對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　摘要：在建筑物的整體設(shè)計(jì)里,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑的功能和安全,影響著建筑物的使用壽命和效益等方面,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整體工程順利施工的基礎(chǔ)工作。本文作者對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　Abstract: in the desig

2、n of the overall structure, the concrete structure design in relation to the architectural function and safety, affect the life of the building and the benefit, the concrete structure design is basic work for the smooth

3、construction of the whole project. In this paper, the author discussed the concrete structure design. </p><p>　　Keywords: reinforced concrete structure; structural design </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

4、 文章編號(hào)：2095-2104（2012 </p><p>　　使結(jié)構(gòu)安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、是結(jié)構(gòu)工程師的任務(wù)和責(zé)任。隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，科技的快速進(jìn)步，設(shè)計(jì)逐步轉(zhuǎn)向重視建筑的功能、安全和技術(shù)因素。 </p><p>　　一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 </p><p>　　1、關(guān)于地震作用的計(jì)算：規(guī)范規(guī)定：在地震作用計(jì)算情況下要考慮扭轉(zhuǎn)耦連的影響，而規(guī)則結(jié)構(gòu)的情況下不計(jì)

5、算扭轉(zhuǎn)耦連時(shí)，平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數(shù)， 較短邊可以乘以 1.15 的系數(shù)，長(zhǎng)些的邊應(yīng)該乘以 1.05 的系數(shù)，而扭轉(zhuǎn)剛度小時(shí)要按大于或等于1.3的系數(shù)計(jì)算，質(zhì)量、剛度不對(duì)稱(chēng)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。 </p><p>　　2、關(guān)于質(zhì)量系數(shù)的計(jì)算：在一般工程中藥采用質(zhì)量系數(shù)大于等于9，要是兩層結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用6，都是選擇3的倍數(shù)，每層要有自由度3個(gè)。并且在計(jì)算式要對(duì)質(zhì)量振型參數(shù)進(jìn)

6、行檢查，此參數(shù)必須大于90%，因?yàn)槿绻趯?shí)際中達(dá)不到這個(gè)要求，則設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的安全性將無(wú)法得到保障。 </p><p>　　3、關(guān)于結(jié)構(gòu)的位移、周期的計(jì)算：規(guī)范要求周期比應(yīng)該控制在大震下扭轉(zhuǎn)振型不靠前的情況，用樓層豎向最大位移來(lái)限制層間最大位移，位移比應(yīng)該取最大和平均位移比值。 </p><p>　　4、關(guān)于最小地震剪重比的計(jì)算：在規(guī)范中強(qiáng)制要求各樓層剪重比不得小于規(guī)范給出的標(biāo)準(zhǔn)，如果不滿足要

7、求需要檢查質(zhì)量系數(shù)，有效的質(zhì)量系數(shù)不夠應(yīng)該增加振型數(shù)的計(jì)算；有效質(zhì)量系數(shù)得到滿足時(shí)可能是源于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，因此要合理對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的分布情況。 </p><p>　　5、關(guān)于柱的計(jì)算：如果彎矩設(shè)計(jì)值由水平荷載造成且超過(guò)總設(shè)計(jì)值的75%時(shí)，框架柱長(zhǎng)度按規(guī)范內(nèi) 7.3.11-1 和 -2 公式計(jì)算的小值為準(zhǔn)。 </p><p>　　6、關(guān)于柱配筋方式的選定：如若整體計(jì)算則建議使用單偏壓方式

8、，而在產(chǎn)生具體結(jié)果時(shí)再用雙偏壓進(jìn)行復(fù)核。這是由于單偏壓方式是按照規(guī)范公式計(jì)算的，而雙偏壓則是用數(shù)值積分法計(jì)算的。 </p><p>　　7、關(guān)于框架結(jié)構(gòu)：要注重計(jì)算系數(shù)尤其是柱長(zhǎng)度；建議采用單偏壓配筋；如果是大截面的柱應(yīng)該設(shè)置剛域位于與梁重疊處。 </p><p>　　二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制 </p><p>　　1、關(guān)于裂紋控制的問(wèn)題 </p>

