》应与《建筑物防雷设计规范》进行同步修改。《混凝土结构加固设计规范》中没有针对节点加固的方法和构造要求,节点连接处是装配式混凝土结构的薄弱环节,应增加相应加固方法和构造要求。《外墙外保温工程技术规程》中有大量针对现浇结构的规定,应增加针对装配式混凝土结构的相应规定。《建筑外墙防水工程技术规程》中没有关于构件部品连接节点的防水设计,构件部品连接节点是防水的薄弱环节,应增加相应防水设计内容。《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》是混凝土结构进行施工的重要参考,目前该图集只针对现浇混凝土结构,应增加针对预制装配式混凝土结构的部分。

(二)对新增技术标准的建议1.建议。(1)完善模数标准体系,增加各类建筑的模数标准,如学校模数标准、医院模数标准、办公楼模数标准等。(2)完善建筑产品通用体系,增加关于各类建筑产品的尺寸、规格的标准,如预制梁尺寸规格标准、预制柱尺寸规格标准、预制隔墙板尺寸规格标准等。2.说明。(1)目前我国现行建筑模数标准只有《建筑模数协调统一标准》、《住宅建筑模数协调标准》和《厂房建筑模数协调标准》三部,应完善模数标准体系,增加各类建筑模数标准。(2)目前我国建筑产品标准体系还不够完善,通用体系尚未建立,许多建筑产品缺乏与之对应的尺寸、规格的标准,应增加各类建筑产品的尺寸规格标准。

四、结论

为了找出目前我国新型工业化建筑技术标准体系存在的问题,同时借鉴国外典型的成功经验,对完善我国新型工业化建筑技术标准体系提出建议,本文主要开展了以下工作并得到相关结论。

(一)对我国新型工业化建筑技术标准进行总结和分析目前我国已经出台了一些关于新型工业化建筑的国家标准、行业标准和地方标准。其中国家标准和行业标准大都颁布较早,已不能满足新型工业化建筑的建造,地方标准大都只对结构设计进行了详细规定,而其他方面则比较概括。

(二)对典型国家的技术标准特点进行总结对瑞典、丹麦、日本和法国的技术标准特点进行总结,虽然四国在做法上不太一样,但是基本上都体现出了模数协调和部件通用体系在技术标准中的重要性。

第9篇

关键词:高层建筑;混凝土结构;优化设计

随着城市化进程步伐的加快,混凝土作为建筑工程施工中主要的施工材料之一。在实际的建筑施工中,混凝土具有很高的结构强度和刚度等优势,但是,混凝土也容易受环境因素的影响,出现一些裂缝等问题。为了充分发挥混凝土在建筑工程中的优势,需要对混凝土的结构进行优化设计,最大程度的减少因环境因素的影响出现裂缝等现象。

一、混凝土结构分析

混凝土广泛的应用在高层建筑结构中,利用混凝土对外包壳等建造主要的承重结构。利用混凝土进行建筑能够增强整体的强度,强化耐高温性,利于维护,降低成本投入。混凝土结构的特定优点都是同等材料所没有的,随着我国高层建筑混凝土结构不断优化发展,混凝土结构在我国高层建筑中被广泛应用,也是我国建筑中最为熟悉的建筑结构型式。

1.1 组合结构

组合结构主要包括钢筋混凝土组合结构以及组合砌体结构两种,组合砌体结构主要采用砖砌体构件,采用砖砌体构件与钢筋混凝土构件组合而成。当轴向力的偏心距超过0.7v(v指由截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离)时,砌体的承载力就会不足,这时候的截面尺寸就会受到一定的影响。钢筋混凝土组合结构具有钢筋混凝土结构优点以外,对环境污染较小,能够节省大量的钢材,对建筑过程中的成本能够有效的节省。并且科技含量水平高。在组合结构中,混凝土被填充在钢管中,钢管中的混凝土在三向受压的作用下能够提升混凝土的抗压性能,同时节省大量的钢材。在特定条件下,组合结构能够取代钢筋混凝土结构,使组合结构能够广泛的应用在各个方面的建筑中。

