時(shí)間:2023-08-23 16:25:02
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1引言
任何混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是為實(shí)現(xiàn)某些特定功能。隨著建筑業(yè)迅速發(fā)展,建筑功能也不斷豐富,建筑新穎造型、精美外觀,這樣要求工程設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜,同時(shí),設(shè)計(jì)周期普遍較短,也使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在一些質(zhì)量問(wèn)題,所以在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,影響混凝土重要質(zhì)量問(wèn)題,必須引起工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者高度重視。
2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本要求
2.1遵守設(shè)計(jì)規(guī)范要求
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中,首先,應(yīng)該做到按國(guó)家與地方有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定要求執(zhí)行。盡管目前我國(guó)各行業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,在設(shè)計(jì)理論方面還不是很統(tǒng)一,但是混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常參考規(guī)范有《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》等等,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)遵守這些規(guī)范最基本原則來(lái)進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.2考慮現(xiàn)場(chǎng)施工材料質(zhì)量
為能夠滿足混凝土結(jié)構(gòu)功能殊性能要求,再設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工材料資料,混凝土結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量與現(xiàn)場(chǎng)所用水泥品種與粗骨料徑大小有直接關(guān)系。因此,設(shè)計(jì)者還應(yīng)了解施工工藝,機(jī)械設(shè)備使用情況,對(duì)水泥性能與凝結(jié)時(shí)間要求等因素,在施工現(xiàn)場(chǎng)決定選用外加劑以及其參入數(shù)量都應(yīng)該了解。
3常見混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題以及解決方案
3.1在結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段常見問(wèn)題
目前,在混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段,如何高效地、準(zhǔn)確地對(duì)工程進(jìn)行內(nèi)力分析,同時(shí)按照規(guī)范要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與處理,這是決定工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞關(guān)鍵。因此,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者,應(yīng)該對(duì)這一階段常見問(wèn)題,必須清醒認(rèn)識(shí)。
在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)階段,經(jīng)常受到困擾問(wèn)題是對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算軟件選擇問(wèn)題。不同軟件采用計(jì)算數(shù)學(xué)模型不同,所以不同軟件計(jì)算最終計(jì)算結(jié)果也有所不同。雖然結(jié)果差別較小,但是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范卻有很大影響?,F(xiàn)在比較流行結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件并不少,SATWE、TBSA、TAT、ETABS、SAP等都有其各自特點(diǎn)。然而,設(shè)計(jì)師在選擇軟件時(shí)要么只單一考慮設(shè)計(jì)模型特點(diǎn),而忽視設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型,要么只考慮結(jié)構(gòu)類型而忽視對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件本身分析,所以導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)計(jì)算階段,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)工程就出現(xiàn)很多問(wèn)題。
對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師,應(yīng)該考慮到一個(gè)科學(xué)合理計(jì)算軟件,絕對(duì)不僅僅取決于軟件系統(tǒng)本身優(yōu)越與否,還應(yīng)該分析這種計(jì)算軟件是否與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型相適應(yīng)。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師必須做到,對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件數(shù)學(xué)模型特點(diǎn)進(jìn)行分析、對(duì)比與系統(tǒng)研究,熟悉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型,從而進(jìn)行科學(xué)合理選擇計(jì)算軟件。
3.2地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在問(wèn)題
1)在設(shè)計(jì)時(shí)缺少工程實(shí)地勘察報(bào)告或者臨近建筑勘察報(bào)告;對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須按照“勘察——設(shè)計(jì)——施工”流程進(jìn)行,要堅(jiān)決杜絕缺少地質(zhì)勘察報(bào)告,而進(jìn)行設(shè)計(jì)情況。如果地質(zhì)勘查不夠細(xì)致、全面、內(nèi)容模糊情況時(shí),設(shè)計(jì)單位必須告知建設(shè)單位同時(shí)要求勘察單位重新勘察或者進(jìn)行補(bǔ)勘。
2)未考慮地基變形影響;有很多混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都未對(duì)處理后地基進(jìn)行變形驗(yàn)算,而根據(jù)有關(guān)規(guī)定,當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲或乙級(jí)時(shí),應(yīng)按照地基變形進(jìn)行設(shè)計(jì);當(dāng)為丙級(jí)時(shí),如采取地基處理,處理應(yīng)按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定;而對(duì)地基處理后情況,必須進(jìn)行變形驗(yàn)算。
3)下臥層驗(yàn)算中問(wèn)題
在計(jì)算下臥層頂?shù)鼗休d力時(shí),只能進(jìn)行深度修正,修正系數(shù)應(yīng)根據(jù)土層來(lái)決定。當(dāng)擴(kuò)散角所取數(shù)值滿足有關(guān)規(guī)范中規(guī)定時(shí),可直接采用;當(dāng)不滿足時(shí)可根據(jù)規(guī)范附錄中,平均應(yīng)力系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)復(fù)合地基來(lái)說(shuō).選取承載力較高土層來(lái)當(dāng)持力層,而當(dāng)軟弱下臥層時(shí),必須對(duì)承載力進(jìn)行驗(yàn)算;如果是軟弱下臥層控制承載力,那么說(shuō)明持力層需要進(jìn)行調(diào)整。
3.3上部混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在問(wèn)題
目前,作為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是最為關(guān)鍵的部位,也是體現(xiàn)特殊功能,特定力學(xué)結(jié)構(gòu)性質(zhì)的部位。主流混凝土結(jié)構(gòu)有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪墻結(jié)構(gòu)以及框支剪力墻結(jié)構(gòu),而這些混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),往往出現(xiàn)配筋不夠、超配筋等情況。這樣容易造成混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的上部結(jié)構(gòu)等工程強(qiáng)度不足。
1)框架柱;在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),切勿忽視角柱,必須要對(duì)角柱自行定義。如出現(xiàn)未進(jìn)行定義,而實(shí)際配筋率又滿足計(jì)算結(jié)果,那么在實(shí)際施工中就會(huì)出現(xiàn)配筋率無(wú)法滿足最小配筋率問(wèn)題。作為短柱來(lái)說(shuō),在一級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí),沿著短柱全高箍筋間距應(yīng)小于縱筋直徑6倍??蚣苤绦蚩梢赃M(jìn)行自行判定。這種框架柱不可以進(jìn)行直接替換,不同強(qiáng)度箍筋應(yīng)滿足不同結(jié)果。對(duì)超短柱來(lái)說(shuō),在整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免,如避免不了,就采用性能較好箍筋、采取控制軸比、在整個(gè)框架柱中添加芯柱等方法。
2)框架梁:框架梁在計(jì)算是容易出現(xiàn)實(shí)際配筋大于計(jì)算結(jié)果情況,主要原因有:繪圖時(shí)只標(biāo)注支座一側(cè)配筋;當(dāng)配筋率大于2%時(shí),箍筋并沒(méi)有隨著支座處配筋增加而增大;跨中配筋與支座配筋比例超出正常范圍。同時(shí)還應(yīng)注意各抗震等級(jí)下,縱筋直徑的要求以及穿過(guò)中柱及剪力墻的縱筋直徑。
3)連梁:在地震作用下,為保證剪力墻不發(fā)生剪切破壞,即墻肢與連梁滿足“強(qiáng)剪弱彎”的原則降低連梁彎矩設(shè)計(jì)值,使部分連梁先于墻肢出現(xiàn)彎曲屈服,降低連梁屈服彎矩的同時(shí)也降低了連梁的剪壓比,可改善連梁的延性性能。一般控制連梁折減系數(shù)在0.5~1之間,抗震設(shè)防烈度越高,延性要求越高,設(shè)防水準(zhǔn)要求越高,就可以折減多一些。這樣才能夠保證連粱在正常使用下不現(xiàn)開裂、屈服等問(wèn)題。當(dāng)連梁跨高比不大于2.5時(shí),要注意不要把墻體水平分布筋當(dāng)做連梁腰筋來(lái)計(jì)算,否則會(huì)出現(xiàn)連梁的腰筋配筋率不滿足標(biāo)準(zhǔn)情況。
4)框支剪力墻;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)考慮轉(zhuǎn)換層,因?yàn)檗D(zhuǎn)換層是整個(gè)框支剪力墻中比較薄弱樓層結(jié)構(gòu),在相關(guān)計(jì)算時(shí),應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定將其地震剪力乘以增大系數(shù)來(lái)計(jì)算相關(guān)參數(shù)。框支柱、框支梁的縱筋各項(xiàng)系數(shù)都應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定的要求。
3.4混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中其他問(wèn)題
1)各專業(yè)間配合:由于專業(yè)分工發(fā)展,一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)由各個(gè)不同領(lǐng)域?qū)I(yè)人才構(gòu)成,整個(gè)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工也是由很多不同團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé),因此,專業(yè)間配合問(wèn)題顯得尤為突出?;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工組織之間,涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)之間銜接與配合。配合得好壞直接關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量,甚至整個(gè)設(shè)計(jì)理念與風(fēng)格。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)人員不可只專注于設(shè)計(jì),而忽視配合施工工藝技術(shù),否則就會(huì)出現(xiàn)很多大的問(wèn)題。
2)混凝土設(shè)計(jì)耐久性:混凝土結(jié)構(gòu)功能有三方面內(nèi)容:適用性、安全性、耐久性,目前,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在適用性與安全性方面研究較深入,設(shè)計(jì)方法相對(duì)明確,因此,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在這兩方面做得比較好。結(jié)構(gòu)耐久性方面研究還不是很成熟,在實(shí)際操作中也存在很多問(wèn)題?;炷两Y(jié)構(gòu)因耐久性不足而失效的現(xiàn)象已經(jīng)屢見不鮮,為正常使用,必需進(jìn)行維護(hù),而這樣所付出維護(hù)費(fèi)用是非常高昂的。影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性因素主要有內(nèi)部與外部?jī)蓚€(gè)方面。再結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該區(qū)別進(jìn)行考慮。這真對(duì)不同結(jié)構(gòu)功能需要,考慮避免降低結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素。這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的混凝土結(jié)構(gòu)才是最科學(xué),最合理的。
結(jié)語(yǔ)
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身是個(gè)長(zhǎng)期、循環(huán)、復(fù)雜兼具深度和廣度的專業(yè)。對(duì)于企業(yè)來(lái)講講究的是效率和效益,因此,目前混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題產(chǎn)生的主要原因在于設(shè)計(jì)時(shí)間短、設(shè)計(jì)任務(wù)大而重。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量密切關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全,責(zé)任重大。因此,我們必須從根本做起,做好混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮各種因素影響,這樣來(lái)保證整個(gè)工程質(zhì)量。以上僅僅是筆者的一些淺薄認(rèn)識(shí),只有不斷地學(xué)習(xí)、對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷進(jìn)行總結(jié)才能做出較好的作品
參考文獻(xiàn)
[1] 周克榮等編著.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社.2001.8.
