时间:2023-07-21 17:28:37
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篇混凝土结构设计步骤,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。
关键词:混凝土结构;基本设计方法;设计优化措施
中图分类号:TU37文献标识码: A
Abstract: The design principles and requirements of the concrete structure is analyzed, the basic method of design of concrete structures, and from the safety, shock resistance, durability starting structure to clarify the structural optimization measures to promote high-rise buildings of concrete structures Optimal design of improvement.
Keywords: concrete structure; basic design methods; design optimization measures
一、引言
在我国建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准和安全系数差距过大,设计和实施过程中人为的错误,耐久性设计方法存在问题,设计方法中安全检测出现问题。针对这些问题提出以下措施,提高技术标准,加强安全系数,加强结构的耐久性和材料的耐久性,加强设计过程中的质量监管,提高设计方法中的安全检测,相信通过我们的努力,会使问题得到解决,提高混凝土结构设计方法的实施和应用。
二、混凝土结构设计的设计原则与要求
1.设计原则
当前时期,设计人员对高层建筑中的混凝土实施结构设计,必须遵循适用性、安全性、耐久性以及可靠性几个方面的原则,以保证此项结构设计的各项功能均达到预计要求。
2.设计要求
1)延展性。高层建筑的结构柔性比低层的楼房要高,一旦遭遇地震等问题,会发生更大幅度的作用变形,若要避免建筑在地震等作用下发生倒塌变形等问题,就必须在进行混凝土结构的设计时,使其结构具备足够的延展性能。
2)侧向力。目前,高层建筑的结构设计中,其结构内力与变形等问题,主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响,层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以,在设计混凝土结构时,必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。
3) 刚度要求。高层建筑面临着众多的水平作用力影响,容易出现较大幅度的侧向位移,设计人员在进行混凝土结构设计时,必须在保证其具有足够强度的基础上,同时使其具备合理的刚度及自振频率,进而将楼层水平位移控制于允许范围。
三、混凝土结构设计的基本方法
1 完善单元结构的布局设计
独立的结构单元设计,是高层建筑中的主要结构设计内容,此结构设计工作适合采用简单、规则的平面形式,但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制于适宜的范围,且具备均匀分布的承载力与刚度,同时,竖向结构适合采取均匀、规则的形式,以保证建筑的外挑与内收问题得到有效的控制。要达到这一目标,混凝土结构的设计者,应当在制定结构设计方案的阶段,便努力地将概念设计的理念与知识作为参考,使建筑的适用性与美观度等要求在得到满足的基础上,通过进行优化设计,使其结构的平面与竖向布局尽可能地实现简单、均匀与规则性,保证其结构刚度与承载力的合理分布,避免建筑独立结构单元出现过于集中的塑性变形或应力。
2 优化高强的混凝土与钢筋使用
高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料,若混凝土和钢的强度过大,势必会造成建筑材料总造价的超限,同时加大其他构件的造价,从而降低建筑建设的经济效益。因此,混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。以软土地基上的高层建筑设计为例,该结构地基受到的荷载较高,设计人员可以通过优化高强度的混凝土以及钢筋的使用,使建筑中各构件的截面尺寸得到合理优化,从而减轻建筑的结构自重,使建筑的基础工程建设难度得到大幅度的削减,降低工程的地基处理工作造价。再以位于震区的高层建筑的结构设计为例,建筑的自重与地震作用程度成正比例关系,设计人员通过将高强度的混凝土与钢筋的使用量减少,可以在减轻其梁、板、墙、柱等构件自重的基础上,降低地震的作用力,进而保证建筑结构的安全程度,使建筑的整体安全度得以提升。
3 合理设计剪力墙平面结构
建筑结构设计人员对混凝土结构进行设计,还需要充分地重视剪力墙结构的平面布局问题,以保证建筑整体结构受力的均匀性,并使建筑在侧向力的影响下出现的位移控制于允许状态。具体来讲,剪力墙平面结构的优化设计主要为以下几个方面:1) 以建筑的各项基本结构功能为依据,在满足这些功能的前提下,尽可能地使剪力墙的布置实现相对的集中化与均匀化,对具有较高的恒载或者平面形式变化较大的部位设计剪力墙,应当尽量缩小其间距。2) 以建筑的主轴方向或者是其他方向为基准,对剪力墙进行双向的布置,且墙肢截面适合为具备较小的侧向刚度的简单规则的形式,在设计中还要尽量地减少对短肢剪力墙的使用。
四、混凝土结构设计的优化措施
1. 提高技术标准,加强安全系数
在建筑设计方法中要提高技术标准和安全系数,在设计前要先对技术标准进行相关计划,紧跟技术标准走,技术标准的设计不要过大,也不可过小。要达到安全的效果,并根据设计的技术标准制定相应的安全系数。具体来说,设计人员可以从以下几个方面开展结构的安全性设计:1) 设计人员应当在保证建筑各项功能的同时,通过考虑结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的结构破坏,有目的地将高层建筑的抗震等级提升。同时,还要从整体上,加强结构设计的稳定性与牢固度,避免将砖砌体承重或者装配式的混凝土结构应用于高层的公用属性较高的建筑中,而要优先选取现浇的钢筋混凝土的结构。2) 设计人员要从建筑建设过程中及投入应用后的各个方面入手,综合考虑其荷载变化的状况,尽可能地将建筑结构的荷载标准值与构件承载力设置出较大的弹性裕度,并且为楼面等部位进行额外的增加荷载的设计,以保证建筑在各级的地震与火灾等灾害中,都可以实现对于自身结构安全的维护。
2. 加强结构的耐久性和材料的耐久性
在设计的方法中要加强对结构和材料的管理,加强材料的选择,材料的质量一定要过关,只有这样才能保证结构上的设计方法过关。使用的材料要经过检测方可实用,结构的混凝土的量一定要到,并且钢筋及混凝土的质量一定要达标,只有这样才能保证结构耐久性。设计中要对结构的耐久性和材料的耐久性制定相关的规程,让质量有规程保证,切记没有规矩不成方圆。耐久性是设计的要求,同样是质量上的要求,要服从大局,让设计方法完美无缺。
3.加强设计过程中的质量监管
在建筑混凝土结构设计方法中要加强设计工程中的质量监管。政府要投入相关的精力去完成。在设计中政府就应宣传质量过关的要求,并随时进行监督,并用相关的工程质量法作为监督的背景,投入到相关的执法中。同时设计人员也应减少人为的错误和差错,要以相关职业道德和职业操守为基础去完成每一次设计工作。要加强相关经验的积累,向经验丰富的设计者学习,并加强自我锻炼。同时设计公司要对每个设计师进行了解,清楚他们擅长的工作,让它们在自己擅长的领域工作,公司应严把质量关,对质量不合格的人员进行惩戒,并对质量合格的优秀员工进行奖励,做到一碗水端平,对质量水平切记不能放宽要求,在相关的质量监管中把设计方法的高质量设计更好的应用到每一次的设计中,做到用质量提高实际生产率,让质量带动设计方法。
4.提高设计方法的安全检测
在设计方法中要提高安检,每一步骤都要经过相应的安全检查,政府也要辅助进行安检。在公司安检后,政府也要相应的进行复查,让安检万无一失不存在任何的问题。设计方法中的安全检查是不可缺少的一个步骤,要加强安全措施,对不符合安全措施的设计要从开始就加以杜绝。安检是设计完成不可缺少的一步,也是关键的步骤,要编入设计流程。在政府和设计者的双管齐下监督下会让安全检测得到保证,为设计方法的正确投入做出贡献。
五、结语
建筑工程混凝土结构设计方法的不断优化为建筑注入了更多的血液,相信在问题的解决中和不断的探索中,我国的建筑工程混凝土结构设计方法将得到更高层次的优化,让建筑事业得到补充和延续,让我国的政治经济文化事业在建筑的强化下得到高度发展,让设计带动建设,让建设带动其他产业,共同蓬勃发展
参考文献
[1]陶必国.混凝土结构设计方法及其优化措施[J].城市建筑,2014,01:37.