1.2 新型结构

在高层建筑结构体系中,采用最多的就是剪力墙体系等技术。在新型的建筑结构体系中,主要采用筒体的组合方式进行区分。在新型结构体系中主要有三个方面的内容:筒中简体系、框筒体系、束筒体系。对于传统的单片平面体系,新型筒体结构具有更大的抗侧性,并且承载力较大。在功能多种、应用广泛的高层建筑中,新型的结构体系比较实用。

二、高层建筑结构设计的基本原则

建筑结构在设计中必须以实用、便于施工、安全可靠为设计点进行设计,通常情况下要满足以下几大原则:

2.1结构安全

建筑的结构必须满足在使用年限中可以承受的各种情况,一旦在使用过程中出现了不可抗拒力的破坏,建筑的结构必须保证稳定性,不至于直接倒塌。

2.2可施工性

不论任何设计,必须在设计的过程中将施工问题首先进行考虑,如果设计标准与实际施工背道而驰.在好的建筑设计业不可能转化为实体建筑,来为我们服务。

2.3使用寿命

当建筑物投入使用后、建筑物的必须满足设计年限中的使用要求,不能再无外力扰动的情况下出现裂缝、变形等质量问题。

三、高层建筑混凝土结构设计易出现的问题

3.1结构选型问题

在新执行的规范中对建筑的结构选型设计增加了很多限制性,首先限制了结构的规则性然后对建筑设计中出现的超高问题和抗震问题加以深化,对于高层建筑结构设计的规则性,在新出台的建筑规范章程的相关规定中,变动挺大,新的规范标准在结构设计方面增加了一系列的限制条件。比如,新的规范制度用强制性的条文规定了“建筑物不应该采用严重不规则的建筑设计方案”。所以,在进行高层建筑结构设计时,相关人员应注意遵守新规范制度中的限制性条件,对于设计中的不符合规定问题根据实际情况及时的调整,避免为后期设计工作留下隐患。

3.2地基和基础设计中的问题

在柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中,往往会忽视建筑物沉降带来的附加应力的影响,而产生沉降变形以及共同受力,如果没有考虑其产生的附加应力,会使底板偏于不安全,还可能导致地下室底板承载能力不足而引起其开裂,在采用天然地基状况下,会带来更为显著的影响。

3.3结构分析计算的问题

在计算机使用非常广泛的今天,计算机带给了人们极大的便利,工作效率大大提高的同时,社会日常工作和生活对计算机的依赖程度越来越深。在建筑结构设计中,深化计算机的应用,合理地使用计算机,使建筑物更安全舒适、更美观经济是建筑设计人员任重而道远的责任。我们在设计中及与其它设计单位交往的过程中发现,虽然采用了CAD但在结构施工图中出现了许多概念性的错误和计算错误,有些错误可能会导致严重的后果。在实际工程中,我们应该重视抗震概念设计和构造设计的问题,避免过分依赖计算机.这样才能设计出更经济.更安全舒适、更美观经济的建筑。

四、高层建筑中混凝±结构优化设计策略

4.1结构安全性

高层建筑的人群密度较高,在灾难发生时,不方便逃生,其灾难后果比一般的建筑要严重很多。在具体的设计过程中,设计人员必须重视混凝土结构的设计,并采取相关的优化策略,最大程度的降低灾难程度。其结构安全性优化策略:一是在保证高层建筑的整体功能和质量的前提下,将能够影响高层建筑结构稳定性、结构自振性和环境因素予以考虑,尽可能的减少混凝土和钢筋的使用量;二是需要综合的考虑高层建筑的承载力,应该将建筑结构承载标准与施工材料的最大承载力进行相关的计算,最大程度的减少高层建筑的自身重量,提高其自身的结构安全性。

4.2抗震性

地震对高层建筑的稳定性具有很大的威胁,在设计过程中,设计人员需要重视高层建筑的抗震性。在具体的设计过程中,设计人员尽可能的选择平面布局比较简单规则的,减少一些不对称或是过长延伸翼的使用,多使用一些对称的结构,对高层建筑的整体结构进行科学合理的规划设计,确保高层建筑的自身重量和结构强度能够均匀的分布,提高其抗震性。

4.3耐久性

耐久性主要体现在其混凝土结构的耐久性,其优化策略主要表现在以下几个方面:

1、混凝土材料的选择。设计人员需要在保障混凝土质量和基本性能的前提下,尽可能的选用一些在稳定性、抗入侵性等方面强的混凝土进行高层建筑的施工,在具体的施工过程中,可以添加一些外加剂增强混凝土自身结构的稳定性。

2、优化结构设计。在具体的设计过程中,需要充分的考虑不同构件所处的环境差异,将其混凝土结构的设计进行差异化的设计和材料的选用,保障其结构的稳定性,延长建筑的使用年限。

3、结构构造设计合理化。设计人员需要结合建筑的使用年限和环境特点,设计并使用45毫米厚的混凝土保护层,减少对高层建筑混凝土、钢筋的腐蚀程度,提高其整体结构的稳定性,延长使用年限。

总之,想要实现高层建筑钢筋混凝土结构的优化,需要从建筑结构的各方各面进行优化改进。建筑结构设计师在进行结构设计时需要对建筑的外形、功能以及安全各方面进行全面的考虑,实现建筑钢筋混凝土结构的优化设计,满足用户使用需求、减少建筑建设成本的同时确保建筑使用过程中的稳定性。■

参考文献

第10篇

【关键词】公路;涵洞;结构设计

前言

随着我国公路工程投资建设规模的快速发展,作为公路工程附属结构的涵洞的数量与日俱增。国内一些管理单位、高等院校以及设计单位通过对一些已建高速公路涵洞进行调查发现,相当多的涵洞存在病害,譬如:洞身不均匀沉降导致路面开裂;涵洞渗水、积水;洞身局部开裂;沉降缝错位、撕裂等等,不一而足。

1 涵洞定义

根据《公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)》(以下简称《通用规范》)第1.0.11条规定,桥梁和涵洞以单孔跨径5m为界,单孔跨径

2 设计规程、规范

与桥梁相比,涵洞的技术复杂程度较低、工程规模较小。但,因为它横穿公路,又不同于路外一般的排水构造物,结构措施不到位或地基处理不当都可能会产生病害并危及道路安全。

在《细则》颁布前,公路涵洞没有专用设计规范,仅在《通用规范》和《公路场工桥涵设计规范》(JTG D61-2005)中能见到一些原则性的、简单的规定,所占篇幅较少。设计人员采用的设计规范具有较大的随意性。结构设计人员往往首先采用自己最熟悉的本专业的规范,如:建筑结构规范、给排水结构规范、桥梁规范或水工规范等等,甚至经常出现混用不同规范体系的情况,这是很不合理的,可能导致设计结果在安全度、适用性方面留下隐患。随着《细则》的颁布实施,公路涵洞设计以公路体系规范作为设计依据,规范体系较为完整、全面,也更具针对性。

2.1 规程、规范的使用原则建议

2.1.1 建议以公路规范体系作为设计依据。

2.1.2 不同规范体系不能混用。虽然结构专业现行各规范体系基本都遵照以概率理论为基础的极限状态设计方法,但各规范体系所采用的目标可靠指标可能不同,如表1所示。各规范体系的材料强度分项系数、荷载分项系数、荷载组合规定、计算公式都不尽相同。显而易见,混用规范体系很容易造成设计结果的可靠度不足或偏大,因此,应避免这种做法。

2.1.3 各规范体系虽不能混用,但可以相互补充、局部引用。这主要指一些特定荷载的取值和计算方法、一些特定结构的结构分析方法、特定的构造措施等在不同规范体系之间的取长补短和相互借鉴。例如:过路圆形管涵的结构设计可以部分借鉴排水管道规范,因为排水管道规范关于管道及接口、管基的内容要比《细则》更为详尽,也更加权威。应该特别注意的是,为了避免混用规范体系,在局部引用其它体系规范时,一定要在设计依据中明确指出引用某规范的某一章节,甚至某一公式。那种将所能想到的规范名称统统列在设计说明书中的做法是不可取的。

