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摘要:随着我国经济建设的飞速发展,建筑业也随之发展起来,作为主材料之一的混凝土得到了广泛应用,由于建筑功能的不断丰富,致使工程设计也越来越复杂,设计中还存在一些问题。本文分析了混凝土结构设计中的一些问题并且提出改善意见。
关键词:建筑工程;混凝土结构设计;问题;措施
中图分类号:TU198文献标识码: A
一、混凝土结构设计的原则
1、所做结构设计满足各项规范要求
结构工程设计师进行建筑结构设计的时候,第一步的设计工作就是首先要清晰并严格执行国家及地方相关的建筑结构设计所需满足的相关法律法规、规范规程及设计标准要求规定等。由于各个行业当前现有的混凝土建筑结构相关设计规范理论并不是全部统一的,结构工程师必须对如《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构设计技术规程》和《建筑抗震设计规范》等多项混凝土相关设计规范进行全面掌握,对相关设计条文严格执行。同时结构设计师应当对结构规范等这些条文的理解和运用要结合大量的工程经验,密切结合工程实际,凭借深刻的理解和灵活的运用以应对大量复杂的现代混凝土建筑结构要求。
2、结构设计满足建筑功能要求
建筑结构是为了建筑功能的实现而变化存在的,混凝土结构的设计要求更是如此。因此进行结构设计时,结构设计人员首先要明确调整混凝土结构梁、板、柱等组合运用新型的结构类型或者运用最新的结构材料设计工艺等保证所需要的的特定功能。首先,结构设计要求满足安全性功能需要,同时确保结构设计要使得施工及使用都能够保证可能发生的各项荷载及变形应对能力,即使在低概率的不可抗拒事件之中也能够保证结构稳定安全。其次,在结构设计满足建筑的使用性能要求前提下,以及正常使用情况下具有规划要求的特定使用需要及优异的工作性状,不允许超过限制的变形、振幅或者裂缝出现。此外还要满足耐久性的设计要求,正常维护条件下混凝土建筑都具有良好的耐久性能,所涉及的结构要在污染越来越严重的环境中保证不出现材料风化、腐蚀或者碰撞失效的情况,达到设计要求的使用寿命。
3、清楚建筑结构的极限状态
建筑结构的极限状态指的是结构整体或者部分出现不能满足结构设计所规定性能要求的状态,其分为正常使用的极限状态及承载能力的极限状态两种。对于第一种控制结构处于使用性能要求范围内,不出现超过使用要求的挠度及裂缝等,第二种是要求结构处于安全稳定条件之下,保证整体到局部稳定性能,不出现破坏甚至倒塌。
二、混凝土结构设计的内容
1、计算地震作用
规范中要求规则结构不计算扭转耦联的时候,平行于地震作用力方向的两边要乘以放大系数,一般较短边乘以1.15的系数,长些的边乘以1.05的系数,扭转刚度小时要按大于或等于1.3采用,地震作用计算要考虑扭转耦连产生的影响;质量、刚度不对称分布的结构要计入双向水平方向的地震作用扭转影响。
2、计算质量系数
一般工程采用不少于9的质量系数,如果是2层结构采用6个,一般是取3的倍数,每层有3个自由度。计算的时候要检查质量振型参数,要保证不能小于90%,如果不够的情况,将导致设计的结构不够安全。
3、计算最小地震剪重比
规范强制要求各楼层剪重比不小于规范给出的标准,当不满足要求时要检查质量系数,有效的质量系数不够要增加振型数的计算;有效质量系数能够满足时可能结构设计不合理,要合理分布结构质量和刚度。
4、计算结构的位移、周期
周期比要控制在大震下扭转振型不靠前,用楼层竖向最大位移限制层间最大位移,位移比取最大和平均位移比值。
5、计算柱长度
进行框架结构P-Δ效应计算时不再需要计算框架柱的计算长度L0,规范第6.2.20条第2款表6.2.20-2中框架柱的计算长度L0主要用于计算轴心受压框架柱稳定系数φ,以及计算偏心受压构件裂缝宽度的偏心距增大系数时采用。
6、确定柱配筋的方式
单偏压方式是按规范公式计算的,双偏压则是用数值积分法,整体计算建议使用单偏压方式,得出具体结果时再用双偏压复核。
7、分析框架的结构
注意柱长度的计算系数;建议柱采用单偏压配筋;大截面的柱可以设与梁重叠处为刚域。
三、混凝土结构设计常见的问题
1、在结构计算与分析阶段的常见问题