[2] 賈慧麟.混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J].華章,2011(05):47-47.
0引言
鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)是指在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入鋼骨,使兩者形成整體而充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)、達(dá)到共同工作的組合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在日本稱為鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(Steel Reinforced Concrete Structure,簡(jiǎn)稱SRC)[1-2],在英、美等西方國(guó)家稱之為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)(SteelEncasedConcreteStructure)[3-4],我國(guó)過(guò)去一直將其稱為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中,鋼骨與外包鋼筋混凝土形成整體,共同承擔(dān)荷載的作用,可以充分利用各自優(yōu)點(diǎn),其受力性能優(yōu)于這兩種結(jié)果的簡(jiǎn)單疊加。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)有:(1)配置鋼骨使構(gòu)件的承載力大為提高,尤其是配置實(shí)腹式鋼骨柱的抗剪承載力有很大提高,有利于減小構(gòu)件截面尺寸和結(jié)構(gòu)抗震;(2)具有更大的剛度和阻尼,有利于控制結(jié)構(gòu)的變形;(3)外包混凝土提高了結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性。
1鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展
鋼骨混凝土的研究始于20世紀(jì)的歐美。1904年在英國(guó),為滿足鋼結(jié)構(gòu)的防火要求,在鋼柱表面包裹一層混凝土,形成包鋼結(jié)構(gòu),是SRC柱的雛形。1908年Burr完成了空腹式鋼骨混凝土柱的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)型鋼在外包了混凝土后強(qiáng)度和剛度大大提高。
從1960年起,英國(guó)開始改進(jìn)組合柱設(shè)計(jì)方法的研究,以此為基礎(chǔ)形成了英國(guó)規(guī)范B55400:part5(1979)。1981年德國(guó)制定了SRC柱設(shè)計(jì)草案,1984年形成正式版本。1985年英、德、法、荷四國(guó)共同制定了歐洲組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范Eurocodes,此規(guī)范假定型鋼與混凝土完全交互作用,構(gòu)成截面僅有一個(gè)對(duì)稱軸,將型鋼和混凝土均按照矩形應(yīng)力塊理論考慮,采用極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1979年美國(guó)由SSLC提出了基于純型鋼的允許應(yīng)力設(shè)計(jì)方法;1989年的美國(guó)混凝土規(guī)范ACI-318中將型鋼視為等值的鋼筋,然后再以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行SRC構(gòu)件的設(shè)計(jì);1993年,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范AISC-LRFD則采用了極限強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)SRC結(jié)構(gòu),將鋼筋混凝土部分轉(zhuǎn)換成等值型鋼,按照鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì);1994年NEHRP建筑業(yè)抗震設(shè)計(jì)規(guī)則的建議草案中設(shè)置了專章討論組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),綜合了ACI與AISC-LRFD設(shè)計(jì)方法,并增加了組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。
前蘇聯(lián)于1949年建筑科學(xué)技術(shù)研究所編制了《多層房屋勁性鋼筋混凝土?xí)盒性O(shè)計(jì)技術(shù)條件》(BTY-03-49),1951年蘇聯(lián)電力工業(yè)部出版了《勁性鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》,1978年制定并頒布了《勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》。
日本由于客觀條件原因在建筑中多采用抗震性能較好的鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)形式。早在1905年,白石直野設(shè)計(jì)的和田東京倉(cāng)庫(kù)的柱就采用了鋼骨混凝土柱。1921年?yáng)|京建成了高30m的日本興業(yè)銀行,就是日本典型的全鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),在1923年的東京大地震中表現(xiàn)出良好的抗震性能。從此鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)被大量采用,1951年開始對(duì)SRC結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)研究,1958年制定了《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。日本標(biāo)準(zhǔn)以“強(qiáng)度疊加法”作為理論基礎(chǔ),沒(méi)有考慮鋼骨與混凝土之間的相互作用,設(shè)計(jì)偏于保守。
我國(guó)在上世紀(jì)80年代以后,冶金部建筑研究總院率先進(jìn)行了鋼骨混凝土軸壓短柱、偏壓短柱、偏壓長(zhǎng)柱和鋼骨混凝土梁的試驗(yàn)研究。另外,中國(guó)建筑科學(xué)研究院、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)、西南交通大學(xué)等單位先后對(duì)各種形式的鋼骨混凝土構(gòu)件進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在這些研究成果的基礎(chǔ)上,1997年11月冶金工業(yè)部建筑研究總院負(fù)責(zé)編制了《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(YB9082-97)。
2鋼骨混凝土的工程應(yīng)用
鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的力學(xué)性能,早就得到了廣大結(jié)構(gòu)工程師的重視,特別是在一些多震的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。
美國(guó):休斯頓得克斯商業(yè)中心大廈,79層,305m高,均采用鋼骨混凝土外框架一鋼骨混凝土內(nèi)筒結(jié)構(gòu);休斯頓海灣大樓,52層,221m高,采用鋼骨混凝土柱一鋼梁框架結(jié)構(gòu)。
其它地區(qū):香港中銀大廈,72層,363m高,下部為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),上部為鋼結(jié)構(gòu);悉尼愷特斯中心,198m高,采用鋼筋混凝土內(nèi)筒、型鋼混凝土剛性懸掛內(nèi)部樓層、型鋼混凝土外柱結(jié)構(gòu);新加坡財(cái)政部大樓,55層,242m高,型鋼混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。
前蘇聯(lián)在二戰(zhàn)后的廠房及橋梁設(shè)計(jì)中采用大量此結(jié)構(gòu),并出版了“設(shè)計(jì)指南”。
日本在經(jīng)歷幾次大地震后,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)受了考驗(yàn),更加促進(jìn)了鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)在日本的研究和發(fā)展。1981-1985年之間日本所建造的六層以上的建筑,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的占了45.2%,占總面積的62.8%,其中10-15層的高層建筑中,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)占了90%。
我國(guó)從50年代開始主要在工業(yè)廠房方面應(yīng)用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)在北京、上海等地相繼建了一批該種結(jié)構(gòu)的高層建筑。如北京香格里拉飯店,地上24層,地下2層,高82.7米,為鋼骨混凝土和鋼筋混凝土混和結(jié)構(gòu)一鋼骨混凝土框架、鋼筋混凝土核心筒,底層外柱尺寸為800mm*1000mm,內(nèi)柱為800mm*800mm;上海瑞金大廈,地上27層,地下1層,總高度107米,1到9層為鋼骨混凝土和鋼筋混凝土混和結(jié)構(gòu),9層以上為鋼柱一鋼筋混凝土內(nèi)筒結(jié)構(gòu);北京的國(guó)際貿(mào)易中心大廈、上海的金茂大廈、深圳的鴻昌大廈等都部分或者全部采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。隨著我國(guó)多、高層建筑的迅速發(fā)展,鋼骨混凝土在我國(guó)的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。
3結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展,高層、超高層建筑迅速發(fā)展,鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)有諸多方面的研究,也取得了許多科研成果。但在一些設(shè)計(jì)和計(jì)算方法上仍略顯落后,應(yīng)適時(shí)引進(jìn)一些先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念,進(jìn)一步完善鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論,為鋼骨混凝土在工程上推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在日本的應(yīng)用和研究
SRC結(jié)構(gòu)在日本應(yīng)用較早,應(yīng)用極為廣泛,相關(guān)研究和試驗(yàn)也在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)20年代,日本在一些工程中開始采用SRC結(jié)構(gòu)。1930年以前,日本的SRC結(jié)構(gòu)以鋼骨為主要配筋,鋼筋只是輔的。從1930~1970年,日本的SRC結(jié)構(gòu)以空腹式鋼骨為主要形式;1970年以后,日本的SRC結(jié)構(gòu)則以實(shí)腹式鋼骨為主。1964年以前SRC結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在6~10層的建筑物上,1964年以后開始應(yīng)用到超高層建筑上。根據(jù)統(tǒng)計(jì):1981~1985年間,6層以上的建筑物中,采用SRC結(jié)構(gòu)的棟數(shù)占總棟數(shù)的45.2%,采用SRC結(jié)構(gòu)的棟數(shù)占總面積的62.8%。截止到目前,SRC結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用日益廣泛,它與鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、和RC結(jié)構(gòu)并列為四大結(jié)構(gòu)之一。
19世紀(jì)20年代,日本就開始做SRC結(jié)構(gòu)的有關(guān)試驗(yàn)。1928年齊田時(shí)太郎做了軸心受壓柱試驗(yàn),1929年檳田捻做了偏心受壓柱試驗(yàn),1932年內(nèi)藤多仲做了梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn),1937年棚橋做了梁的試驗(yàn)。1951年日本建筑學(xué)會(huì)成立了SRC結(jié)構(gòu)分會(huì),開始對(duì)SRC結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。1958年第一次制定了《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,并前后進(jìn)行了三次修訂,基本上形成較為完整的設(shè)計(jì)理論和方法。
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在歐美的應(yīng)用和研究
SRC結(jié)構(gòu)在歐美的應(yīng)用雖不及在日本廣泛,但是歐美應(yīng)用SRC結(jié)構(gòu)的時(shí)間更早。歐美國(guó)家的工程技術(shù)人員最初是為了滿足鋼結(jié)構(gòu)的防火要求,在鋼結(jié)構(gòu)外包上混凝土,稱為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)。1902年加拿大學(xué)者M(jìn)ackay進(jìn)行了混凝土內(nèi)埋型鋼的空腹式SRC梁的試驗(yàn),認(rèn)為混凝土與型鋼具有協(xié)同工作的性能。1908年Burr做了空腹式SRC柱的試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)混凝土外殼使柱的強(qiáng)度明顯提高。但是,在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),混凝土包鋼結(jié)構(gòu)仍按照普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并不考慮混凝土外殼對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度和剛度的提高。19世紀(jì)40年代后,歐美國(guó)家的工程技術(shù)人員開始意識(shí)到外包混凝土對(duì)提高剛度的有利作用,在考慮折算剛度后仍按照普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。美國(guó)在《鋼筋混凝土房屋建筑規(guī)范》(ACI318~89)中有“組合受壓構(gòu)件”的專門規(guī)定。英國(guó)在《英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS5400》(1978~83)規(guī)程中也列有SRC柱的技術(shù)規(guī)定。折算剛度法一直沿用,并編入1985年歐洲統(tǒng)一規(guī)范EC4《組合結(jié)構(gòu)》。