2.2 建议采用的设计规程、规范

《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004) ;《公路涵洞设计细则》(JTG/T D65-04-2007);《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004);《公路桥涵地基与基础设计规范》(JT-GD63-2007) ; 《公路工程抗震设计规范》 ( JTJ 004-89);《公路污工桥涵设计规范》(JTG D61-2005) ;《给水排水工程埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程》(CECS 143 :2002)第6一8章;《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》( CECS117:2000);《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 (CCES 01-2004,2005年修订版)。以上规程、规范应随着版本的不断更新采用最新颁布施行的版本。根据工程的具体情况,这些规范可适当取舍。

3 结构设计标准

3.1 设计基准期

《通用规范》第1.0.6条规定:公路桥涵结构的设计基准期为100年。

3.2 设计使用年限

国务院颁布的《建设工程勘察设计管理条例》第二十六条明确规定“编制施工图设计文件,应当满足设备材料采购、非标准设备制作和施工的需要,并注明建设工程合理使用年限”。

目前,我国公路体系规范对于桥涵结构设计使用年限未做规定,这不仅与国际惯例不符,也与我国《建设工程勘察设计管理条例》的要求相背离。国际上对桥隧等基础设施工程的设计使用年限多为100年,且有进一步延长的趋势。如:欧共体规定为100年,美国规定为不小于75-100年,日本建筑学会规范规定为100年;在国内,现行铁路、地铁规范明确规定为100年,工民建规范规定为5-100年,且均为强制性条文。显然,在这方面我国公路体系规范已欠全面。为了适应国际化发展趋势并满足国内法律法规的要求,公路桥涵逐步完善设计使用年限的规定势在必行,设计单位、设计人员对此应有足够的认识。

设计使用年限指的是“正常设计、正常施工、正常使用、正常维护”条件下工程在技术性能上能满足安全和使用要求的最低年限。可以看出,体现设计人员责任的最主要部分是“正常设计”,内容包括采用合适的设计基准期、采用正确的原则和方法进行承载能力极限状态、正常使用极限状态设计以及足够耐久性的设计。在设计文件中列出设计使用年限并非意味着设计单位或个人单方面对设计使用年限的独立承诺,它要靠设计、施工、管理与维护各方的共同努力来实现。

根据中国土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(以下简称《指南》)第3.2.2条,公路混凝土涵洞的设计使用年限分级为一、二级,对应的设计使用年限分别为100年、50年。见表2。

这样的规定是合适的,虽然涵洞的技术复杂程度较低、工程规模较小,但其维修、翻建或拆除不仅会影响路面结构,而且会影响到路基,不仅会造成较大的经济损失,对交通的干扰也很大,会严重影响道路的使用功能。

3.3 安全等级和结构重要性系数

建议涵洞结构的安全等级为二级,结构重要性系数γ0=1.0。

《通用规范》第1.0.6条、《细则》第9.1.2条规定:涵洞结构的安全等级为三级,结构重要性系数γ0=0.9,标准偏低,与《指南》规定的涵洞的设计使用年限不匹配。换个角度考虑,正因为涵洞在整个道路工程中所占比重较小,适当提高其设计标准还是划算的。

参考文献

第11篇

[关键词]建筑结构;设计;安全度

中图分类号:TU523 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)29-0170-01

一、我国结构设计安全度的现状

我国的建筑结构设计安全度已不适应当前国情的需要,自20世纪50年代以来,我国建筑结构的设计方法,经历了容许应力设计法、破损阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法的重大变化。在结构设计标准中。安全度主要表现为安全系数(容许应力法、破损阶段法)、分项系数(极限状态法)和可靠指标(概率极限状态法)同时还与其它许多因素有关,如结构的构造规定、荷载标准值与材料强度标准值的取值、构件承载力计算公式及结构内力分析的精度等。从50年代到现在,我国建筑结构的设计标准不论在方法或具体内容上都有了很大的发展和提高,但在结构设计的安全度要求上,却一直没有大的变动,与国际通用设计标准相比始终处于低水平的安全度。

需要多大的安全才算安全?这并不是一个单纯的技术问题。从根本上说,结构设计安全度的高低,是国家经济、资源状况、社会财富以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。提高结构的安全度,必然会增加结构造价和耗费更多的材料,但能相应降低结构失效的风险,所以确定建筑结构设计的安全度,还应体现投资者或业主的利益,在结构造价与结构风险之间权衡得失,寻求较优的选择。