在结构整体设计阶段,工程师在设计阶段经常受到困扰的问题是对结构整体计算的软件的选择。由于采用的计算模型的不同,每一个计算软件计算的最终结果也是有所不同的,尽管结果差别不大,但是对设计标准和规范有着很大的影响。目前,比较普遍的计算软件并不少,SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等都有其各自的特点,然而,设计工程师在选择时要么只是单一考虑设计模型的特点而忽视结构类型,要么只是着眼于结构类型而忽视对计算软件的分析,导致在整体计算阶段,设计工程就出现纰漏。
2、基础设计中的问题
对于基础设计来说,基础设计必须按照勘察—设计—施工的流程来进行,要坚决杜绝出现缺少地质勘察报告而进行设计的情况出现。而如果出现地质勘查不够全面,或者内容模糊的情况时,设计单位必须告知建设单位并要求勘察单位重新勘察或者进行补勘。在混凝土结构设计中,地基与基础设计是其重要项目之一,也是决定主体结构安全性、稳定性、抗震性的关键因素。在混凝土结构建筑的地基与基础设计中,由于柱下独立基础、地下室底板会受到建筑上部整体重力的沉降作用,产生较大的附加应力,如果地基与基础设计中不能进行准确的计算,并且采取有效的加固处理措施,将导致混凝土结构建筑出现局部不均匀沉降、变形的问题。在混凝土结构建筑的地基与基础设计中,设计人员必须考虑到在共同受力的情况下,有可能产生的附加应力,特别是底板负载能力必须满足要求,否则建筑的稳定性会受到较大的威胁。
3、上部结构
3.1框架柱
针对角柱来说,在计算时必须要对角柱自行定义,切勿忽视这一流程。如果出现未进行定义而实际的配筋率又满足计算结果的现象,那么就意味在实际施工中就会出现配筋率无法满足其最小配筋率的现象。
对于短柱来说,箍筋的间距应小于等于100 mm,箍筋体积的配筋率大于1.2%。而一级抗震的时,沿着短柱的全高箍筋间距应小于纵筋直径的6倍。并且剪跨比小于2的框架柱程序可以進行自行的判定。这样的框架柱不可以进行直接代换,不同强度的箍筋都应满足不同的结果。
对于超短住来说,在整个设计中应尽量不要出现超短柱,如避免不了,就采取控制轴压比、采用性能较好的箍筋、在整个框架柱中添加芯柱等方法。
3.2框架梁
3.2.1框架梁容易出现实际配筋大于计算结果的情况,其原因为:①绘图时只将支座一侧配筋给予标注;②箍筋并没有随着支座处的配筋的增加而增大;③跨中配筋与支座配筋的比例不在正常范围。所以在设计时应避免上述原因。
3.2.2当进行SB=100时的计算时,经常会出现宽扁梁与箍筋不能满足要求,而这个时候的计算结果经常会出现加密区和非加密区箍筋的数值相等的情况,其主要原因是:①两个区的剪力值差距较小;②两个区的箍筋面积都由最小配箍率来控制;③SATWE软件在计算两区面积时所采用的箍筋间距相同。
4、混凝土结构设计中的裂纹问题
混凝土结构设计中的裂纹问题分析,裂纹是固体材料中的某种不连续现象。多年来,有关混凝士的现代试验完全证实了在尚未受荷的混凝土和钢筋混凝土结构中存在微裂纹,主要有骨料与水泥石的粘结面上的牯结裂纹、水泥浆中的裂纹以及骨料裂纹。而根据断裂损伤力学的观点,所谓断裂损伤是在广义的外载作用下,使材料的细观结构发生变化,引起微缺陷成胚、孕育、扩展和汇通,导致结构宏观性能的劣化,最终形成结构宏观开裂和破坏。因而混凝土结构的破坏过程实际上是微裂纹的扩展、贯通而形成的。
四、加强混凝土结构设计的措施
1、控制混凝土结构地基与基础设计的方法
针对不同程度的沉降量的工程,地基与基础设计所采取的处理措施也是不同的。对于沉降量相对较小的工程,可以采用褥垫的方法处理,也就是说在地下室与持力层之间建筑一层保护带,在沉降作用发生时,保护层会承受一部分的附加应力,防止地下室地板因受力过度而开裂或沉降。同时,对天然地基也起到了养护的作用。这样,地基保养便从根本上达到了解决。对于有地下室的建筑,地下水的季节性变化也是影响地下室底板的重要因素。当降水期来临,地下水位升高。底板的防水设计显得尤为重要。一般的地下室建筑,由于柱下承台的形式比较复杂,其基槽地膜形状也是较为繁复的,建筑复杂的外在轮廓一方面加大了防水设计的难度,另一方面,增加了工程造价。很多设计工程师仅仅考虑到建筑物当时当地的地理状况,忽视对降水这一因素的考虑,而导致在地下室底板设计时对防水工程的不全面、不科学。在室外地坪之下的结构部分,外轮廓形状设计应尽量简洁,这样有利于建筑防水的施工。另外,在具体的设计方略上,采用统一地下室底板和柱下承台的下标高的反承台法。这一方法的具体做法:在地下室内部做滤水层和覆土,同时对柱下承台进行加厚工程的设计。这样一来,基槽地膜形状变得简单,方便施工,缩短了施工时间,从而施工质量也可以得到保证。
