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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇混凝土結構設計標準,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞:給水排水工程 伸縮縫 結構設計標準
2002 年由建設部和中國工程建設標準化協會頒發了一系列給水排水工程結構設計技術標準,在執行過程中審查施工圖發現,在若干問題上易出現偏差, 特此針對這些問題作出說明和建議。下文分幾個方面對問題進行闡釋。
一、關注給水排水工程結構特征及其應用標準
國家標準與協會標準的應用根據我國1989 年頒發施行的 中華人民共和國標準化法,規定我國實施強制性和推薦性兩類標準。強制性標準主要是針對:人體健康,人身、財產安全、環保方面。推薦性標準的對象是純技術性的,相當于國外的學術團體標準。 制訂這些技術標準都經過科學論證和大量的工程實踐經驗的總結,可以極大地解脫設計人員的自我探索精力,很少有人會棄之不用而甘冒風險。
給水排水工程結構的設計要求,完全不同于民用建筑結構也不同于水工結構。據此,給水排水工程結構設計需要有一系列針對性強的設計標準。自20世紀70 年代原國家建委和建設部開始組織制定這方面的設計標準和相應的施工驗收標準。需要強調的是對管道進行結構設計,不能只按產品標準隨意選用,需通過結構設計核算后,選定合適的產品。
總之,給水排水工程結構設計應按本系列的標準執行,除在系列標準中說明引用其他標準外,一概避免混用民用建筑結構的設計標準。
二、 保證結構耐久性的措施
1. 材料:配制混凝土的水泥品種、水灰比的控制、 堿含量的限定、 強度等級、 抗滲和抗凍等級等要求。
2.構件截面設計:①按彈性體系,不考慮塑性內力重分布;②對中心受拉或小偏心受拉的構件,需按抗裂度核算,不允許裂縫出現;③對于受彎、大偏心受拉或壓的構件,要以控制裂縫寬度進行核算,避免構件內鋼筋在開裂部位加劇銹蝕,影響結構的耐久性。
3.構造措施:鋼筋凈保護層厚度的最小值規定;提高構件均勻碳化過程的時間;敞口水池頂端設置加強筋、超長池壁設置變形縫及縱向每側溫度筋的最小配筋率。
三、裂縫寬度計算式
鋼筋混凝土結構構件裂縫寬度計算式,在2002年頒發的給水排水工程結構設計系列標準中,仍引用 給水排水工程結構設計規范gbj69 84 中的公式。應用此項公式的計算結果以及對受彎、大偏拉、大偏壓的銜接計算,與民用建筑的 混凝土結構設計規范 gb50010 2001中的計算公式得出的結果不相等同,后者通常要大些。所以,應該充分注意到裂縫寬度計算公式的重要性,而且鋼筋的配置量取決于裂寬的限值。
鋼筋混凝土結構構件的裂縫寬度計算是難度很大的,由于影響因素眾多,根據現有的試驗數據,不裂縫間距,裂縫寬度的離散性一般都很大,若要由此建立一個較精確的計算式是現實的。對此,英國bs8110標準中已給予充分的表敘,其用詞為assessment(估計),區別于其他條文中的calculation。據此,對裂縫寬度的計算公式,還應立足于與工程實踐的適應性。
四、關于閉水試驗工況
對于貯水構筑物的結構設計中,均需考慮閉水試驗工況。主要是針對地下式水池的閉水試驗工況,規范規定在強度核算基礎上還應進行限制裂縫寬度核算。爭議之處,并不在于是否需要核算裂縫寬度,而是在對應的計算式中,裂寬發展的時間效應系數取1 8是否合適。從試驗角度,裂縫寬度大部分在不長的時間內形成,在閉水試驗的幾天時間內,裂縫開展已大部分形成。盡管從理論上可以取小于1 8 的系數,但具體取值尚難以定量。目前只能取1 8 ,待積累經驗后,再作完善。
五、關于變形縫的設置與外加劑的應用
對盛水構筑物而言,體量大,在混凝土澆筑成型過程中, 由于水化熱的影響經常導致池體開裂,據此規范提出設置變形縫的要求。如英國bs 標準中列有詳盡的規定。在國內盛行混凝土的配制中,常以外加劑替代變形縫來補償混凝土的收縮。為此,《規范》提出了應用的條件,強調了工程實踐經驗。這里的涵義是多方面的。
不能簡單地認為摻入外加劑是靈丹妙藥,可以妥善解決池體開裂現象,工程實踐已反映了多起構筑物施加外加劑后仍然出現墻體開裂的狀況。對此,應該明確《規范》首先強調的是設置變形縫,通常只是在結構上處理比較困難時,才考慮摻加外加劑擴大以變形縫間距,且不得超過《規范》規定間距的兩倍。
變形縫處若施工不佳會滲漏水的說法,顯然是不合理的。首先,如果施工質量不佳,不論在任何部位都是不能允許的;其次是現行的變形縫構造并不是很復雜,不難保證施工質量。
六、矩形盛水構筑物的角隅應力應予重視
矩形盛水構筑物的墻體拐角處,不論墻體是豎向單向受力還是雙向受力,均將受到由于相鄰墻體約束引起的彎曲應力,以及相鄰墻體傳遞的邊緣反力。從近兩年施工情況來看,一般對相鄰墻體傳來的邊緣反力易遺漏。尤其是對于中隔墻,通常視為不受力,實際上其端部要承受與之相連兩側墻體上的邊緣反力,應以控制開裂核算。
七、結語
本人根據給水排水結構設計規范和已建工程較經驗,提出了一些有關意見和建議,以供同行參考。希望大家在施工過程中多注意積累實踐經驗,注意細節問題,并加以總結。其目的是使結構設計更加完善,提高質量水平。
參考文獻:
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關鍵字:混凝土;結構設計;缺陷;解決措施;
中圖分類號:TV331文獻標識碼: A
前言:在中國建筑工程混凝土構造設計方法中存在技術標準和安全系數差距過大,規劃和施行過程中人為的過錯,耐久性規劃辦法存在疑問,設計辦法中安全檢查出現疑問。對于這些疑問提出以下措施,提高技術標準,加強安全系數,加強構造的耐久性和資料的耐久性,加強設計過程中的質量監管,進一步提高設計方法中的安全檢查,信任經過咱們的盡力,會使疑問成為優勢,進步混凝土構造設計方法的施行和使用。
一、混凝土結構設計存在的缺陷
1、安全系數和技術標準差距較大
技術標準的誤差是建筑中混凝土結構設計的一大缺陷,技術標準制定的不夠詳細明確而導致誤差比較大。嚴格的講,在建筑設計過程中并沒有明確的擬定應履行的相關條例說明,安全系數也是又一影響因素。依照我國目前混凝土設計架構的相關說明,混凝土設計架構的牢靠程度占據十分重要的位置。結構設計合理可靠程度只針對于結構的部件,其安全系數還是取決于荷載系數的值。安全系數的標準設置與荷載系數的值之間存在較大的關聯。據相關研究數據表明,美國和英國的荷載安全系數比我國高出15%~22%,歐洲的荷載安全系數比我國高出8%,歐美國家的強度安全系數比我國高出約16%,西方國家的鋼材強度安全系數比我國高6%。如我國規定設計柱子的靜載和若動的比例為2∶1;我國建筑材料和荷載安全系數等影響建筑承受力的值也低于33%,與發達國家相比也低27%。因此,安全系數和技術標準都存在誤差比較大的情況,結構設計師應該給予重視并予以解決。
2、結構設計和實際建造中的人為誤差
人為的誤差也是混凝土結構設計中存在的又一問題。這是由于人為的設計會存在錯誤和偏差,從而在實際建造中出現偏差。現在有許多設計師在制圖中計算失誤而導致誤差,或者在設計中由于經驗匱乏而導致誤差等。因此,公司在聘請設計師人員時,并沒有按照其所擅長的領域進行工作。每一位建筑設計師們都有其所精通的范疇,在完成具體的工作時,企業需要對每位設計師擅長的區域進行劃分,達到高效高質量的效果。很多企業單位也沒有對于設計做出相關的規定和措施,在一定程度上加大人為誤差的發生率。企業單位應在一定程度上對于建筑師設計方面做出看管和監督,減少人為誤差的發生率。另外,一些設計師的工作態度不夠端正,專業設計能力也不夠,在一定的工作能力上存在問題,還有缺少職業道德和素養等,這都是人為因素給設計造成的損失和缺陷。