关于工程事故与设计安全度的关系,有人认为国内发生的工程事故与现行规范的安全度没有关系,规范的安全度是够的。文献就指出。上世纪50年代的结构设计方法与现在近似,当时所用的混凝土强度很低,只有110#-140#,比现在的C15还低,其施工手段也很落后,混凝土用体积配合比,人工搅拌,没有振捣器,而施工发生安全事故的却很少,因此可以说,现在的安全事故与结构设计安全度是没有连带关系的。

不过也有专家指出,一些工程事故往往由多种因素综合造成,施工质量差、设计有毛病、结构安全储备又偏低,加在一起终于酿成大祸。这类情况不是由于野蛮施工和管理腐败,较高的安全度总是与较低的失效概率相联系,这是客观规律。实际上,结构安全度只是对结构截面强度安全的一种度量,与此相关的还有荷载和材料强度标准值

的取值等因素。影响结构安全性的因素太多,安全度是保证结构安全性的重要方面但不是全部。有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性,以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性,造成结构设计不合理,从而引发工程事故。

二、建筑结构设计安全度需要重视的问题

建筑结构设计安全度的高低,是国家经济和资源状况、社会财富积累程度以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。确定工程的安全度在一定程度上需以概率和统计为基础,但更多的须依靠经验、工程判断及综合考虑。

与国际上一些通用标准相比,我国混凝土结构规范设定的安全度水平偏低,有的偏低较多。这体现在涉及结构安全度的各个环节中,如我国混凝土结构设计规范取用的荷载值比国外低,材料强度值比国外高,估计结构承载力所用计算公式的安全裕度低于国外甚至在个别情况下偏于不安全,对结构的构造规定又远比国外要求低。现行规范安全度与国际相比虽然偏低,但是可以接受,这是数十年来成功建成数百亿平方米建筑物的长期实践加以证实的。

三、提高建筑结构设计的安全度分析

(一)可考度理论的利用

可靠度理论是分析结构安全性的一种有效手段。我国已颁布统一标准,要求结构设计规范按可靠度理论设计。该理论用失效概率度量结构的可靠性,通过将抗力和作用效应相互独立,将随机过程化为随机变量并以经验为校准点,成功地将这一理论用于建筑结构设计规范中,这是我国规范先进性的一种表现。但该理论在应用上还有其局限性,理论本身也有一些方面未能突破。因此,规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度,能用的尽量用,尚不成熟的将来再用。

(二)尽可能的减少墙体改造

在房屋的后期装修上,禁止拆除承重墙和关键的结构部分,因为所有的建筑在设计过程中,已经在结构、设计方面进行了非常周密的,严谨的计算,已经在抗震技术标准达到了相应的技术要求,拆除了以后,可能直接会影响这栋楼所有的力学反映。在设计过程中,尽量避免这种设计的拆除,尽量在结构改造方面,少做文章。而之所以出现很多墙体改造现象,还是跟前期的建筑设计有关,前期的建筑设计中户型设计是不是达到业主满意是前期结构设计中一个关键的标准,后期业主要改造装修,不仅是室内设计的问题,更是建筑设计的问题。

例如复式和错层的房子很多室内设计师在设计过程中,往往拆除改动是最多的,由于空间比较大,要想达到合理的状态,可能业主家庭成员不同,文化底蕴不同,消费的方式不同,生活方式不同,导致对空间的需求不同,就会出现空间调整。像这类的房子室内设计更应该在建筑设计时就介入,把建筑设计提前做好,尽量避免在后期室内设计过程中对结构调整。

(三)建筑结构调整中安全度把握

在结构方面尽量少做调整或者不做调整,即使有了调整以后,一定要做结构的加固,建议采用钢结构的措施来进行加固。在整个建筑空间里,钢结构是相对比较安全的。比简易墙结构安全度更高。钢结构和原来的墙体有一个连接的问题,就需要在设计方面,特别要注重。在设计过程中,钢结构和原始结构调整完以后,如何连接,这方面的技术要有待于加强。倡导一旦进行承重结构的空间调整,一定邀请专业的结构工程师参与整体的设计,来满足空间结果的安全要求。

