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闡述建筑鋼筋結構混凝土設計

2020-11-06 14:50:45

建筑結構施工技術中有很多要點和需要引起重視的地方,宏盾建設有限公司介紹了建筑結構混凝土設計方法的創新和建筑結構混凝土設計分析以及建筑結構混凝土設計的優化措施。  

1 建筑結構鋼筋混凝土設計方法的創新    

目前,建筑結構鋼筋混凝土的分析計算已不再使用傳統的手工計算,取而代之的是采用計算機程序計算。一般說來都采用三維空間結構分析計算程序。有些程序可考慮樓板變形進行結構分析計算,能更真實反映復雜結構的受力特點, 從而可以進行鋼筋混凝土結構計算。彈性動力時程分析的程序已相當成熟,一般以層模型進行動力時程分析,可輸入各種類型的地震波,求得結構的位移與內力。彈塑性分析計算近幾年已開始進行,已初步開發出一些可應用于工程設計的程序,包括彈塑性靜力分析、層模型動力分析、桿模型平面結構動力分析等程序。    

從1974年開始對剪力墻結構進行了大量的試驗研究,逐步形成了高層剪力墻結構體系;為適應高層住宅底部設置商業服務設施等要求,從1980 年開始進行了底層大空間,上層為大開間剪力墻結構體系的研究。近年來對復雜體型的高層建筑如帶有轉換層、剛性層的結構錯層結構、連體結構等進行了一批模型振動臺試驗。為了解鋼- 混凝土混合結構的抗震性能,進行了帶有轉換層、剛性層的鋼筋混凝土內筒、周邊為鋼框架的模型試驗。另外對復雜體型的高層建筑進行了風洞試驗。通過試驗研究與分析,提出了相應的設計建議,并做為規范條文修訂的依據。    

2 結構計算與分析問題    在結構計算與分析階段,如何準確,高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理,是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進,因此,結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。    

2.1結構整體計算的軟件選擇。    目前比較通用的計算軟件有:SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異,因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以,在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件,并從不同軟件相差較大的計算結果中,判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的,哪個又是意義不大的,這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則,如果選擇了不合適的計算軟件,不但會浪費大量的時間和精力,而且有可能使結構有不安全的隱患存在。    

2.2是否需要地震力放大,考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。    振型數目是否足夠。在新規范中增加一個振型參與系數的概念,并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中,并未提出振型參與系數的概念,或即使有該概念,該參數的限值也未必一定符合新規范的要求,因此,在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷,并決定是否要調整振型數目的取值。多塔之間各地震周期的互相干擾,是否需要分開計算。    

2.3非結構構件的計算與設計。    在高層建筑中,往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容,尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時,由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大,因此,必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計??傊?,鋼筋混凝土高層結構設計是一個復雜的過程,任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素。    

3 鋼筋混凝土建筑結構設計的優化措施主要體現在以下幾個方面    

3.1 材料方面。    

1)在摻合料選擇方面上。選擇一些增加混凝土強度性能的一些摻合料。

2)沙、沙石、水泥的配合比上面,優化三者配合比。

3)在水泥的選擇方面上。根據工程的需要,選擇相對應的水泥。

4)在鋼筋的選型上面。比如,用U型鋼、工字鋼代替圓形鋼。    

3.2 結構體系的選型方面。    由于大開間剪力墻結構體系,可以做到房間不露出梁柱,有效空間大、隔音效果較好,當采用鋼制模板時,墻面和樓板表面平整并且不需要在濕作業的情況下抹灰。另外該結構體系不但用鋼量少、施工周期短、造價低,還具有整體性強、側向剛度大等優點,有利于抗風抗震,所以自九十年代起建筑結構體系基本上都采用大開間現澆鋼筋混凝土剪力墻結構。隨著經濟的發展,為了進一步降低建筑造價,近幾年來部分地區越來越多地采用短肢剪力墻與筒體或一般剪力墻組成的結構體系。這個結構體系也屬于剪力墻結構的一種,它的特點是建筑平面布置更具靈活性,并且又能節省鋼筋和混凝土用量,減輕建筑的總重量,從而降低地基基礎造價。    

3.3 建筑結構設計的施工方面。    

為滿足結構承載力的需求,通常在結構設計中柱與梁板選擇不同強度等級的混凝土。施工規范規定柱的施工縫宜留設在梁底標高以下20mm~30mm處,其原則是施工縫宜留在結構受力小且便于施工的位置。施工時,為方便柱身混凝土的下料與振搗,在梁內鋼筋未綁扎之前進行澆注。按施工規范的要求,當梁柱的混凝土強度等級不同時,節點處應按“弱梁強柱”的原則。在實際施工中,施工班組制定合理的節點保證措施,監理人員加強對澆注質量的監管和提高整體結構的抗震性能十分重要。    

3.4 建筑結構設計的抗震方面。    

抗震結構是目前我國建筑設計機構的重點設計內容,首先必須選擇有利的抗震場地,另外重視建筑平面的布置的規則性,Z后選擇合理的建筑結構體系等,以上是作者根據實際的經驗總結,適用于各類建筑的防震設計,以協助工程師在施工時更加順利的進行。在做鋼筋混凝土結構的抗震設計時, 要注意:首先平面要簡單、對稱,符合規則, 減少偏心,否則會產生不利影響。第二,剛度中心與質量中心盡量重合。第三,質量大的跨間不適合布置在結構單元的邊緣,應布置在距剛度中心較近的部位。第四,盡量少采用大懸挑的結構。第五,圍護結構應該采用輕質材料。在荷載作用下,結構的傳力路線越短、越直接,結構的工作效能越高,所耗費的建材越少。在民用建筑和公共建筑的平面布局中,應當盡量使柱網按開間等跨和進深等距布置,這樣可以充分利用連續梁的受力特點以減少結構中的彎距,可以使各跨梁截面趨于一致,提高結構的整體剛度。另外結構方案還應該結合工程場地的地質情況和建筑功能的要求進行綜合考慮。    

4 建筑結構混凝土設計驗收    

保證建筑結構混凝土設計的質量,離不開建筑結構混凝土設計初步完成后的驗收階段。在建筑結構混凝土設計的驗收階段中,必須對建筑結構混凝土設計的質量進行客觀、有力的檢查和評價。對施工中所涉及的各個地方進行仔細、認真的檢查驗收。驗收工作的重要性不低于建筑結構混凝土設計的準備階段和運行階段,好的驗收工作是建筑結構混凝土設計質量的保障。實事求是是驗收工作的重要精神。所進行的建筑結構混凝土設計是要應用于建筑混凝土施工的,如果建筑結構混凝土設計出了問題,質量不合格,那么必將引起建筑結構混凝土施工事故。建筑結構混凝土設計的驗收階段必須要有一套完整的驗收體系,嚴格的驗收標準,實事求是并且認真地貫徹執行。    

5 結束語    本文就建筑結構鋼筋混凝土設計要點進行淺談,要將建筑結構混凝土設計的理論與實踐相結合,并且總結實踐中的經驗,對理論不斷地進行改進,只有這樣,才能夠跟好的完善建筑結構混凝土設計技術。  

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