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【摘 要】 随着我国建筑行业的发展,大跨度钢筋混凝土框架结构的设计越来越重要,因此在工程设计的过程中,对结构设计的关注逐渐得到更多的关注。但是在实际的操作中,大跨度钢筋混凝土框架结构的设计过程中存在很多的问题,本文正是针对这些问题对大跨度钢筋混凝土的结构设计进行了阐述。
【关键词】 混凝土框架结构设计;大跨度混凝土设计问题;优化设计
一、引言
随着经济的发展,我国很多地方的建筑物结构中大跨度混泥土框架结构都得到了应用,在工程中,更多的设计人员认识到了结构受力性能的重要性。结构设计是否完善直接关系到建筑物建设是否合理,质量是否符合要求,在施工中建筑物的安全问题与造价问题。因此,在大跨度混凝土框架结构设计中,结构是否合理或者可行性如何已经成为工程实践的有力依据。
二、大跨度钢筋混凝土框架结构设计隐患
1、柱子位移和错台
在多层、高层建筑采取现浇法进行柱子施工过程中,上下柱部分的楼板处极易发生位移、错台。这种现象产生的原因不外乎以下两点:(1)施工过程中的放线准确度不高,使轴线或柱边线出现过大偏差;(2)下层柱模板支立不垂直,支撑不牢固和模板受到侧向撞动(施工器械中的料斗、模板等设备)可能造成柱体的位移。
2、柱子主筋位移
现浇法钢筋混凝土框架结构施工过程中,柱子主筋位移现象也是经常遇到的,这种现象极易造成柱子的承重能力、使用寿命急剧下降。这种现象的成因一般有以下三点:(1)梁、柱节点内布筋较密集,狭小空间内布置大量钢筋会导致钢筋相互冲突,造成柱上端外伸主筋位移;(2)柱体钢筋在绑扎工艺中质量不过关,柱体现浇阶段会造成主筋外移;(3)基础或梁内柱的插筋位置存在相应的问题。
3、模板漏浆
液体的漏出会改变混凝土内的水灰比。降低了骨料的包裹程度,会大幅度降低相关结构部件的力学性质和耐久性、稳定性等性质。例如,笔者在进行施工过程中发现,楼板处、拐角处极易发生漏浆现象,在进行浇筑过程中,部分漏浆现象严重,成型后石子等骨料脱落,结构物的稳定性、耐久性和相关力学特性不用做实验也可想而知。
4、漏振和过振导致的结构损失
漏振和过振都会导致混凝土拆模后出现蜂窝、麻面、漏洞等现象,但是这些现象却很不容易引起重视。通常情况下,设计人员认为一般都认为过振现象不会对混凝土强度造成影响,实则不然,这两种施工都会对结构产生很大的影响,因此必须对框架结构中的裹握力问题进行科学合理的设计,避免漏振和过振问题带来结构性损失。
三、如何优化大跨度钢筋混凝土框架结构设计
1.优化设计的方法。在条件很成熟的今天,优化设计的分析软件十分便利,通过这些软件对于大跨度混凝土框架结构设计进行分析,然后进行人工的调整,通过不同的概念设计方法的运用来对不同的结构框架类型和布置进行调整,从而不断的优化方案,最终获得符合实际的最为科学的方案来执行。实际上在结构设计方案的优化过程中,这种分析方法是最简单方便的分析优化方法,通过概念设计的选择和分析得到的设计方案通常是最为合理和经济的,虽然在分析的过程中需要更多的人力和时间,也需要更高的设计素养,但是通过这样的方式得到的优化方案是最为可行的,因此这一人工优化方法仍然是最为普遍采用的方法。
在对抗震结构进行设计的时候,大跨度钢筋混凝土的框架结构布置更多的应该重视平面和立面之间,是否对称是否规则,要合理的对建筑物的表面进行布置。而合理包括了平面和立面外形尺寸等各种承载力分布等各种综合的因素。因此在设计的过程中,建筑师与结构设计师都应该参与进来,双方进行配合,才能够设计出性能良好的结构,保证建筑物的使用效能。除此之外,在进行结构的设计中,必须要明确力传递的过程和路线,最大化的精简这一路线,减少经过的节点,因为结构需要承受各种各样的力的作用,如果结构中力的传递线路长,经过的节点多,那么成本就高,而如果力线越短,成本就会相应的降低,结构的安全性也大大提高,工作效率也有效提升。
2.抗震性能分析。对于大跨度钢筋混凝土框架结构体系来说,必须同时具备两个条件,那就是足够的承载能力和变形能力,二者缺一不可。在概念设计中,对承载力和变形李都进行了分析,通过对比,在相关的大跨度结构中,不见承载能力要足够,而且还应该控制在适当的范围之内,其刚度必须适合建筑结构。大跨度钢筋混凝土框架结构的使用功能以及是否安全都与侧移的大小有着十分紧密的关系,如果侧移太大,那么变形就会导致隔墙以及围护墙包括装饰材料等都出现裂缝等问题。而对于偶然偏心和双向地震力的作用的不利情况都要进行考虑,要计算出结构层间位移角。通过计算如果剪力墙结构小于框剪结构,但是与相关的规范相比仍然过小,同时又有较大的富余量,那么就说明这种结构设计能够满足建筑物的刚度要求。在这一计算过程中,通常需要注意下面两个方面的问题:
(1)抗震设计的基点结构。大跨度钢筋混凝土框架结构的设计中,抗震设计的基点是强度和延性。当今人们已经开始意识到钢筋混凝土结构的弹性能够很好的来对抗地震的破坏,因此对于强度和延性的结合也逐渐重视,在结构设计中,而知相互结合能够有效降低地震损害。
(2)能力设计法。在设计过程中,能力设计法的思路是要将钢筋混凝土的结构形成适合地震影响下能够有效降低损害的结构,因此需要将结构某些不稳的抗弯能力进行提升和增强,减少塑性转动过大;为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效,也需要相对增强各有关部位的抗剪能力。
3.进行框架结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。
4.注意构造措施。(1)在大跨度钢筋混凝土框架结构设计中,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,这就导致楼梯之间的柱子形成短柱现象,因此需要对柱箍筋全长加密。(2)在框架结构的外立面形成带型时,要对连续的窗穿过梁的时候进行设置,防治外框柱形成短柱。(3)對于框架结构长度略超过规范限值,建筑功能需要不允许留缝时,为减少有害裂缝,建议采用补偿混凝土浇筑。
四、结束语
钢筋混凝土框架结构虽然相对比较简单,但设计中仍有很多需要注意的问题,只有熟练地掌握规范,并具有良好的结构概念以及长期的设计经验总结积累,才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
参考文献:
[1]住房和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑技术措施2009地基与基础[M].中国计划出版社,2010年.
[2]张金,朱凯,张穷,刘贵江.浅析混凝土超静定结构极限承载力状态[J].商业文化(下半月).2011(07)
[3]孙海鸥.浅谈高层建筑施工过程混凝土工程质量控制[J].河南科技,2010,(09).
[4]张庆平.浅析钢筋混凝土框架结构[J].工业建筑.2011/S1.[3]李建良.浅析钢筋混凝土框架结构的节点问题[J].山西建筑.2008/09.
[5]王贵春等.关于钢筋混凝土框架结构施工中的若干问题[J].河北建筑工程学院学报,2005.03.
【关键词】 混凝土框架结构设计;大跨度混凝土设计问题;优化设计
一、引言
随着经济的发展,我国很多地方的建筑物结构中大跨度混泥土框架结构都得到了应用,在工程中,更多的设计人员认识到了结构受力性能的重要性。结构设计是否完善直接关系到建筑物建设是否合理,质量是否符合要求,在施工中建筑物的安全问题与造价问题。因此,在大跨度混凝土框架结构设计中,结构是否合理或者可行性如何已经成为工程实践的有力依据。
二、大跨度钢筋混凝土框架结构设计隐患
1、柱子位移和错台
在多层、高层建筑采取现浇法进行柱子施工过程中,上下柱部分的楼板处极易发生位移、错台。这种现象产生的原因不外乎以下两点:(1)施工过程中的放线准确度不高,使轴线或柱边线出现过大偏差;(2)下层柱模板支立不垂直,支撑不牢固和模板受到侧向撞动(施工器械中的料斗、模板等设备)可能造成柱体的位移。
2、柱子主筋位移
现浇法钢筋混凝土框架结构施工过程中,柱子主筋位移现象也是经常遇到的,这种现象极易造成柱子的承重能力、使用寿命急剧下降。这种现象的成因一般有以下三点:(1)梁、柱节点内布筋较密集,狭小空间内布置大量钢筋会导致钢筋相互冲突,造成柱上端外伸主筋位移;(2)柱体钢筋在绑扎工艺中质量不过关,柱体现浇阶段会造成主筋外移;(3)基础或梁内柱的插筋位置存在相应的问题。
3、模板漏浆
液体的漏出会改变混凝土内的水灰比。降低了骨料的包裹程度,会大幅度降低相关结构部件的力学性质和耐久性、稳定性等性质。例如,笔者在进行施工过程中发现,楼板处、拐角处极易发生漏浆现象,在进行浇筑过程中,部分漏浆现象严重,成型后石子等骨料脱落,结构物的稳定性、耐久性和相关力学特性不用做实验也可想而知。
4、漏振和过振导致的结构损失
漏振和过振都会导致混凝土拆模后出现蜂窝、麻面、漏洞等现象,但是这些现象却很不容易引起重视。通常情况下,设计人员认为一般都认为过振现象不会对混凝土强度造成影响,实则不然,这两种施工都会对结构产生很大的影响,因此必须对框架结构中的裹握力问题进行科学合理的设计,避免漏振和过振问题带来结构性损失。
三、如何优化大跨度钢筋混凝土框架结构设计