建筑结构安全与建筑物整体安全息相关,在设计或施工阶段施工质量不合格极容易导致建筑物倾斜、墙体开裂,甚至部分地方坍塌等严重事故。故此,结构设计人员应具备高度的责任心,针对具体工程和施工的特点,在需要时可以选用高于规范规定的最低要求,并能够考虑结构的耐久性要求,充分考虑业主以及自身信誉的长远影响。此外,还要从结构的体系、构造、材料选择设计以及施工和使用中的各个环节保证建筑结构的安全性,充分保障建筑业主的人身财产安全。

结束语

建筑结构安全与建筑物整体安全息相关,在设计或施工阶段施工质量不合格极容易导致建筑物倾斜、墙体开裂,甚至部分地方坍塌等严重事故。故此,结构设计人员应具备高度的责任心,针对具体工程和施工的特点,在需要时可以选用高于规范规定的最低要求。并能够考虑结构的耐久性要求,充分考虑业主以及自身信誉的长远影响。此外,还要从结构的体系、构造:材料选择设计以及施工和使用中的各个环节保证建筑结构的安全性,充分保障建筑业主的人身财产安全。

参考文献

[1]王仲庆.对提高建筑结构设计可靠度的看法.建筑经济.2008

第12篇

【关键词】高层建筑;结构设计;钢筋混凝土

1.前言

我国施工建设的建筑高度不断提升,随之而来的是高层楼房建筑类型和功能日趋复杂,这必然对钢筋混凝土高层结构设计提出了更高的要求。通过查阅大量的资料以及本人设计实践发觉,在设计钢筋混凝土高层结构时,难免就会造成设计失误或者遗漏设计的状况发生。为了能够在很大程度上避免这种失误和漏洞的产生,展开钢筋混凝土高层结构设计分析有重要的意义。

2.概念设计

确保结构抗震性优越的一种设计方法即概念结构设计。选取结构方案应当有助于高层建筑防震,在对外延结构以及构件进行设计时应当考虑到,采取何种举措来规避薄弱环节受到损害,即使有局部被破坏的现象发生,怎样降低对建筑物整体的影响力;在对静定结构进行设计时,应当采取两道防线的举措等每个设计环节中都应将概念设计融入其中。因此概念结构设计在整个结构设计中起着非常重要的作用,设计师和建筑师应当注重概念设计中的各项规定,这样才能够确保整个设计方向的正确性。因此在概念结构设计上应当考虑以下几个因素:

2.1结构体系因素

在构建结构体系时一定要注重选择有规则的立面和平面,选择的结构体系要抗风性和抗震性强,且具有经济可行性。同时,要保证结构体系的设计简图明确,设计的地震传送路径具与结构设计相适应。

2.2概念设计中的弹性设计

在大部分建筑施工中,弹性设计只是针对小级别的地震,而概念设计下的结构构造,是以“大震不倒,中震可补”为原则。不过至今没有得到验证,所以概念设计的这一原则是否有效,没有得到实践性检验。为了能够满足这一原则,有关专家提出了系统的设计标准:大地震或者中级地震的弹性设计标准;大地震或者中级地震不屈服设计的标准;要求施工单位要确保“三水准”设计标准。

2.3设计的个性化

在概念设计中提出的结构设计应当使建筑物具有个性化,即在保证建筑物设计具有抗震性的基础上,将建筑物结构设计从宏观定向目标过渡到多样化设计目标中。在设计时,设计者可以根据业主的要求来选择不同抗震级别设计,根据业主防震抗震需求来运用“弹性设计”和“不屈服设计”。

3.高层结构设计中的常见问题及解决办法

3.1结构选型的常见问题以及解决办法

(1)结构选型中的结构体系问题的解决办法

有较好地基的高层建筑,在保证上部结构不变形的情况下,应使刚度尽可能减弱。这时宽高比例,可以利用合适的结构设计和基础来实现。同时为了确保上下层刚度匀实,可以将塔楼长剪力墙用轻型墙隔开成为断肢墙来分担刚度。在规范中明确规定对上下层进行调控转角比例为1时,可以替代转换层上下两层刚度的比例值公式。增加水平加强层的侧边刚度时,会给予外柱较大的剪力,所以不宜使用。