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在東歐國(guó)家的應(yīng)用和研究
前蘇聯(lián)在二次世界大戰(zhàn)后,為了加快恢復(fù)重建,采用了大量的SRC結(jié)構(gòu)。1951年蘇聯(lián)電力建設(shè)部出版了勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,主要是關(guān)于空腹式鋼骨混凝土梁和柱以及框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定,但是鋼骨混凝土構(gòu)件中沒(méi)有設(shè)置柔性鋼筋和箍筋。1978年蘇聯(lián)混凝土結(jié)構(gòu)研究所編制了(勁性混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》(CN3-78),它是以實(shí)腹式SRC構(gòu)件為主要內(nèi)容,強(qiáng)調(diào)必須設(shè)置柔性鋼筋和箍筋。對(duì)SRC梁的正截面計(jì)算根據(jù)中和軸不經(jīng)過(guò)型鋼、經(jīng)過(guò)型鋼和經(jīng)過(guò)型鋼翼緣3種情況而定。對(duì)SRC柱采用將型鋼折算成等效混凝土,由此求其偏心距增大系數(shù)。在計(jì)算臨界荷載時(shí),考慮荷載偏心距,柱子長(zhǎng)細(xì)比,荷載作用時(shí)間等影響。
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用和研究
50年代初,我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了SRC結(jié)構(gòu),內(nèi)蒙古電廠的主廠房和鞍山鋼鐵公司的沉鐵爐基礎(chǔ)是由前蘇聯(lián)設(shè)計(jì),由我國(guó)施工的SRC結(jié)構(gòu),后來(lái)由于片面追求節(jié)省鋼材,其應(yīng)用只限于少量工業(yè)廠房和特殊結(jié)構(gòu),并于60年代末,這種結(jié)構(gòu)幾乎停止使用。80年代后,隨著我國(guó)建筑業(yè)迅猛發(fā)展,SRC結(jié)構(gòu)又一次在全國(guó)興起。北京的國(guó)際貿(mào)易中心和京廣大廈等超高層建筑的底部幾層都是SRC結(jié)構(gòu);北京香格里拉飯店高24層,其柱子為型鋼混凝土柱,而梁采用組合梁;北京燕莎中心、大連渤海大酒店以及上海的金茂大廈等都采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。其中金茂大廈是目前我國(guó)采用SRC結(jié)構(gòu)的最高建筑物。但總體來(lái)說(shuō),SRC結(jié)構(gòu)在我國(guó)應(yīng)用相當(dāng)有限。
我國(guó)對(duì)型鋼混凝土的研究起步較晚,自20世紀(jì)80年代才開始對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行較系統(tǒng)的研究。西安建筑科技大學(xué)與原冶金部建筑研究總院最早開始研究。1986年國(guó)家計(jì)委工程建筑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范重點(diǎn)科研項(xiàng)目“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第四批科研課題”將“型鋼混凝土結(jié)構(gòu)性能及方法”列為研究課題之一,組成專門研究課題組,進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究,并負(fù)責(zé)編寫技術(shù)規(guī)程。經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)研究和工程實(shí)際應(yīng)用,參考日本的SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),1998年冶金工業(yè)部頒發(fā)了我國(guó)第一部型鋼混凝土結(jié)構(gòu)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(YB9082-97)。
型鋼混凝土現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介
目前國(guó)內(nèi)外型鋼混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論主要有三種:
基于鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法并考慮混凝土作用。這種方法主要是歐美國(guó)家采用。適用于用鋼量較大的情況。
引言
新建鐵路廣州至珠海(含中山至江門)城際快速軌道交通橋梁具有類似城市軌道交通橋梁的特點(diǎn),且在我國(guó)剛剛起步,無(wú)相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法與規(guī)范。我們有必要對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行充分的研究分析比較,加強(qiáng)對(duì)本線的橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法的認(rèn)識(shí),才能有利于推進(jìn)城際快速軌道交通橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。本文著重根據(jù)各國(guó)極限狀態(tài)法的一些規(guī)定,對(duì)相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析比較,并與其他計(jì)算方法進(jìn)行荷載效應(yīng)的對(duì)比。
國(guó)內(nèi)自2000年上海明珠線一期建成通車以后,北京、廣州、武漢等城市也相繼進(jìn)行城市軌道交通建設(shè)。目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)城市高架軌道交通橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范按容許應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算。
國(guó)外的軌道交通在七十年代就得到了發(fā)展,且各國(guó)相繼修訂設(shè)計(jì)規(guī)范,納入了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最新的成果,計(jì)算方法也從容許應(yīng)力法、破壞階段法發(fā)展到極限狀態(tài)法。國(guó)外除了個(gè)別規(guī)范外,一般都采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì),運(yùn)用荷載分項(xiàng)系數(shù)法作為設(shè)計(jì)表達(dá)式。
經(jīng)過(guò)對(duì)本線橋梁設(shè)計(jì)荷載圖式的初步研究認(rèn)為采用0.6UIC較為合適,其實(shí),本線設(shè)計(jì)概化的運(yùn)營(yíng)車輛荷載對(duì)簡(jiǎn)支梁的跨中換算靜活載效應(yīng)與0.4UIC的作用效應(yīng)相當(dāng),因此,活載相對(duì)來(lái)說(shuō)較輕,歐洲聯(lián)盟的設(shè)計(jì)方法是完全值得借鑒的;同時(shí)本線的橋梁比重占全線95%以上,在對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行初步分析比較的基礎(chǔ)上,認(rèn)為采用極限狀態(tài)法進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其經(jīng)濟(jì)效益可觀,從投資方面考慮也有必要對(duì)極限狀態(tài)法進(jìn)行論證。
1極限狀態(tài)法技術(shù)參數(shù)比較與分析
極限狀態(tài)法中各規(guī)范技術(shù)參數(shù)差別較大,但分類基本一致,即:荷載、材料與工作條件等,著重從這三個(gè)方面技術(shù)參數(shù),綜合分析國(guó)內(nèi)外規(guī)范取值,尋求適合本線技術(shù)參數(shù)。國(guó)內(nèi)外規(guī)范使用階段極限狀態(tài)工況其技術(shù)參數(shù)取值均為1,承載能力極限狀態(tài)工況下的技術(shù)參數(shù)取值
恒載參數(shù)各種標(biāo)準(zhǔn)的差別很大。同時(shí)一個(gè)國(guó)家不同時(shí)期的差別也是很大的(其中帶*者為原有規(guī)范)。但是結(jié)構(gòu)自重在橋建成以后,基本是不變的,誤差可能性較小,因此取1.2作為自重恒載參數(shù)。
各國(guó)規(guī)范的活載參數(shù)取值如表3,活載是橋梁設(shè)計(jì)中最基本的技術(shù)條件。比較各國(guó)規(guī)范當(dāng)中的活載參數(shù),根據(jù)活載在橋梁設(shè)計(jì)當(dāng)中所起的主導(dǎo)作用,在不同的組合方式下,分別取1.4、1.2、1.0等不同的值。
按極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),根據(jù)規(guī)定須進(jìn)行兩類極限狀態(tài)計(jì)算,以保證結(jié)構(gòu)安全、適用、耐久。由于城際快速軌道交通在國(guó)內(nèi)剛剛起步,不可能從可靠度理論分析來(lái)制訂各技術(shù)參數(shù)取值,主要參考國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范,按荷載的離散程度不同制訂相應(yīng)參數(shù)。推薦的技術(shù)參數(shù)取值
2荷載分類與組合
2.1荷載分類
荷載的分類按荷載隨著時(shí)間變化性能的不同以及出現(xiàn)機(jī)率的大小,將作用在城際軌道交通橋梁上的荷載分為下列幾類:永久荷載、可變荷載和偶然荷載。
2.2荷載組合
(1)按承載能力極限狀態(tài)組合:
組合Ⅰ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合;
組合Ⅱ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種與其它可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合;
組合Ⅲ:永久荷載一種或幾種與施工、養(yǎng)護(hù)、維修狀態(tài)荷載的效應(yīng)組合;
組合Ⅴ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種,再加上一種偶然荷載的效應(yīng)組合。
(2)按正常使用極限狀態(tài)組合組合Ⅳ:永久荷載的一種或幾種與基本可變荷載的一種或幾種效應(yīng)組合。
3算例
3.1基本資料
在不同的活載形式作用下,計(jì)算示例一為一輕軌30m雙線預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁,梁部采用C50混凝土,檢算跨中截面進(jìn)行強(qiáng)度;計(jì)算示例二為鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu),計(jì)算跨度為(10.28+2×12.56+10.28)m,梁部采用C50混凝土,墩身采用C35混凝土,檢算其墩頂梁截面與墩頂墩身截面。輕軌活載圖式如圖1,廣珠城際運(yùn)營(yíng)車輛荷載圖式如圖2,動(dòng)車組荷載圖式與圖2相同,軸重≤150KN。
3.2計(jì)算結(jié)果
計(jì)算結(jié)果如表8~表10。從表8可以看出,輕軌與汽—超20活載效應(yīng)相當(dāng),采用按極限狀態(tài)法,在輕軌活載作用下,可節(jié)約鋼材約24%,在廣珠城際快速軌道車輛荷載作用下節(jié)省鋼材14%。表9的計(jì)算結(jié)果表明,要滿足規(guī)范要求,截面鋼筋的最小根數(shù),采用容許應(yīng)力法計(jì)算需60Φ25Ⅱ級(jí)鋼筋,極限狀態(tài)法需53Φ25Ⅱ級(jí)鋼筋。表10的計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求,截面有足夠的安全儲(chǔ)備。
3.3計(jì)算分析及結(jié)論
以上示例,分別對(duì)鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件以及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行了檢算,包含了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的大部分內(nèi)容。經(jīng)過(guò)以上計(jì)算,可以看出:
(1)對(duì)推薦的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行的極限狀態(tài)法與容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法進(jìn)行了計(jì)算比較,結(jié)果表明滿足規(guī)范要求。
(2)采用極限狀態(tài)法比采用容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法要節(jié)省材料。當(dāng)然,在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)當(dāng)中,不僅僅是按截面的最大承載能力去進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),還要考慮截面砼和鋼索應(yīng)力以及位移等要求。
(3)推薦的技術(shù)參數(shù)雖然是在參照各國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范或橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)之上選取,但是荷載與材料的分項(xiàng)安全系數(shù)、工作條件系數(shù)的取值,在安全度方面的保證率比較明確,較之容許應(yīng)力法、破壞內(nèi)力法對(duì)內(nèi)力憑經(jīng)驗(yàn)取安全系數(shù)設(shè)計(jì),要科學(xué)、明確。