【关键词】混凝土结构设计;存在问题;对策;安全度
1.前言
混凝土在我国各项工程中应用广泛,具有可模型好、耐久耐火、造价低等特点,是非常好的建筑材料。然而,近年来,随着建筑业和水利等的发展对混凝土的需求不断加大,且对混凝土结构的应用跨度和高度都不断地增大,但由于混凝土容易出现裂缝,且受季节限制,致使混凝土在结构设计的过程中出现了很多问题。
2.混凝土结构设计的原则
2.1 整体性
混凝土结构设计的整体性是指把各个部分组成一个整体,研究整体的功能和设计规律,从整体和部分中发现整体的特征。
2.2 结构性
在混凝土结构设计过程中,要充分了解其结构及其各要素是非常重要的。建筑结构决定着建筑的性能和质量,影响着它在建筑中的使用和其发展情况,同时它也是性能的载体,还可以反作用于结构。混凝土结构的各要素运动的稳定性与结构息息相关。
2.3 最优化性
混凝土结构设计中存在差异整合,使建筑的各个部分合理的组合在一起,差异的部分相互互补,相互支持,相互需要,保证着整合后的性能。建筑结构的形成也离不开差异整合,充分体现了它的重要性,在设计过程中,我们要重视这一点。
2.4 动态性
混凝土结构设计的动态原则是把握系统的内外联系,以及发展趋势,动力规律、方式等方面,使混凝土在建筑中提供更好地应用,满足需求,把握时代的发展方向,跟随时代的脚步。
3.混凝土结构设计中存在的问题
3.1 基础设计
3.1.1 工程实地勘察报告缺错漏
地基基础是建筑质量的保证,影响着建筑的安全以及所产生的经济效益,若地基建设出现问题,则所造成的不只是经济问题还会带来重大的人员伤亡。建筑物的基础建设过程包括勘察、设计和施工。每一个步骤都是非常重要的环节。在我国设计时常存在勘察不全面,内容含糊不清,地质勘探报告未经审查部门审核,导致建筑物建设当中存在极大的隐患。设计过程应要严格把关,对不合格的勘察报告要及时提出异议,未修改完善的勘察报告不能作为基础设计的依据。
3.1.2 未说明绝对标高的问题
设计单位在工程的设计阶段,要注意在基础图中要说明建筑所定的±0.00与工程地质勘察中绝对标高的关系。在混凝土结构设计中,一些工程未说明±0.00的绝对标高,直接影响到基础底标高的确定,为施工带来许多不必要的麻烦。
3.1.3 基础垫层与保护层
设置混凝土垫层,不但可以保证基础混凝土的浇筑质量,还可以保护钢筋。设计时,配有钢筋的柔性基础宜使用垫层,但要注意的是,垫层向外延伸的面积不能计入基础底面积。
3.1.4 基础的变形计算
(1)设计等级为甲级,乙级的建筑物,均应按地基变形设计。
(2)丙级建筑物有下列情况时,仍应作变形验算:
1)地基承载力特征值小于130kPa,且体型复杂的建筑物;
2)在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大,可能引起地基产生国大的不均匀沉降时;
3)软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时;
4)相邻建筑距离过近,可能发生倾斜时;
5)地基内有厚度较大或厚薄不均的填土,其自重固结未完成时。
3.2 结构设计
3.2.1 柱设计
⑴框架柱的截面设计
混凝土的框架柱设计中,设计人员很容易忽视角柱的自定义计算,导致配筋率不足。在多层或高层的钢筋水泥结构中,柱的截面尺寸从下到上逐渐减小,以节约资金,合理利用。柱截面的间隔数一般在3~5层,每次每侧减少尺寸100~150比较适宜,既能满足要求,又能节约成本,有利于空间合理利用。
⑵框架柱的箍筋肢距
柱箍筋加密区的箍筋肢距:一级抗震等级不宜大于200mm;二、三级抗震等级不宜大于250mm。箍筋肢距一般应为每肢箍筋的水平距离,不少设计人员在设计时将箍筋肢距都按不大于200mm,这样将会导致混凝土的浇筑发生困难,混凝土的浇筑必须使用导管,将混凝土引导到根部,自上而下浇灌。若箍筋肢距过小则无法使用导管,所以,我们要正确理解箍筋肢距,这样既方便施工又可以符合要求,从而较好地完成建筑任务。
3.2.2 梁的设计
⑴梁端按简支计算但实际受到部分约束
当梁端按简支计算但实际受到部分约束时,应在支座区上部设置纵向构造钢筋,其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4,且不应少于2根,此举是为了避免出现负弯矩裂缝而采用的构造措施,设计中要给予足够的重视。
⑵侧梁纵向的钢筋配置
侧梁纵向钢筋结构对防止梁侧面的开裂具有非常重要的作用,但是一些设计人员并为意识到这一点,甚至盲目的增大其抗弯能力,严重影响抗震性能。梁侧钢筋的直径一般以Φ12~Φ16为最佳标准。在设计中应该注意避免抗扭纵筋的面积过大,及时做出相应调整。
⑶水平锚固长度
楼层框架梁在边柱非抗震设计上部纵向钢筋和抗震设计的上部及下部纵向钢筋,锚固段当柱截面尺寸不足锚固长度时,纵向钢筋应伸至节点对边向下和向上弯折15倍直径,锚固段弯折前的水平投影长度不应小于0.4la或0.4laE。设计中容易忽略。
4.混凝土结构设计的改进
4.1 改进钢筋锚固和连接的方式
采用基本锚固长度:根据实验表明,高强度混凝土的锚固性能被低估,当混凝土强度等级高于C60时,ft按C60取值,并且不再使用锚固性能很差的刻痕钢丝,同时当混凝土保护层厚度不大于5d时,在钢筋锚固长度范围内配置构造钢筋,并且完善机械锚固的方法。箍筋对约束受压钢筋的搭接传力很重要,根据汶川地震时柱子钢筋在搭接处破坏很严重的情况,为防止粗钢筋在搭接端头的局部挤压产生裂缝,提出了在受压搭接接头端部增加配箍的要求,今后设计及施工要注意。
4.2 提高结构构件的安全性
通过考虑配筋特征值调整钢筋最小配筋率,增加安全度,控制大截面构件的最小配筋率;当构件所需截面高度远大于承载的需求时,可调整其纵向受拉钢筋配比率;调整柱的轴压比限值、最小截面尺寸,适度的提高安全储备,增加四级抗震等级框架柱、框支柱的轴压比限值。混凝土结构材料性能劣化的因素复杂,受天气,气候等的影响较大,建筑的耐久性需根据以往的经验采取措施来解决。
4.3 新规范
4.3.1 提高结构安全储备
新规范在结构安全储备方面更加严格:斜截面受承载力公式的修改;调整混凝土构件纵向受力钢筋的最小配筋率;调整混凝土柱的轴压比限值;调整混凝土的最小截面尺寸;增加三级抗震等级剪力墙的最大轴压比;加强底层柱等等。
关键词:建筑结构设计;质量;问题;途径
中图分类号:TU2文献标识码: A
引言
在我国建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准和安全系数差距过大,设计和实施过程中人为的错误,耐久性设计方法存在问题,设计方法中安全检测出现问题。针对这些问题提出以下措施,提高技术标准,加强安全系数,加强结构的耐久性和材料的耐久性,加强设计过程中的质量监管,提高设计方法中的安全检测,相信通过我们的努力,会使问题变成优势,提高混凝土结构设计方法的实施和应用。
一、建筑工程混凝土结构设计方法存在的问题
1、技术标准和安全系数存在着差距过大的问题
在建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准的偏差,技术标准不明确并且偏差过大。在建筑设计中没有制定相应的技术标准。同时又存在着安全系数的问题。根据国内现行混凝土结构设计规范要求,结构安全可靠度是“规定”荷载作用下的强度保证率。设计规范结构可靠度只是对结构构件来说的,其安全性主要取决与荷载取值,安全系数设置与荷载系数取值之间存在着较大的关系。据调查资料显示,国内规范动荷载安全系数要比美国、英国低14%-21%,比欧洲低7%;强度安全系数比欧美国家低大约15%,钢材强度安全系数低6%。比如,根据国内规范设计的柱子若动、静载之比为1:2,因荷载、材料影响承载力较英美国家规范设计承载力大约低35%,而较欧洲国家也低28%。由此可见,技术标准和安全系数存在着差距过大的问题,需要解决。
2、设计方法的安全检测不够
在混凝土设计方法中缺乏相应的安全检测。在设计中各步骤的安全是设计进行的关键。在每个步骤都完成后要跟进安全检测,但在设计方法中很多设计师缺乏对设计的安全检测。相关的政府也对其不够重视,出现了质量问题,为建筑带来了问题。很多设计者没有对设计仪器进行购置,设计仪器出现了不合格的现象,在根源上得不到重视让设计方法出现了问题。政府没有进行设计的安全监管和监督,使设计中安全检测出现了问题,安全监管要出台防范措施,这也是对设计方法的严格要求,防范方法做不好会导致不安全问题出现,让设计得不到安全保证,使设计变成失败,无法真正投入到运营和工作中,使设计偏离了真正的应用。
3、耐久性上设计方法存在问题
很多设计出现耐久性不高的现象。一项工程的耐久性是工程的关键。把耐久性做好体现了设计者的设计水平和完美地设计观念。它要求设计过程的高超技术和实施的完美结合。很多设计者在很多恶劣的条件下不能设计符合恶劣条件的设计成果,设计的成果适应不了恶劣的环境,这样问题的存在让设计失去了所谓的意义,没有很好地为工程服务,出现豆腐渣工程,是设计的败笔。
二、提高建筑混凝土结构设计的有效途径和方法
1、提高技术标准,加强安全系数
在建筑设计方法中要提高技术标准和安全系数,在设计前首先要对技术标准进行相关计划,紧跟技术标准走,技术标准的设计不要过大,也不可过小。跟着规范走,才能使设计不偏离实际同时要加强安全系数。安全系数不过关会使其他一切都为零,在设计中要突出安全的设计。要达到安全的效果可以聘请相关的设计专家制定符合标准的技术,并根据设计的技术标准制定相应的安全系数。要根据相关的产业的要求对建筑的防治自然灾害和人为的灾害进行相应的预防,有的建筑需要防水,在建筑过程中要加强对水的防范,还要加强防震的要求,建筑一定要通过地震检测,真正意义上做到安全系数第一位、技术水平过硬的原则,为建筑服务。
2、提高设计方法的安全检测
在设计方法中要提高安检,每一步骤都要经过相应的安全检查,政府也要辅助进行安检。在公司安检后,政府也要相应的进行复查,让安检万无一失不存在任何的问题。设计方法中的安全检查是不可缺少的一个步骤,要加强安全措施,对不符合安全措施的设计要从开始就加以杜绝。安检是设计完成不可缺少的一步,也是关键的步骤,要编入设计流程。在政府和设计者的双管齐下监督下会让安全检测得到保证,为设计方法的正确投入做出贡献。
3、加强结构的耐久性和材料的耐久性
在设计的方法中要加强对结构和材料的管理,加强材料的选择,材料的质量一定要过关,只有这样才能保证结构上的设计方法过关。使用的材料要经过检测方可实用,结构的混凝土的量一定要到,并且混凝土的质量一定是上品,只有这样才能使结构耐久性。设计方法中要把结构的耐久性和材料的耐久性制定相关的规程,让质量有规程保证,切记没有规矩不成方圆。让设计中规中矩、让设计完美无缺。只有这样才能使结构和材料具有耐久性。耐久性是设计的要求,同样是质量上的要求,要服从大局,让设计方法完美无缺。
4、做好结构计算和地基基础设计工作
施工图设计的最重要的依据就是建筑结构计算的结果,同时这个计算的结构也会对建筑结构的安全性和可靠性带来重要的影响,所以设计设计应高度的重视这项工作。比如说当我们在进行楼板计算时,我们就要选择合适的楼板计算方法,双向板计算时应考虑到材料泊松比的影响,连续板计算时就决不能选取单向板的计算方法。鉴于科学技术水平是在不断的进步的,绝大部分的结构计算都可以采用计算程序进行计算,这种方法与实际的设计经验的紧密性很差,所以为了保证其正确性,我们必须对电算结果进行综合的分析和评价。
5、做好抗震设计的工作
一般情况下,建筑结构的设计人员在进行框架的结构设计工作时,他们通常都是很重视横向框架的设计工作时,却又都不够重视纵向框架的设计工作,在我们的抗震设计的相关规范中明确的指出了水平地震的作用横轴的方向进行计算,也要按纵轴的方向进行计算,并且各方面的地震作用都应由该方向的抗侧力构件进行承担,所以,我们在进行框架结构的设计时,纵向框架的作用与横向框架的作用应该是一样的,它们的重要性是相等的。在对建筑结构进行抗震设计时,抗震设计的原则应为大震不倒、中震可修以及小震不坏的原则,所以就必须将建筑结构设计成延性结构。由于延性结构是具备着很好的变形能力的,地震来临时,它就能够很好的承载地震的作用,从而有效的降低地震对建筑结构造成的破坏力。
6、合理的运用结构设计软件
现阶段,我国对于运用各类计算机结构设计软件已经是很普遍的了,人们早已摆脱了传统的复杂的手工计算方法,同样的设计师们对于计算机软件也是越来越依赖了,但是我们在进行结构设计时,还是不能够完全的信赖计算机的计算结果,对于任何结构都要进行人工的判断和分析,确定其是准确无误的,才可以应用到工程设计中。这就要做好以下几个方面的工作,首先设计师应充分的了解所运用的软件的技术条件和适用范围;其次就是应保证计算的程序与结构的设计图是想吻合的;然后就是所使用的计算数据都应是有据可循的,计算参数也必须是准确的;最后就是计算出的与结构有关的一些内容都应满足有关规定,如刚度比、配筋以及构件的抗裂性能等。
结束语
建筑工程混凝土结构设计方法的不断优化为建筑注入了更多的血液,相信在问题的解决中和不断的探索中,我国的建筑工程混凝土结构设计方法将得到更高层次的优化,让建筑事业得到补充和延续,让我国的政治经济文化事业在建筑的强化下得到高度发展,让设计带动建设,让建设带动其他产业,共同蓬勃发展。
参考文献
[1]刘伟源.浅谈如何有效提高建筑结构设计质量[J].建筑知识,2012.