2、上部结构设计过程中存在的问题的解决措施
采用延性设计和连梁设计。在上部结构设计阶段,要考虑建筑物的抗震功能,当遇到中震时,我们应考虑第一级别的剪力墙(指比值小于2时的墙肢)其墙肢数最少为4肢。待第一级别的剪力墙进入塑性阶段后,为保证建筑物在震动作用下不至于过度变形而带来灾害来建设小级别的剪力墙进行多道设防。但当遇到大震时,小级别的剪力墙也进入塑性阶段后,建筑物基本已经破坏了。此时,我们应该通过我们的设计有选择地让那些连接两片剪力墙,在中震或大震的作用下会首先开裂起到耗能作用,从而保持建筑物延性的连梁破坏,从而来保证柱子的完整性。这就是我们说的延性设计和连梁设计。
3、结构计算与分析阶段的常见问题的解决措施
结构设计师首要要做的,就是对各个计算软件的计算模型的特点进行对比和比较,熟悉结构设计的类型,从而依此进行计算软件的选择。
具体上,在地下室底板和外墙配筋计算时,设计工程师往往采用假设的方法进行计算设计,然而,假设条件的选择与采用与现实情况并不是相符的。例如:在地下室外墙配筋计算中:对于外墙带扶壁柱的结构类型,设计计算时一律不区别扶壁柱尺寸的大小,全部按双向板来计算配筋,而在扶壁柱的整体计算分析阶段,又未按外墙双向板传递荷载的公式验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理分析,这样粗放的设计计算方法会导致其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议除了垂直于外墙方向并且与带有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或者是截面尺寸较大的外墙扶壁柱之间的外墙板块采用双向板来计算配筋外,其余的外墙应该按竖向单向板计算配筋为妥。
4、混凝土结构设计中的裂纹的控制
预应力混凝土结构的裂纹控制方法主要是基于“抗”的思想,下面分别应用传统力学和断裂力学来分析传统裂纹控制方法,从传统学观点来看,由于预先给混凝土梁施加了预压应力,使混凝土梁在外部荷载作用下梁体下缘产生的拉应力全部被抵消(或部分被抵消),因而可避免混凝土出现裂纹(或推迟出现裂纹),混凝土梁可以全截面参加工作(或增加参加工作的混凝土截面),这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能,而且可以达到充分利用高强材料的目的。从断裂力学观点来看,混凝土材料内部存在许多微缺陷和微裂纹,这些微缺陷和微裂纹在外部荷载作用下会不断演化、发展,最终形成宏观裂纹。预先在混凝土梁两端施加一对轴向压力,相当于在梁内微裂纹面上作用了一对非均布压应力,这时可以认为裂纹端部的应力强度因子为负值。当外载在裂纹端部产生的应力强度因子与非均布压应力产生的应力强度因子大小相等时,裂纹端部的应力強度因子为零。这时裂纹并不会失稳扩展,只有随着外载的增加,使裂纹端部的应力强度因子达到混凝土材料的断裂韧性时,裂纹才会失稳扩展。因此,从断裂力学角度来说,由于预先对混凝土粱施加预压应力,从而减小了外载作用F裂纹端部的应力强度因子,避免或是推迟了混凝土出现裂纹。
结束语
建筑结构设计质量,密切关系到人民生命财产的安全,责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业,我们必须在工作中,不断地学习、总结,才能有所进步,才能成为一名合格的工程师。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出来的原因,希望与同行们一起讨论、共同提高。
参考文献
[1]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品,2010(01).