(4)將結(jié)構(gòu)的受力區(qū)分為兩類極限狀態(tài)來(lái)計(jì)算,既保證了結(jié)構(gòu)的安全,又保證了它的使用功能和耐久性,概念清楚,計(jì)算目標(biāo)明確,兼有按容許應(yīng)力法和按破壞內(nèi)力法設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。
4結(jié)語(yǔ)
廣珠城際快速軌道交通工程橋梁設(shè)計(jì)采用采用極限狀態(tài)法的計(jì)算方法,通過(guò)上面的計(jì)算,無(wú)論是對(duì)廣珠城際快速軌道交通工程運(yùn)營(yíng)車輛荷載還是對(duì)動(dòng)車組荷載,結(jié)果表明都是可行的。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論不斷發(fā)展以及極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的日趨成熟,對(duì)于高架軌道交通橋跨結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),荷載和結(jié)構(gòu)抗力的變異性小,計(jì)算模式確定性好,更適合采用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法。
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自改革開放以來(lái),我國(guó)的土建工程取得了翻天覆地的變化,現(xiàn)代的建筑如雨后春筍一樣出現(xiàn),這給土建設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的困難和挑戰(zhàn),本文結(jié)合土建具體施工,分析了土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些具體問(wèn)題,并針對(duì)這些問(wèn)題提出了相關(guān)改進(jìn)措施。
1 土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題
1.1 施工材料設(shè)計(jì)方面
在土建設(shè)計(jì)材料方面,設(shè)計(jì)人員經(jīng)常忽略材料選擇規(guī)范和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也忽略了實(shí)際施工中的各種問(wèn)題和具體的工程環(huán)境,從而造成材料使用不規(guī)范問(wèn)題。例如混凝土強(qiáng)度方面,當(dāng)混凝土應(yīng)用到一定的厚度需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)混凝土的強(qiáng)度系數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),這樣才能夠滿足工程質(zhì)量要求,否則工程質(zhì)量不能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),容易出現(xiàn)混凝土坍塌等安全事故。另外混凝土的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)問(wèn)題,應(yīng)該選擇C15標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度,設(shè)計(jì)圖紙上選擇的是C10標(biāo)準(zhǔn),在C10設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域卻選擇了C15標(biāo)準(zhǔn),局部區(qū)域混凝土標(biāo)準(zhǔn)不一,給后期施工質(zhì)量留下安全隱患,同時(shí)一定程度上也造成施工浪費(fèi)。
1.2 土建結(jié)構(gòu)間距設(shè)計(jì)方面
土建工程構(gòu)造設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要方面,這關(guān)系到整個(gè)工程質(zhì)量安全。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要問(wèn)題在于間距設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),伸縮縫的大小有相應(yīng)的規(guī)定,我國(guó)目前建筑設(shè)計(jì)方面,存在許多建筑設(shè)置了伸縮縫還是出現(xiàn)溫度裂縫的狀況,同時(shí)隔熱層的間距設(shè)計(jì)也沒(méi)有按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,間距過(guò)大容易造成施工材料和施工成本浪費(fèi),間距過(guò)小,又不能滿足使用要求。間距設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)代化的建筑沒(méi)有能夠做到與時(shí)俱進(jìn),也是造成間距設(shè)計(jì)問(wèn)題的一個(gè)重要原因[1]。
1.3 土建結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)方面
目前在保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)方面的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于以前來(lái)說(shuō)提高了很多,但是由于提高了保護(hù)層的厚度,土建結(jié)構(gòu)的水溶性又產(chǎn)生了新的問(wèn)題?;炷两Y(jié)構(gòu)長(zhǎng)期在水的浸泡下,它的強(qiáng)度會(huì)逐漸下降,嚴(yán)重影響土建工程的質(zhì)量安全。實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員經(jīng)常忽視這方面的問(wèn)題,給整個(gè)土建工程設(shè)計(jì)和后期施工埋下了一顆地雷。
1.4 土建結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)
土建結(jié)構(gòu)荷載是工程的一個(gè)重要方面,超過(guò)荷載限度工程就會(huì)出現(xiàn)坍塌危險(xiǎn),因此,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行荷載設(shè)計(jì)前,一定要進(jìn)行詳細(xì)周密調(diào)研,合理制定荷載值,保證荷載范圍的準(zhǔn)確性。但是在土建結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)人員為了省事,經(jīng)常將不同層面的荷載統(tǒng)一取值,導(dǎo)致土建工程存在荷載嚴(yán)重不穩(wěn)定,容易給施工質(zhì)量帶來(lái)安全隱患。
2 優(yōu)化土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略
2.1 施工材料優(yōu)化設(shè)計(jì)
嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)計(jì)施工材料、混凝土強(qiáng)度等,具體設(shè)計(jì)過(guò)程中還要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)和周圍環(huán)境,合理選擇混凝土的強(qiáng)度,同時(shí)不同層面的混凝土強(qiáng)度也不一樣,基礎(chǔ)位置、承重大小不同的位置混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)也不一樣,例如基礎(chǔ)層墊的混凝土強(qiáng)度為C10等級(jí),選擇C15強(qiáng)度等級(jí)在一定程度上浪費(fèi)了資源,同時(shí)核心位置的混凝土強(qiáng)度要乘上一定的系數(shù),這樣才能保證工程質(zhì)量。其他材料的設(shè)計(jì)中也要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,例如給排水管道的直徑距離、施工水泥的型號(hào)、水泥配比標(biāo)準(zhǔn)等,合理設(shè)計(jì)施工材料,為工程質(zhì)量奠定基礎(chǔ)[2]。
2.2 優(yōu)化土建工程間距
根據(jù)土建工程的位置合理設(shè)計(jì)伸縮縫的間距,比如在我國(guó)南方地區(qū),天氣炎熱,隔熱層的間距不能太低,否則達(dá)不到隔熱的效果;我國(guó)北方地區(qū),一年中冬季的時(shí)間較長(zhǎng),設(shè)計(jì)過(guò)程中要重點(diǎn)考慮墻體之間的間距,因?yàn)樘∪菀自斐山ㄖ?nèi)部熱量的散失。設(shè)置伸縮縫的目的是為了減少墻體的裂縫,因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)使用一定時(shí)間后,由于外界溫度的變化,混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生收縮或者膨脹,從而發(fā)生混凝土裂縫,設(shè)計(jì)人員也應(yīng)該根據(jù)建筑的具置合理設(shè)計(jì)伸縮縫的大小寬度。只有做到理論和實(shí)踐相結(jié)合,才能夠保證工程質(zhì)量。
2.3 保護(hù)層厚度優(yōu)化設(shè)計(jì)
保護(hù)層的厚度和選擇的混凝土強(qiáng)度和耐久息相關(guān),盲目追求保護(hù)層厚度或者混凝土強(qiáng)度的做法都是錯(cuò)誤的,如果混凝土的耐久性很低,就算保護(hù)層厚度再厚也抵擋不住水溶產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題,因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要重視基礎(chǔ)混凝土水溶性問(wèn)題,保證浸水混凝土設(shè)計(jì)的耐久性,保障該部位的混凝土不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期被水浸泡而發(fā)生報(bào)廢,根據(jù)具體情況,可以適當(dāng)增加基礎(chǔ)混凝土的保護(hù)層厚度。從而在整體上保證土建工程質(zhì)量。
2.4 優(yōu)化結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì)
荷載設(shè)計(jì)不能根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)隨便定值,設(shè)計(jì)人員一定要做好嚴(yán)格的調(diào)查分析,對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析討論,并聘請(qǐng)相關(guān)專家和當(dāng)?shù)氐木用襁M(jìn)行討論,確定荷載值的可行性。同時(shí)不同建筑層面的荷載值不能統(tǒng)一定論,要根據(jù)土建結(jié)構(gòu)的層數(shù)和不同層面的使用功能再結(jié)合每一層的載重詳細(xì)計(jì)算得出結(jié)論,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,保證土建結(jié)構(gòu)荷載值的準(zhǔn)確性和范圍的合理性。另外頂層的荷載值也要考慮氣候條件,例如雪災(zāi)等狀況,全面分析積雪荷載范圍和積雪分部均勻與不均勻等情況,從而保障屋面結(jié)構(gòu)的安全性?;A(chǔ)荷載值設(shè)計(jì)過(guò)程中也要考慮地震、洪水、泥石流等自然或者人為因素帶來(lái)的影響。
2.5 土建工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
土建工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要根據(jù)工程的位置以及當(dāng)?shù)氐臍庀?、氣候、地質(zhì)等條件,合理設(shè)計(jì)框架、現(xiàn)澆、預(yù)制、或者多種方式結(jié)合的砌體結(jié)構(gòu),從而保障結(jié)構(gòu)的持久耐用。另外,也要根據(jù)建筑本身不同區(qū)域選擇不同的砌體結(jié)構(gòu),例如地下室、廚房、衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)和其他房間的位置砌體結(jié)構(gòu)選擇上肯定有所區(qū)別。綜合考慮各個(gè)方面的因素,全面保障工程質(zhì)量[3]。
3 提高土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的其他措施
3.1 培養(yǎng)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人才
科學(xué)的發(fā)展需要專業(yè)的人才,土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要優(yōu)化人才結(jié)構(gòu),加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)和職業(yè)再教育,培養(yǎng)一批理論和實(shí)踐能力都合格的人才,理論知識(shí)豐富,在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠完全按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì);實(shí)踐能力強(qiáng),在設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)少走很多彎路,節(jié)約成本。同時(shí),政府和企業(yè)也要完善設(shè)計(jì)人員的成長(zhǎng)機(jī)制,建立人才激勵(lì)機(jī)制,鼓勵(lì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新,運(yùn)用現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)手段,加強(qiáng)不同區(qū)域和不同領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員的交流和溝通,完善設(shè)計(jì)作品,整體上提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平,保證土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理安全。
3.2 認(rèn)真做好設(shè)計(jì)調(diào)研