3、關于結構設計的耐久性問題
現在的很多設計都折射出一個問題---耐久性差。但是一項好的建筑工程,耐久性是其核心、關鍵。若一個結構設計師能把耐久性做好,就彰顯出這名設計師高超的設計水平和完美的設計理念。耐久性要求結構設計師在結合設計和實施兩方面的情況,共同達到完美。許多的設計師在進行地況復雜曲折的設計時,沒有按照地形的復雜設計出優秀的作品,設計作品不適應復雜的地理環境,這就使得設計喪失其功能,不能為建筑所需要,也會影響建筑物的實用可靠性,可稱之為拙作。而關于結構耐久性方案,我國與發達國家還存在一些差異。如,在我國與外國的設計標準中,水泥的品種分類方式、種類有所區別,其水泥成分也大不相同。對于耐久性而言,外國的規范比我國的更加明確清晰,在西方的說明當中,并沒有指出耐久性的重要性,只是區分在何種情況應使用何種混凝土材料,對于混凝土本身的分類沒有特別說明;我國則是根據周圍的環境來判斷使用哪種類型的混凝土,并且每個等級都有不同的標準控制。
4、設計方法的安全檢測不夠
在混凝土設計方法中缺少相應的安全檢查。在設計中各步驟的安滿是設計進行的關鍵。在每個步驟都完成后要跟進安全檢查,但在設計方法中許多設計師缺少對設計的安全檢查。有關的政府也對其不夠注重,呈現了質量疑問,為修建帶來了疑問。許多規劃者沒有對設計儀器進行置辦,設計儀器呈現了不合格的表象,在本源上得不到注重讓設計方法呈現了疑問。政府沒有進行設計的安全監管和監督,使規劃中安全檢查呈現了疑問,安全監管要出臺防備措施,這也是對設計方法的嚴格要求,防備辦法做不好會致使不安全疑問呈現,讓設計得不到安全確保,使設計變成失利,無法真實投入到運營和工作中,使設計偏離了真實的使用。
二、混凝土結構設計的解決措施
1、提升技術的標準和加固安全系數
設計技術的提高和設計安全系數的提高是在混凝土設計的架構中占據十分重要的地位。混凝土設計架構前應對設計的相關標準做出一定的規劃和限制,設計步驟和技術要有跡可循,跟著章程走。設計標準的設定范圍不要過大,也不要過小,適中為宜。有章程和規定的限制,在建筑師設計過程中才能減小甚至避免錯誤的發生,同時也加固安全系數。安全系數的不合格,會使得一切設計都毫無意義可言,因此,設計安全系數的重要性可見一斑。設計師應重點關注設計的安全保障性能。公司應當選用專家人才來擬定出適宜規定的安全系數標準,結構設計師按照所設定的標準進行設計,提高建筑物的安全性。還需要對自然災害等相關災害做出防范,如,建筑物防水、建筑物的防震等。要完全按照安全設計的標準進行設計,嚴格做到切實地按照章程規定進行設計,將人們的安全放在首位。
2、在材料和結構中增強耐久性
耐久性也在混凝土設計架構中占據重要地位,其表現在材料和結構兩方面。在材料的選擇方面,要注重材料的質量達到標準,這是保證結構設計的耐久性的基礎。所選用的材料經過完整的程序檢測成功后使用,另外,混凝土的用量也需要達到標準,混凝土的質量也需要經過檢測合格后使用,多方面的共同促進,達到加固建筑材料耐久性和結構設計的耐久性。對于加固建筑材料耐久性和結構設計的耐久性,需要設計一定的章程和規劃,才能使設計保質保量的進行,盡力做到十全十美。同時增強材料和架構的耐久性,才能在混凝土設計中達到耐久性的標準。耐久性不僅被要求在設計上,還要求在質量上。
3、混凝土結構的質量監督
需要提高質量監督在混凝土架構設計中的地位,有關部門要對混凝土的結構設計做出相關的章程和說明,從一定程度上限制設計的失誤,制定適宜的工程法規作為監督的依據,使監督有法可依,從而達到更好地建筑設計的結果。結構設計師也應盡量減少人為的誤差和錯誤,嚴格恪守職業道德規范和職業素養去完成每一次優良的設計。同時作為設計師,應增加學習交流的機會,學習優秀的實際作品,善于總結和歸納,加強自我檢查和督促等。作為企業,應把每位設計師專業擅長的領域都了解掌握,讓其在自己優秀的領域更好地設計發揮,另外,公司也應加強對設計質量的監管,并制定一些規定條例,嚴格執行,對于一些優秀的設計作品,應給予獎勵和展示,讓其他結構設計師從中學習自我提升。
4、提高設計方法的安全檢測
在設計方法中要提高安檢工作,每一過程都要通過相應的安全查看,政府也要輔佐進行安檢。在公司安檢后,政府也要相應的進行復查,讓安檢滿有把握不存在任何的疑問。設計方法中的安全查看是不行短少的一個過程,要加強安全措施,對不符合安全措施的設計要從開端就加以根絕。安檢是規劃完成不行短少的一步,也是要害的過程,要編入設計流程。在政府和規劃者的左右開弓監督下會讓安全檢查得到確保,為設計方法的正確投入做出奉獻。
總之,建筑工程混凝土結構設計辦法的不斷優化為修建注入了更多的血液,相信在問題的處理中和不斷的探究中,中國的建筑工程混凝土結構設計辦法將得到更高層次的優化,讓建筑工作得到彌補和連續,讓中國的政治經濟文化工作在建筑的強化下得到高度發展,讓設計帶動建筑,讓建筑帶動其他工業,一起蓬勃發展。參考文獻:
[1]王保貞.預應力技術在混凝土結構中的應用[J].傳奇.傳記文學選刊(教學研究),2013,03:118-121.
摘要:隨著社會主義建設的不斷向前發展,我國土建工程的規模和質量也在逐級增強,土建結構設計的難度也慢慢變大,作者結合土建具體施工,分析了土建結構設計中存在的一些具體問題,并針對這些問題提出了相關改進措施。
關鍵詞:土建結構設計;問題;措施
1 土建結構設計存在的主要問題
1.1 施工材料設計方面
在土建設計材料方面,設計人員經常忽略材料選擇規范和相關技術標準,同時也忽略了實際施工中的各種問題和具體的工程環境,從而造成材料使用不規范問題。例如混凝土強度方面,當混凝土應用到一定的厚度需要設計人員在設計時,對混凝土的強度系數優化設計,這樣才能夠滿足工程質量要求,否則工程質量不能夠達到標準,容易出現混凝土坍塌等安全事故。另外混凝土的標準出現問題,應該選擇C15標準設計的混凝土強度,設計圖紙上選擇的是C10標準,在C10設計標準的區域卻選擇了C15標準,局部區域混凝土標準不一,給后期施工質量留下安全隱患,同時一定程度上也造成施工浪費。
1.2 土建結構間距設計方面
土建工程構造設計是結構設計的重要方面,這關系到整個工程質量安全。結構設計主要問題在于間距設計,根據設計規范標準,伸縮縫的大小有相應的規定,我國目前建筑設計方面,存在許多建筑設置了伸縮縫還是出現溫度裂縫的狀況,同時隔熱層的間距設計也沒有按照相關設計標準進行,間距過大容易造成施工材料和施工成本浪費,間距過小,又不能滿足使用要求。間距設計人員對現代化的建筑沒有能夠做到與時俱進,也是造成間距設計問題的一個重要原因[1]。
1.3 土建結構保護層厚度設計方面
目前在保護層厚度設計方面的標準相對于以前來說提高了很多,但是由于提高了保護層的厚度,土建結構的水溶性又產生了新的問題。混凝土結構長期在水的浸泡下,它的強度會逐漸下降,嚴重影響土建工程的質量安全。
1.4 土建結構荷載設計
土建結構荷載是工程的一個重要方面,超過荷載限度工程就會出現坍塌危險,因此,設計人員在進行荷載設計前,一定要進行詳細周密調研,合理制定荷載值,保證荷載范圍的準確性。但是在土建結構荷載設計過程中,設計人員為了省事,經常將不同層面的荷載統一取值,導致土建工程存在荷載嚴重不穩定,容易給施工質量帶來安全隱患。
2 優化土建結構設計策略
2.1 施工材料優化設計
嚴格按照相關設計標準合理設計施工材料、混凝土強度等,具體設計過程中還要根據當地的地形、地質和周圍環境,合理選擇混凝土的強度,同時不同層面的混凝土強度也不一樣,基礎位置、承重大小不同的位置混凝土的強度設計也不一樣,例如基礎層墊的混凝土強度為C10等級,選擇C15強度等級在一定程度上浪費了資源,同時核心位置的混凝土強度要乘上一定的系數,這樣才能保證工程質量[2]。
2.2 優化土建工程間距?
