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摘要:目前,我国建筑建设的主要材料是钢筋和钢筋混凝土,钢筋混凝土结构在城市建设中扮演了重要的角色,因而,钢筋钢筋混凝土结构的稳定性成为了人民生命财产安全的关键。本文以钢筋混凝土结构为论点,旨在探讨钢筋混凝土结构的设计要点,简要分析钢筋混凝土结构设计工作中存在的问题,并对其进行初步的分析,根据造成问题的主要原因,提出合理的建议。
关键词:钢筋混凝土结构;设计;常见问题;解决对策
一、钢筋混凝土结构设计常见的问题
1.地下结构
在地基形式为独立基础的情况下,地下结构与地基并非组成一个结构整体,因此,地基除了承受建筑上部主体结构荷载外还要承受地下结构的荷载,这种设计方式加速了建筑地基的下沉速率,在地下水位较高的情况下,地基下沉的负面影响更加明显。尤其在利用天然地基的情况下,若地下结构的钢筋混凝土强度不够,上部结构的压力很容易对地下结构构件的耐久性和稳定性造成不利的影响,极有可能导致地下结构楼板的开裂,使地下结构构件的钢筋提前进入强化阶段,从而缩短了地下结构的使用寿命。
2.框架结构
框架结构设计人员对施工现场的环境因素和地震发生概率并不了解,仅根据勘测人员的报告将建筑按设计规范进行分类,并未能直接掌握建筑现场的实际情况,对剪力墙的布置也未能根据实际情况合理布置,布置过少未能起到设计预期的作用;布置过多,增加了上部结构的荷载,对地基的伤害增大,也造成了资源的浪费。楼层高度过高,顶层位移较大,削弱了建筑整体的抗震性能。
3.结构裂缝
在钢筋混凝土构件的建造过程中会出现许多种不同情况造成的构件裂缝,影响构件的力学性能。刚度不同的构件经常会在搭接处出现裂缝,刚度较小的构件无法避免使用期间的弹性变形,刚度较大的构件其弹性变形较小,因此,两者的振型和位移量均不相同,随着时间的推移在二者的连接处会产生明显的裂缝,影响二者力学性能的配合。
4.梁支座的设计
梁支座是梁和柱子或其它梁接触的部分。目前,中国许多钢筋混凝土梁支撑在结构中被认为是固定轴承设计,这与一些实际情况不一致。例如,在框架剪切结构中,当框架梁垂直地与剪切壁的前部相交,并且剪切壁对梁的约束能力较弱时,梁支撑件不再是固定轴承,而假设为铰接支座则更加的合理。
5.细节处理
首先,在中度地震的情况下,我们应该考虑当一级剪切墙进入塑性时,应该有一个小水平的剪力墙,以保持建筑物的变形,以避免二次灾害。而当地震时,小型剪力墙也进入塑性舞台,这一次,建筑已经基本上被毁了,但在设计时,应该有选择性的束损伤,以保证柱子的完整性,高层建筑以确保地震不会下降,以获得宝贵的实践,减少伤亡和财产损失。其次,连接两段剪力墙梁时,遇到地震时,可先开裂,为了在能量消耗中发挥作用,使建筑物具有一定的延展性,对于这种梁,不盲目否则会延迟耦合束的破坏,不能在能量消耗中起到及时的作用,导致其他重要部件被破坏,对整个结构的安全造成严重威胁。另一点要注意的是,耦合梁不能承担过于重要的垂直载荷,也就是说,一旦耦合梁的损失不能引起链反应,它就承担垂直载荷。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这主要是因为在地震情况下耦合梁,首先会被破坏。
二、钢筋混凝土结构设计的解决对策
1.地下结构体系
针对地下水位高度不是很高的地基工程,由于其建筑整体沉降量较小,因此,根据实际工程情况,可以在地下结构楼面板与土边坡持力层之间使用褥垫的方式进行处理;对于随季节地下水位变化较大或者昼夜地下水位变化较大的施工地区,可以在设计过程中分别绘制两种水位情况下的地基受力图,并以包络图的形式表现出来,分别找出内力最大点和两种情况下受内力均较大的构件,针对其受力情况,重点处理,合理优化地下结构的结构设计方案。对于上部载荷较大且地基土层条件较差的情况,可以采用箱型基础以增强基础和地下结构的安全性。保证地下结构既能承受上部结构载荷又能和地基完美配合减小地基沉降速率。