本专业主要培养具备能从事各类工程建设的场地评价,岩土体特性分析,特种地基加固处理,地质灾害评价与治理等地质工程领域的各项工作的高级工程技术人才。
二、培养要求
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:
具有较扎实的自然科学基础,了解当代科学技术的主要方面和应用前景,熟悉地质工程勘察、设计施工。 掌握工程地质、工程力学、岩土力学的基本理论,地下工程、工程材料、结构分析与设计、地基处理方面的基本知识,掌握有关电工、工程测量与试验、施工技术与组织等方面的基本知识。具有工程制图、计算机应用、主要测试和试验仪器使用的能力;具有综合应用各种手段(包括外语工具)查询资料、获取信息的初步能力。熟悉国家有关工程勘察,建筑工程等方面的政策、规范和法规。具有进行工程勘察、设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。
三、主干学科 地质工程
四、主要课程
英语、高等数学、大学物理、普通化学、计算机基础、材料力学、结构力学、岩土力学、建筑材料、钢筋混凝土结构、道路勘测与设计、地下结构、施工技术与施工组织、地质工程经济与企业管理。
五、主要实践性教学环节(内容、要求)
设计1——钢筋混凝土课程设计
时间:1周
内容:钢筋混凝土结构
目的与要求:
通过本课程设计,使学生进一步掌握钢筋混凝土结构设计的基本原理、方法和步骤。受到钢筋混凝土结构设计的初步训练。设计分两部分进行,一部分为钢筋混凝土楼盖设计,一部分为单层厂房结构设计。要求学生完成相应的计算说明书及结构设计图纸。
设计2——岩土体工程课程设计
时间:1周
内容:岩土体稳定性评价、岩土体工程设计
目的与要求:
通过本课程设计,使学生进一步掌握岩土体稳定性评价及岩土体工程设计的原理、方法和步骤,受到岩土体工程设计的初步训练。要求学生在教师的指导下,完成相应的计算说明书和设计图纸。
设计3——基础工程设计
时间:1周
内容:根据工程地质勘察报告及有关资料选择基础方案,并进行设计、计算、绘出施工图。
目的与要求:
通过本课程设计,使学生进一步掌握基础工程设计的原理、方法和步骤。受到基础工程设计的初步训练。要求学生在教师的指导下,完成相应的计算说明书和设计图纸。
测量实习,安排在第5学期,时间1周,内容为工程测量,要求学生在实习结束后,编写一份实习报告。
认识实习,安排在第4学期,时间3周,内容为地质认识实习。
教学实习,安排在第6学期,时间7周,内容包括工程地质勘察、原位测试、室内资料分析与整理。要求编写一份实习报告。
毕业实习及毕业设计(论文),安排在第8学期,时间12周。
毕业实习及毕业设计(论文)是实现本科培养目标的重要阶段,是学生学习、研究与实践成果的全面总结,也是对学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。通过毕业实习和毕业设计(论文),使学生达到工程师工作能力的初步训练。
要求:选题尽可能结合生产实践,做到一人一题,要求学生在教师的指导下,独立完成毕业设计(论文)。
答辩:毕业设计(论文)完成后,由系统一组织答辩。
六、主要实验
室内试验(岩土物理力学性质测试、建筑材料试验等)、野外现场试验(岩土物理力学性质现场原位测试、工程监测及检测等)
七、最低毕业课内总学时:2500学时
最低毕业总学分:模块A:176学分+分 模块B:178学分+7学分
关键词:加固改造设计计算方法注意问题
1 改造加固工程的步骤
1.1 改造鉴定的标准和依据(更新下规范)
现行的规范规程。主要有:《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2001) ;《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);《混凝土结构设计规范》GB50010-2011;《砌体结构设计规范》( GB50003 - 2001) ;《钢结构设计规范》GB50017-2003;《钢结构加固技术规程》(CECS77∶96) ;《混凝土结构加固技术规程》(CECS25 : 90) ;《多层砖房结构加层技术规范》(CECS78 :96)
1.2 改造加固鉴定步骤
已建工程在改造加固前均需要由专业技术人员对其进行调查鉴定。一般步骤是:
(1) 收集资料。调查了解该项目的状况(包括:设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等) 和准备改造的内容(使用功能、条件等) 。
(2) 现场调查、测试。在现场收集建筑材料资料(主体结构和维护结构材料的损伤情况等) 和建筑结构(结构变形、裂缝等) 资料。
(3) 根据项目实际情况和要求的改造加固方案进行结构验算分析,以及进行相应的构件或模型试验,对改造加固方案加以验证。
(4) 改造加固工程一般应由具备相应资质并有经验的单位来施工完成,在这期间设计、监理单位应严格审查施工方案,并配合相关部门做好质检工作。
2 改造加固方法
2.1 砌体结构改造加固
(1) 对于砖砌体,主要问题可能是砖砌体承载力和稳定性不足,主要加固方法是扶壁柱法和钢筋网水泥法。
(2) 砖柱对应的加固方法主要有增大截面法和外包型钢法。
砖砌体结构中常见的裂缝需要根据情况具体分析处理。由于温度原因造成的裂缝, 可采取填缝封闭和加筋锚固方法; 对裂缝较细又数量较多的, 待裂缝发展稳定后可采用灌浆补强的方法; 而由于结构原因造成的裂缝则需先对承载力或稳定性不足的问题进行加固处理后再处理裂缝问题。
2.2 混凝土结构改造加固
混凝土结构常用加固方法的特点及适用范围见表1。
加固方法 主要特点 使用范围 计算方法
加大截面法
采用原结构材料加大构件截面以提高承载力 梁、柱、板、墙等一般构件
详文献1
外包钢加固法
在混凝土构件四周包以型钢使其与混凝土协同工作,提高承载力。做法有干式和湿式两种。 构件截面增大受限制或需要大幅度提高承载力。当采用化学灌浆外包钢时,型钢表面温度不应高于60 ℃,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。 详文献2
预应力加固法
采用预应力的钢拉杆或撑杆对原结构进行加固,使原结构承受的荷载部分转移到加固结构上。 可有效提高承载力、刚度和抗裂性。同时加固占用空间小,主要适用于梁、板、屋架等。不适用于温度高于60 ℃的环境和混凝土收缩徐变大的结构。 详文献1
增设支点法
增加支点以减少构件的计算长度和变形,提高承载力。有刚性和弹性支点两类。 适用于净空不受限的梁、板、桁架等。
详文献1
粘贴钢板法
在混凝土表面粘贴钢板以提高承载力。 适用于受弯、受拉构件(梁、板) 。不适用于温度高于60 ℃的环境,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。 详文献1
碳纤维织物加固
在混凝土表面粘贴碳纤维织物以提高承载力。
除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理。 等效钢筋面积法
详本文
绕丝法
在混凝土构件四周包以钢丝使其与混凝土协同
工作,提高承载力。 适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。
碳纤维织物加固混凝土梁正截面承载力的计算方法可根据基于平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,采用等效钢筋面积法,计算比较简单并偏于安全。首先将碳纤维织物的面积转化为等效钢筋面积,即:
Ase = Acfs fcfs/ f y
其中:Ase为等效钢筋面积; Acfs为碳纤维织物的面积;fcfs为碳纤维织物的抗拉强度; f y 为钢筋的抗拉强度。
对应碳纤维织物的面积: Acfs = ntcfs Bcfs
其中: tcfs为碳纤维织物的计算厚度; Bcfs 为碳纤维织物的幅宽; n 为加固梁时碳纤维织物的粘贴层数。在得到等效钢筋面积后即可采用钢筋混凝土梁受弯构件的正截面承载力设计公式进行计算。
另外根据工程改造的实际情况还可采用增设支撑系统、剪力墙、钢拉杆圈梁等以增加原结构的整体性、改变构件的刚度比、改善构件受力状况、调整结构内力等。
3 改造加固设计中的工具软件
对改造加固工程,在进行现场调查和资料收集完毕后,应对提出加固方案进行结构验算。对于变动较大的工程项目须采用结构软件对其改造前后的结构模型进行计算分析以避免出现改造加固后给原结构带来新的结构安全隐患。砌体结构和混凝土结构可采用PKPM、TBSA ;对于其它一些有限元分析软件使用时需注意构件参数和荷载组合工况的设置等。
事实上在小型改造项目中和局部构件加固设计时,很多工具软件使用十分方便,设计效率也会提高很多。笔者在此介绍一些小型工具软件供参考。
(1) 粘贴钢板计算软件jg gb.exe(http :\\gzdbty.省略)
(2) 地震分析程序PRSDZH. exe
(3) 结构计算软件包SESV1.1 、理正工具箱等。
4 改造加固设计中需注意的一些问题
在改造加固工程中界面处理好坏, 将直接影响加固设计效果, 如果出现空鼓、脱落、“两层皮”等质量问题, 这将关系到结构改造的安全性问题。为此设计的构造措施、施工过程中应对此加以重视, 适当增大安全储备。针对新旧混凝土、新加混凝土与旧砖墙等不同界面, 采用植筋、增设暗销或抗剪件、结构胶等系列界面处理技术, 务必使加固面结合接触紧密, 达到设计要求。
改造加固工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载, 在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施,注意减轻构件自重和调整受力体系。对于增加荷载不大的情况可考虑利用剩余的地基容许承载力。事实上地基在长期荷载作用下, 其容许承载力相应也会提高。根据相关资料, 提高系数K 可依据改造前后基底应力之比( p1 / p2 )参考选用(见表2) 。
表2 地基承载力提高系数 K
目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件,而在结构总体上的把握与判别上相对较弱。改造加固要注意局部构件加强后对相邻构件乃至对整体结构的影响。否则有时改造加固后会适得其反。例如: 对连续梁某一段采取增大截面法进行加固后由于刚度的变化会引起相邻跨梁、柱的内力重分布; 对多层砖混结构的某一层墙体采取夹板墙加固, 使得该层墙体的刚度大幅度增加, 形成与相邻楼层的刚度差, 对结构的抗震不利。此外还有加固后构件的承载能力提高, 防火等级大幅度下降等问题。为此, 对改造要求和加固方案在设计要从总体上把握, 满足结构设计理论和现行规范规程的要求(如建筑抗震设计中的概念设计、混凝土结构设计中的强柱弱梁强节点等) 。
结束语
建筑物作为特殊商品,要被使用几十年甚至永久地保存下去。但随着社会的发展对建筑物的要求也在发生变化。为此,目前建筑工程中改造加固项目也逐年增多。有些项目则是改变其外装修以跟进潮流满足城市规划或业主们的新要求;还有些项目是由于存在质量隐患或使用年限已到需要改造加固。
参考文献
[1] 建筑物的检测、鉴定. 加固与改造[M] . 冶金工业出版社,1997.