根據土建工程的位置合理設計伸縮縫的間距,比如在我國南方地區,天氣炎熱,隔熱層的間距不能太低,否則達不到隔熱的效果;我國北方地區,一年中冬季的時間較長,設計過程中要重點考慮墻體之間的間距,因為太薄容易造成建筑內部熱量的散失。設置伸縮縫的目的是為了減少墻體的裂縫,因為混凝土結構使用一定時間后,由于外界溫度的變化,混凝土結構會發生收縮或者膨脹,從而發生混凝土裂縫,設計人員也應該根據建筑的具置合理設計伸縮縫的大小寬度。只有做到理論和實踐相結合,才能夠保證工程質量。
2.3 保護層厚度優化設計
保護層的厚度和選擇的混凝土強度和耐久息相關,盲目追求保護層厚度或者混凝土強度的做法都是錯誤的,如果混凝土的耐久性很低,就算保護層厚度再厚也抵擋不住水溶產生的質量問題,因此設計人員在設計過程中一定要重視基礎混凝土水溶性問題,保證浸水混凝土設計的耐久性,保障該部位的混凝土不會因為長期被水浸泡而發生報廢,根據具體情況,可以適當增加基礎混凝土的保護層厚度。從而在整體上保證土建工程質量。
2.4 優化結構荷載設計
荷載設計不能根據自己的經驗隨便定值,設計人員一定要做好嚴格的調查分析,對測量的數據進行具體分析討論,并聘請相關專家和當地的居民進行討論,確定荷載值的可行性。同時不同建筑層面的荷載值不能統一定論,要根據土建結構的層數和不同用嫻氖褂霉δ茉俳岷廈懇徊愕腦刂叵晗訃撲愕貿黿崧郟在設計過程中,保證土建結構荷載值的準確性和范圍的合理性。另外頂層的荷載值也要考慮氣候條件,例如雪災等狀況,全面分析積雪荷載范圍和積雪分部均勻與不均勻等情況,從而保障屋面結構的安全性。
2.5 土建工程結構優化設計
土建工程結構優化設計要根據工程的位置以及當地的氣象、氣候、地質等條件,合理設計框架、現澆、預制、或者多種方式結合的砌體結構,從而保障結構的持久耐用。另外,也要根據建筑本身不同區域選擇不同的砌體結構,例如地下室、廚房、衛生間的設計和其他房間的位置砌體結構選擇上肯定有所區別。綜合考慮各個方面的因素,全面保障工程質量[3]。
3 提高土建結構設計的其他措施
3.1 培養優秀的設計人才
科學的發展需要專業的人才,土建結構設計過程中要優化人才結構,加強設計人員的培訓和職業再教育,培養一批理論和實踐能力都合格的人才,理論知識豐富,在設計過程中能夠完全按照設計標準進行設計;實踐能力強,在設計過程中會少走很多彎路,節約成本。同時,政府和企業也要完善設計人員的成長機制,建立人才激勵機制,鼓勵設計創新,運用現代化的設計手段,加強不同區域和不同領域設計人員的交流和溝通,完善設計作品,整體上提高設計人員的設計水平,保證土建結構設計的合理安全。
3.2 認真做好設計調研
土建結構設計是一項復雜的工作,僅僅依靠理論知識難以設計出合格的作品,因此在工程設計前一定要做好充分的調研工作,對當地的氣候、建筑位置的地形地質地貌做好周密調研,并收集相關數據,設計人員要對收集到的數據、信息進行分類匯總,綜合考慮各種因素,在砌體結構、基礎的荷載、建筑間距、材料的水溶性等方面做到調查取證,不盲目下結論,一切用數據說話,沒有調查就沒有發言權,理論和實踐相結合,保證土建結構設計安全,為后期工程施工做好基礎保障;另外,設計部門也要做好監督工作,及時處理好設計人員在設計中出現的疏忽問題,設計方案優中選優,最終合理優化設計方案[4]。
4 結束語
建筑結構設計規范是我國建筑設計需要遵守的最重要的內容,是保證建筑物結構安全穩定最主要的執行標準,而且也是保證建筑物整體設計規劃最經濟合理的一個準則。因此在實際工作中,設計人員必須全面遵守規范的具體規定,不可疏忽遺漏,對規范內容深入理解,認真執行。
參考文獻:
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關鍵詞:鋼筋混凝土;結構設計;常見問題;改進方法
中圖分類號: TU375 文獻標識碼: A 文章編號:
Abstract:Concrete structure used widely, but its design also has many problems, this paper discussed in concrete structure design of principle based on the foundation of concrete structure design and the upper structure problems are analyzed, and finally of concrete structure analysis of the main points of attention is discussed.
Key words:Reinforced concrete; Structure design; Common problem; Improvement methods
1 引言
混凝土結構是世界上使用最廣泛的建筑結構類型,在處于建設高峰期的我國建筑之中應用更是眾多。遵守結構設計的原則是保證相關混凝土建筑結構設計安全可靠的有力手段,本文對各項混凝土結構設計的原則進行了較為細致的介紹分析。目前混凝土結構設計存在的問題在基礎設計部分和上層建筑結構設計部分都有出現,需要進行深刻認識并改進提高。完善的結構分析可以很好的避免結構設計中出現問題,對幾個關鍵因素的控制成為結構設計的核心。
2 混凝土結構的設計原則
2.1 所做結構設計滿足各項規范要求
結構工程設計師進行建筑結構設計的時候,第一步的設計工作就是首先要清晰并嚴格執行國家及地方相關的建筑結構設計所需滿足的相關法律法規、規范規程及設計標準要求規定等。由于各個行業當前現有的混凝土建筑結構相關設計規范理論并不是全部統一的,結構工程師必須對如《混凝土結構設計規范》、《高層建筑混凝土結構設計技術規程》和《建筑抗震設計規范》等多項混凝土相關設計規范進行全面掌握,對相關設計條文嚴格執行。同時結構設計師應當對結構規范等這些條文的理解和運用要結合大量的工程經驗,密切結合工程實際,憑借深刻的理解和靈活的運用以應對大量復雜的現代混凝土建筑結構要求。
2.2 結構設計滿足建筑功能要求
建筑結構是為了建筑功能的實現而變化存在的,混凝土結構的設計要求更是如此。因此進行結構設計時,結構設計人員首先要明確調整混凝土結構梁、板、柱等組合運用新型的結構類型或者運用最新的結構材料設計工藝等保證所需要的的特定功能。首先,結構設計要求滿足安全需要,同時確保結構設計要使得施工及使用都能夠保證可能發生的各項荷載及變形應對能力,即使在低概率的不可抗拒事件之中也能夠保證結構穩定安全。其次,在結構設計滿足建筑的使用性能要求前提下,以及正常使用情況下具有規劃要求的特定使用需要及優異的工作性狀,不允許超過限制的變形、振幅或者裂縫出現。此外還要滿足耐久性的設計要求,正常維護條件下混凝土建筑都具有良好的耐久性能,所涉及的結構要在污染越來越嚴重的環境中保證不出現材料風化、腐蝕或者碰撞失效的情況,達到設計要求的使用壽命。
2.3 清楚建筑結構的極限狀態
建筑結構的極限狀態指的是結構整體或者部分出現不能滿足結構設計所規定性能要求的狀態,其分為正常使用的極限狀態及承載能力的極限狀態兩種。對于第一種控制結構處于使用性能要求范圍內,不出現超過使用要求的撓度及裂縫等,第二種是要求結構處于安全穩定條件之下,保證整體到局部穩定性能,不出現破壞甚至倒塌。
3 結構基礎設計常見問題
3.1實際勘察資料及臨近建筑報告不全等問題
地基的結構設計流程為勘察到設計,最后進行施工,勘察則為基礎設計而提供可靠的設計依據,但是結構的地基基礎設計中常常存在所需要的勘察資料不全面或者在建設地點周邊存在影響性建筑卻沒有被勘察報告記錄等現象。當前我國的地基基礎設計很多都存在缺乏實地的勘察測量報告或者所做的勘察報告不全面,缺少周邊環境建筑等條件分析的文件。對于我們的結構設計而言,整個工程項目的科學性和經濟性得不到保障,甚至威脅到所設計的基礎處理方法不當導致安全問題等。要實現這方面的改進,首先必須建立更加強有力的制度保障,對于不合格的地質條件勘測永久性追究責任,其次是對勘測進行量化要求,保證勘察檢測報告中各項參數的具體、準確且全面,此外要引進更多更高素質的地質勘測人才,實現相關產業的持續發展。
3.2 基礎變形驗算保障中存在的問題
對于地基處理后的變形驗算是為了有效地保證了后續設計的可靠性和耐久性,對于基礎中常見的變形驗算缺乏或者驗算未按照相關要求進行的情況嚴重威脅這混凝土結構設計的質量。國家相關規定已經明確要求,結構設計等級在甲級和乙級條件下根據地基的變形進行設計,在丙級條件下的地基處理按照規范規定操作,最后進行變形的驗算。從根本上解決這方面的的為問題主要是對變形驗算各項參數嚴格的規定上采取措施,相關監督檢查部門對設計單位進行變形審查時進行深層次的管理監督。
3.3 地基下臥層的驗算問題
地基下臥層頂部的承載力計算的時候往往只能對深度進行修正,根據土層具體條件選擇修正系數。這部分的驗算就是要求擴散角數值符合《建筑地基基礎設計規范》的直接規定要求,如果不滿足要求要按照平均的應力系數計算擴散角,繼而進行相關驗算。常見的復合地基持力層一般選擇承載能力較高土層,當下臥層屬于軟弱土層時就要進行承載力的驗算。根據建筑物埋深情況,選擇合適的持力層并驗算軟弱下臥層尤為關鍵,必要時應對下臥層進行地基處理。