(2)结构超高问题的解决办法

在设计抗震级别越高的高层建筑时,楼层的限制高度的级别也就越高。特别是新规实施以来,对超高问题有了明确的限定,当下不但设置有A级高度建筑物,而且还添设了B级别高度的建筑物。所以,高度是结构设计中应当严格把关超高这一环节,特别是在进行B级建筑物进行设计时,一旦超高,设计方案和处置手段会发生巨大改变。在现实工程设计时,由于高度级别变化之后没有重新修改结构类型,而导致结构设计图无法被审批。因此高度问题是结构设计中一项重大问题,需要设计师和建筑师的重视。

(3)设定短肢剪力墙问题的解决办法

剪力墙是指两根连梁之间的横截面高度和厚度的比例是5-8的墙。在高层建筑中设置断肢剪力墙,增添了较多的限制条件。所以设计高层建筑结构时,工程师为确保工程的顺利进行,只有在不得已的条件下才会设计短肢剪力墙。

3.2地基基础设计的常见问题及解决办法

地基基础设计的设计好坏直接关系到下一个设计环节能否顺利进行,所以结构工程师比较注重该环节的设计。同时地基基础设计还关系着工程造价的问题,所以在该阶段如若出现问题,会造成巨大的亏损。

地方性规范重要性的问题是地基基础设计关键问题,我国国土面积大,地质状况千奇百怪,一本国家出台的《地基基础设计规范》,并不能满足全国每个地方对地基与基础的具体规定。所以,在以国家标准地基基础设计规范为基础的前提下,每个地区都有符合个区域性具体、系统的地基基础设计方法和经验,使得设计的地基基础更加精确和详尽。因此在设计地基基础时,必须要深入的学习地方性地基基础规范,这样才能够使设计出来的地基基础符合工程设计需要,为保证下面环节顺利设计奠定基础。

3.3结构计算与分析中的问题以及解决办法

基于建筑房屋建设施工中的新规不断下发,使得各类计算软件的版本也在不断更新。然而更新后的计算软件会时常出问题,究其原因有软件本身的问题,也有工程师对软件的规范不能了解所致。所以,工程设计师只有准确的使用计算机软件来确保内力分析更加精确和高效,同时按着设计要求来处理,才能够保证工程设计质量达标。下面就开始对结构计算分析中的问题进行探讨。

(1)计算模型的选取

针对普通结构设计,采取的模型应当是楼板整体平面内无限刚假设模型;楼板分块平面内的无限刚模型,则可以运用在错层和多塔结构中;既能选择弹性连接板模型,也能应用楼板分块无限刚模型的结构有在楼塔上面相连接的多塔型结构、楼板个别部位有大洞的结构等几种。在运用各个模型时,不是死板硬套而是从实际出发,来灵活运动各个模型。不过在选择计算模型时应当以极少的计算量来使预期分析的精度需求达标为原则,选用模型时要审时度势,分清状况来选择合适的模型,如果只是一味的使用刚性楼板,就会导致计算墙肢的值偏小,施工时就极有可能引起事故。同时弹性楼板的采用也要根据实际情况来,以免计算量过大,浪费人力物力。

(2)抗震等级确定的问题即解决办法

《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定了普通的高层建筑的抗震等级。规定中指出主楼连接的整个楼群抗震级别要高于主楼的抗震级别;对于较复杂的高层建筑物,除了以上的要求之外,还应当满足第十章的要求。针对地下室的结构设计,地下室的上部结构牢固点即地下室天花板,进行抗震级别设计时,负一层的抗震等级应当与上部结构级别相同。负一层以下的抗震级别视情况而定,一般是设置为抗震级别三级,也可以设置更低的抗震级别。

4.结论

想要做好高层建筑结构设计这项非常复杂的工作,使工程技术员明确设计规范,将计算机软件合理运用起来,在最大程度上避免设计过程中错误或者遗漏的发生,降低结构设计中的不确定因素,是本文分析钢筋混凝土高层结构设计中的常见问题的初衷,希望通过本文分析能够给予相关人员以借鉴。

参考文献:

[1]张志强. 钢筋混凝土高层结构设计常见问题分析[J]. 城市建筑,2013(18):56.