[2] 建筑结构检测鉴定与加固手册[ M] . 中国建筑工业出版社,2003.
关键词:水工建筑;混凝土结构;质量;施工技术要点
前言
水库大坝、码头及水闸等都属于水工建筑物,这些水工建筑结构多采用的是钢筋混凝土结构,作为水利工程,需要结构具有较好的承重能力和较高的抗渗性能,因此在水工建筑混凝土结构施工过程中需要对施工质量进行有效控制,在工程施工过程中强化监管,确保混凝土结构的施工质量,从而使其更好地发挥出重要作用,使水工建筑能够更好地保护好人民群众的生命财产安全。
1 施工前应该有合理的混凝土结构设计方案
水工建筑中的混凝土结构在设计时,不仅要与国家对混凝土结构质量规定要求相符,同时还要满足建筑行业的相关标准。而且作为水工建筑物的主要结构,混凝土结构还要具有一定的强度和防渗性能。水工建筑混凝土结构需要长时间地处于水下复杂环境下,结构避免会受到各种因素的影响,从而导致混凝土地结构整体质量降低。因此在具体方案设计时,需要与工程实际情况有效结合,还要考虑后期的质量检查、维护和重置等情况,有效地降低客观原因对混凝土结构质量带来不利影响,有效地保证混凝土施工的质量,确保混凝土结构后期的使用性能,延长水工建筑物的使用寿命。
2 混凝土原材料的选择以及质量的监管和控制
混凝土结构中主要原材料为混凝土,因此需要选择高质量的原材料,同时还要做好混凝土原材料的有效配置,通过对原材料采购和原材料配置进行有效监管和控制,能够有效地保证混凝土的质量。作为水工建筑物,由于其所处于环境具有特殊性,因此所采用的混凝土原材料也会与其他建筑工程用的原材料存在一定的差导性,同时原材料的配制比例也会存在不同,因此在具体施工过程中,需要根据混凝土结构的施工要求来对选择高质量的水泥、沙砾和细沙等材料,严格控制好原材料的各项指标,使其与施工要求的标准相符。同时还要针对施工的具体要求来对混凝土各种原材料的比例进行合理配置,使其与水工建筑混凝土结构施工要求相符。
2.1 在混凝土原材料的选择上要加强控制
对于混凝土结构中的原材料,需要达到相应性能指标要求的同时,还要满足要施工的实际要求。因此需要控制好水泥的质量和强度,检测沙砾的粒径,使其保持在规定的限定范围内,同时还要检查沙粒和细沙的纯度,并严格按照规定的标准进行配置,使其与混凝土结构施工要求相符。
2.2 混凝土搅拌配置过程中应该加强监控
需要对混凝土材料进行相关的检验,以此来对材料相关性能进行确定。并在实验室中对混凝土进行强度实验,根据实验结果来对混凝土原材料调配比例进行配置,并在调配过程中选拔适宜的用水量。但在实验室实验过程中所得到的数据,此种情况下混凝土原材料多处于理想的状态,粒径十分精确,但在施工过程中各种原材料无法都达到实验时的标准,多少会存在一定的误差,因此在参照实验室配合比例时,还要注意实际施工情况下各种因素的影响,从而实现合理的调整。主要是对不同施工环境下原材料含水率、粒径比例、运输时间、搅拌效率等进行有效调整,而且在具体搅拌过程中还需要添加适宜的外加剂量,以此来保证混凝土配置的科学性,使其能够更好地满足施工的具体要求。
3 混凝土结构的具体施工技术要点
3.1 混凝土的浇筑的要点
水工建筑物施工过程中,混凝土结构的浇筑需要做到科学、合理,要做到分段、分层和分片进行浇筑。通常情况下水工建筑混凝土结构施工时,混凝土浇筑都属于大体积混凝土浇筑,因此需要在浇筑施工开始之前,制定合理的浇筑步骤,这样不仅可以有效地避免浇筑过程中模具开裂现象发生,而且还能够有效地防范浇筑过程中模具出现裂隙。在浇筑墩台一些大体积构件过程中,需要分层进行浇筑,而且还要对每层浇筑的厚度进行有效控制,以便于更好地进行后续的振捣工作。部分水工建筑浇筑时需要对一些较长构件进行浇筑,这就需要分段进行,控制好每段的长度,对于面积较大的构件进行浇筑时,要分块进行浇筑,而且需要一次完成,浇筑过程中不能间断。
3.2 混凝土的振捣的要点
在水工建筑混凝土结构施工过程中,需要浇筑的混凝土量较大,这也使混凝土振捣量也会随之增加。在具体施工过程中,需要针对部件的类型选拔适宜的振捣工具,通常会选择插入式振捣器、平板式振捣器和附着式振捣器,在具体振捣作业时,振捣器需要与模板之间保持一定的距离,避免模具与振捣器之间产生共振,对混凝土构件质量带来不利影响。利用插入式振捣器来对分层混凝土进行振捣,在振捣过程中,要控制振捣器插入深度,使其与不同层次之间有效连接,做到振捣的充分性,确保混凝土结构的质量达到施工规定的要求。在对分段和分块混凝土进行振捣作业时,需要对其进行重叠振捣,这样混凝土所有平面都能够做到充分振捣,当混凝土平面不再下降,而且没有气泡产生,表面出现泛浆且光滑平坦时,则表明振捣作业已经完成。
3.3 混凝土变形的合理控制
水工建筑中关于混凝土结构经常会出现的问题就是混凝土形,而导致混凝土变形通常跟多种因素都有关系,如混凝土结构设计、建筑原材料的质量、混凝土配置比以及混凝土的浇筑和振捣等。因此应该在混凝土结构设计初期到混凝土浇筑振捣整个过程中都应该加强控制,防止出现裂缝或是相关部件的变形。混凝土结构设计的时候需要把控好混凝土的整体强度;混凝土的原材料则必须经过专门部门的检测达标后方可使用,并且水泥、沙砾等都必须满足一定的性能要求并符合相关施工的规定;混凝土的浇筑则应该根据实际情况中具体的浇筑部件采取不同的方式,并且必须要一次性浇筑完成;还应该注意环境、天气等客观因素引起的施工问题,确保混凝土的模板的质量,保证浇筑和振捣工作的顺利进行。
4 结束语
在水工建筑物施工过程中,混凝土结构施工作为其中非常重要的一个环节,需要严格对施工过程中每一个细节进行监管和控制,确保施工的质量,这样混凝土结构的整体质量才能得到有效保证,从而确保水工建筑物质量能够与规定的标准要求相符,使其更好地发挥出重要作用,造福于民。
参考文献
[1]肖云安.浅析现代水工建筑混凝土结构施工要点[J].科技创新与应用,2014(24):200.
【关键词】:建筑地下室外墙;结构设计
中图分类号:TU318文献标识码: A 文章编号:
引言
随着城市建设的发展,地下空间的开发利用日益受到重视,多数建筑均建有地下室。地下室的结构设计是否合理正确,直接影响工程造价和结构的安全。
本文通过对建筑地下室外墙荷载分析与确定,阐述设计过程中的注意事项。
1.地下室外墙结构设计
在工程实践中, 地下室外墙所承受荷载有:结构自重,地面堆载及活载、侧向土压力、地下水压力等,对人防地下室还存在水平人防等效静载。由于地下室埋在土内,一般可认为地震力和风荷载对地下室结构的影响很小,外墙上竖向荷载对结构安全有利且不起控制作用。因此目前在地下室外墙设计时,往往近似只考虑水平荷载的作用,而不考虑风荷载、地震和竖向荷载的作用,已能够满足工程设计的需要。
1.1地下室外墙上的荷载及其组合
由于建筑物的整体作用,地下室外墙一般不会发生变形和位移,土侧压力可按静止土压力计算。在工程设计中静止土压力系 数k。可取0.5~0.55,如考虑基坑支护桩的作用,静止土压力系数还对根据支护桩的实际情况进行折减。
当为普通地下室时,外墙上荷载为地面活载引起的侧压力与水压力、土侧压力的组合,当为人防地下室计算战时工况时,其荷载为人防等效静载与水压力、土侧压力的组合。
1.2普通地下室外墙计算简图及荷载计算简图
当建筑的地下室外墙有较大尺寸框架柱,或有垂直于外墙的钢筋混凝土墙与之相交,外墙设计按双向板计算比较合理,对建筑外墙框架柱还需考虑外墙水平荷载对柱的作用力,其它的情况应按单向板计算,这样才能符合工程实际情况。
单向板计算简图为:将地下室底板作为嵌固端,地下室各层楼板作为支点,根据地下室层数,取lm宽的外墙按竖向单跨板或多跨连续板计算,外墙计算简图见图1,外墙水平荷载简图见图2。
1.3防空地下室外墙计算简图及荷载计算简图
1.3.1平时荷载作用
平时荷载作用下的外墙计算与普通地下室的外墙计算相同。
1.3.2战时荷载作用
战时荷载作用的外墙计算简图同普通地下室的外墙计算简图 (图1)。但外墙荷载增加了核武器爆炸产生人防等效静荷载作用,见图3。
根据人防规范,土侧压力荷载分项系数和水浮力产生的侧压力荷载分项系数均取1.2。人防等效静荷载分项系数取1.0。分别计算土压力、水压力、人防等效荷载作用产生的弯矩,然后将同一截面的弯矩叠加进行截面配筋设计。
战时荷载计算土压力、水压力、人防等效荷载产生的弯矩需要注意:①材料强度设计值应取动荷载作用下的材料强度设计值;②由于外墙近似按受弯钢筋混凝土构件设计,所以不必按人防规范第4.10.5条规定将混凝土轴心抗压动力强度设计值乘以折减系数0.8。
人防地下室外墙应分别按平时和战时工况的要求,进行二种使用状态组合设计,
外墙结构的最终配筋取平时和战时荷载作用计算结果的较大值。
2.地下室外墙的裂缝宽度验算
混凝土结构的裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝。根据规范规定,结构不仅要满足承载能力极限的要求,同时也要满足正常使用极限的要求,为保证结构正常使用,应对其构件的裂缝宽度进行限制。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010) [2] (简称混凝土规范)及《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008) [4] (简称防水规范)规定,地下室外墙的裂缝宽度限值为0.2mm。对于普通地下室,应对其正常使用极限状态下的裂缝宽度进行验算。
防空地下室在人防荷载作用下, 根据人防规范第4.1.6条规定对其结构变形、裂缝可不进行验算。所以对防空地下室只需考虑平时荷载作用下的裂缝宽度验算,计算方法与普通地下室的相同。
3.地下室外墙的构造
3.1地下室外墙的构造规定
地下室外墙构造应同时满足混凝土规范及防水规范的要求,外墙厚度不宜小于250mm; 防水规范规定迎水面纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于50mm,混凝土强度等级不应小于C15;最小配筋率应满足混凝土规范和人防规范的要求。地下室外墙的水平钢筋配置在外侧,竖向钢筋配置在内侧。为了更有效的防止地下室混凝土墙体裂,混凝土强度等级不宜取得太高,在混凝土中可掺入抗裂膨胀剂。
4.结束语
根据设计实践,地下室外墙是地下室结构的重要构件。在设计时,根据外墙不同的条件选取合理的计算简图,区分普通地下室与人防地下室外墙设计方法上的不同,从材料、施工、设计等多方面采取措施控制裂缝。只有这样才能保证地下室外墙结构设计的安全可靠,经济合理。
参考文献
GB50009-2012建筑结构荷载规范[S},北京:中国建筑工业出版社,2012
GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010
针对土木工程专业结构类课程设计在人才培养和教学中存在的问题,构建了结构类课程设计的目标体系和内容体系,基于整体性提出了结构类课程设计改革和实践方案。实践表明,提高了学生的工程结构设计能力和素质,缩短了学生毕业后工作的适应期。
关键词:
课程设计;结构设计素质;土木工程;适应期
基金项目:
黑龙江省教育科学―十二五规划课题(重点课题GBB1212055;规划课题GBC1213115);黑龙江科技大学教学改革项目(JY14-88)。
目前,一般院校土木工程专业人才培养都趋向于培养高级应用型技术人才。土木工程专业的实践性很强,而土木工程结构设计是土木工程专业学生必备的业务能力之一,是土木工程专业高素质人才培养的一个极其重要的实践性教学环节。土木工程结构类课程设计是本科生学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等专业主干课程后,针对所学的各种不同结构体系和构件的设计理论、设计方法和设计计算步骤等内容进行的阶段性总结及设计训练。同时,进行结构类课程设计既是学生顺利完成毕业设计的基础,又是学生毕业后从事土木工程结构设计、技术咨询等工作的前奏。结构类课程设计教学质量将直接影响到学生毕业后从事土木工程结构设计的能力和素质,也将直接影响到学生就业质量,但是,大多数高等院校的结构类课程设计的实践教学内容、教学模式等不能适应新新形势下土木工程人才培养的要求。分析表明,主要存在以下几方面问题:(1)各门结构类课程设计的设计题目和设计内容相互独立,缺乏系统性和整体性,并没有充分考虑各门课程设计之间相关性;(2)各门课程设计的题目来源和设计内容的工程背景不详,缺乏与实际工程的紧密衔接,缺乏应用性;(3)各门课程设计的任务书中所给基础性数据和参数过于具体,不利于学生独立分析问题解决问题能力及创新能力的培养;(4)课程设计的过程管理,质量监控和成绩评定缺乏有效机制;(5)条件保障有待于加强,必要的课程设计指导书等资料匮乏。基于上述存在的问题,进行结构类课程设计的改革研究与实践势在必行。因此,以系统论为先导,基于土木工程结构的整体性概念,加强结构类课程设计的多维度的研究与探索,对提高学生工程结构设计素质,实现学生毕业后从事结构设计的零适应期培养具有重要的显示意义。
1基于整体性构建结构类课程设计的目标体系和内容体系
目标是改革和建设的导向,课程设计的改革亦应如此,明确培养目标是首要的工作。依据社会对土木工程设计人才的需求,明确结构类课程设计改革主要目标是:基于土木工程结构的整体性,培养学生从事工程结构设计和技术咨询等工作的能力和素质,实现毕业后从事结构设计零适应期。具体说,学生在学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程后,通过进行系统的课程设计进一步深化对结构体系和各结构构件的基本概念、基本理论和基本设计方法和公式的理解和应用,并且从土木工程结构整体上把握不同结构体系及其基本构件的具体设计方法和步骤;加强学生对计算机技术(结构电算分析、绘图等)和信息技术应用能力的培养,加强学生设计资料和参考文献查询与检索能力的培养,以及对不同结构体系及其构件的结构施工图表达能力的培养;同时,从多维度培养学生的工程素质(工程意识、工程设计能力等)、创新意识和能力,以及团队协作精神和品质等。土木工程结构是由各种不同受力状态的构件组成的一个空间结构承重体系。对于建筑工程来说,任意一个建筑结构都是由竖向结构承重体系、水平结构承重体系和下部结构承重体系组成的空间承重骨架,这三部分承重体系之间并不是孤立存在,而是相互连接,组成一个一个系统。这样无论以哪一部分体系为内容进行课程设计,都应该基于整体(系统)性去分析相互之间的关联性[1-3]。传统的结构类课程设计内容体系包括单向板肋梁楼盖结构设计、单层工业厂房排架结构设计、钢屋架结构设计和基础工程结构设计。由于混凝土结构的装配式单层工业厂房排架结构在目前实际工程中应用较少,且在排架柱设计时,内力组合理论与框架结构中框架柱的内力组合理论相同,因此在新的课程设计内容体系中将其取消。根据土木工程的专业主干课课程体系构建土木工程专业(建筑工程方向)结构类课程设计内容体系。结合一幢多层混凝土框架结构工业厂房(附带有多层砌体结构办公楼)。从房屋建筑工程结构整体性的角度编写结构类课程设计任务书,内容包括总则(包含设计目的、工程背景资料、建筑图纸等)和各分项课程设计内容的设计要求及相关资料和参考文献,在课程设计任务书中体现出:钢屋盖结构课程设计主要是设计框架厂房的屋盖,混凝土梁板结构课程设计主要是设计框架结构厂房及砌体结构办公楼的楼盖和楼梯;通过完成屋盖和楼盖结构设计,即可确定出由屋盖和楼盖传递给框架和墙体的荷载,这样就可以进行框架结构和砌体的课程设计。砌体结构课程设计主要设计砌体结构部分的墙体、墙梁、过梁、圈梁和雨篷等。上述四项课程设计内容的完成,即完成了整个建筑结构体系的上部结构体系的结构设计,也确定出了上部结构传递给基础的荷载;再根据地质条件等其他因素,进行基础工程的选型和设计计算,完成基础的结构设计[1]。
2基于整体性培养学生结构设计能力及创新意识和能力
结构设计是一项富于创新的工作。在课程设计任务书中,根据建筑的使用功能要求和建筑模数的要求给定相关的尺寸(柱网尺寸、标高、层高等),通过这些尺寸的合理交叉使班级每个学生具有一组基础数据;对于楼面的做法、楼(屋)面可变荷载等都不直接给出,由学生自己设计或查阅资料确定,这相当于每个学生的设计方案计算都不尽相同。对于结构体系的具体结构形式也不做明确的规定(如混凝土梁板结构课程设计中不明确要求必须采用何种结构形式的楼盖和楼梯等),让学生根据结构实际情况进行结构设计,这样通过课程设计的训练,既培养了学生的创新意识和创新能力,又培养了学生独立分析问题和解决问题的能力。学生集中在第六学期8周的时间内系统地完成规定五项设计内容,每项设计内容完成后,要求学生要保存每项课程设计数据和成果,以便进行下一项课程设计时应用到上一项课程设计的数据,保持其设计数据的连续性和完整性。同时,建立每个学生课程设计档案,最终完成五项课程设计后,使每个学生的各项课程设计的设计成果归档到一起,统一保管,有利于学生在第8学期进行毕业设计时提供参考。基于整体性学生系统地完成了任务书中规定的五项课程设计内容,实现了一幢建筑的整个结构设计,既完成了结构的上部承重体系(水平承重体系和竖向承重体系)和下部承重体系的结构设计。这样组织开展课程设计,系统地巩固了学生所学的混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程的设计理论和设计方法,提高了学生结构设计方面专业知识的运用能力;设计既紧密结合工程实际,又提高了学生对建筑结构设计的整体性认识。计算机辅助设计在土木工程中的应用已经非常广泛,用于结构分析和绘图的软件(如PKPM、天正、CAD等)也较多,结合建筑工程计算机辅助设计课程的开设,在课程设计中,对于每一分项课程设计,要求学生手工绘图和计算机绘图相结合。要求至少一张手工绘图,目的在于强化手工绘图的基本技能;同时,要求学生至少一张计算机绘图。对于结构设计计算,要求采用电算和手算相结合,应用电算对手算进行复核[4-5]。结构类课程大作业也是对学生所学专业设计知识在实际工程设计中的综合性训练,有针对性地安排设计型大作业,可以实现对学生所学专业知识的系统设计训练,及时检测学生生多所学知识的掌握程度;同时,实现对课程设计起到良好的衔接和促进作用。例如,在混凝土结构设计原理课程教学中,当讲完受弯构件纵向钢筋的弯起、截断和锚固等内容后,就可以及时地给学生布置一道均布荷载作用下外伸简支梁设计的大作业,主要是强化学生对受弯构件纵向钢筋弯起、截断和锚固等构造要求的理解和掌握。学生完成此大作业后,有助于加深理解肋梁楼盖结构和楼梯结构中各类梁的纵向钢筋构造要求。此外,结构类课程设计内容体系中取消了单层工业厂房排架结构课程设计,但单层工业厂房排架结构内力计算及组合的方法对后续课程的学习是非常必要的。为了加强学生对这部分知识的理解和应用,可以安排排架结构内力计算和组合的大作业。
3基于整体性加强过程管理、质量控制和评价机制
结构类课程设计的时间比较紧,设计计算和绘图的工作量较大;并且一般高的院校第六学期的结构类课程设计和高一年级本科生的毕业设计同时进行,教师指导课程设计和毕业设计的工作量较大。为此,在第五学期相关结构类课程的结构设计内容讲完后,就把课程设计任务书发到学生手中,使学生能结合所学内容,有针对性地提前思考和准备课程设计。将课程设计紧密融入相关课程教学中;同时,任课教师在结构类课程教学中既要给学生讲清本门课程的课程设计内容和课程设计的必要性,又要讲清课程设计直接相关的内容,特别是指出学生设计中经常出现的问题。在具体设计时,指导教师要通过正确的引导,使学生进一步重视课程设计,激发学生的积极性和主动性。指导学生制定较为详尽的课程设计进度计划,按计划每天加强指导和考核,培养学生自我管理、自我约束的意识和严谨、务实的工程师品质,保证课程设计按时高质量完成。五个分项课程设计内容构成一个系统,各分项课程设计按照“3+1”人才培养的要求,集中于第五学期完成,综合性较强,因此对指导教师的指导能力和水平以及时间的保障也提出了较高要求。为保证指导质量。依据教师专业能力优势,对指导教师实行分组,每组集中对一个或几个班级进行指导,要求每组指导教师对五项课程设计内容的指导,分工协作;对于不同分项课程设计内容的指导实行主指导教师负责制,且对于不同分项课程设计内容的指导实现指导教师的优势互补。避免一位指导教师集中指导一个或几个班级课程设计时,在时间上和指导能力与水平上的不足。改革课程设计的评价办法,基于整体性原则,在考核结构方案和结构选型的合理性、设计计算的准确性和图纸绘制规范性的基础上,还要结合平时的表现考核独立分析问题和解决问题的能力、计算机应用能力等。并且有必要通过答辩的方式进一步考核学生课程设计是否存在抄袭、对设计基本理论的理解和应用情况[6]。同时,指导教师通过对课程设计的指导、审阅和答辩,及时进行总结和研讨课程设计中存在问题和不足;并且也有必要针对学生设计中存在的问题对学生组织召开课程设计专项总结会。这样循序渐进,逐步提高学生设计的水平。
4基于整体性加强条件保障机制建设
良好的教学条件保障是完成高质量课程设计的基石。对于结构类课程设计的整体性改革,结合学生的特点,编制高质量的课程设计指导书是重要的条件保障之一。结合结构类课程设计任务书编写其课程设计指导书。针对学生初次进行结构设计的特点,指导书中应详细说明各结构体系设计的基本理论、基本方法和设计步骤;并且编写具有代表性的工程实例及设计计算和绘图中应特别注意的问题。同时,指导书中的工程实例集中反映现行结构设计规范条文的应用、最新科研成果及工程经验,这样通过工程实例引导学生加深理解所需理论知识,进一步促进理论与实践相结合,有利于提高课程设计质量。
5结束语
上述结构类课程设计改革的研究成果已经过两届毕业生的实践性教学中的实践,取得了较好的效果,学生的工程结构素质得到了提高,促进了毕业设计质量的提升。从学生就业来看,近两届毕业生到设计单位就职的明显增多;信息反馈表明,这些毕业生在实际工作中明显体现出适应期短、上手快的特点,得到了工作单位的认可。
作者:薛志成 裴强 李长凤 杜文学 杨磊 单位:黑龙江科技大学建筑工程学院 大连大学土木工程技术研究与开发中心
参考文献:
[1]薛志成,徐晓红.土木工程结构设计类课程体系优化设置及建设的研究[J].高等建筑教育,2009,18(5):97-101.