5 上部結構設計存在不足
混凝土結構上部結構形式主要有剪力墻結構、框架剪力墻結構和框架結構等幾種類型,施工實踐發現這些結構類型的設計往往存在少筋或者超筋等問題。
框架柱存在主要集中在角柱、短柱和超短柱設計之中,幾個柱形式都有各自的特點,有自己的問題和避免問題發生的措施。角柱的計算要求進行獨自的參數定義,這些定義必不可少,一旦忽視這部分的意義而進行計算,得到的計算結果同實際配筋率要求就會存在較大差異,出現所配的鋼筋達不到最小配筋率的要求。短柱設計過程中箍筋間距不能大于100mm,其體積配筋率不能小于1.2%,在一級抗震要求下,短柱全高范圍內箍筋的間距要求比縱向配筋直徑的6倍小。超短柱是整個設計過程要盡量避免出現的形式,其抗震性能較差,對于無法避免的超短柱要通過軸壓比的控制方法,運用較優良性能箍筋進行全框架柱的添芯處理。
框架梁結構配筋設計過程由于繪圖僅按照支座端標注配筋、箍筋未考慮根據梁端配筋較大和梁跨中和支座配筋比例較大等原因而較實際配筋小,設計中要針對上述三點原因逐一避免并進行計算上的改進。按照最新的規范要求,抗震等級在1至4級的時候,框架梁的加密區箍筋最大的間距比梁高四分之一數值要小。
同時對于混凝土結構設計時,為了使得模型有效地反映出結構的實際受力情況,必須對模型采取正確的計算參數調整,同時對混凝土結構設計完成后要進行多個參數及結構整體的分析,把握幾個要點達到設計規范要求,保證結構的安全、性能和耐久。結構位移比體現了結構整體的扭轉效應,因為局部振動對結構位移比影響較大,進行結構分析的時候往往采用剛性樓板假設進行計算分析。設計的抗震驗算越來越受到設計分析的重視,新規范對于這一部分要求的提高使得相關分析工作要求也相應大幅提高,剪重比要求滿足所要求的情況,過大或者過小都要進行結構的設計調整。
6 5結語
本文通過結合筆者從事結構設計實踐經驗,針對目前混凝土結構設計存在的問題在基礎設計部分和上層建筑結構設計部分存在的常見問題,分別從基礎設計部分、混凝土上部結構及其模型計算參數的調整來提出相應的結構設計策略,同時提出結構設計人員從事混凝土結構設計應當把握的設計原則。
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關鍵詞:多層框架結構;設計關鍵點;有效措施
1.框架柱與梁的連接設計要點
多層框架結構在抗震計算過程中,受力構件的矩計算主要是由框架梁、柱的剛度來決定,即哪個受力構件分配剛度較大大,其對應彎矩計算數值也就越大,因此在多層框架結構體系中,設計人員將框架柱截面尺寸相對較大,從結構安全性角度來分析,對主體結構體系完全有益的,同時滿足我們設計常說的弱梁強柱結構設計原則。
除此以外,大部分結構設計人員一開始確定結構設計方案時采用彈性受力分析法,然而框架梁作為受彎構件則采用的彈塑性受力分析法。在《高層建筑混凝土結構技術規程》中對于框架結構體系的框梁彎矩調幅方面進行詳細敘述,通常取0.8 ~1,筆者通常在結構計算中取值0. 85,這在某種意義上控制框架梁支座抗彎能力,形成我們結構常見的塑性鉸,增強了結構受彎構件的變形能力,這就在抗震作用下,框架結構體系主要特點就是能將結構構件發生形變從而能夠轉化內部能量甚至逐步消耗,實現震預計目標。
對此,筆者認為在框架梁配筋計算過程中完全不需要放大梁支座的配筋面積,甚至可根據實際情況乘以折減系數,而對于梁跨中彎矩計算則需要滿足以下條件要求(如下圖所示),如特殊情況需要增加框架支座端部的配筋面積,那么其配筋的增加量要結合框柱配筋情況考慮,避免框架柱出現塑性鉸,違反設計原則形成強梁弱柱。
2.多層框架結構基礎設計關鍵點
在多層框架結構體系計算中,設計人員根據地質勘查報告顯示所屬區域地基承載力較差或基礎擴展面較寬,通常選擇柱下條基這一基礎形式,同時驗算基礎在節點處使用雙向不利條件,合理增加基礎寬度。對于一些建筑地質條件好,且持力層埋深超過3m的情況下,在建筑方案設計過程中筆者建議業主單位可在正負0以下做成地下儲藏室或停車場。如框架結構所對應地質條件符合設計標準時,筏板基礎無需對外延伸拓展,這對主體結構防水有利,同時根據規范要求需要間距40米布置后澆帶避免主結構出現溫度應力出現變形與裂縫,待預訂時間后后施工人員可用高于基礎標號的混凝土進行澆注,筆者認為在建筑中增加地下室可能夠減少地基的附加作用力,有利于主體結構承載力的提升,主體結構在地震作用條件下處于更加有利地位,在結構設計中基于主體結構安全性,筆者反對在建筑中布置局部地下室,筆者甚至要求地下室的埋深應當保持一致,由于地下結構外墻均為混凝土結構,這就能夠取消部分基礎連粱與地梁,在基礎設計在違反設計強制性條例與標準的情況下盡量少設伸縮縫與抗震縫,一旦布置需要采取一定的加強措施。
多層框架建筑周圍如有已建房屋,那么筆者建議設計人員需要收集周圍建筑的信息如基礎埋深等,對于新建建筑其埋深不得超過已建建筑,如是功能需要其埋深超過已建房屋的埋深,那么新建基礎與已建間距應當大于2倍埋深高差,同時建議布置抗側向滑移樁,最大程度上保護原有房屋免遭損壞。筆者不建議同一框架結構層數偏差過大,如層數相差大,則需要在應低樓層對應基礎區域內鋪設焦碴控制地基的附加作用力,除此以外框架結構基礎偏心差要有所控制,在必要的情況與周圍基礎布置為柱下條基形式。對于柱下條形形式,其底板偏心也要有所控制,如偏差過大需要將其布置為一端自由三端支承,對于雙柱條基其基礎形心與受力重心保持對應,基礎承臺為布置為階梯形,對于獨立基礎連梁配筋適用通長布置,對于一層內的隔墻無需另外布置基礎,只需加厚混凝土地面,除此以外通常建筑沉降呈鍋底形狀,這就要求基礎受拉區與其整體彎曲產生協同,基礎鋼筋應保持拉通,對于基礎連梁底筋也需拉通處理。
3.框架柱設計關鍵點
在多層框架結構設計過程中,為了造型需要將上部框架柱布置為圓柱,為了便于實際施工,地下部分仍可使用方柱,圓柱鋼筋縱向數量不得少于8根,并采用螺旋箍,在圓柱端部要布置水平箍筋段,對于方形框柱其箍筋應采用井字箍,并結合規范要求對齊加密處理,對角柱、梯柱不僅需要對縱筋適當放大,箍筋更是全場加密,在設計中對框柱縱筋間距、規格有明確要求,即其不得大于200mm。對于框架柱內埋設管道,其管道小于框柱4%,對于框架柱其混凝土標號也有所規定,不得低于C25級。對于異型柱框架結構,梁鋼筋縱筋較多的情況無需一排布置,否則造成混凝土在連接部位澆筑困難,同時異形柱與框架剛度要注意控制,其偏差不要過大。 在框架混凝土結構體系中,框架柱高度與截面尺寸比值少于4且框架結構的剪跨比不大于2,該框架柱則為短柱,筆者認為短柱容易在地震條件下,造成構件出現脆性破壞,除此以外構件的變形情況受到限值,必然造成建筑物產生破壞,筆者建議在設計過程中應當杜絕采用短柱,而造成短柱主要由于樓梯平臺以及結構錯層造成凈高受限。一旦在混凝土框架結構體系中布置短柱需要提高框柱自身抗剪能力與變形保留數值,還需要布置復合箍筋,沿短柱全長加密,確保短柱鋼筋布置合理對稱。
4.混凝土框架結構薄弱層注意要點
混凝土框架結構薄弱層主要是在偶遇地震作用下,薄弱層結構出現一定位移,而結構薄弱層在設計過程中其承載極限數值應符合抗震承載受力標準,筆者結合自身設計經驗認為如震級超過7級時,框架結構體系易產生薄弱情況,在設計過程中結構應出現薄弱層,而消除結構薄弱層需要采取有效措施,提高樓層抗側移水平,還應擴大薄弱層的梁、柱構件尺寸,除此以外可通過調整薄弱樓層高度或者控制基礎埋置尺寸,在業主的要求上其薄弱層應在施工圖與結構計算中,確保根據規范標準采取構造措施,設計人員需要進一步驗算薄弱層自身的屈服強度,其樓層屈服系數需要根據構件的材料標準與實際配筋展開計算,并結合樓層受剪力與地震作用力來復核樓層地震剪力數值,如地震烈度超過7度時,其樓層屈服系數低于0.5的情況下,還需演算主體結構的彈性變形數值,確保其滿足建筑抗震規范的具體要求,一旦不符合上述情況,同時需要二次調整混凝土框架結構體系。
結束語:
綜上所述,多層框架結構體系在建筑中得到廣泛應用,隨著建設單位對于使用功能與立面造型要求日益豐富化、多樣化的情況下,造成廣大設計人員的設計難度不斷提高,結構設計人員應當基于設計規范要求,解放思想、開拓思維、創新方法,在多層框架結構設計中不斷優化與完善,更好為業主服務。
參考文獻:
[1]沈珊珊.論建筑框架結構設計技術措施[J].建筑工程技術與設計, 2014, (11):99-99.
關鍵詞:歐洲規范 國標 裂縫計算 混凝土結構
Abstract:This paper introduced the European norms on the calculation method of crack control, and a simple declaration calculation method of crack control class three level in the GB.