土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,僅僅依靠理論知識(shí)難以設(shè)計(jì)出合格的作品,因此在工程設(shè)計(jì)前一定要做好充分的調(diào)研工作,對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒔ㄖ恢玫牡匦蔚刭|(zhì)地貌做好周密調(diào)研,并收集相關(guān)數(shù)據(jù),設(shè)計(jì)人員要對(duì)收集到的數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行分類匯總,綜合考慮各種因素,在砌體結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)的荷載、建筑間距、材料的水溶性等方面做到調(diào)查取證,不盲目下結(jié)論,一切用數(shù)據(jù)說(shuō)話,沒(méi)有調(diào)查就沒(méi)有發(fā)言權(quán),理論和實(shí)踐相結(jié)合,保證土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全,為后期工程施工做好基礎(chǔ)保障;另外,設(shè)計(jì)部門也要做好監(jiān)督工作,及時(shí)處理好設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的疏忽問(wèn)題,設(shè)計(jì)方案優(yōu)中選優(yōu),最終合理優(yōu)化設(shè)計(jì)方案[4]。
4 總 結(jié)
綜上所述,土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作紛繁復(fù)雜,設(shè)計(jì)人員一定要嚴(yán)格按照我國(guó)法律法規(guī)和相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作,同時(shí)明確標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,綜合考慮土建工程的位置和周邊環(huán)境以及當(dāng)?shù)氐臍庀?、地形、地質(zhì)地貌因素,保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
前言
本文主要介紹了《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂的指導(dǎo)原則,以及相關(guān)的新增和重大改進(jìn)的主要內(nèi)容。從修訂內(nèi)容看,逐步提高了結(jié)構(gòu)的安全度,同時(shí)有效地促進(jìn)了高強(qiáng)度鋼筋的應(yīng)用。本文將自己對(duì)新混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的理解以及學(xué)習(xí)心得,結(jié)合工程實(shí)踐探討新規(guī)范的相關(guān)問(wèn)題。
一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范的優(yōu)越性分析
1、新規(guī)范提高了結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的逐年提升,與原規(guī)范對(duì)比發(fā)現(xiàn),新規(guī)范顯然在結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備方面更加嚴(yán)格,所采取的設(shè)計(jì)措施均體現(xiàn)其目的是有效提高結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。 主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)斜截面受剪承載力公式的修改;(2)調(diào)整了混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件縱向受力鋼筋最小配筋率的要求;(3)調(diào)整混凝土柱的軸壓比限值,增加了四級(jí)抗震等級(jí)柱的軸壓比限值;(4)調(diào)整了混凝土柱的最小截面尺寸要求和最小配筋率的規(guī)定,增加了三級(jí)抗震等級(jí)剪力墻的相關(guān)規(guī)定,突出體現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì),增大底層柱,將角柱的配筋增大系數(shù)適用于各級(jí)框架等等。
2、高性能、高強(qiáng)度材料的應(yīng)用。為貫徹“四節(jié)一環(huán)保”(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù))的要求,提倡應(yīng)用高強(qiáng)、高性能鋼筋,以較少鋼材用量。此次規(guī)范開始推廣HRB500、HRBF500鋼筋的應(yīng)用,同時(shí)開始淘汰 HPB235 鋼筋,限制并逐步淘汰 HRB335 鋼筋。這主要是考慮到現(xiàn)階段歐洲常用的鋼筋強(qiáng)度為500MPa,美國(guó)為 550MPa,而我國(guó)為400MPa,通過(guò)本次規(guī)范的修訂目的顯然是促進(jìn)我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與國(guó)際接軌,同時(shí)也考慮到使用高強(qiáng)鋼筋來(lái)促進(jìn)我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的要求。值得注意的是,通過(guò)工程實(shí)踐,筆者認(rèn)為雖然此次規(guī)范推廣具有較好的延性、可焊性、機(jī)械連接性能及施工適用性的HRB 系列普通熱軋帶肋鋼筋,同時(shí)也列入了采用控溫軋制工藝生產(chǎn)的 HRBF 系列細(xì)晶粒帶肋鋼筋。但是, 對(duì)于 RRB 系列預(yù)熱處理鋼筋筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)慎用,畢竟這類鋼筋由軋制鋼筋經(jīng)高溫淬水、預(yù)熱處理后提高強(qiáng)度,其延性、可焊性、機(jī)械連接性能及施工適應(yīng)性都有所降低,對(duì)于設(shè)計(jì)變形性能及加工性能要求不高的構(gòu)件則可適當(dāng)采用。
3、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步及產(chǎn)業(yè)化。從本次規(guī)范修改可發(fā)現(xiàn),新增了“裝配式結(jié)構(gòu)”章節(jié),顯然該章節(jié)的增加是根據(jù)節(jié)能、減耗、環(huán)保的要求及建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,而更多的建筑工程量將轉(zhuǎn)為以工廠構(gòu)件化生產(chǎn)產(chǎn)品的形式制作,再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)完成原位安裝、連接的施工?;炷令A(yù)制構(gòu)件及裝配式結(jié)構(gòu)將通過(guò)技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品升級(jí)而得到發(fā)展。在這方面主要是住宅在做。
二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范中關(guān)于裂縫與撓度計(jì)算問(wèn)題分析
1、RC 結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)鋼筋(HRB500,HRBF500),其用鋼量一般由裂縫或變形控制,限制了高強(qiáng)鋼筋的應(yīng)用。新規(guī)范規(guī)定了裂縫計(jì)算按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合(PC) 或準(zhǔn)永久組合(RC)并考慮長(zhǎng)期作用影響的最大裂縫寬度(mm)可按下列公式計(jì)算:
其中,標(biāo)準(zhǔn)組合一般用于不可逆正常使用極限狀態(tài);頻率組合一般用于可逆正常使用極限狀態(tài);準(zhǔn)永久組合一般用在當(dāng)長(zhǎng)期效應(yīng)是決定性因素時(shí)的正常使用極限狀態(tài)。對(duì)鋼砼構(gòu)件:按荷載準(zhǔn)永久組合,并考慮長(zhǎng)期作用影響的效應(yīng)計(jì)算。對(duì)預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件:按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合,并考慮長(zhǎng)期作用影響效應(yīng)計(jì)算。
2、另外,對(duì)于結(jié)構(gòu)撓度計(jì)算,新規(guī)范調(diào)整正常使用極限狀態(tài)撓度設(shè)計(jì)的荷載組合,以及預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的驗(yàn)算要求。由原規(guī)范3.3.2 條的“標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用影響”改為新規(guī)范 3.4.3 條“應(yīng)按荷載的準(zhǔn)永久組合,并應(yīng)考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響”。但需注意的是“預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的最大撓度應(yīng)按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合”。
三、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范改進(jìn)了鋼筋錨固和連接的方式
本次新規(guī)范提出了 lab即基本錨固長(zhǎng)度,取代了原先的la,而從基本錨固長(zhǎng)度的計(jì)算公式來(lái)看,新規(guī)范的公式并沒(méi)有改變,而是改變了 ft的取值,新規(guī)范提出當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于 C60 時(shí),ft按 C60 取值,而舊規(guī)范則是當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高于 C40 時(shí),ft按 C40 取值。這主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究表明,高強(qiáng)混凝土的錨固性能被低估,原先的最高強(qiáng)度等級(jí)取 C40 偏于保守,其實(shí)這也是為推廣高強(qiáng)度鋼筋,如果采用原先的公式計(jì)算,高強(qiáng)度鋼筋的基本錨固長(zhǎng)度有些長(zhǎng)。另外,新規(guī)范刪除了原規(guī)范中錨固性能很差的刻痕鋼絲,同時(shí)還提出了當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度不大于5d 時(shí),在鋼筋錨固長(zhǎng)度范圍內(nèi)配置構(gòu)造鋼筋的要求。新規(guī)范 8.3.3 條同時(shí)補(bǔ)充完善了機(jī)械錨固措施的方法,相比原規(guī)范增加了末端90°彎鉤、兩側(cè)貼焊錨筋以及采用螺栓錨頭。第 8 章第 4 節(jié)(106 頁(yè))是鋼筋的連接,其中 8.4.2 條搭接鋼筋直徑的限制較原規(guī)范略有減小,說(shuō)明綁扎的要求嚴(yán)格了。同時(shí)在8.4.3 條中明確了“當(dāng)直徑不同的鋼筋搭接時(shí),按照直徑較小的鋼筋計(jì)算”。此次修改同時(shí)對(duì)受拉、受壓搭接連接區(qū)段內(nèi)箍筋直徑、間距提出了構(gòu)造要求。受拉統(tǒng)一取值而對(duì)受壓搭接較 02 版規(guī)范要求適當(dāng)嚴(yán)格。原先 02 版規(guī)范 9.4.5 條(117頁(yè))受壓箍筋是受拉的兩倍。調(diào)查研究表明,箍筋對(duì)約束受壓鋼筋的搭接傳力更為重要,故取與受拉相同的間距。這主要是由于汶川地震的時(shí)候,柱子鋼筋在搭接處破壞的比較嚴(yán)重,柱子雖然是受壓,但是破壞的還是比較多,這次規(guī)范修改就統(tǒng)一了。
四、、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新規(guī)范使結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全性能提高
新規(guī)范考慮配筋特征值調(diào)整鋼筋最小配筋率,增加安全度,同時(shí)控制大截面構(gòu)件的最小配筋率。從新規(guī)范第 8.5.1 條可發(fā)現(xiàn),增加了強(qiáng)度等級(jí)為500MPa 的鋼筋,同時(shí)對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)為400MPa 的鋼筋,最小配筋率由原先的 0.5%提高到了0.55%,因此可見還是增加了安全度。同時(shí)給出了“對(duì)結(jié)構(gòu)中次要的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,當(dāng)構(gòu)造所需截面高度遠(yuǎn)大于承載的需求時(shí),其縱向受拉鋼筋的配筋率”,其實(shí)這個(gè)規(guī)范是參照的我國(guó)的水工鋼筋混凝土規(guī)范而來(lái)。同時(shí)新規(guī)范還調(diào)整柱的軸壓比限值、最小截面尺寸、最小配筋率,適當(dāng)提高了安全儲(chǔ)備。對(duì)柱的最小截面尺寸進(jìn)行了調(diào)整,要求柱子的構(gòu)造截面變大,對(duì)柱子縱向受力鋼筋的最小配筋率進(jìn)行了調(diào)整,這張表是按照 500MPa 鋼筋設(shè)置的,另外由此也看出國(guó)家想推廣高強(qiáng)度鋼筋的意圖。同時(shí)新規(guī)范增加了四級(jí)抗震等級(jí)的各種框架柱、框支柱的軸壓比限值(框架結(jié)構(gòu)的柱軸壓比限值為 0.9),顯然框架結(jié)構(gòu)的柱軸壓比略為加嚴(yán)。
五、結(jié)語(yǔ)
混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范已更新替換,與舊混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相比,新規(guī)范更新的內(nèi)容既有混凝土結(jié)構(gòu)的再設(shè)計(jì)問(wèn)題和結(jié)構(gòu)分析方法(彈塑性損傷本構(gòu)模型、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型等),同時(shí)也有關(guān)于溫差、收縮等引起的間接作用效應(yīng)及裂縫控制計(jì)算,還有鋼筋綜合抗力(強(qiáng)度、延性等)及對(duì)結(jié)構(gòu)破壞的影響,以及各種配筋構(gòu)造(并筋、錨固、連接、最小配筋率等)的試驗(yàn)研究等。本文談了談自己的觀點(diǎn)和看法,可與同行共同探討。
鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中主要承受拉力,補(bǔ)償混凝土抗拉強(qiáng)度低、易開裂和易脆斷的缺陷,混凝土主要承受壓力并保護(hù)內(nèi)部鋼筋不銹蝕,混凝土結(jié)構(gòu)的安全性就是結(jié)構(gòu)能夠抵抗外力作用保護(hù)人員和設(shè)備不受損傷的能力。由于混凝土結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量事故頻繁發(fā)生,引起對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題的重視。文章分析混凝土結(jié)構(gòu)安全性現(xiàn)狀,探索解決的途徑、方法和對(duì)策。
1.混凝土結(jié)構(gòu)安全事故原因分析
1.1現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)安全系數(shù)設(shè)置偏低
按照我國(guó)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范所采用的可靠度設(shè)計(jì)方法,結(jié)構(gòu)安全性的可靠度定義為“規(guī)定”荷載作用下的強(qiáng)度保證率,不僅不能反映不同設(shè)計(jì)不規(guī)范在荷載標(biāo)準(zhǔn)值上存在的巨大差異,也不能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體上的差別,設(shè)計(jì)規(guī)范中的結(jié)構(gòu)可靠度只是對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件而言,構(gòu)件的安全性很大程度取決于荷載的取值,設(shè)計(jì)時(shí)安全系數(shù)設(shè)置水平與荷載系數(shù)取值有關(guān)。據(jù)有關(guān)資料,我國(guó)規(guī)范中的動(dòng)荷載安全系數(shù)比美、英等國(guó)家規(guī)定低14%~21%,比歐洲低7%;靜載安全系數(shù)比美國(guó)和英國(guó)低17%,比歐洲低13%;在強(qiáng)度安全系數(shù)方面,我國(guó)規(guī)范中規(guī)定的混凝土強(qiáng)度安全系數(shù)比歐洲和美國(guó)低15%,鋼材強(qiáng)度安全系數(shù)低6%。
1.2人為因素
由于部分設(shè)計(jì)安全系數(shù)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件沒(méi)有足夠的承載能力,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂或坍塌。出現(xiàn)設(shè)計(jì)差錯(cuò)往往是主要與設(shè)計(jì)人員素質(zhì)不高、調(diào)查研究不細(xì)致、基礎(chǔ)資料不全、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取不合理、計(jì)算能力差、缺乏合理的設(shè)計(jì)周期,再次勘測(cè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程監(jiān)理尚未全面展開及設(shè)計(jì)監(jiān)理把關(guān)不亞造成的。混凝土結(jié)構(gòu)安全事故相當(dāng)一部分是由于施工質(zhì)量差造成的。
在我國(guó)現(xiàn)行工程項(xiàng)目建設(shè)招標(biāo)和理體制下,或多或少存在高資質(zhì)中標(biāo)、低能力施工的現(xiàn)象,工程轉(zhuǎn)包、施工材料以次充好、偷工減料,為工程質(zhì)量埋下重大隱患。同時(shí)由于施工和管理水平低下,從業(yè)人員素質(zhì)較低,難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除因人為差錯(cuò)造成的安全事故。
1.3火災(zāi)和爆炸等突發(fā)事件因素
火災(zāi)和爆炸對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞力巨大,易導(dǎo)致災(zāi)難性后果。2001在石家莊發(fā)生的爆炸,造成整棟房屋所有單元連續(xù)倒塌是由于混凝土結(jié)構(gòu)遭火燒后,混凝土和鋼筋抗拉強(qiáng)度降低,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力降低,特別是爆炸,瞬間巨大沖擊力超過(guò)結(jié)構(gòu)的極限承載能力,造成結(jié)構(gòu)破壞。
1.4自然災(zāi)害
地震、滑坡、泥石流、颶風(fēng)、洪水、海嘯等自然災(zāi)害一旦發(fā)生都會(huì)造成災(zāi)難性的破壞。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),全球自然災(zāi)害導(dǎo)致結(jié)構(gòu)倒塌的數(shù)量相當(dāng)驚人,1976年的唐山7.8級(jí)地震,80%的建筑物倒塌或遭到毀滅性的破壞。但是要完全避免自然災(zāi)害對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞是不現(xiàn)實(shí)的也是不可能的,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,提高對(duì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)水平和結(jié)構(gòu)抗災(zāi)能力是完全必要的,并應(yīng)以此作為改進(jìn)結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量的重點(diǎn)。
1.5缺乏系統(tǒng)的約束體系
(1)混凝土結(jié)構(gòu)工程建設(shè)和使用在管理上缺乏立法約束,重視項(xiàng)目建設(shè),輕視使用過(guò)程中的日常維修、保養(yǎng),忽視保養(yǎng)維修基金設(shè)置,結(jié)構(gòu)的保養(yǎng)維修缺乏強(qiáng)制性措施,由于保養(yǎng)不及時(shí)或長(zhǎng)年失修造成結(jié)構(gòu)損傷,最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞;(2)設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)及維修技術(shù)不配套,過(guò)于依賴技術(shù)規(guī)范的作用,缺乏指南、工法等較為具體詳盡的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);(3)對(duì)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的修訂不及時(shí),造成混凝土結(jié)構(gòu)安全性降低。
2.改善混凝土結(jié)構(gòu)安全性的方法與途徑
2.1提高混凝土結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)
提高結(jié)構(gòu)安全系數(shù)的設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)有利于提高結(jié)構(gòu)安全性,合理設(shè)置安全系數(shù)既有利于提高結(jié)構(gòu)整體可靠性,又能適應(yīng)建設(shè)單位承受能力,應(yīng)從客觀實(shí)際出發(fā),選擇安全系數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn),提高結(jié)構(gòu)抗突發(fā)事件的能力,提高抗震等級(jí),增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體牢固性。對(duì)重要部位、重點(diǎn)場(chǎng)所,應(yīng)設(shè)置特別安全系數(shù)。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)和結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的承載能力應(yīng)有必要儲(chǔ)備,并結(jié)合長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮荷載等級(jí)和使用功能的變化。
2.2完善結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
結(jié)構(gòu)耐久性是指結(jié)構(gòu)、構(gòu)件發(fā)揮使用功能的能力。我國(guó)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范主要局限于荷載作用下結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的安全性問(wèn)題,對(duì)于結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于環(huán)境作用導(dǎo)致材料性能劣化的影響,被置于比較次要或從屬地位,對(duì)耐久性認(rèn)識(shí)不足。而在環(huán)境作用下結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題比較復(fù)雜,存在很多不確定性,現(xiàn)階段只能通過(guò)預(yù)測(cè)、估計(jì)的手段來(lái)判斷,隨著研究的深入,對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的預(yù)測(cè)已有可能。
2.3加強(qiáng)施工過(guò)程中工程質(zhì)量的監(jiān)督
工程質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性能和耐久性能,加強(qiáng)施工過(guò)程中工程質(zhì)量的監(jiān)管是有效遏制結(jié)構(gòu)安全事故的重要手段。建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位和監(jiān)理單位應(yīng)各司其職,互相配合共同完成施工過(guò)程的監(jiān)理,保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。
2.4強(qiáng)化使用過(guò)程中的安全檢測(cè)
應(yīng)建立質(zhì)量保證體系和制度,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在使用過(guò)程中的安全檢測(cè),通過(guò)有效的安全檢測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,采取整改措施,避免事故的發(fā)生,把安全事故的發(fā)生率降低到最小。要結(jié)合結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的使用情況編制安全檢測(cè)計(jì)劃,配備檢測(cè)儀器,安排檢測(cè)經(jīng)費(fèi),對(duì)一些衙點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件要進(jìn)行強(qiáng)制性檢測(cè)。
2.5提高材料的耐久性
1. 工程概況
太古匯為太古匯廣州發(fā)展有限公司在廣州市天河路與天河?xùn)|路交匯處的西北角建造的大型綜合式項(xiàng)目。本項(xiàng)目的凈用地面積為43980平方米,總建筑面積約為457584 平方米。項(xiàng)目包括三座塔樓:一號(hào)塔樓為一座主體39層高的辦公樓,二號(hào)塔樓為一座主體29層高的辦公樓,酒店A為一座主體28層高的酒店;一座約58米高的文化中心(包括劇院、圖書館、展覽廳等),及用作商場(chǎng)、電影院、宴會(huì)廳、停車場(chǎng)的裙樓及四層地庫(kù)。地庫(kù)深度為21米,開挖深度約為23米。
辦公樓1為太古匯項(xiàng)目最高的一棟塔樓,其中主體結(jié)構(gòu)高度182.6米,并在頂部設(shè)29.4米鋼結(jié)構(gòu)屋頂,建筑總高度212米。主體結(jié)構(gòu)采用混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系。辦公樓1平面大致成正方形;東南及西北角做切角設(shè)計(jì),切角尺寸每層變化,營(yíng)造出弧形建筑立面;同時(shí)為配合弧形外立面,辦公樓1東南及西北角4根柱子設(shè)計(jì)為斜柱,最大斜率約6°。辦公樓1標(biāo)準(zhǔn)層層高4.2米;一層大堂部分貫通二層,層高達(dá)14米;四層層高8.4米,中段設(shè)兩個(gè)設(shè)備層/避難層,層高達(dá)8.1m。
1)辦公樓1標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖
2)辦公樓1剖面圖
2. 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定
1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定
辦公樓結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年;根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》(GB50223-2004),辦公樓1為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(丙類)建筑。
2)高層建筑類別確定
根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)4.2.1條要求,鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和寬高比應(yīng)分為A級(jí)和B級(jí)。B級(jí)高度高層建筑結(jié)構(gòu)的最大適用高度和高寬比可較A級(jí)適當(dāng)放寬,其結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)、有關(guān)的計(jì)算和構(gòu)造措施應(yīng)相應(yīng)加嚴(yán),并應(yīng)符合相關(guān)條文規(guī)定。