[2]江树勇,任正义,赵立红.基于系统论的工程实践教学体系设计研究[J].高教论坛,2009(3):81-83.
[3]郇筱林,戴素娟.土木工程专业钢结构课程设计质量监控体系的构建[J].高等建筑教育,2015,24(5):103-105.
[4]肖鹏,李琮琦,康爱红.基于系列化模式的土木工程专业课程设计教学改革[J].高等建筑教育,2010,19(5):128-131.
摘要:随着社会的发展与进步,重视混凝土结构设计具有重要的意义。在使用混凝土为材料的建筑中普遍的具有裂缝的问题,并且很难能够得到完全解决。这里面,因为混凝土在建筑中很多情况都会导致其出现裂缝,所以在设计人员在对混凝土的建筑施工进行设计的时候,要根据混凝土的结构以及不同的配比等元素提前展开预测,按照标准进行预测可能会出现裂缝的步骤。根据预测的结果,设计人员再条分缕析,按照出现的原因制定相关的解决方法。本文简单的介绍了混凝土结构设计抗裂处理。关键词:混凝土结构设计、抗裂处理、影响
中图分类号:TU375 文献标识码:A 1、前言混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,它是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。随着工程工作者对混凝土越来越深刻的研究以及探讨,经过试验表明,在混凝土建筑中裂缝是没办法阻止的。从试验中得出,造成裂缝出现的主要因素是:原材料、设计方法、施工工艺、建筑条件以及现场环境等。这里,设计的混凝土构造以及建筑是否合理会不会导致裂缝的产生,以及解决这种现象的重要步骤。
2、裂缝产生的成因分析 2.1、设计因素 2.1.1由于借用地质报告造成差错,地基钻探勘测不准,业余设计者错误设计。
2.1.2图纸采用梁平法,表达较简单,施工单位若素质较差,则不理解。 2.2、环境影响 混凝土本身具备热胀冷缩的特点,当混凝土内部进行水化热时或者其周围环境发生变化时,混凝土内部结构就会因为温度的变化而发生变形。在建筑物中,构造的配件互相限制以及受到温度的影响,会形成温度应力,当混凝土的抗裂能力比这种温度应力小的时候,就会因为温度应力形成裂缝。例如混凝土大面积的裂缝。因温度应力产生的裂缝特点:形成的裂缝宽度不一样,但是成型后不会再有多大的变化,除非温度发生变化,裂缝宽度也会发生变化。通常情况下裂缝或者在表面出现或者是比较深的状态或者是贯穿走向,其中出现在表层的分布没有规律可循;贯穿走向或者比较深的裂缝分布规律是和主筋接近于平行的状态。一般情况下混凝土出现的裂缝宽度在标准范围内都是正常的现象。但是如果混凝土产生的裂缝是以下状态就应该认真的对待了:超出了标准宽度;形成的裂缝会影响稳定;会降低混凝土构筑物承载负荷的能力;耐用性变低。
3、地下室及楼板的混凝土结构的影响分析 在建筑地下室时,使用混凝土的范围比较大,在建筑时就很容易会因为混凝土不湿润而收缩出现裂缝。所以,在地下室中使用混凝土建筑时,设计人员在设计时就会在混凝土的配料中掺入纤维膨胀混凝土或者膨胀剂解决这个现象。掺入的纤维能够避免裂缝的出现,对于能够造成危害裂缝比较大的裂缝能够开展细化处置。掺入的膨胀剂能够预防混凝土出现收缩现象,在施工中经常使用这种方式。 对建筑的地下室开展策划时,设计人员要提前对地下室的后浇范围开展科学可行的计划,近年来,即使已经有很多建筑物已经把地下室后浇带增加到了100-150米之间,但还是经过很多实践表明,由于在建筑好地下室之后还要开展回填,所以周围环境还是没有太大的改变,这时就不用再考虑收缩问题了。 所以,现阶段对地下室和楼板进行设计时,工程人员应该重点对其混凝土的浇筑,以及养护等问题给予高度的重视。 4、结构设计时采用的抗裂措施 4.1、混凝土原材料的选择 要减少混凝土非正常的裂缝。首先要从配置的原材料开始,原材料的种类选择正确与否,直接关系到混凝土的开裂情况。因为混凝土本身具有的热胀冷缩特点,如果配比材料中,水灰水泥量大、用水多、掺入的外加剂失水太多、粗骨料用量少、振捣方式不对、周边温度高、保湿养护没做到位都会造成混凝土表面出现裂缝。从上世纪初期开始,为了减低水化热带来的温度升高,已经往混凝土里面掺入火山灰,上世纪三十年代研究出了低水化热的水泥。在混凝土搅拌中减少水泥量、粗骨料的颗粒加粗、热遇到就会变冷的材料、减低浇筑高度以及冷却管道等方法,都有效的降低了水化热温度,控制因为水化热产生的裂缝现象。所以在选择水泥的时候就要选择水化热比较低的型号、掌控水灰比、降低混合料中水泥和水的用量,掺入一些外加剂控制水泥水化热现象,减少热裂缝。 4.2、提高结构自身承载力 还有一种混凝土出现裂缝的原因是,在设计时,由于粱板的承受力比较小,即使是施重物在合理的要求内,还是会降低混凝土的承载力。所以,在对整个结构进行设计的时候,必须将混凝土存管好,否则会产生劣化,降低强度。只有这样,就能够保障建设后的结构体安全,耐用。 4.3、减小地基的不均匀沉降 因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。 4.4、地下室墙体裂缝的控制 4.4.1针对裂缝,我们可以将抗裂作为设计的根本。在墙板顶部和中部设置两道暗梁,并适当增设暗柱,能够对其进行固定;也可以适当增加墙板钢筋,特别是水平构造筋的配筋率。 4.4.2为了防止温差变化太大,墙面与柱体的连接截断面的大小必须缩小变化的程度,我们可以按照以下的方法,就能避免因收缩力而出现的裂缝。 4.4.3为了避免在刚建筑好的墙体砼内会因为收缩产生裂缝,在建筑墙体时就布置一定数量的后浇带,大概每隔15-25米布置一块后浇带,预留的宽度在8-10米,预留四十天到两个月,一栋正在建筑的有27层高度的建筑物,建筑的地下室墙体差不多有两年了,却没有裂缝的形成,就是因为在墙体中预留了后浇带的原因,墙体的伸缩有一定的自由性,不会出现温度应力。 4.4.4外墙是平面样式的特征,直线段不仅少而且比较短,基本上和墙体不是相连接的,外墙几乎不受到墙体的外以及强制约。内部制约几乎都是帮助其伸展的呈曲线状态分布,这也是保护墙体没有产生裂缝的主要原因之一。 4.4.5进行砼配合比的试配试拌,采用水化热低收缩性小早期强度高的硅酸盐水泥作胶结料,粗骨料级配好,中粗砂含泥量小,掺早强缓凝型泵送剂,严格控制砼水灰比和搅拌时间,为墙体施工提供高质量的砼拌料。
4.5、设置后浇带
后浇带是为在现浇钢筋混凝土结构施工过程中,克服由于温度、收缩等而可
能产生有害裂缝而设置的临时施工缝。后浇带通常根据设计要求留设。并保留一段时间(若设计无要求则至少保留28天)后再浇筑,将结构连成整体。
随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30 ~40 m设置一道,在45 d~60 d后浇筑。
5、结束语 综上所述,混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,混凝土裂缝产生的原因也很多。在现在的建筑水平中,没有办法阻止裂缝的出现,而且一般情况下都会出现裂缝,还没有能够彻底解决的方法。施工人员只有从设计、施工到建筑的使用和维护的每个环节对混凝土结构的裂缝问题引起足够的重视并采取正确的预防措施,才能更有利于保证建筑物的承载能力、安全性和耐久性。
参考文献: [1]余祖国,金伟良,严家喜,等.基于温度效应的混凝土砌块建筑抗裂结构设计方法研究[J].建筑结构学报,2003(3). [2]余祖国,叶甲淳,金伟良,等.混凝土砌块建筑抗裂结构设计的位移控制方法[J].新型建筑材料,2003(5). [3]程学文,李铁.对新旧水工钢筋混凝土结构设计规范抗裂极限[J].华北水利水电学院学报,1977(2).