Key words: Concrete structure, EUROCODE, GB, cracking control
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A 文章編號:
引言
國標是根據建設部的要求,由中國建筑科學研究院會同有關的高等院校及科研、設計、企業單位共同編著而成。在編著過程中,開展了各類專題研究,進行了廣泛的調查分析,總結了近年來我國混凝土結構設計的實踐經驗,與相關的標準規范進行了協調,與國際先進的標準規范進行了比較和借鑒。
歐洲規范是由歐洲標準化委員會(CEN) 制定的一系列關于建筑設計、土木工程和建筑產品的歐洲標準。它凝聚了歐盟各成員國的經驗,并與歐洲標準化委員會第250 號技術委員會(CEN/ TC 250) 和國際科技與科學組織的專家意見相結合,是代表了世界水準的結構設計標準。
混凝土裂縫與變形控制
目前的土木建筑工程,以混凝土結構占主導地位,混凝土結構由于內外因素的作用不可避免地存在裂縫,而裂縫是混凝土結構物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。
鋼筋混凝土結構設計在滿足承載能力極限狀態的前提下,還應根據結構構件的使用要求進行使用極限狀態驗算,包括抗裂、裂縫寬度、變形和有關的振動等。
國標計算
鋼筋混凝土和預應力混凝土構件,應按規定進行受拉邊緣應力或正截面裂縫驗算,共分為三個裂縫控制等級。本文將列舉三級裂縫控制等級時,最大裂縫的計算要求。
在矩形、T形、倒T形和I型截面的鋼筋混凝土受拉、受彎和偏心受壓構件及預應力混凝土軸心受拉和受彎構件中,按荷載標準組合或準永久組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度可按下列公式計算:
- 裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數:當 時,取;當 時,取;對直接承受重復荷載的構件,取
- 按荷載準永久組合計算的鋼筋混凝土構件縱向受拉普通鋼筋應力或按標準組合計算的預應力混凝土構件縱向受拉鋼筋等效應力
- 鋼筋的彈性模量
- 最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區底邊的距離(mm):當 時,取;當 時,取
- 按有效受拉混凝土截面面積計算的縱向受拉鋼筋配筋率;對無粘結后張構件,僅取縱向受拉普通鋼筋計算配筋率;在最大裂縫寬度計算中,當 時,取
- 有效受拉混凝土截面面積:對軸心受拉構件,取構件截面面積;對受彎、偏心受壓和偏心受拉構件,取,此處,、為受拉翼緣的寬度、高度
- 受拉區縱向普通鋼筋截面面積
- 受拉區縱向預應力鋼筋截面面積
- 受拉區縱向鋼筋的等效直徑(mm);對無粘結后張構件,僅為受拉區縱向受拉普通鋼筋的等效直徑(mm)
- 受拉區第i種縱向鋼筋的公稱直徑(mm);對于有粘結預應力鋼絞線束的直
徑取為,其中為單根鋼絞線的公稱直徑,為單束鋼絞線根數
- 受拉區第i種縱向鋼筋的根數;對于有粘結預應力鋼絞線,取為鋼絞線束數
- 受拉區第i種縱向鋼筋的相對粘結特性系數
EUROCODE計算
歐洲規范給出了四個方面的裂縫控制方法:基于裂縫控制的最小鋼筋面積、限制應力、直接進行裂縫寬度計算和不直接進行計算的裂縫控制方法。下面本文將對上述四種方法進行逐一介紹。
裂縫控制的最小鋼筋面積
對于承受彎矩和軸力作用的矩形截面鋼筋混凝土構件,忽略鋼筋的影響,開裂彎矩為:
式中:
– 混凝土即將開裂時的抗拉強度平均值,取
– 受拉區混凝土面積(即將出現第一條裂縫時的受拉部分),
– 使用極限狀態下作用于所考慮截面部分的軸力(壓力為正),考慮相關作用組合下預應力和軸力的特征值確定
h – 構件截面高度
b – 構件截面寬度
– 即將開裂截面的受拉區高度
截面開裂后,相同的彎矩由開裂截面的鋼筋承擔,則
式中:
– 混凝土剛開裂時鋼筋的應力,可取鋼筋的屈服強度,也可根據最大鋼筋直徑(表1)或間距(表2)取滿足裂縫寬度要求的值
z – 截面受彎力矩長度
,
- 系數,可取0.8
則公式可簡化為:
– 即將開裂的截面內考慮應力分布特性和力臂變化的系數,只受拉時取1.0,其他情況時取值請詳見EN1992-1-1,這里不做詳細介紹
通過以上公式可求出
控制裂縫的鋼筋最大直徑(表1)
裂縫控制的鋼筋最大間距(表2)
應力限制
歐洲規范從混凝土應力和鋼筋應力兩個方面對應力進行限制
混凝土應力限制
為避免產生縱向開裂、微裂縫或較高的徐變,對結構功能產生不可接受的影響,歐洲規范對混凝土壓應力的限制是,在荷載特征組合下,對暴露等級為XD、XF和XS的地區,不超過,其中為混凝土抗壓強度特征值,的值由執行歐洲規范國家的國家附錄規定,歐洲規范的建議值為0.6。
當準永久荷載下混凝土的應力小于時,認為徐變是線性的。當混凝土應力大于時,應考慮非線性徐變,其中的值由執行歐洲規范國家的國家附錄規定,歐洲規范的建議值為0.45。
鋼筋應力限制
為避免產生非彈性應變、不可接受的開裂或變形,歐洲規范對鋼筋拉應力的限制是,
在特征組合荷載下,不超過。如果應力是由外加變形引起的,拉應力不超過。預應力筋的平均應力不超過,其中為預應力筋的抗拉強度特征值,、和的值由執行歐洲規范國家的國家附錄規定,歐洲規范的建議值分別為0.8、1.0、0.75。
裂縫寬度計算
混凝土的開裂機理和裂縫擴展過程比較復雜,與鋼筋的直徑、混凝土強度、鋼筋應力、混凝土保護層厚度等諸多因素有關。目前已有的裂縫寬度計算理論有粘結理論、無粘結滑移理論、粘結滑移一無滑移理論和數理統計方法等。歐洲規范采用的是粘結滑移一無滑移理論,用特征裂縫寬度描述混凝土構件的裂縫,計算公式如下:
式中:
– 裂縫寬度特征值
– 相關荷載組合下的鋼筋平均應變,包括外加變形的影響和考慮了拉伸硬化的影響。只考慮超過混凝土零應變的附加拉應變
– 裂縫間混凝土的平均應變
– 裂縫最大間距
鋼筋平均應變與混凝土平均應變之差按下式計算:
式中:
– 開裂截面受拉鋼筋的應力
– 比值
– 有效配筋率
– 依賴于荷載持續時間的系數,短期荷載=0.6;長期荷載=0.4
的計算:
當受拉區的有粘結鋼筋間距不大于時,最大裂縫間距按下列公式計算:
式中:
– 鋼筋直徑
C – 混凝土保護層厚度
– 考慮鋼筋粘結特性的系數:對高粘結強度鋼筋,取0.8;對光面鋼筋,取1.6
– 考慮應變分布的系數:受彎時,取0.5;僅受拉時,取1.0
– 常數,由執行歐洲規范國家的附錄確定,建議值為3.4和0.425
當有粘結鋼筋間距大于或受拉區采用無粘結鋼筋時,計算方法請詳見EN1992-1-1,這里不做詳細介紹
不直接進行計算裂縫寬度的裂縫控制
按前面的公式計算裂縫寬度比較復雜,為此根據前面的計算公式和裂縫寬度限值,歐洲規范給出了不直接計算裂縫寬度的條件。當滿足該條件時,不需要計算裂縫寬度。
允許裂縫寬度等于0.3mm時的最大鋼筋直徑(表3)
總結
歐洲規范的制訂是歐洲一體化的必然產物, 也是國際建筑領域的一件大事。盡管規范的制訂只局限于土木工程行業, 但它所牽涉的國家和組織之多、范圍和內容之廣, 在歷史上是罕見的。其目的在于促進成員國之間在產品、材料、技術和人員等方面的更廣泛深入的交流, 為采用統一的質量控制體系、施工材料和方法以及消除在技術革新中存在的障礙,創造有利的環境和條件,并協調其技術規格,鼓勵承包商和咨詢公司在更加公平合理的基礎上參與競爭。而我國隨著經濟的飛速發展,綜合國力的提高,海外投資日漸增多,了解和掌握歐洲規范對于我們爭取歐洲項目是有必要的,并通過學習歐洲規范來改進國標一些不僅完善的地方。
參考文獻
GB50010-2010《混凝土結構設計規范》
歐洲規范EN1992-1-1(EUROCODE 2)
關鍵詞:水利工程;結構設計;重要性
中圖分類號:TU318 文獻標識碼: A
引言
水利工程建筑是一門跨域多專業的學科,對水利工程師的專業技能和實踐經驗有較高要求。雖然當前我國水利工程建筑物結構設計在整體上有一定的進步,但是現階段仍然存在一些技術上的缺陷和不足,為了提高防洪性能,完善當前城市供水體制,必須合理規劃設計布局,提高結構質量控制。
一、水利工程建筑物結構設計的重要性
進行水利工程建筑物的結構設計,是為了達到水利工程的建設目標而制定的方案和預算計劃。建筑物結構設計方案的好壞直接影響建筑物的質量及水利工程的投資收益,如表1為水利工程建筑物的類型及組成。水利工程的結構設計在水利工程建設的實施過程中起著關鍵性的作用,為了保證水利工程建筑物建設的順利有序進行,做好其結構設計的處理十分有必要,同時還能加強水利工程建筑物的研究。水利工程建筑物結構設計的好壞,會直接影響建筑物的結構性能、使用年限、建筑造價和安全性能等。水利工程的建設包含項目決策階段、項目設計階段及項目的實施階段三部分。水利工程建設的過程中,控制其投資的關鍵之處就是決策和設計階段,這兩個階段決定了水利工程建筑物結構設計方案的優劣,而方案的好壞又直接影響著建設成果。通過水利工程建筑結構的設計及處理,還能估算出其建設中所需的經費范圍,結構設計越完善,后期的投入就越少,變更也越少,水利工程建筑物的經濟性就越強。
表1 水利工程建筑物的類型及組成
