谈建筑结构混凝土设计

时间:2013-11-29 分类:建筑设计

内容摘要:随着我国经济的发展及人民生活水平的提高,人们对建筑工程的特点与使用功能要求越来越高。目前,虽然混凝土结构已经在建筑中广泛应用,但是在设计阶段仍存在一些问题不容忽视。只有提高建筑结构混凝土的设计水平,才能真正提高建筑质量与使用功能。

关键词:建筑结构; 混凝土; 设计

随着技术水平的不断发展,混凝土已成为建筑工程中应用最多的材料,也是主要结构材料之一。以下将对建筑结构混凝土设计的原则及要点等问题进行分析与阐述:

1、建筑结构混凝土的设计原则

1.1侧向力的把握

在建筑结构中,侧向力已经成为对结构的内力、结构变形以及建筑物土建等主要影响因素。无论是在高层建筑还是高层建筑中,都要承受自重、雪载、活载等荷载力,再加上大风、地震等水平作用力影响,水平荷载力的内力或位移逐渐加大,因此水平荷载与地震力等将成为建筑的主要控制因素。

1.2建筑结构的刚度适宜性

随着建筑高度的不断增加,高层建筑的侧向位移越来越大。因此,在高层建筑设计中,既对结构的强度提出要求,同时也不能忽视结构的适宜性,确保结构具有合理的自振频率,同时控制水平力作用下的层位移。

1.3结构的良好延展性

与矮层建筑相比,高层建筑的结构更柔缓,并且在地震作用下会产生更大变形。建筑结构的耐震性主要与结构的变形、承载力两大因素息息相关。为了确保建筑结构在塑性变阶段仍具有一定变形能力,可有效抵抗地震作用力。因此,在满足强度要求的前提下,通过合理的设计与构造技术手段,提升整体结构的变形能力,尤其针对薄弱层,满足结构的延展性。

1.4设计的整体性原则

整体设计原则主要将建筑的各个组成部分当做一个整体,全面研究整体构成、功能、发展规律等因素,实现整体与部分的相互制约、相互结合、相互依赖,从中获得建筑结构的系统特征与运行规律。

2、建筑结构混凝土的设计要点

2.1混凝土结构的耐久性

混凝土自身的质量是影响混凝土耐久性的直接原因。通过提高混凝土密度、减少渗透性,可有效减少侵蚀物进入混凝土的速度,这又与混凝土的水灰比、强度等级等因素相关。

由于氯离子可能加快钢筋的锈蚀性,因此根据各种环境的情况不同,应注意控制氯离子含量。如果混凝土中含有一定数量的碱活性骨料,那么在露天或者潮湿环境中,碱与骨料中的活性颗粒就会发生反应,最终造成混凝土裂缝,加快侵蚀物的破坏速度。如果混凝土结构的裂缝比较大,侵蚀性物质就有可能由裂缝进入混凝土内部,对钢筋造成锈蚀。当钢筋锈蚀氧化后,体积会迅速扩大,造成混凝土保护层的破裂,甚至保护层剥落。当钢筋被锈蚀之后,其有效面积就会减少,同时造成结构承载力的下降。另外,锈蚀钢筋抗滑移的能力也有所降低,出现建筑结构隐患。因此,在设计中必须考虑到混凝土结构的承载力问题,否则可能产生脆性破坏。可见,耐久力对整个混凝土结构发挥重要作用。

2.2混凝土结构的抗震性

地震力主要在两种构件之间分配,因此需考虑在不同时间两种构件的抗推刚度变化。在钢筋混凝土材料中,可采用钢框架—混凝土的剪力墙为主要结构体系,其中将钢筋混凝土的内筒作为主要的抗侧力结构。钢框架结构主要用于承载重力,以及较少的水平剪力。在水平的地震力作用下,经一些工程实践表明,由于这种钢框架结构的抗推刚度较差,而水平剪力除了顶部几层达到楼层剪力的15%—20%之外,其他楼层剪力基本仅有10%—15%,甚至有些工程仅为5%。在往复的地震力作用下,当整体结构进入了弹塑性阶段,如果墙体出现裂缝,此时内简抗推刚度会大幅度下降,刚度的退化同时带来钢框架剪力的增加。在钢框架中,由于弹性极限变形一般在1:400以上,比钢筋混凝土墙体弹性极限变形中的1:3000大得多。

在这种情况下,虽然水平地震的作用力小于塑性阶段,但是其钢框架则要承担更多的水平地震剪力与倾覆力矩。因此,为了满足结构最基本的\"裂而不倒\"应对钢框架中的部分水平剪力进行调整,尽量提高钢框架的承载力,同时采取必要施工技术与措施,提高混凝土内筒的延展性,满足建筑结构要求。

2.3\"强柱弱梁\"的设计

强柱弱梁的设计理念主要源于\"小震不坏、中震可修、大震不倒\"的建筑抗震目标。在地震力作用下,如果柱被破坏,那么整个建筑物都会被倾覆,而如果仅是梁遭到破坏,那么某个区域可能失效,但不会影响整体。因此,柱的作用比梁更重要。

近年来,各种地震灾害频发,因此设计人员在设计过程中必须重视抗震性能。首先,必须加强对柱轴压比的控制。目前大多相关计算都是考虑了小震情况,如果在小震状况下,柱子的轴压比偏高,那么如果遇到大震,必将对边柱产生附加的轴力影响,那么柱子就不存在安全储备功能,在大震作用下将会完全破坏。

参考诸多工程实际,一般轴压比最好不超过0.9%,同时对配筋设置、柱断面等进行处理,,适当加强边柱与角柱的作用力,尤其是角柱应采取加密箍筋的方式,将配筋率控制在1%以上。另外,所有的框架柱,不包括小的截面柱等,应该将纵筋控制在20以上,注意柱筋的品种不可过多。同时,可适当降低支座,以便在地震作用下形成梁铰作用,以在梁端先发生塑性铰的作用,以实现柱端受弯承载力大于梁端受弯承载力。#p#分页标题#e#

参考文献:

[1]孙颖.浅析钢筋混凝土结构设计中的能力设计法[J].黑龙江科技信息.2011(14)

[2]付沛兴.现代混凝土特点与配合比设计方法[J].建筑材料学报.2010(6)

[3]徐文君.混凝土结构工程加固设计及施工方案[J].民营科技.2011(5)

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