关键词 高层建筑;结构设计;要素;设计要点
中图分类号TU97 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)88-0048-02
0引言
最近十几年的时间,我国在高层建筑的建设领域取得了举世瞩目的成就,而且越来越成熟。但是在发展过程中对于高层建筑的研究方面却过多的停留在了对美学艺术等外在形式的追求上,而对于建筑的功能分区、空间组织布局、结构设计等方面却没有足够多的研究,在建筑技术方面的经验和自主设计能力有待提高,当前我国许多著名的超高层建筑都是由国外的建筑设计事务所设计的,我国在这方面与世界发达国家相比还有较大的差距,通过对结构的深入研究可以帮我我们改善这种现状,促进我国高层建筑设计领域的良好发展。高层建筑设计要素主要有以下几方面。
1思想上重视概念设计
概念设计是指在施工过程中设计人员根据相关规律和经验,得到对对象的概念把握,而不采用任何数值方法。对于一些复杂的力学问题分析,设计师通过采用此办法确定总体结构方案,可以得到思路较为明确、方法较为简单的方案,也可以有效避免设计后期阶段的一些繁琐数据统计计算。在实际过程中为了实现概念设计,通常要注意以下几个方面:
1)在设计过程中要注意选择合适的结构体系和形式,满足各个方面的基本要求。并且同一个结构单元应该选用相同的结构体系,保证建筑结构的安全和规则性;
2)在实际情况中,建筑结构的安全性能出现问题通常是由于计算简图的差错造成的,所以在设计过程中要根据实际情况来确定合理的计算简图,合理正确的计算简图对于保证建筑结构的安全有着重要的作用;
3)现代建筑结构设计中计算机发挥着重要的作用,设计计算软件的出现为人们省去了许多不必要的麻烦,但是由于不同的软件侧重点不一样,对最终结果的影响也不一样,所以选择合适的设计计算软件也是十分重要的。如果选择不恰当,不仅会在计算过程中浪费大量时间精力,还有可能对设计结果造成一定的影响,为结构的不安全因素埋下隐患。
2了解高层建筑结构变形特点
在竖向荷载的作用下,高层建筑结构的形变主要是竖向结构部件的压缩变形,在施工过程中,做好对基底应力的调整。防止建筑基础出现不均匀沉降现象。高层建筑的水平位移对高层建筑结构的影响很明显,高层建筑结构设计要做好对水平荷载的作用力的控制。
3做好地基基础的设计要素
地基基础是建筑稳定的保证,要满足承载力和沉降条件的需求。地基基础设计之前,要对当地地质环境做一个详细的了解,并要排除所有不利因素。根据高层建筑自身特点和所在地质环境,确定地基基础等级。
4结构的轴向变形应该引起足够重视
由于高层建筑体量很大,自重也很大,在结构中能够引起很大的轴向形变,所以对建筑承受竖向荷载的能力要求也自然会提高。建筑的竖向荷载并不是一次性施加的,而是在建设过程中随着高度上升自重不断增大,对各部分的竖向荷载是动态变化的过程。对梁弯矩产生持续影响,在计算过程中要注意荷载动态变化,将每个步骤都处理好,计算出轴向形变值,对剪力和水平荷载力也要考虑在内,综合确定构建形变情况。
5充分考虑结构的延展性问题
高层建筑与低层建筑相比,对外部荷载所产生的影响更加敏感,应该有更好的柔韧性要求。过于刚硬性的结构设计对刚层建筑本身是一种损害,为了确保结构在进入塑性变形阶段后仍然具有较强的形变能力,在构造设计方面,要采取适当措施,保证其延展性。
6在满足要求的前提下,建筑应选择适宜的高度
在设计过程中要严格控制建筑高度,高度不同,设计规范参考要求不同,施工技术也不同。在满足要求的前提下,要尽量控制高度。建筑高度过高不仅会为施工带来诸多麻烦,还会引起建筑材料的不充分利用,由于大多数高层建筑和超高层建筑的外层并没有过多的保护设施,建筑本身能耗太大,造成资源的过度浪费,而且会对周边环境产生许多不可避免的影响,对我国的节能减排的可持续发展战略的顺利实施也产生了一定的影响。
7建筑材料和结构体系的选择
当前我国建筑大部分是采用钢筋混凝土作为建筑材料,在地震高发地区也是如此,而在国外则主要采用钢结构来减少地震的破坏。高层建筑的钢筋混凝土结构要承受的剪力很大。所以要增大结构的刚度来实现抗剪力能力的提高。在高层建筑中,根据我国现状,尽量采用钢骨混凝土、钢管混凝土结构或钢结构,达到减小柱断面尺寸,并改善抗震性能。钢骨混凝土结构对于减小风荷载影响有很大优势,尤其是适宜作超高层建筑的结构骨架。
8建筑非结构构件的计算
在高层建筑中,为了实现对建筑环境的美化所增加的不在主体承重骨架体系之内的部分叫做非结构构件。由于高层建筑受到的风荷载和地震荷载很大,在设计计算中要充分考虑各方面的因素,尤其是对高层建筑屋顶结构部件的计算。必须要严格遵守规范中的各项要求,保证建筑安全性。
9结论
总之,在进行建筑结构设计时,首先要充分重视概念设计的重要性,并根据实际情况做好结构的分析,同时要设计多个方案思路并进行比较选择,选择出最佳结果。设计要综合考虑多方面的因素,并且要针对各种影响因素制定出相应应对措施。要严格遵守各种相关设计规范和法律法规,正确处理对待结构设计的基本要素和难题,不断优化设计成果。通过研究结构设计要素,可以使我国高层建筑的建设工艺更加成熟,更好地服务于我国的现代化建设。
参考文献
[1]汤龙辉.有关高层建筑结构设计中常见的问题分析.四川建材,2009(1).
[2]吴晓琳.浅析高层建筑结构设计与特点.中国高新技术企业,2009(11).
[3]张卓.浅谈高层建筑结构设计要点.现代经济信息,2009(14).
关键词:建筑结构;设计;裂缝;措施
中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:
引言:
混凝土现已广泛应用于各种工程建设当中,早在1903年混凝土施工技术就传人我国,随着我国建筑业的快速发展,已从原有的地面区域发展到空中和地下,施工技术不断提升。虽然混凝土产生的裂缝问题虽然专家证明无可避免的,但是影响建筑物的整体性能及抗震性能和渗漏不可小觑,从设计阶段就要很好控制裂缝问题。
一、建筑结构产生裂缝原因分析
1、由外荷载(静、动荷载)引起的裂缝和次应力引起的裂缝;
2、由变形、变化引起的裂缝:包括由于结构因温度、湿度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝。其特征是结构在受到内部和外部的变化而产生变形,当变形受到约束和限制时产生内应力,应力超过一定数值后产生裂缝,裂缝出现后变形得到释放,内应力松弛。调查表明,在混凝土结构中,占裂缝总数80%以上的都是由于不均匀沉降、混凝土凝结过程中的体积收缩以及温度变化差异带来的胀缩不均匀等非外力因素造成的裂缝。
由变形引起的占约80%,由荷载引起的占20%,因此控制钢筋混凝土结构裂缝的关键在于解决变形所引起的开裂。
二、结构设计引起裂缝的分析
由荷载引起的裂缝,可以通过结构计算来控制,由于形变引起的裂缝,通过构造设计可以进行控制。但是在结构计算过程中,假设的力学模型与实际结构的受力状态是不完全相同的,这样内力计算结果与实际不符,这些常规计算模型之外的内力往往引起结构裂缝。而由于计算疏忽漏掉的装修荷载等导致结构开裂,这就需要通过结构加固,来实现结构的安全使用。结构设计时对角部抗裂验算不准确也会导致角部斜裂缝出现。
三、结构设计中控制裂缝的措施
在工程的结构设计期间,要尽量使结构的计算模型和实际施工的状态相符合,另一方面,也要采取与之对应的结构措施,从而保证结构的裂缝范围比规定设定的最大裂缝范围小。具体措施及步骤如下。在保证建筑平面的造型符合使用要求的基础上,尽量使平面造型变得简单。因为一旦平面造型过于复杂,就容易出现使结构发生扭曲的附加力,从而导致裂缝的产生。对建筑物的长高比例要严格控制。比例越小的建筑物,它的刚度就越大,对不均匀沉降的适应能力也就更强。要认真调整建筑物各部分承重结构的受力情况,以使结构的荷载承受力均匀,避免受力过于集中。如果地基受力不均匀,就容易导致地基的结构变形,造成裂缝的产生。这就要求在进行设计的时候,调整好地基的埋藏深度,根据地基强度的不同使用合适的垫层厚度,以缓解地基的不均匀沉降量,加强了地基的刚度。
1、针对墙体温度差异引起的裂缝的措施
首先在土建工程的设计过程中,要充分注意调整楼高和屋面的高度,使两者尽量一致;其次,要科学合理的设置圈梁,使它能有效的抵抗温度差异引起的裂变;第三,要科学使用微膨胀混凝土并结合浇带和加强带的使用,减轻屋面板温度裂缝的产生;第四,在设计时要提升顶层砌体砂浆的强度,砂浆的强度不低于M5.20,砖强度不低于MU11,砖砌体的厚度不低于245mm;第五,要减小屋体和墙体的温差,就要在设计时按照国家规定采用隔热保温的设施,比如在墙体内加隔热板或者设置架空层,使得屋体和墙体的温度尽量一致,差距不是太大;第六,要保证屋体和墙体的温度差异不是太大,在设计时要在屋面上设置多个纵横向的分仓缝,进而将屋面分割成很多个独立的单元,纵向深约12m的时候可以在屋脊的地方设置一道分仓缝,仓缝宽约22mm,多采用沥青麻丝和油膏设置。
1.1不断的强化设计质量控制观念
在进行土建工程设计时,混凝土的结构设计要严格按照国家规定的设计标准和深度进行设计,要满足相关的设计规范、设计规程等。同时,还要满足建设单位在建设过程中对结构改动的最可能的范围设计或者是对设计等级的要求。例如对于抗渗要求比较高的土建工程来说,对建筑裂缝的设计控制既要满足在科学的容许挠度之内,又要严格的控制裂缝的深度和宽度。在土建设计的过程中,要充分考虑建设施工过程中的外部环境和内部环境对裂缝的影响。在比较容易发生裂缝的地方要适当的增加配置钢筋,增强这些部位的抗压强度。
1.2设计人员要深入基层,相互沟通
设计工作人员要深入基层,充分了解建设单位、施工单位和监理单位对于设计图纸的具体要求和建议,对需要加强改进的地方虚心接受他们的意见和建议。同时,设计人员还要掌握有关土建工程产生裂缝的相关知识。
1.3应对混凝土楼板产生裂缝的措施