[2]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业,2011(16).
关键词:建筑工程;混凝土结构设计;问题;措施
中图分类号:TU198文献标识码: A
一、混凝土结构设计的原则
1、所做结构设计满足各项规范要求
结构工程设计师进行建筑结构设计的时候,第一步的设计工作就是首先要清晰并严格执行国家及地方相关的建筑结构设计所需满足的相关法律法规、规范规程及设计标准要求规定等。由于各个行业当前现有的混凝土建筑结构相关设计规范理论并不是全部统一的,结构工程师必须对如《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构设计技术规程》和《建筑抗震设计规范》等多项混凝土相关设计规范进行全面掌握,对相关设计条文严格执行。同时结构设计师应当对结构规范等这些条文的理解和运用要结合大量的工程经验,密切结合工程实际,凭借深刻的理解和灵活的运用以应对大量复杂的现代混凝土建筑结构要求。
2、结构设计满足建筑功能要求
建筑结构是为了建筑功能的实现而变化存在的,混凝土结构的设计要求更是如此。因此进行结构设计时,结构设计人员首先要明确调整混凝土结构梁、板、柱等组合运用新型的结构类型或者运用最新的结构材料设计工艺等保证所需要的的特定功能。首先,结构设计要求满足安全性功能需要,同时确保结构设计要使得施工及使用都能够保证可能发生的各项荷载及变形应对能力,即使在低概率的不可抗拒事件之中也能够保证结构稳定安全。其次,在结构设计满足建筑的使用性能要求前提下,以及正常使用情况下具有规划要求的特定使用需要及优异的工作性状,不允许超过限制的变形、振幅或者裂缝出现。此外还要满足耐久性的设计要求,正常维护条件下混凝土建筑都具有良好的耐久性能,所涉及的结构要在污染越来越严重的环境中保证不出现材料风化、腐蚀或者碰撞失效的情况,达到设计要求的使用寿命。
3、清楚建筑结构的极限状态
建筑结构的极限状态指的是结构整体或者部分出现不能满足结构设计所规定性能要求的状态,其分为正常使用的极限状态及承载能力的极限状态两种。对于第一种控制结构处于使用性能要求范围内,不出现超过使用要求的挠度及裂缝等,第二种是要求结构处于安全稳定条件之下,保证整体到局部稳定性能,不出现破坏甚至倒塌。
二、混凝土结构设计的内容
1、计算地震作用
规范中要求规则结构不计算扭转耦联的时候,平行于地震作用力方向的两边要乘以放大系数,一般较短边乘以1.15的系数,长些的边乘以1.05的系数,扭转刚度小时要按大于或等于1.3采用,地震作用计算要考虑扭转耦连产生的影响;质量、刚度不对称分布的结构要计入双向水平方向的地震作用扭转影响。
2、计算质量系数
一般工程采用不少于9的质量系数,如果是2层结构采用6个,一般是取3的倍数,每层有3个自由度。计算的时候要检查质量振型参数,要保证不能小于90%,如果不够的情况,将导致设计的结构不够安全。
3、计算最小地震剪重比
规范强制要求各楼层剪重比不小于规范给出的标准,当不满足要求时要检查质量系数,有效的质量系数不够要增加振型数的计算;有效质量系数能够满足时可能结构设计不合理,要合理分布结构质量和刚度。
4、计算结构的位移、周期
周期比要控制在大震下扭转振型不靠前,用楼层竖向最大位移限制层间最大位移,位移比取最大和平均位移比值。
5、计算柱长度
进行框架结构P-Δ效应计算时不再需要计算框架柱的计算长度L0,规范第6.2.20条第2款表6.2.20-2中框架柱的计算长度L0主要用于计算轴心受压框架柱稳定系数φ,以及计算偏心受压构件裂缝宽度的偏心距增大系数时采用。
6、确定柱配筋的方式
单偏压方式是按规范公式计算的,双偏压则是用数值积分法,整体计算建议使用单偏压方式,得出具体结果时再用双偏压复核。
7、分析框架的结构
注意柱长度的计算系数;建议柱采用单偏压配筋;大截面的柱可以设与梁重叠处为刚域。
三、混凝土结构设计常见的问题
1、在结构计算与分析阶段的常见问题