辦公樓1為框架-核心筒結(jié)構(gòu),7度設(shè)防。根據(jù)“高規(guī)”表4.2.1-1,A級(jí)高度,7度抗震框架-核心筒結(jié)構(gòu)的最大適用高度為130米;根據(jù)“高規(guī)”表4.2.1-2,相同條件B級(jí)高度的最大高度為180米;辦公樓1主體結(jié)構(gòu)高度182.6米,屬于超B級(jí)高度超限高層。同時(shí),由于辦公樓1采用型鋼混凝土柱設(shè)計(jì),根據(jù)《廣東省實(shí)施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)補(bǔ)充規(guī)定》(DBJ/T15-46-2005)表10.1.2規(guī)定,型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)的最大適用高度為190米,本工程并未超限,所以,辦公樓1仍按B級(jí)高度高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3)抗震等級(jí)確定
根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)表4.8.3規(guī)定,B級(jí)高度,7度設(shè)防的框架-核心筒結(jié)構(gòu)的框架及核心筒抗震等級(jí)均為一級(jí)。
3. 設(shè)計(jì)荷載
1)樓面設(shè)計(jì)荷載
樓面設(shè)計(jì)荷載基本上按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值,然而有部份位置按太古匯廣州發(fā)展有限公司要求增加活荷載。本項(xiàng)目的附加恒載及活載取值見下表。
2)風(fēng)荷載
a)規(guī)范取值
根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2006)規(guī)定,廣州市地區(qū)50年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓為0.50KN/m2 ; 100年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓為0.60KN/m2。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)第3.2.2條要求,對(duì)于對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑,基本風(fēng)壓按100年重現(xiàn)期風(fēng)壓值考慮。根據(jù)“高規(guī)”附錄規(guī)定,辦公樓1屬于對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑,基本風(fēng)壓需按100年重現(xiàn)期風(fēng)壓值考慮。同時(shí),根據(jù)《廣東省實(shí)施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)補(bǔ)充規(guī)定》(DBJ/T15-46-2005)第2.2.2條,計(jì)算高層結(jié)構(gòu)水平位移時(shí),按照50年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算。
結(jié)合上述規(guī)范,辦公樓1計(jì)算位移時(shí),按50年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算;進(jìn)行截面及配筋設(shè)計(jì)時(shí),按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算。
b)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)
本項(xiàng)目聘請(qǐng)加拿大的RWDI風(fēng)洞測(cè)試顧問(wèn)進(jìn)行風(fēng)洞測(cè)試,以驗(yàn)證風(fēng)荷載及塔樓結(jié)構(gòu)是否符合舒適度之要求。有關(guān)風(fēng)荷載方面,風(fēng)洞試驗(yàn)得出結(jié)構(gòu)風(fēng)壓小于規(guī)范要求,故此采用規(guī)范風(fēng)壓作結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)。有關(guān)行人舒適度方面,風(fēng)洞模型于太古匯項(xiàng)目周邊及范圍之內(nèi)共設(shè)有76個(gè)測(cè)試點(diǎn)用以分析行人舒適度。結(jié)果顯示,于受風(fēng)情況下,太古匯及周邊的行人舒適度滿意(超過(guò)80%時(shí)間,不論坐下或站立,都會(huì)感到舒適);行人不會(huì)因烈風(fēng)受到安全威脅(不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)于88km/hr風(fēng)速的烈風(fēng))。
3)地震荷載
a)規(guī)范取值
計(jì)算地震影響時(shí),辦公樓1采用考慮扭轉(zhuǎn)耦連的振型分解反應(yīng)譜法,主要采用設(shè)計(jì)參數(shù)如下:
抗震設(shè)防烈度 7度
地震影響系數(shù)最大值 多遇地震 αmax=0.08*
罕遇地震 αmax=0.50
抗震設(shè)防類別 丙類
安全等級(jí) 二級(jí)
地震的分組 第一組
場(chǎng)地類別 II
設(shè)計(jì)基本地震加速度值 0.10g
特征周期 0.35s
中圖分類號(hào):TL372+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
案例:
某質(zhì)檢部門檢查國(guó)有投資新建工程,檢查中發(fā)現(xiàn)施工單位將HPB300型設(shè)計(jì)鋼筋代換成HPB235型鋼筋,由此要求施工單位執(zhí)行原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),施工單位稱鋼筋代換系經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)變更沒(méi)有違規(guī),檢查人員稱按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)HPB235鋼筋已停止使用,如不執(zhí)行指令不能進(jìn)入下一道工序,因施工單位對(duì)該指令有異議,工地停工半月之久,建設(shè)單位考慮停工已對(duì)建設(shè)工期產(chǎn)生影響,遂同意施工單位鋼筋簽證要求,給予費(fèi)用補(bǔ)償及工期補(bǔ)償,工程由此順利實(shí)施。
以上案例筆者從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及工程造價(jià)管理事項(xiàng)兩方面進(jìn)行分析。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
(一)鋼筋代換原則
1、鋼筋代換,實(shí)質(zhì)上就是不同種類的鋼筋之間的代換。在施工過(guò)程中,施工單位由于缺乏設(shè)計(jì)所要求的鋼筋品種、級(jí)別或規(guī)格而進(jìn)行鋼筋的代換,例如HPB300級(jí)、HRB335級(jí)、HRB400級(jí)之間的代換。鋼筋代換的總原則是保證鋼筋代換之后的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、抗裂度、裂縫寬度、撓度等各個(gè)方面性能均不低于原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在實(shí)際鋼筋代換過(guò)程中,要保證上述總原則的實(shí)現(xiàn),并不是一件很容易的事,需要在強(qiáng)度、構(gòu)造、變形三個(gè)方面逐一滿足。為此國(guó)家在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50204 - 2002的5.1.1條文中規(guī)定 :當(dāng)鋼筋的品種、級(jí)別或規(guī)格需作變更時(shí),應(yīng)辦理設(shè)計(jì)變更文件。5.1.1條文說(shuō)明中:在施工過(guò)程中,當(dāng)施工單位缺乏設(shè)計(jì)所要求的鋼筋品種、級(jí)別或規(guī)格時(shí),可進(jìn)行鋼筋代換。為了保證對(duì)設(shè)計(jì)意圖的理解不產(chǎn)生偏差,規(guī)定當(dāng)需要作鋼筋代換時(shí)應(yīng)辦理設(shè)計(jì)變更文件,以確保滿足原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求,并明確鋼筋代換由設(shè)計(jì)單位負(fù)責(zé)。本條為強(qiáng)制性條文,應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行。
通過(guò)以上《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50204 - 2002可以了解施工單位可以要求進(jìn)行鋼筋代換但必須經(jīng)設(shè)計(jì)單位同意??蔀槭裁礄z查人員認(rèn)為HPB235型號(hào)鋼筋已停止使用,并且不能代換呢,這需要了解鋼筋型號(hào)設(shè)計(jì)原則。
鋼筋型號(hào)設(shè)計(jì)原則
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010—2010條款4.2.1中規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋應(yīng)按下列規(guī)定選用:1 、縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋,也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋;2、 梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋;3、 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋,也可采用HRB335、HRBF335鋼筋;
通觀《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010—2010條款4.2.1沒(méi)有使用HPB235型號(hào)鋼筋內(nèi)容,即2011年7月1日以后設(shè)計(jì)圖紙將不再出現(xiàn)HPB235型號(hào)鋼筋。可是在2011年8月1日起實(shí)施的《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204—2002 局部修訂的條文中卻沒(méi)有將HPB235鋼筋去除,究其原因
從《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010—2010條款4.2.1條的條文說(shuō)明去找:
4.2.1 本次修訂根據(jù)“四節(jié)一環(huán)?!钡囊?,提倡應(yīng)用高強(qiáng)、高性能鋼筋。根據(jù)混凝土構(gòu)件對(duì)受力性能要求,規(guī)定了各種牌號(hào)鋼筋鋼筋的選用原則。
1增加強(qiáng)度為500MPa級(jí)的熱軋帶肋鋼筋;推廣400MPa、500MPa級(jí)高強(qiáng)熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導(dǎo)鋼筋;限制并準(zhǔn)備逐步淘汰335MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋的應(yīng)用;用300MPa級(jí)光圓鋼筋取代235MPa級(jí)光圓鋼筋。在規(guī)范的過(guò)渡期及對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),235MPa級(jí)光圓鋼筋的設(shè)計(jì)值仍按原規(guī)范取值。
通過(guò)以上分析發(fā)現(xiàn)檢查人員提出按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》2010HPB235型號(hào)鋼筋已停止使用,并且不能進(jìn)行下一道工序的認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的,規(guī)范條文明確說(shuō)明《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010—2002與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010—2010在過(guò)渡期內(nèi)可以繼續(xù)使用,檢查人員不了解條文發(fā)出錯(cuò)誤指令是導(dǎo)致八噸鋼筋報(bào)廢的真正原因,其實(shí)不是2011年7月1日以前使用HPB235鋼筋不滿足建筑設(shè)計(jì)要求,而是通過(guò)修訂規(guī)范使用HPB300、HRB400、HRB500等高強(qiáng)鋼筋達(dá)到節(jié)約建筑鋼材耗用量的目的,是國(guó)家“四節(jié)一環(huán)?!敝泄?jié)能、節(jié)材、一環(huán)保內(nèi)容的體現(xiàn),但顯然國(guó)家并不提倡浪費(fèi),所以條文說(shuō)明提到了規(guī)范過(guò)渡期的問(wèn)題。
工程造價(jià)管理事項(xiàng)
本工程為國(guó)有投資建設(shè)工程,《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》GB50500-2013的3.1.1條規(guī)定:使用國(guó)有資金投資的建設(shè)工程發(fā)承包,必須采用工程量清單計(jì)價(jià)。本工程適用《建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》GB50500-2013內(nèi)容。
工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范一般規(guī)定
3.3.2 承包人應(yīng)按合同約定將采購(gòu)材料和工程設(shè)備的供貨人及品種、規(guī)格、數(shù)量和供貨時(shí)間等提交發(fā)包人確認(rèn),并負(fù)責(zé)提供材料和工程設(shè)備的質(zhì)量證明文件,滿足合同約定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
3.3.3 對(duì)承包人提供的材料和工程設(shè)備經(jīng)檢測(cè)不符合合同約定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),發(fā)包人應(yīng)立即要求承包人更換,由此增加的費(fèi)用和(或)工期延誤應(yīng)由承包人承擔(dān)。對(duì)發(fā)包人要求檢測(cè)承包人已具有合格證明的材料、工程設(shè)備,但經(jīng)檢測(cè)證明該項(xiàng)材料、工程設(shè)備符合合同約定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),發(fā)包人應(yīng)承擔(dān)由此增加的費(fèi)用和(或)工期延誤,并向承包人支付合理利潤(rùn)。
此案例中合同并未約定采用HPB235鋼筋,施工單位也未將采購(gòu)鋼筋的品種規(guī)格提交發(fā)包人確認(rèn),建設(shè)單位有權(quán)要求施工單位更換HPB300型鋼筋,增加的費(fèi)用和延誤由施工單位承擔(dān),