首先要保障混凝土结构整体的刚度硬度,尽量防止房屋的不均匀下沉所引起的内部应力;其次,在使用钢筋方面,在设计时要注意尽量的使用直径较细的钢筋,对于任意发生裂缝的部位,要使用热轧带肋钢筋,楼板的分布筋和构造筋要使用变形钢筋;第三,对于建筑的外墙角,要放置放射筋,而配筋的长度大于2.1m,放射筋多于8根,间距要小于105mm。
2、大体积混凝土的防治控制措施
首先通过温度控制来防止产生裂缝,或者争取将裂缝控制在某一界限内,然后再综合以其他措施辅助。设计和施工部门则应该最大限度的利用有限的财力物力,达到降低温度收缩和应力、应变,同时提高混凝土抗拉强度、极限拉伸,从而到达到预防大体积混凝土工程中裂缝的出现。
3、钢筋混凝土结构的裂缝控制在结构设计方面的对策
3.1简化结构体系
从实际情况出发,进行合理简化复杂的结构体系,运用概念设计理念,对被忽略的而又实际存在变形,以及受力要在计算配筋时加以考虑,那些结构容易出现裂缝的部位,适当的采取措施进行预防。
3.2要设计适当的结构尺寸
温差及材料的变形都会导致钢筋混凝土结构开裂,当结构尺寸过长,因温差及材料的变形所引起的应力就会越大,此时建筑的墙体与楼板横向容易裂缝,经统计发现结构的应力与其长度呈非线性关系,因此在设计时必须要保证结构的尺寸,满足设计规范要求,用来减少结构裂缝的出现。
3.3结构的形状及布置要尽量规则
结构的形状及布置不规则时,由于各方向上结构的刚度不一,因此产生的变形也不尽相同,在结构的刚度薄弱处易形成裂缝。因此在设计时,应尽量保证结构形状、结构布置的规则性。
4、墙体温度裂缝在设计中的对策
4.1在设计时,需要注意对楼房高度进行调整,尽量使屋面的标高一致。对于错层的房屋宜在错层部位所有纵横墙相交处设置墙构造柱。
4.2设置圈梁可以有效的抵抗温度裂缝。圈梁与构造柱相连接,形成约束各片墙体的纵向和横向框格,使墙体保持一个整体的箱形结构,改善了砌体的受力性能,提高了砌体的抗裂能力。屋面圈梁宜沿每道墙体设置,避免采用半圈梁引起应力集中,其余各层圈梁按规范要求设置。
4.3使用微膨胀混凝土结构可以提高结构抵抗温度裂缝的能力。只要微膨胀混凝土配合比合适,施工养护的好,使用微膨胀混凝土可以避免屋面板温度裂缝的产生,以避免或减轻屋面板温度裂缝的产生。另外,在设计中,我们必须谨慎地处理超长建筑混凝土中加入微膨胀剂这个问题。通常情况下,由于加入微膨胀剂后混凝土的膨胀率有很大的离散性,所以往往很难在计算上解决微膨胀剂添加量与伸缩缝设置间距的定量关系,所以,在实际应用中,采用了微膨胀剂后,仍然要结合其他措施(如后浇带、加强带等),并进行适当的验算,才能超出规范的限值加大伸缩缝的间距。
结束语
综上所述,建筑结构出现裂缝是一个普遍性的现象,也长期困扰着技术人员。裂缝在大多工程中虽然不可避免,但却可以控制。虽然它们的成因比较复杂,影响因素也多,但是,我们也完全可以通过针对成因、预防为主、加强设计施工的管理等方面的综合考虑,并严格遵守相关的设计规范和准则,以减少裂缝的产生,从而确保结构的安全、避免不必要的损失。因此,做好钢筋混凝土结构设计中的裂缝控制工作,是我们长期而重要的任务。在设计阶段很好控制裂缝,才能保证建筑结构的各种性能良好。
参考文献
关键词:钢筋混凝土;建筑结构;应用
中图分类号:TU208.3 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2014)3-0147-01
钢筋混凝土技术在世界范围类发展的总历程已经超过100年,虽然在时展与科技进步的过程中不断有新型技术出现,但是时至今日这种技术的应用范围依然非常广。在其经历的100年中,钢筋混凝土的制作工艺以及其自身具有的强度与韧度随着时代的发展也有一定程度的提升。由于此种技术的成本较低且我国结构建筑需求较高,所以我国使用这种技术极多。
1 钢筋混凝土建筑结构概述
钢筋混凝土建筑结构,就是用钢筋增强过的强度的混凝土制作出的一种建筑结构。此种建筑结构中使用钢筋混凝土充当房屋的承重部分,并且这种结构在建筑过程中需要大量使用模板,并且与其他结构,例如钢结构等相比有施工现场建设时间短、成本需求量较小、各项性能均较优秀等特点。此种结构利用了钢筋的韧性以及混凝土的强度,
建筑结构设计是建立在精密的计算基础之上的,在设计过程中需要以钢筋水泥结构的受力性能为基准,设计出符合规范同时能满足使用者日常需求的建筑结构。在进行建筑结构设计的过程中想要对建筑结构的内力进行准确的计算,计算的方式目前通常会选用有限元分析法与计算机技术相结合。在进行建筑结构设计工作时,需要遵循三条原则,首先需要满足建筑的适用性。绝大部分建筑建成后其使用主体是人,所以在进行建筑结构设计时应当以人的具体需求为出发点,满足大多数人的要求,使建筑能在市场上有较好的竞争力。第二,需要保证建筑的安全性。建筑是人们的栖身之所,想要保障人民群众的生命财产安全就需要保证建筑结构的绝对安全。第三,建筑建设的经济性。也就是建筑建设的成本需要在一定范围内,目前市场经济条件下,建筑行业发展十分迅速,以较低的成本建设完成一个建筑工程,能让建筑企业获得较高的利润。
2 如何优化钢筋混凝土建筑结构设计
优化钢筋混凝土建筑结构设计对于提升建筑施工质量以及提升建筑的质量能起到十分重要的作用。首先,在进行建筑地基与各种基础设施设计的过程中应当严格遵守国家出台的《地基基础设计规范》。在此过程中需要注意的是,因为我国地域辽阔,各地区地质条件不尽相同,同时各地自然环境与各种自然灾害的发生频率不尽相同,所以应当在《规范》的基础上遵从本地地基设计具体要求,满足本地的具体需求。第二,在进行建筑施工过程中注意构造结构的固定。比如说当某建筑的框架结构跨度较大时,在进行楼梯间框架结构的设计过程中就应当尽量防止楼梯间的支柱由于其与平台梁的连接而成为短柱,不能正确的发挥作用。解决的办法是将柱箍加密,保证其性能。第三,在进行传力路线设计的过程中需要尽量将线路简化,保证传力的直接性以及正确性。在进行传力结构设计的过程中其结构越简洁,越能达成节约建筑材料的目的,对于控制工程的建设成本能起到较大的作用。第四,合理运用加固方式完成对建筑结构的加固,目前被广泛应用的有两种:①碳纤维加固法。即利用碳纤维实现建筑结构加固的目的。具体做法就是利用高强度的碳纤维织物或者预制板等物品将原有受力结构进行一定的改良,最终达成优化受力结构的目的。但是在使用碳纤维加固法时需要注意,此物品的防火性能较差,不能应用于防火要求高的建筑中。②预应力加固法。利用某种方式达成压力的转移与卸载的目的,最终实现建筑受力结构加固的目的。当其他方式进行建筑结构加固后不能达到较好的效果,应力应变性不能满足即时性要求时可以用此种方式。第三,在进行复杂高层建筑带转换层结构的设计时需要注意:①在转换层结构体系周边应当由足够的筒体或者落地剪力墙,且这些筒体以及剪力墙需要为连续状态。②高层建筑的抗震性与其转换层高度有较大的关联,在设计过程中应当对转换层高度予以限制,防止影响建筑的安全性。③高层建筑的抗震性与转换层上层的侧向刚度有一定的关系,并且需要注意控制的因素需要包括转换层上部与下部的等效刚度比。第四,进行复杂高层建筑连体结构设计时需要注意:①由于连体结构在遭受外力后会产生比其他结构方式更大的振动,且若连体结构设置的为不对称型,振动的幅度更大,在设计时应当注意此方面的问题。②连体结构的连接体设置要慎重,其受力关系较为复杂,起到的作用也很大。③连接体结构通常的设置方式有几类,刚性连接、铰接、滑动连接等等,在设计过程中应当注意具体分析、具体处理。
3 应用钢筋混凝土建筑结构时需要注意的问题
3.1 钢筋混凝土建筑结构中混凝土坍落问题
由实践经验可知,采用钢筋混凝土结构的建筑出现较多的质量问题为由于混凝土和易性方面出现的问题而导致的混凝土坍落。出现此种问题的原因可能有很多,通常是由于在搅拌混凝土时没有正确把握水泥、水或者骨料等的使用量,造成配比不合格这个问题。一般情况下,混凝土的坍落度通常需要处于50~60 mm以下之内,而高层建筑使用的泵送混凝土则需要将坍落度控制在100~140 mm以下,正常情况下这一数值应该为120 mm。还需要注意混凝土铺设完成之后进行振捣的持续时间,若此段时间过长,则同样会让混凝土中的含水量大幅度下降,不利于其凝固成型。在进行钢筋混凝土建筑结构建设时需要注意,钢筋混凝土在浇筑工作完成后还需要对其进行正确、规范的养护才能保证其质量的可靠性,具体的养护办法要根据混凝土的配比情况。一旦养护工作进行的不规范、不科学,就会让混凝土表面出现不同程度的裂缝,影响其质量。
3.2 钢筋混凝土建筑结构中结构裂缝问题
由实践经验可知,在混凝土结构的建筑中时常会发生裂缝,经过研究发现,产生裂缝的原因大体上可以分为两类,首先是外力因素,就是在混凝土浇筑完成后建筑所在地区的外部环境条件,例如空气湿度、温度等。当这些因素不合适时都会引起混凝土建筑结构的开裂。然后就是钢筋混凝土的内部结构问题,例如施工人员在进行钢筋的设置时动作或者钢筋摆放位置不规范,让钢筋本身的受力结构分布不合理,当进行水泥的浇筑后钢筋受力产生了形变,导致钢筋混凝土中裂缝的形成。在施工中要尽量避免裂缝的产生,第一,要保证混凝土搅拌之前水灰比的正确,避免产生水过量或者水泥过量的情况,引起钢筋水泥结构在浇筑之后产生裂缝。第二,在进行碎石的配比时需要注意尽量使其温度有一定幅度的下降,防止当其掺入混凝土中后温度下降幅度过大引起其开裂。最后,保证混凝土整体温度的适度,可以利用水实现对其的降温。
4 结 语
目前我国正处于发展中国家行列,也就是说目前我国的各方面的建设工作正处于起步阶段,钢筋混凝土建筑结构在我国依然有较大的应用空间。在进行钢筋混凝土结构设计时,设计人员需要考虑的因素有许多,并且一旦产生任意方面的遗漏都会造成严重后果,所以在进行施工设计以及现场施工过程中需要严格控制每一个步骤的进行,防止建成后建筑质量存在任何问题。
参考文献:
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