二、淺析水利工程建筑物結構設計中存在的不足
1、工程項目決策階段存在的問題
水利工程是一項基礎設施建設,在項目決策階段,經常存在水利工程建設規模與投資失衡的現象。水利工程建設規模決定其投資金額和具體計劃方案的施行,但是在當前我國,一些水利工程建筑物結構設計往往會忽視工程等級,造成設計標準脫離實際情況,帶來資源浪費。另外,水利工程設計應當以最大投入獲得最大回報率,以節約資金和避免人力資源的浪費,當前,一些水利工程設計單位的工作人員缺乏經濟觀念,在資金規劃方面以及工程設計方面未嚴格施行管理,導致工程建設中無形增加一些本可避免的項目資金。
2、工程項目設計階段存在的問題水利工程項目設計階段中存在的主要問題為項目資料準備不充足以及缺乏現場考察,部分項目的原始考察在十幾年甚至幾十年前,與現實環境相差甚遠。在施工前或者是在水利工程建筑物設計時,應當對水利工程施工現場和周邊環境做一個細致的了解,工程建設的規模和將要使用的材料等都要作為設計方案的考量標準。資料準備不充足或者是未提前進行現場考察,將會直接影響設計方案的精確性。現階段,這類問題存在較為普遍。
3、工程項目施工階段存在的問題
水利工程施工階段一般是所有階段中投入資源投入最多且跨時最長的期間,因而,其完成難度也較大。一些施工人員在工程建設中為了謀取私利或者是基于便利原則常常會有偷工減料的行為,加之施工管理不嚴格、設計人員未及時發現問題,這種行為在當前水利工程建設中幾乎成為一種常見現象。而這種行為不僅影響了整個工程的建設施工質量,還為水利工程建筑物的使用埋下安全隱患,應當及時解決。
三、水利工程建筑物結構設計問題的處理方法
1、保證設計資料的可靠性
根據現有的水文計算標準規定,在進行水利工程建筑物的規劃設計時,首先要嚴格審查水文的基本資料,水利工程的基本資料,工程的經濟推算,水利建設中的環境問題,工程中的人為影響因素等,判定工程設計成果時,應考慮以上因素。進行水利工程建筑物的結構設計時,需要對工程中涉及到的基礎資料進行認真地復查與分析,保證設計的可靠與真實性。設計時所用到的基本數據資料如洪水對工程的影響周期等,不僅要有可靠性,還應保證數據結果的精確度。
2、完善水利工程的勘察和招投標制度
水利工程建筑物建設中應積極實施并推廣招投標制度,發展水利工程的設計競爭體制,提高工程設計單位的危機意識,激發水利工程設計單位提高自身的實力,鼓勵其進行水利工程建筑物結構的優化設計。同時,水利工程建筑設計單位可通過推行可行性研究來提高工程設計的質量,將初步設計階段作為招標的一個階段,招標設計階段與施工圖的設計階段作為一個招標階段,以此劃分周期,進行設計的招標,從而做好設計中的勘察工作。
3、嚴格遵守設計標準
為了有機統一工程的安全可靠性與工程造價的經濟合理性,水利工程建筑物及其樞紐在結構設計時,要按照工程的規模,經濟效益及其在國民經濟中起到的作用等,嚴格地進行等級劃分。進行水工建筑物的結構設計時,根據相關標準規范,按照建筑物的重要性、級別、結構類型、運用的條件等,采用一定的洪水標準進行衡量,保證建筑物在遇到洪水時,其結構設計在可防范的安全標準以內。
4、加強混凝土結構設計
水利工程建筑物結構設計的一個重要組成部分便是建筑物的混凝土結構設計,在建筑物的混凝土結構設計中要考慮兩方面的問題,首先要考慮混凝土的承載力,承載的極限狀態是結構材料過度變形已經無法再負重的狀態,例如在水利工程建筑的擋水壩結構設計中應該將承載極限狀態作為出發點,設置一個應力約束極限狀態,通過這些設置測出混凝土的不連續點,要盡力控制裂縫的產生。裂縫的控制也就是另一個需要考慮的問題,它在混凝土的結構設計中占有舉足輕重的地位,因為許多水利工程建筑結構設計都是很大程度上受制于裂縫的寬度而不是極限承載力,所以采取科學有效的措施來防止裂縫的產生尤其重要。對外在環境條件,承載能力、材質種類、受壓程度以及材料的使用期限來進行綜合分析,確定不同安全等級下的最大限度的容許裂縫標準,水利工程建筑物的裂縫控制難度較大,因為它不是常適用裂縫控制的標準的桿件系統。水利工程建筑物的裂縫控制需要做好混凝土構件的抗裂性的監測和評估,通過專業化的方法測定出裂縫承載度,綜合考慮混凝土和鋼筋的特質進行該工程建筑物結構設計。
5、加強水利工程設計單位的硬件建設
目前,在一些水利工程建筑物的結構設計的審查中,發現一些工程設計單位不具備最基本的硬件設施條件,這樣不僅僅會影響水利水利工程結構設計的質量,更會導致水利工程結構設計中的失誤,從而產生不必要的經濟損失。因此,水利工程設計單位要加強建設設計中使用到的硬件設施,包括先進的繪圖儀及投影機,高端的設計軟件,完善的標準規范等。
6、嚴格設計監理制度
建設工程的監理制度已經成為一種完善的制度,在水利工程結構設計中,可以從工程的投資、進度、質量三方面進行控制。推行水利工程建筑物設計的監理制度,對建筑物的結構設計進行全過程的控制與監督,促進設計單位提高設計質量,使得設計工作完善到位,從而有利于工程項目最上層的投資控制。
結束語
總而言之,水利工程屬建筑業的一大分支,以預防洪水及水資源調度再利用為其設計理念,以保障工程建筑周邊居民生活和改善城市水資源匱乏現狀為根本目的,是關乎我國國計民生的重要設計項目。隨著建筑工程建設的不斷發展,水利工程建筑物設計與工程管理也在逐步趨于規范化及專業化,但仍需要不斷對其完善。因此,水利工程建筑物的設計必須嚴格遵守相關規范要求,工程設計人員應不斷提高自身的技能水平和工作中的責任感,從而保證水利工程建筑物的結構設計達到最佳,促進水利工程的發展。
參考文獻
[1]李曼.淺談水利工程建筑物結構設計與處理方式[J].科技創新與應用,2013
(一)丹麥丹麥是世界上第一個將模數法制化的國家,并制定了20多個必須采用的模數標準,包括“建筑規則設計模數”、“模數組件的尺寸”、“優先采用的建筑水平向尺寸”、“雙跑樓梯的樓梯間”、“廚房構件”等。丹麥推行工業化建筑的途徑是開發以采用“產品目錄設計”為中心的通用體系,同時比較注意在通用化的基礎上實現多樣化。丹麥通過模數和模數協調實現構配件的通用化。主要的通用部件有混凝土預制樓板和墻板等主體結構構件。這些部件都適合于3M的設計網格,各部分尺寸是以1M為單位生產的,部件的連接形狀(尺寸和連接方式)都符合于“模數協調”標準,因此不同廠家的同類產品之間具有互換性(于萍、陳效逑,2011)。丹麥標準對于模數協調的要求比較嚴格,對于建筑及建筑產品的尺寸和規格的規定比較多而且比較詳細,對于建筑的水平與豎向尺寸、各類構件的尺寸和小型建筑產品的尺寸都有規定,通過這種方式來規范設計,發展通用體系。
(二)日本早在1969年,日本政府就制定了《推動住宅產業標準化五年計劃》,開展材料、設備、制品標準、結構材料安全標準等方面的調查研究工作,并依靠各有關協會加強住宅產品標準化工作。1971年2月通產省和建設省聯合提出“住宅生產和優先尺寸的建議”,對房間、建筑部品、設備等優先尺寸提出建議。標準化工作是企業實現住宅產品大批量社會化商品化生產的前提,極大推動了住宅產業化的發展(紀穎波,2011)。
(三)法國法國的工業化建筑起步較早。從20世紀50年代到70年代是“第一代工業化建筑”,出現過許多“專用建筑體系”,不同體系出自不同廠商,各建筑體系的構件互相不通用。20世紀70年代后過渡為“第二代工業化建筑”,以通用構配件制品和設備為特征。1977年成立了構件建筑協會,1978年該協會制訂了尺寸協調規則。法國政府在1982年調整了技術政策,提出一套構件目錄,只要與某些其它目錄協調,并組成一個“構造邏輯系統”即可(孟剛,2005)。
(四)小結可以看出,模數協調和部件通用體系在工業化建筑發展中起到了十分重要的作用。模數協調強調的是在建筑設計階段盡量統一尺寸,做到標準化設計,而部件通用體系強調的是在部件生產階段盡量統一部件的規格尺寸,做到部件通用。兩者之間存在著緊密的聯系,設計是生產的基礎,標準化設計有助于部件的通用,部件生產是設計的延續,部件通用可以促進標準化設計。各級政府部門在修訂和制定標準時應充分借鑒國外標準,尤其是在模數協調和部件通用體系兩方面。
二、我國新型工業化建筑技術標準現狀
目前我國針對傳統建筑的標準規范已經形成相對完善的體系,其中也涉及了一些有關工業化建筑的內容,但涉及專業不全,規定分散,不成體系,本文對此按照執行范圍進行分類、總結和分析。
(一)國家標準表-1中所列標準涉及建筑設計、建筑產品、結構設計和施工驗收四方面,其中既有針對工業化建筑而制定的標準,也有針對傳統建筑制定而又涉及裝配式混凝土結構的標準。針對工業化建筑的標準大部分頒布較早,已不能夠滿足新型工業化建筑的要求,應結合新材料、新技術和新工藝等進行修訂。傳統建筑標準中關于裝配式混凝土結構的規定不夠深入,應進行深化完善。
(二)行業標準表-2中所列行業標準大部分為建筑產品標準,另外還有兩部集設計和施工于一身的綜合規程以及一部抗震標準。與國家標準情況相似,針對工業化建筑的標準頒發時間較早,應結合現狀修訂,傳統建筑標準中關于工業化建筑的規定應深化完善。