9、<p>　　裂紋是產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象的固體材料。多年的現(xiàn)代混凝土試驗(yàn)已充分證實(shí)在混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的微裂紋的存在下主要是骨料和水泥凈漿粘結(jié)裂紋，裂紋在水泥漿和骨材料裂紋的附著表面。斷裂損傷力學(xué)的角度來(lái)看，所謂的斷裂損傷是廣義的外部負(fù)載，細(xì)觀結(jié)構(gòu)的重大變化，所造成的微觀缺陷成胚，擴(kuò)建和匯通，導(dǎo)致宏觀經(jīng)濟(jì)性能惡化的結(jié)構(gòu)，最終形成的宏觀開(kāi)裂和破壞的結(jié)構(gòu)。因此，混凝土結(jié)構(gòu)的破壞過(guò)程實(shí)際上是形成于微裂紋的擴(kuò)展?，F(xiàn)代化的混凝土微觀研

10、究還表明：微裂紋的擴(kuò)展源于材料損壞的程度，也是材料損壞的標(biāo)志，在同一時(shí)間，微裂紋也是材料固有的物理特性現(xiàn)狀。因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的存在有其必然性。 </p><p>　　從傳統(tǒng)力學(xué)和斷裂力學(xué)方面來(lái)分析傳統(tǒng)的裂縫控制方法的應(yīng)用，主要是基于“防”的理念，來(lái)研究預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的控制方法。從傳統(tǒng)的機(jī)械的角度來(lái)看，由于預(yù)加應(yīng)力施用到混凝土梁，混凝土梁產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的所有偏移通過(guò)外部負(fù)載（或偏移）的下邊緣被全

11、部取消，從而避免了混凝土裂縫（或延時(shí)裂紋），混凝土梁的全斷面（或增加參與的混凝土部分的工作），這是相當(dāng)于提高混凝土梁的拉伸性能，高強(qiáng)度材料，以充分利用；從斷裂力學(xué)的角度來(lái)看，在混凝土材料的內(nèi)部，也存在許多微缺陷和微裂紋，這些微缺陷和微裂紋中的外部負(fù)載將繼續(xù)發(fā)展，最終形成宏觀裂紋。預(yù)先的軸向壓力施加在混凝土梁，相當(dāng)于微裂紋的表面產(chǎn)生一對(duì)非均勻的壓應(yīng)力的作用，在裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子為負(fù)。當(dāng)外部載荷的裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子和非均勻的壓應(yīng)力所

12、產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子為零的大小相等。裂紋不穩(wěn)定的傳播與外部負(fù)載增加了。在裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到混凝土材料的斷裂韌性，裂紋將是不穩(wěn)定的傳播。因此，源于斷裂力學(xué)研究，預(yù)先對(duì)混凝土梁施加的預(yù)加應(yīng)力，減少了在裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子的外部負(fù)載的作用，以避免混凝土裂縫視圖。 </p><p>　　2、關(guān)于抗震問(wèn)題的分析 </p><p>　　在兩種類(lèi)型的組件之間分配的地震力，

13、應(yīng)該考慮不同時(shí)段的兩種類(lèi)型的組件有關(guān)抗推剛度相對(duì)的比值變化。主要結(jié)構(gòu)系統(tǒng)即現(xiàn)在使用的鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)在鋼架和混凝土剪力墻（內(nèi)管）系統(tǒng)中，鋼筋混凝土內(nèi)筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)而鋼架主要負(fù)責(zé)重力荷載，擔(dān)負(fù)一個(gè)較小的平剪切。由于剛性的鋼框架的反推遠(yuǎn)小于所述內(nèi)筒上凝固的水平地震工程經(jīng)驗(yàn)，承擔(dān)水平剪力在除了鋼框架的頂部幾層為其15％到20％，中部和下部的都約為10％至15％，相應(yīng)的樓層剪力，有些項(xiàng)目甚至只有約 5％的往復(fù)。在結(jié)構(gòu)的彈塑性的階段，墻體在