1.优化设计的方法。在条件很成熟的今天,优化设计的分析软件十分便利,通过这些软件对于大跨度混凝土框架结构设计进行分析,然后进行人工的调整,通过不同的概念设计方法的运用来对不同的结构框架类型和布置进行调整,从而不断的优化方案,最终获得符合实际的最为科学的方案来执行。实际上在结构设计方案的优化过程中,这种分析方法是最简单方便的分析优化方法,通过概念设计的选择和分析得到的设计方案通常是最为合理和经济的,虽然在分析的过程中需要更多的人力和时间,也需要更高的设计素养,但是通过这样的方式得到的优化方案是最为可行的,因此这一人工优化方法仍然是最为普遍采用的方法。
在对抗震结构进行设计的时候,大跨度钢筋混凝土的框架结构布置更多的应该重视平面和立面之间,是否对称是否规则,要合理的对建筑物的表面进行布置。而合理包括了平面和立面外形尺寸等各种承载力分布等各种综合的因素。因此在设计的过程中,建筑师与结构设计师都应该参与进来,双方进行配合,才能够设计出性能良好的结构,保证建筑物的使用效能。除此之外,在进行结构的设计中,必须要明确力传递的过程和路线,最大化的精简这一路线,减少经过的节点,因为结构需要承受各种各样的力的作用,如果结构中力的传递线路长,经过的节点多,那么成本就高,而如果力线越短,成本就会相应的降低,结构的安全性也大大提高,工作效率也有效提升。
2.抗震性能分析。对于大跨度钢筋混凝土框架结构体系来说,必须同时具备两个条件,那就是足够的承载能力和变形能力,二者缺一不可。在概念设计中,对承载力和变形李都进行了分析,通过对比,在相关的大跨度结构中,不见承载能力要足够,而且还应该控制在适当的范围之内,其刚度必须适合建筑结构。大跨度钢筋混凝土框架结构的使用功能以及是否安全都与侧移的大小有着十分紧密的关系,如果侧移太大,那么变形就会导致隔墙以及围护墙包括装饰材料等都出现裂缝等问题。而对于偶然偏心和双向地震力的作用的不利情况都要进行考虑,要计算出结构层间位移角。通过计算如果剪力墙结构小于框剪结构,但是与相关的规范相比仍然过小,同时又有较大的富余量,那么就说明这种结构设计能够满足建筑物的刚度要求。在这一计算过程中,通常需要注意下面两个方面的问题:
(1)抗震设计的基点结构。大跨度钢筋混凝土框架结构的设计中,抗震设计的基点是强度和延性。当今人们已经开始意识到钢筋混凝土结构的弹性能够很好的来对抗地震的破坏,因此对于强度和延性的结合也逐渐重视,在结构设计中,而知相互结合能够有效降低地震损害。
(2)能力设计法。在设计过程中,能力设计法的思路是要将钢筋混凝土的结构形成适合地震影响下能够有效降低损害的结构,因此需要将结构某些不稳的抗弯能力进行提升和增强,减少塑性转动过大;为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效,也需要相对增强各有关部位的抗剪能力。
3.进行框架结构设计时,设计人员还应掌握如下设计规范:建筑结构荷载规范、抗震规范、混凝土结构设计规范等。并应考虑当地地方性的建筑法规。设计人员应熟悉当地的建筑材料的构成、货源情况、大致造价及当地的习惯做法,设计出经济合理的结构体系。
4.注意构造措施。(1)在大跨度钢筋混凝土框架结构设计中,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,这就导致楼梯之间的柱子形成短柱现象,因此需要对柱箍筋全长加密。(2)在框架结构的外立面形成带型时,要对连续的窗穿过梁的时候进行设置,防治外框柱形成短柱。(3)對于框架结构长度略超过规范限值,建筑功能需要不允许留缝时,为减少有害裂缝,建议采用补偿混凝土浇筑。
四、结束语
钢筋混凝土框架结构虽然相对比较简单,但设计中仍有很多需要注意的问题,只有熟练地掌握规范,并具有良好的结构概念以及长期的设计经验总结积累,才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。
参考文献:
[1]住房和城乡建设部工程质量安全监管司,中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑技术措施2009地基与基础[M].中国计划出版社,2010年.
[2]张金,朱凯,张穷,刘贵江.浅析混凝土超静定结构极限承载力状态[J].商业文化(下半月).2011(07)
[3]孙海鸥.浅谈高层建筑施工过程混凝土工程质量控制[J].河南科技,2010,(09).
[4]张庆平.浅析钢筋混凝土框架结构[J].工业建筑.2011/S1.[3]李建良.浅析钢筋混凝土框架结构的节点问题[J].山西建筑.2008/09.
[5]王贵春等.关于钢筋混凝土框架结构施工中的若干问题[J].河北建筑工程学院学报,2005.03.