(三)地方標準從表-3可以看出,各地區已出臺的針對新型工業化建筑的技術標準在內容上基本一致,大體可分為總則、術語解釋、材料要求、建筑設計、結構設計、施工和驗收。且各技術標準和規范都集中大部分篇幅對結構設計進行了詳細規定,而其他章節則只做了原則性規定,比較概括,不夠具體、詳細,具有一定的指導作用。沈陽市作為全國首個國家現代建筑產業化試點城市,在制定技術標準方面明顯領先于其他地區。在國家住建部、省住建廳等部門的指導和大力支持下,沈陽市組織中建標準院、中建東北院、中建設計集團、沈陽建筑設計院等設計單位,以現代建筑產業化工程建設為依托,不斷豐富完善裝配式建筑技術標準體系,在構件制作與驗收、工程質量、安全、節能、檢測等方面開展技術標準體系研究編制工作(于海,2012)。
(四)在編標準目前行業標準《裝配式混凝土結構技術規程》(征求意見稿)已經,相關人員正在積極修改。該規程規定了裝配式混凝土結構的基本要求、材料、建筑設計、結構設計、框架結構設計、剪力墻結構設計、裝配板式結構設計、外墻掛板設計、構件制作與儲運、構件安裝與施工和工程驗收。另外,據北京市建委消息稱,將啟動《裝配式混凝土結構住宅建筑設計規程》編制工作,積極推動產業化住宅設計標準建設。該規程將對住宅設計中的模數協調、平面設計、外墻、內墻、樓面設計、內裝修與設備管線設計等方面進行深入研究,提出具有可操作性的技術要求,為規劃管理和建筑設計提供技術依據。由標準院作為組編單位編制的《裝配式住宅設計規范》也正處在編制中。
(五)小結目前各級標準中,關于結構設計和施工安裝及驗收的標準還比較少,應盡快修改相關標準,增加相關內容。另外雖然有一些關于建筑產品的標準,但還不能滿足新型工業化建筑的生產要求,應加緊修改現行標準并編制相應新標準。在修改和編制標準時應結合現有的地方標準和企業標準,做到能夠充分反映新技術和新工藝;并且應該與在編標準相協調,力爭做到不重復,不矛盾。另外,在生產過程上,工業化建筑和傳統現澆建筑相比,無論是設計所依據的標準規范、施工安裝標準,還是驗收檢查標準,都由于生產方式的變化而有所不同,應進行修訂。在建筑設計上,應加強有關模數協調的規定;在結構設計上,現行相關標準中幾乎沒有針對節點設計的內容,應增加相關內容;在構件部品生產上,應盡快完善關于尺寸規格、生產要求等方面的標準,盡快建立一套通用體系;在施工安裝上,現行相關標準中關于裝配式混凝土結構的規定比較分散,應進行整合,增加必要規定,尤其是關于節點連接這一重要環節的規定;在驗收檢查上,主要應修改兩方面規定:一是部分工程的驗收地點由工地現場轉移到了構件部品工廠;二是應增加關于節點連接的驗收規定。
三、對我國新型工業化建筑技術標準的修訂和建議
結合我國現行建筑技術標準規定和國外工業化建筑發展過程中制定的技術標準和要求,本文對我國發展新型工業化建筑過程中部分主要技術標準提出兩點建議。
(一)對現行主要技術標準的修訂建議1.建議。具體見表-4。另外,《建筑模數協調統一標準》、《住宅建筑模數協調標準》、《建筑門窗洞口尺寸系列》、《裝配式大板居住建筑設計與施工規程》、《住宅樓梯預制混凝土中間平臺》和《住宅樓梯預制混凝土梯段》都是為了發展工業化建筑而制定的,但制定時間較早。近幾年工業化建筑發展迅速,相繼出現了許多新材料、新技術和新工藝。上述標準應結合工業化建筑的現狀進行修訂,以適應新型工業化建筑發展。2.說明。《住宅建筑規范》中的條文大多針對現澆結構,應增加針對裝配式混凝土結構部分。《建筑物防雷設計規范》中規定構件中的鋼筋可作為防雷設施的引下線。此技術在現澆結構中易于實現,在裝配式混凝土結構中不易實現,應作相應修改。《混凝土結構設計規范》和《高層建筑混凝土結構技術規程》中沒有專門針對節點設計的內容,節點設計是裝配式混凝土結構設計的重要組成部分,應增加針對節點設計的相應內容;另外針對裝配式混凝土結構的構造要求較少,應繼續完善,如節點連接構造要求等。《建筑抗震設計規范》中對各類建筑的抗震計算和構造做出了規定,但沒有關于裝配式混凝土建筑的抗震計算和構造,應增加相應抗震計算方法和構造要求。《建筑施工組織設計規范》主要針對現澆結構進行規定,應增加針對裝配式混凝土結構施工特點的相關規定,如構件部品、施工機械等。《混凝土結構工程施工質量驗收規范》中第9章裝配式結構分項工程中,對預制構件的驗收、結構性能和裝配式混凝土結構施工做出了規定,但不夠具體,應進行完善。另外,由于構件部品在工廠生產所以在現場驗收的規定已不適用,應增加針對工廠生產驗收部分。《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》應與《建筑物防雷設計規范》進行同步修改。《混凝土結構加固設計規范》中沒有針對節點加固的方法和構造要求,節點連接處是裝配式混凝土結構的薄弱環節,應增加相應加固方法和構造要求。《外墻外保溫工程技術規程》中有大量針對現澆結構的規定,應增加針對裝配式混凝土結構的相應規定。《建筑外墻防水工程技術規程》中沒有關于構件部品連接節點的防水設計,構件部品連接節點是防水的薄弱環節,應增加相應防水設計內容。《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》是混凝土結構進行施工的重要參考,目前該圖集只針對現澆混凝土結構,應增加針對預制裝配式混凝土結構的部分。
(二)對新增技術標準的建議1.建議。(1)完善模數標準體系,增加各類建筑的模數標準,如學校模數標準、醫院模數標準、辦公樓模數標準等。(2)完善建筑產品通用體系,增加關于各類建筑產品的尺寸、規格的標準,如預制梁尺寸規格標準、預制柱尺寸規格標準、預制隔墻板尺寸規格標準等。2.說明。(1)目前我國現行建筑模數標準只有《建筑模數協調統一標準》、《住宅建筑模數協調標準》和《廠房建筑模數協調標準》三部,應完善模數標準體系,增加各類建筑模數標準。(2)目前我國建筑產品標準體系還不夠完善,通用體系尚未建立,許多建筑產品缺乏與之對應的尺寸、規格的標準,應增加各類建筑產品的尺寸規格標準。
四、結論
為了找出目前我國新型工業化建筑技術標準體系存在的問題,同時借鑒國外典型的成功經驗,對完善我國新型工業化建筑技術標準體系提出建議,本文主要開展了以下工作并得到相關結論。
(一)對我國新型工業化建筑技術標準進行總結和分析目前我國已經出臺了一些關于新型工業化建筑的國家標準、行業標準和地方標準。其中國家標準和行業標準大都頒布較早,已不能滿足新型工業化建筑的建造,地方標準大都只對結構設計進行了詳細規定,而其他方面則比較概括。
(二)對典型國家的技術標準特點進行總結對瑞典、丹麥、日本和法國的技術標準特點進行總結,雖然四國在做法上不太一樣,但是基本上都體現出了模數協調和部件通用體系在技術標準中的重要性。
關鍵詞:高層建筑;混凝土結構;優化設計
隨著城市化進程步伐的加快,混凝土作為建筑工程施工中主要的施工材料之一。在實際的建筑施工中,混凝土具有很高的結構強度和剛度等優勢,但是,混凝土也容易受環境因素的影響,出現一些裂縫等問題。為了充分發揮混凝土在建筑工程中的優勢,需要對混凝土的結構進行優化設計,最大程度的減少因環境因素的影響出現裂縫等現象。
一、混凝土結構分析
混凝土廣泛的應用在高層建筑結構中,利用混凝土對外包殼等建造主要的承重結構。利用混凝土進行建筑能夠增強整體的強度,強化耐高溫性,利于維護,降低成本投入。混凝土結構的特定優點都是同等材料所沒有的,隨著我國高層建筑混凝土結構不斷優化發展,混凝土結構在我國高層建筑中被廣泛應用,也是我國建筑中最為熟悉的建筑結構型式。
1.1 組合結構
組合結構主要包括鋼筋混凝土組合結構以及組合砌體結構兩種,組合砌體結構主要采用磚砌體構件,采用磚砌體構件與鋼筋混凝土構件組合而成。當軸向力的偏心距超過0.7v(v指由截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離)時,砌體的承載力就會不足,這時候的截面尺寸就會受到一定的影響。鋼筋混凝土組合結構具有鋼筋混凝土結構優點以外,對環境污染較小,能夠節省大量的鋼材,對建筑過程中的成本能夠有效的節省。并且科技含量水平高。在組合結構中,混凝土被填充在鋼管中,鋼管中的混凝土在三向受壓的作用下能夠提升混凝土的抗壓性能,同時節省大量的鋼材。在特定條件下,組合結構能夠取代鋼筋混凝土結構,使組合結構能夠廣泛的應用在各個方面的建筑中。
1.2 新型結構
在高層建筑結構體系中,采用最多的就是剪力墻體系等技術。在新型的建筑結構體系中,主要采用筒體的組合方式進行區分。在新型結構體系中主要有三個方面的內容:筒中簡體系、框筒體系、束筒體系。對于傳統的單片平面體系,新型筒體結構具有更大的抗側性,并且承載力較大。在功能多種、應用廣泛的高層建筑中,新型的結構體系比較實用。
二、高層建筑結構設計的基本原則
建筑結構在設計中必須以實用、便于施工、安全可靠為設計點進行設計,通常情況下要滿足以下幾大原則:
2.1結構安全
建筑的結構必須滿足在使用年限中可以承受的各種情況,一旦在使用過程中出現了不可抗拒力的破壞,建筑的結構必須保證穩定性,不至于直接倒塌。
2.2可施工性
不論任何設計,必須在設計的過程中將施工問題首先進行考慮,如果設計標準與實際施工背道而馳.在好的建筑設計業不可能轉化為實體建筑,來為我們服務。
2.3使用壽命
當建筑物投入使用后、建筑物的必須滿足設計年限中的使用要求,不能再無外力擾動的情況下出現裂縫、變形等質量問題。
三、高層建筑混凝土結構設計易出現的問題
3.1結構選型問題