工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范合同價(jià)款調(diào)整一般規(guī)定
中圖分類號(hào):TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
1、計(jì)算地震作用
規(guī)范中要求規(guī)則結(jié)構(gòu)不計(jì)算扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的時(shí)候,平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數(shù),一般較短邊乘以1.15的系數(shù),長(zhǎng)些的邊乘以 1.05 的系數(shù),扭轉(zhuǎn)剛度小時(shí)要按大于或等于 1.3 采用,地震作用計(jì)算要考慮扭轉(zhuǎn)耦連產(chǎn)生的影響;質(zhì)量、剛度不對(duì)稱分布的結(jié)構(gòu)要計(jì)入雙向水平方向的地震作用扭轉(zhuǎn)影響。 2、計(jì)算質(zhì)量系數(shù)
一般工程采用不少于 9 的質(zhì)量系數(shù),如果是2層結(jié)構(gòu)采用6個(gè),一般是取3的倍數(shù),每層有3個(gè)自由度。計(jì)算的時(shí)候要檢查質(zhì)量振型參數(shù),要保證不能小于90%,如果不夠的情況,將導(dǎo)致設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不夠安全。
3、計(jì)算最小地震剪重比
規(guī)范強(qiáng)制要求各樓層剪重比不小于規(guī)范給出的標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)不滿足要求時(shí)要檢查質(zhì)量系數(shù),有效的質(zhì)量系數(shù)不夠要增加振型數(shù)的計(jì)算;有效質(zhì)量系數(shù)能夠滿足時(shí)可能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,要合理分布結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度。
4、計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移、周期
周期比要控制在大震下扭轉(zhuǎn)振型不靠前,用樓層豎向最大位移限制層間最大位移,位移比取最大和平均位移比值。
5、計(jì)算柱長(zhǎng)度
進(jìn)行框架結(jié)構(gòu)P-Δ效應(yīng)計(jì)算時(shí)不再需要計(jì)算框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度L0, 規(guī)范第6.2.20條第2款表6.2.20-2中框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度L0主要用于計(jì)算軸心受壓框架柱穩(wěn)定系數(shù)φ,以及計(jì)算偏心受壓構(gòu)件裂縫寬度的偏心距增大系數(shù)時(shí)采用。
6、確定柱配筋的方式
單偏壓方式是按規(guī)范公式計(jì)算的,雙偏壓則是用數(shù)值積分法,整體計(jì)算建議使用單偏壓方式,得出具體結(jié)果時(shí)再用雙偏壓復(fù)核。
7、分析框架的結(jié)構(gòu)
注意柱長(zhǎng)度的計(jì)算系數(shù);建議柱采用單偏壓配筋;大截面的柱可以設(shè)與梁重疊處為剛域。
二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題
1、 結(jié)構(gòu)計(jì)算方面的問(wèn)題
在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析的重要性是不容忽視的,特別是提高內(nèi)力分析的準(zhǔn)確性,對(duì)于設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣有著重要的影響。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)計(jì)算方面的問(wèn)題主要表現(xiàn)在專業(yè)軟件的選擇與應(yīng)用,目前國(guó)內(nèi)外建筑市場(chǎng)中提供的專業(yè)計(jì)算軟件較多,由于各種計(jì)算軟件采取的計(jì)算模型與方式不同,其計(jì)算結(jié)果會(huì)有所差異。雖然各種專業(yè)軟件的結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果差別較小,但是對(duì)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范卻有著很大的影響。國(guó)內(nèi)在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,常用的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件主要有:TBSA、SATWE、SAP、TAT、ETABS等,如果設(shè)計(jì)人員在選用時(shí)只是關(guān)注設(shè)計(jì)模型的特點(diǎn),而忽略了結(jié)構(gòu)類型,必然會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)計(jì)算中出現(xiàn)紕漏。另外,在混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的實(shí)際應(yīng)用中,設(shè)計(jì)人員的操作能力和水平也是很重要的,前期的數(shù)據(jù)采集、整理、錄入與分析中存在的問(wèn)題較為常見,在應(yīng)用軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí),其結(jié)果的準(zhǔn)確性、真實(shí)性也自然難以保證了。
2、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題
對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須按照勘察—設(shè)計(jì)—施工的流程來(lái)進(jìn)行,要堅(jiān)決杜絕出現(xiàn)缺少地質(zhì)勘察報(bào)告而進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況出現(xiàn)。而如果出現(xiàn)地質(zhì)勘查不夠全面,或者內(nèi)容模糊的情況時(shí),設(shè)計(jì)單位必須告知建設(shè)單位并要求勘察單位重新勘察或者進(jìn)行補(bǔ)勘。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是其重要項(xiàng)目之一,也是決定主體結(jié)構(gòu)安全性、穩(wěn)定性、抗震性的關(guān)鍵因素。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,由于柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、地下室底板會(huì)受到建筑上部整體重力的沉降作用,產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力,如果地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中不能進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算,并且采取有效的加固處理措施,將導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)局部不均勻沉降、變形的問(wèn)題。在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員必須考慮到在共同受力的情況下,有可能產(chǎn)生的附加應(yīng)力,特別是底板負(fù)載能力必須滿足要求,否則建筑的穩(wěn)定性會(huì)受到較大的威脅。
3、下臥層驗(yàn)算中問(wèn)題
在計(jì)算下臥層頂?shù)鼗休d力時(shí),只能進(jìn)行深度修正,修正系數(shù)應(yīng)根據(jù)土層來(lái)決定。當(dāng)擴(kuò)散角所取數(shù)值滿足有關(guān)規(guī)范中規(guī)定時(shí),可直接采用;當(dāng)不滿足時(shí)可根據(jù)規(guī)范附錄中,平均應(yīng)力系數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。對(duì)復(fù)合地基來(lái)說(shuō).選取承載力較高土層來(lái)當(dāng)持力層,而當(dāng)軟弱下臥層時(shí),必須對(duì)承載力進(jìn)行驗(yàn)算;如果是軟弱下臥層控制承載力,那么說(shuō)明持力層需要進(jìn)行調(diào)整。
4、上部混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在問(wèn)題
4.1框架柱
在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),切勿忽視角柱,必須要對(duì)角柱自行定義。如出現(xiàn)未進(jìn)行定義,而實(shí)際配筋率又滿足計(jì)算結(jié)果,那么在實(shí)際施工中就會(huì)出現(xiàn)配筋率無(wú)法滿足最小配筋率問(wèn)題。作為短柱來(lái)說(shuō),在一級(jí)抗震設(shè)計(jì)時(shí),沿著短柱全高箍筋間距應(yīng)小于縱筋直徑6倍。框架柱程序可以進(jìn)行自行判定。這種框架柱不可以進(jìn)行直接替換,不同強(qiáng)度箍筋應(yīng)滿足不同結(jié)果。對(duì)超短柱來(lái)說(shuō),在整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免,如避免不了,就采用性能較好箍筋、采取控制軸比、在整個(gè)框架柱中添加芯柱等方法。
4.2框架梁
框架梁在計(jì)算是容易出現(xiàn)實(shí)際配筋大于計(jì)算結(jié)果情況,主要原因有:繪圖時(shí)只標(biāo)注支座一側(cè)配筋;當(dāng)配筋率大于2%時(shí),箍筋并沒(méi)有隨著支座處配筋增加而增大;跨中配筋與支座配筋比例超出正常范圍。同時(shí)還應(yīng)注意各抗震等級(jí)下,縱筋直徑的要求以及穿過(guò)中柱及剪力墻的縱筋直徑。
4.3連梁
在地震作用下,為保證剪力墻不發(fā)生剪切破壞,即墻肢與連梁滿足“強(qiáng)剪弱彎”的原則降低連梁彎矩設(shè)計(jì)值,使部分連梁先于墻肢出現(xiàn)彎曲屈服,降低連梁屈服彎矩的同時(shí)也降低了連梁的剪壓比,可改善連梁的延性性能。一般控制連梁折減系數(shù)在0.5~1之間,抗震設(shè)防烈度越高,延性要求越高,設(shè)防水準(zhǔn)要求越高,就可以折減多一些。這樣才能夠保證連粱在正常使用下不現(xiàn)開裂、屈服等問(wèn)題。當(dāng)連梁跨高比不大于2.5時(shí),要注意不要把墻體水平分布筋當(dāng)做連梁腰筋來(lái)計(jì)算,否則會(huì)出現(xiàn)連梁的腰筋配筋率不滿足標(biāo)準(zhǔn)情況。 4.4框支剪力墻
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該重點(diǎn)考慮轉(zhuǎn)換層,因?yàn)檗D(zhuǎn)換層是整個(gè)框支剪力墻中比較薄弱樓層結(jié)構(gòu),在相關(guān)計(jì)算時(shí),應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定將其地震剪力乘以增大系數(shù)來(lái)計(jì)算相關(guān)參數(shù)??蛑е⒖蛑Я旱目v筋各項(xiàng)系數(shù)都應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定的要求。
四、強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效對(duì)策
1、要加強(qiáng)效應(yīng)計(jì)算,在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí),結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,提高結(jié)構(gòu)可靠度,同時(shí),還要保證設(shè)計(jì)統(tǒng)一性,以此來(lái)提高結(jié)構(gòu)的抗震效果,避免結(jié)構(gòu)剪力變形。
2、強(qiáng)化截面設(shè)計(jì),在實(shí)際工作中,根據(jù)各個(gè)控制截面的面積,合理控制基本構(gòu)件的抗力,并且要處理好截面面積與抗力的關(guān)系,設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,提高截面設(shè)計(jì)的合理性。
3、重視構(gòu)造設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員要采取有效的構(gòu)造設(shè)計(jì)措施,強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)的承載力,既要滿足建筑的功能需求,也要滿足抗震要求,并且在設(shè)計(jì)圖上詳細(xì)標(biāo)明。
結(jié)束語(yǔ)
總之,在混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,必須采取有效的控制措施,其設(shè)計(jì)質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)之間關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全,如果出現(xiàn)重大安全事故,能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡?;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及到的項(xiàng)目與內(nèi)容較多,設(shè)計(jì)人員必須綜合考慮各方面的影響因素,不斷提高自身的專業(yè)素質(zhì)與能力,熟悉各種專業(yè)軟件的使用要求與技巧,從而有效提升混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)注的效率與質(zhì)量,保障工程項(xiàng)目施工的順利開展與進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)
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