在结构整体设计阶段,工程师在设计阶段经常受到困扰的问题是对结构整体计算的软件的选择。由于采用的计算模型的不同,每一个计算软件计算的最终结果也是有所不同的,尽管结果差别不大,但是对设计标准和规范有着很大的影响。目前,比较普遍的计算软件并不少,SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等都有其各自的特点,然而,设计工程师在选择时要么只是单一考虑设计模型的特点而忽视结构类型,要么只是着眼于结构类型而忽视对计算软件的分析,导致在整体计算阶段,设计工程就出现纰漏。
2、基础设计中的问题
对于基础设计来说,基础设计必须按照勘察—设计—施工的流程来进行,要坚决杜绝出现缺少地质勘察报告而进行设计的情况出现。而如果出现地质勘查不够全面,或者内容模糊的情况时,设计单位必须告知建设单位并要求勘察单位重新勘察或者进行补勘。在混凝土结构设计中,地基与基础设计是其重要项目之一,也是决定主体结构安全性、稳定性、抗震性的关键因素。在混凝土结构建筑的地基与基础设计中,由于柱下独立基础、地下室底板会受到建筑上部整体重力的沉降作用,产生较大的附加应力,如果地基与基础设计中不能进行准确的计算,并且采取有效的加固处理措施,将导致混凝土结构建筑出现局部不均匀沉降、变形的问题。在混凝土结构建筑的地基与基础设计中,设计人员必须考虑到在共同受力的情况下,有可能产生的附加应力,特别是底板负载能力必须满足要求,否则建筑的稳定性会受到较大的威胁。
3、上部结构
3.1框架柱
针对角柱来说,在计算时必须要对角柱自行定义,切勿忽视这一流程。如果出现未进行定义而实际的配筋率又满足计算结果的现象,那么就意味在实际施工中就会出现配筋率无法满足其最小配筋率的现象。
对于短柱来说,箍筋的间距应小于等于100 mm,箍筋体积的配筋率大于1.2%。而一级抗震的时,沿着短柱的全高箍筋间距应小于纵筋直径的6倍。并且剪跨比小于2的框架柱程序可以進行自行的判定。这样的框架柱不可以进行直接代换,不同强度的箍筋都应满足不同的结果。
对于超短住来说,在整个设计中应尽量不要出现超短柱,如避免不了,就采取控制轴压比、采用性能较好的箍筋、在整个框架柱中添加芯柱等方法。
3.2框架梁
3.2.1框架梁容易出现实际配筋大于计算结果的情况,其原因为:①绘图时只将支座一侧配筋给予标注;②箍筋并没有随着支座处的配筋的增加而增大;③跨中配筋与支座配筋的比例不在正常范围。所以在设计时应避免上述原因。
3.2.2当进行SB=100时的计算时,经常会出现宽扁梁与箍筋不能满足要求,而这个时候的计算结果经常会出现加密区和非加密区箍筋的数值相等的情况,其主要原因是:①两个区的剪力值差距较小;②两个区的箍筋面积都由最小配箍率来控制;③SATWE软件在计算两区面积时所采用的箍筋间距相同。
4、混凝土结构设计中的裂纹问题
混凝土结构设计中的裂纹问题分析,裂纹是固体材料中的某种不连续现象。多年来,有关混凝士的现代试验完全证实了在尚未受荷的混凝土和钢筋混凝土结构中存在微裂纹,主要有骨料与水泥石的粘结面上的牯结裂纹、水泥浆中的裂纹以及骨料裂纹。而根据断裂损伤力学的观点,所谓断裂损伤是在广义的外载作用下,使材料的细观结构发生变化,引起微缺陷成胚、孕育、扩展和汇通,导致结构宏观性能的劣化,最终形成结构宏观开裂和破坏。因而混凝土结构的破坏过程实际上是微裂纹的扩展、贯通而形成的。
四、加强混凝土结构设计的措施
1、控制混凝土结构地基与基础设计的方法
针对不同程度的沉降量的工程,地基与基础设计所采取的处理措施也是不同的。对于沉降量相对较小的工程,可以采用褥垫的方法处理,也就是说在地下室与持力层之间建筑一层保护带,在沉降作用发生时,保护层会承受一部分的附加应力,防止地下室地板因受力过度而开裂或沉降。同时,对天然地基也起到了养护的作用。这样,地基保养便从根本上达到了解决。对于有地下室的建筑,地下水的季节性变化也是影响地下室底板的重要因素。当降水期来临,地下水位升高。底板的防水设计显得尤为重要。一般的地下室建筑,由于柱下承台的形式比较复杂,其基槽地膜形状也是较为繁复的,建筑复杂的外在轮廓一方面加大了防水设计的难度,另一方面,增加了工程造价。很多设计工程师仅仅考虑到建筑物当时当地的地理状况,忽视对降水这一因素的考虑,而导致在地下室底板设计时对防水工程的不全面、不科学。在室外地坪之下的结构部分,外轮廓形状设计应尽量简洁,这样有利于建筑防水的施工。另外,在具体的设计方略上,采用统一地下室底板和柱下承台的下标高的反承台法。这一方法的具体做法:在地下室内部做滤水层和覆土,同时对柱下承台进行加厚工程的设计。这样一来,基槽地膜形状变得简单,方便施工,缩短了施工时间,从而施工质量也可以得到保证。