14、地震的持續(xù)作用下生成裂紋，剛性顯著的減少將增加的鋼框架的剪切剛度退化。鋼框架由于變形，彈性極限的 1/400 以上的角度，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于約1/3000的鋼筋混凝土墻的彈性極限變形角度。水平地震作用小于塑性階段，但仍有可能承擔(dān)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈性階段的水平地震剪力和傾覆力矩。 </p><p>　　因此，為了符合要求，需要調(diào)整的部分鋼架水平剪力，鋼框架混凝土結(jié)構(gòu)層框架柱的抗震要求應(yīng)不小于比底部的結(jié)構(gòu)剪切的25％或框架部分地震剪

15、力最大值的1.8倍，兩個(gè)選擇較小的，以改善的鋼框架的承載能力，并采取措施改善混凝土內(nèi)筒的延展。 </p><p><b>　　關(guān)于混凝土的加固 </b></p><p>　　較常用的方法是：粘鋼加固法、粘貼纖維加固法、預(yù)應(yīng)力加固發(fā)、加大截面加固法、置換混凝土加固法等，這些均為直接加固方法，此外還有間接加固的一般方法如預(yù)應(yīng)力加固法和增加支承加固法等。較常用的技術(shù)是：裂縫

16、修補(bǔ)技術(shù)、混凝土表面處理技術(shù)、托換技術(shù)、 植筋技術(shù)、 碳化混凝土修復(fù)技術(shù)等等。由于荷載作用、材料選擇或施工不當(dāng)?shù)仍颍Y(jié)構(gòu)可能遭受可擴(kuò)展性或脆性斷裂，此時(shí)應(yīng)該努力修復(fù)，并且在此之前，應(yīng)該分析裂縫的產(chǎn)生原因和影響的嚴(yán)重程度，有針對(duì)性地采取措施，以改善結(jié)構(gòu)或鋼筋，若構(gòu)件不宜修復(fù)或者加固，則應(yīng)該拆除更換。 </p><p>　　三、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題 </p><p>　　1、結(jié)構(gòu)選型階

17、段時(shí)，首先應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題；其次應(yīng)注意新規(guī)則有關(guān)規(guī)定的變更情況，以免在后期工作產(chǎn)生紕漏。再者要注意結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題，在抗震規(guī)范和高規(guī)的結(jié)構(gòu)，總高度都有嚴(yán)格的限制，在更改的新規(guī)范中，除了原來(lái)的高度限制設(shè)定為 A 級(jí)的建筑高度，還增加了結(jié)構(gòu)的建設(shè) B 級(jí)高度，因此必須嚴(yán)格注意，一旦建筑結(jié)構(gòu)高度為B類(lèi)甚至超過(guò)B級(jí)高度，設(shè)計(jì)方法和措施一定會(huì)變化很大。最后是要注意嵌固端的設(shè)置，因?yàn)楦邔咏ㄖ紩?huì)帶有兩層或以上的地下室，嵌入式固定端可以設(shè)在地下

18、室的頂板上，或者人防頂板的地方，因此，設(shè)計(jì)師經(jīng)常會(huì)忽略一些方面，如：設(shè)計(jì)嵌固側(cè)安裝在地板上的端部的剛度比上下限、安裝的抗震等級(jí)整體一致性、計(jì)算結(jié)構(gòu)的嵌固端組、抗震縫和嵌入式固定端位置的協(xié)調(diào)問(wèn)題等等，而這些方面忽略任何一個(gè)都會(huì)為后期設(shè)計(jì)埋下隱患，產(chǎn)生不可估量的后果。 </p><p>　　2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段是應(yīng)該給與相當(dāng)重視的方面，因?yàn)檫@個(gè)階段是與后期設(shè)計(jì)工作直接相關(guān)的，它的好壞至關(guān)重要，并且是整個(gè)項(xiàng)目成本的決定因素