2.框架结构
设计框架结构时应充分考虑施工地区的地震发生几率、风荷载常年值等外界因素,较为合理的确定适合该建筑的框架结构的设计规范等级类别。框架体系设计的稳定性能和抗震性能要求较高,框架体系的高度不宜过大,过高的楼层会产生较大的位移,不利于结构的抗震性能,因此要尽量减少建筑的振型数。同时,在建筑内部应当合理布置剪力墙,对柔度较大的构件进行固定,防止其结构主体位移过大。剪力墙的布置不宜过多也不宜过少,在重要的部位要合理布置剪力墙,从而起到抵抗风荷载影响和形成刚弹性砌体结构的作用,框架结构要秉承小震不坏、中震可修、大震不倒的原则,合理设计钢筋混凝土框架结构,根据不同的防震等级确定剪力墙体的支座形式。
3.剪力墙与连梁
目前,我国许多建筑结构采用剪力墙结构框架,特别是一些高层建筑,但是许多结构的布局是不合理的,如剪力墙布局不均匀,单肢刚度往往过大,有些甚至梁的刚度太大,或者使用框架梁来增加地震损坏的可能性。解决方案:钢筋混凝土结构应严格按照“强柱弱梁,强剪弱弱弯,强节”的要求布置合理,如剪力墙布置,以避免单根肢体的刚度,和壁肢数量应严格按照刚性尺寸来满足法规要求。梁的刚度不容易,框架梁的上部不应竖立,以避免地震时发生的二次损伤。
4.梁支座的设计
梁支承设计不能按照固定轴承设计的形式,而是根据工程的具体情况,如框架梁和剪力墙的相对刚度,交叉方向,以便正确确定剪切力然后使用梁对梁的约束能力来确定梁的轴承形式。
5.裂缝控制
尽量选择刚度差距不大的构件进行搭界,刚度差别较大的构件应在二者的连接处进行必要的结构处理,并及时进行裂缝处理。设计人员要保证构件布置的合理性,在建筑高频使用部位,避免出现该类裂缝。构件裂缝的控制主要分为两个方面,一个是结构设计阶段的合理布置,防止因构件刚度不同而产生的裂缝。另一个则是在施工组织设计中对施工过程进行合理控制,防止裂缝的出现。施工过程中易产生因温度变化过大而产生的温度裂缝、因钢筋混凝土振捣不均匀而产生的施工裂缝,还有因钢筋混凝土质量不达标而产生的收缩裂缝。针对这三种裂缝形成的原因,混凝土的水灰比必须按照施工图纸上规定的比例进行生产和采购,施工现场应当合理做好施工组织设计工作,根据实际天气情况科学计算钢筋混凝土浇筑的时机,并振捣均匀,保证钢筋混凝土结构的施工质量。
6.构件尺寸适当
构件的尺寸不易过大也不宜过小,过大尺寸的构件对建筑内人居生活造成不便,过小尺寸的构件达不到设计要求的力学性能指标。对主梁和次梁的布置要尺寸合理,主梁高度不宜过长,次梁高度不宜过短,构件尺寸设计严格按照设计规范执行,在保证构件力学性能稳定的情况下,合理更改构件尺寸。对于大跨度预应梁体,可按实际使用需求适当缩小长宽比、扩大截面尺寸。
三、结束语
钢筋混凝土结构可以说是建筑工程里十分主要的一部分,在进行设计的时候,需要对工程深基础有个深刻的认识,融合钢筋混凝土结构自身的施工环境与所能够起到的作用,再去进行设计。
参考文献:
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[3]王东波. 钢筋混凝土高层结构设计常见问题探讨[J]. 黑龙江科技信息, 2010(13):285-285.
论文作者:彭晓楠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/15
标签:构件论文; 结构论文; 钢筋混凝土论文; 裂缝论文; 刚度论文; 地基论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;