2、上部结构设计过程中存在的问题的解决措施
采用延性设计和连梁设计。在上部结构设计阶段,要考虑建筑物的抗震功能,当遇到中震时,我们应考虑第一级别的剪力墙(指比值小于2时的墙肢)其墙肢数最少为4肢。待第一级别的剪力墙进入塑性阶段后,为保证建筑物在震动作用下不至于过度变形而带来灾害来建设小级别的剪力墙进行多道设防。但当遇到大震时,小级别的剪力墙也进入塑性阶段后,建筑物基本已经破坏了。此时,我们应该通过我们的设计有选择地让那些连接两片剪力墙,在中震或大震的作用下会首先开裂起到耗能作用,从而保持建筑物延性的连梁破坏,从而来保证柱子的完整性。这就是我们说的延性设计和连梁设计。
3、结构计算与分析阶段的常见问题的解决措施
结构设计师首要要做的,就是对各个计算软件的计算模型的特点进行对比和比较,熟悉结构设计的类型,从而依此进行计算软件的选择。
具体上,在地下室底板和外墙配筋计算时,设计工程师往往采用假设的方法进行计算设计,然而,假设条件的选择与采用与现实情况并不是相符的。例如:在地下室外墙配筋计算中:对于外墙带扶壁柱的结构类型,设计计算时一律不区别扶壁柱尺寸的大小,全部按双向板来计算配筋,而在扶壁柱的整体计算分析阶段,又未按外墙双向板传递荷载的公式验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理分析,这样粗放的设计计算方法会导致其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议除了垂直于外墙方向并且与带有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或者是截面尺寸较大的外墙扶壁柱之间的外墙板块采用双向板来计算配筋外,其余的外墙应该按竖向单向板计算配筋为妥。
4、混凝土结构设计中的裂纹的控制
预应力混凝土结构的裂纹控制方法主要是基于“抗”的思想,下面分别应用传统力学和断裂力学来分析传统裂纹控制方法,从传统学观点来看,由于预先给混凝土梁施加了预压应力,使混凝土梁在外部荷载作用下梁体下缘产生的拉应力全部被抵消(或部分被抵消),因而可避免混凝土出现裂纹(或推迟出现裂纹),混凝土梁可以全截面参加工作(或增加参加工作的混凝土截面),这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能,而且可以达到充分利用高强材料的目的。从断裂力学观点来看,混凝土材料内部存在许多微缺陷和微裂纹,这些微缺陷和微裂纹在外部荷载作用下会不断演化、发展,最终形成宏观裂纹。预先在混凝土梁两端施加一对轴向压力,相当于在梁内微裂纹面上作用了一对非均布压应力,这时可以认为裂纹端部的应力强度因子为负值。当外载在裂纹端部产生的应力强度因子与非均布压应力产生的应力强度因子大小相等时,裂纹端部的应力強度因子为零。这时裂纹并不会失稳扩展,只有随着外载的增加,使裂纹端部的应力强度因子达到混凝土材料的断裂韧性时,裂纹才会失稳扩展。因此,从断裂力学角度来说,由于预先对混凝土粱施加预压应力,从而减小了外载作用F裂纹端部的应力强度因子,避免或是推迟了混凝土出现裂纹。
结束语
建筑结构设计质量,密切关系到人民生命财产的安全,责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业,我们必须在工作中,不断地学习、总结,才能有所进步,才能成为一名合格的工程师。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出来的原因,希望与同行们一起讨论、共同提高。
参考文献
[1]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品,2010(01).
[2]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业,2011(16).