19、，因此這個(gè)方面若是產(chǎn)生紕漏一定會(huì)帶來(lái)不可估量的損失。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中也應(yīng)注意本地規(guī)范的重要性。以《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》作為國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，它具有相當(dāng)?shù)臋?quán)威但是卻不能明確詳細(xì)地規(guī)定全國(guó)各地的各種基礎(chǔ)狀況，所以當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)類(lèi)型和設(shè)計(jì)方法的描述和指定更詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)， 也要大力研究地方性標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，以免更大的影響在整個(gè)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)或后期工作。由于缺乏工程設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查報(bào)告或附近的建筑物調(diào)查報(bào)告，必須根據(jù)調(diào)查-設(shè)計(jì)- 施工過(guò)程的基礎(chǔ)上進(jìn)行

20、設(shè)計(jì)，要禁止缺乏調(diào)查的過(guò)程，若是調(diào)查不夠詳細(xì)、全面時(shí)，設(shè)計(jì)人員要通知建設(shè)單位進(jìn)行重新調(diào)查或者是額外勘探。不考慮地面變形的影響，有一些混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒(méi)有關(guān)注地基變形后檢查，評(píng)級(jí)為 A或B級(jí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地基的變形情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，而c級(jí)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)地基進(jìn)行處理，然后變性檢驗(yàn)。在對(duì)下臥層的地基承載力計(jì)算時(shí)，要進(jìn)行深度的修正，修正系數(shù)源于土壤。當(dāng)擴(kuò)散角數(shù)值符合有關(guān)規(guī)范，可以直接使用，不符合時(shí)，根據(jù)附錄中的規(guī)格，采用<

21、/p><p>　　3、在計(jì)算和分析結(jié)構(gòu)階段，對(duì)于工程內(nèi)力分析要按照規(guī)范要求的設(shè)計(jì)和加工，并且準(zhǔn)確高效，是決定質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，新規(guī)范推出以來(lái)，已經(jīng)計(jì)算和分析的結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體的一部分，有相當(dāng)數(shù)量的內(nèi)容調(diào)整和改進(jìn)，有了更為清晰的進(jìn)展。首先應(yīng)該適當(dāng)選擇計(jì)算軟件，即減少由于模型的差異性帶來(lái)的結(jié)果的不同，這是設(shè)計(jì)工作的首要進(jìn)程，以避免不安全的隱患存在。其次要考慮自振周期的影響，由于新規(guī)范中提及了各種體系下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算自

22、振周期的折減系數(shù)。最后是振型數(shù)目，在計(jì)算階段要對(duì)其結(jié)果中的振型參與系數(shù)結(jié)果進(jìn)行判斷，然后決定振型數(shù)目的取值是否調(diào)整。 </p><p>　　4、在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，較大的交叉樓面橫梁與垂直剪力墻單面相交，按照《高規(guī)》 規(guī)定要減少梁的彎矩不良效果， 根據(jù)剪力墻設(shè)置壁柱，暗柱或減少截面的端部截面等等， 或者墻的厚度不符合縱向框架梁錨固鋼筋的錨固長(zhǎng)度的水平邊時(shí)，應(yīng)盡可能減少鋼筋直徑。 </p><

23、p>　　5、如果剪力墻結(jié)構(gòu)要將角窗設(shè)置于角部時(shí)，適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)窗口部件。角窗處樓板上應(yīng)該適當(dāng)進(jìn)行加厚處理，且通長(zhǎng)配筋要雙層設(shè)置進(jìn)行加固，或者可以設(shè)置斜暗梁或斜向集中加固配筋，斜向鋼錨入角窗的邊緣上的組件，邊緣構(gòu)件應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)丶庸獭?</p><p><b>　　四、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　總而言之，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)循環(huán)的長(zhǎng)周期，并且具有專(zhuān)業(yè)的深度和復(fù)

24、雜性。因此，要結(jié)合設(shè)計(jì)中總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，不斷完善設(shè)計(jì)理念，以確保整個(gè)工程的質(zhì)量。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]劉峰，李翔.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固方法的比較[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè).2011（11） </p><p>　　[2]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. <