在新執行的規范中對建筑的結構選型設計增加了很多限制性,首先限制了結構的規則性然后對建筑設計中出現的超高問題和抗震問題加以深化,對于高層建筑結構設計的規則性,在新出臺的建筑規范章程的相關規定中,變動挺大,新的規范標準在結構設計方面增加了一系列的限制條件。比如,新的規范制度用強制性的條文規定了“建筑物不應該采用嚴重不規則的建筑設計方案”。所以,在進行高層建筑結構設計時,相關人員應注意遵守新規范制度中的限制性條件,對于設計中的不符合規定問題根據實際情況及時的調整,避免為后期設計工作留下隱患。
3.2地基和基礎設計中的問題
在柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中,往往會忽視建筑物沉降帶來的附加應力的影響,而產生沉降變形以及共同受力,如果沒有考慮其產生的附加應力,會使底板偏于不安全,還可能導致地下室底板承載能力不足而引起其開裂,在采用天然地基狀況下,會帶來更為顯著的影響。
3.3結構分析計算的問題
在計算機使用非常廣泛的今天,計算機帶給了人們極大的便利,工作效率大大提高的同時,社會日常工作和生活對計算機的依賴程度越來越深。在建筑結構設計中,深化計算機的應用,合理地使用計算機,使建筑物更安全舒適、更美觀經濟是建筑設計人員任重而道遠的責任。我們在設計中及與其它設計單位交往的過程中發現,雖然采用了CAD但在結構施工圖中出現了許多概念性的錯誤和計算錯誤,有些錯誤可能會導致嚴重的后果。在實際工程中,我們應該重視抗震概念設計和構造設計的問題,避免過分依賴計算機.這樣才能設計出更經濟.更安全舒適、更美觀經濟的建筑。
四、高層建筑中混凝±結構優化設計策略
4.1結構安全性
高層建筑的人群密度較高,在災難發生時,不方便逃生,其災難后果比一般的建筑要嚴重很多。在具體的設計過程中,設計人員必須重視混凝土結構的設計,并采取相關的優化策略,最大程度的降低災難程度。其結構安全性優化策略:一是在保證高層建筑的整體功能和質量的前提下,將能夠影響高層建筑結構穩定性、結構自振性和環境因素予以考慮,盡可能的減少混凝土和鋼筋的使用量;二是需要綜合的考慮高層建筑的承載力,應該將建筑結構承載標準與施工材料的最大承載力進行相關的計算,最大程度的減少高層建筑的自身重量,提高其自身的結構安全性。
4.2抗震性
地震對高層建筑的穩定性具有很大的威脅,在設計過程中,設計人員需要重視高層建筑的抗震性。在具體的設計過程中,設計人員盡可能的選擇平面布局比較簡單規則的,減少一些不對稱或是過長延伸翼的使用,多使用一些對稱的結構,對高層建筑的整體結構進行科學合理的規劃設計,確保高層建筑的自身重量和結構強度能夠均勻的分布,提高其抗震性。
4.3耐久性
耐久性主要體現在其混凝土結構的耐久性,其優化策略主要表現在以下幾個方面:
1、混凝土材料的選擇。設計人員需要在保障混凝土質量和基本性能的前提下,盡可能的選用一些在穩定性、抗入侵性等方面強的混凝土進行高層建筑的施工,在具體的施工過程中,可以添加一些外加劑增強混凝土自身結構的穩定性。
2、優化結構設計。在具體的設計過程中,需要充分的考慮不同構件所處的環境差異,將其混凝土結構的設計進行差異化的設計和材料的選用,保障其結構的穩定性,延長建筑的使用年限。
3、結構構造設計合理化。設計人員需要結合建筑的使用年限和環境特點,設計并使用45毫米厚的混凝土保護層,減少對高層建筑混凝土、鋼筋的腐蝕程度,提高其整體結構的穩定性,延長使用年限。
總之,想要實現高層建筑鋼筋混凝土結構的優化,需要從建筑結構的各方各面進行優化改進。建筑結構設計師在進行結構設計時需要對建筑的外形、功能以及安全各方面進行全面的考慮,實現建筑鋼筋混凝土結構的優化設計,滿足用戶使用需求、減少建筑建設成本的同時確保建筑使用過程中的穩定性。■
參考文獻
【關鍵詞】公路;涵洞;結構設計
前言
隨著我國公路工程投資建設規模的快速發展,作為公路工程附屬結構的涵洞的數量與日俱增。國內一些管理單位、高等院校以及設計單位通過對一些已建高速公路涵洞進行調查發現,相當多的涵洞存在病害,譬如:洞身不均勻沉降導致路面開裂;涵洞滲水、積水;洞身局部開裂;沉降縫錯位、撕裂等等,不一而足。
1 涵洞定義
根據《公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2004)》(以下簡稱《通用規范》)第1.0.11條規定,橋梁和涵洞以單孔跨徑5m為界,單孔跨徑
2 設計規程、規范
與橋梁相比,涵洞的技術復雜程度較低、工程規模較小。但,因為它橫穿公路,又不同于路外一般的排水構造物,結構措施不到位或地基處理不當都可能會產生病害并危及道路安全。
在《細則》頒布前,公路涵洞沒有專用設計規范,僅在《通用規范》和《公路場工橋涵設計規范》(JTG D61-2005)中能見到一些原則性的、簡單的規定,所占篇幅較少。設計人員采用的設計規范具有較大的隨意性。結構設計人員往往首先采用自己最熟悉的本專業的規范,如:建筑結構規范、給排水結構規范、橋梁規范或水工規范等等,甚至經常出現混用不同規范體系的情況,這是很不合理的,可能導致設計結果在安全度、適用性方面留下隱患。隨著《細則》的頒布實施,公路涵洞設計以公路體系規范作為設計依據,規范體系較為完整、全面,也更具針對性。
2.1 規程、規范的使用原則建議
2.1.1 建議以公路規范體系作為設計依據。
2.1.2 不同規范體系不能混用。雖然結構專業現行各規范體系基本都遵照以概率理論為基礎的極限狀態設計方法,但各規范體系所采用的目標可靠指標可能不同,如表1所示。各規范體系的材料強度分項系數、荷載分項系數、荷載組合規定、計算公式都不盡相同。顯而易見,混用規范體系很容易造成設計結果的可靠度不足或偏大,因此,應避免這種做法。
2.1.3 各規范體系雖不能混用,但可以相互補充、局部引用。這主要指一些特定荷載的取值和計算方法、一些特定結構的結構分析方法、特定的構造措施等在不同規范體系之間的取長補短和相互借鑒。例如:過路圓形管涵的結構設計可以部分借鑒排水管道規范,因為排水管道規范關于管道及接口、管基的內容要比《細則》更為詳盡,也更加權威。應該特別注意的是,為了避免混用規范體系,在局部引用其它體系規范時,一定要在設計依據中明確指出引用某規范的某一章節,甚至某一公式。那種將所能想到的規范名稱統統列在設計說明書中的做法是不可取的。
2.2 建議采用的設計規程、規范
《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2004) ;《公路涵洞設計細則》(JTG/T D65-04-2007);《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2004);《公路橋涵地基與基礎設計規范》(JT-GD63-2007) ; 《公路工程抗震設計規范》 ( JTJ 004-89);《公路污工橋涵設計規范》(JTG D61-2005) ;《給水排水工程埋地預制混凝土圓形管管道結構設計規程》(CECS 143 :2002)第6一8章;《給水排水工程混凝土構筑物變形縫設計規程》( CECS117:2000);《混凝土結構耐久性設計與施工指南》 (CCES 01-2004,2005年修訂版)。以上規程、規范應隨著版本的不斷更新采用最新頒布施行的版本。根據工程的具體情況,這些規范可適當取舍。
3 結構設計標準
3.1 設計基準期
《通用規范》第1.0.6條規定:公路橋涵結構的設計基準期為100年。
3.2 設計使用年限
國務院頒布的《建設工程勘察設計管理條例》第二十六條明確規定“編制施工圖設計文件,應當滿足設備材料采購、非標準設備制作和施工的需要,并注明建設工程合理使用年限”。
目前,我國公路體系規范對于橋涵結構設計使用年限未做規定,這不僅與國際慣例不符,也與我國《建設工程勘察設計管理條例》的要求相背離。國際上對橋隧等基礎設施工程的設計使用年限多為100年,且有進一步延長的趨勢。如:歐共體規定為100年,美國規定為不小于75-100年,日本建筑學會規范規定為100年;在國內,現行鐵路、地鐵規范明確規定為100年,工民建規范規定為5-100年,且均為強制性條文。顯然,在這方面我國公路體系規范已欠全面。為了適應國際化發展趨勢并滿足國內法律法規的要求,公路橋涵逐步完善設計使用年限的規定勢在必行,設計單位、設計人員對此應有足夠的認識。
設計使用年限指的是“正常設計、正常施工、正常使用、正常維護”條件下工程在技術性能上能滿足安全和使用要求的最低年限。可以看出,體現設計人員責任的最主要部分是“正常設計”,內容包括采用合適的設計基準期、采用正確的原則和方法進行承載能力極限狀態、正常使用極限狀態設計以及足夠耐久性的設計。在設計文件中列出設計使用年限并非意味著設計單位或個人單方面對設計使用年限的獨立承諾,它要靠設計、施工、管理與維護各方的共同努力來實現。
根據中國土木工程學會標準《混凝土結構耐久性設計與施工指南》(以下簡稱《指南》)第3.2.2條,公路混凝土涵洞的設計使用年限分級為一、二級,對應的設計使用年限分別為100年、50年。見表2。
這樣的規定是合適的,雖然涵洞的技術復雜程度較低、工程規模較小,但其維修、翻建或拆除不僅會影響路面結構,而且會影響到路基,不僅會造成較大的經濟損失,對交通的干擾也很大,會嚴重影響道路的使用功能。
3.3 安全等級和結構重要性系數
建議涵洞結構的安全等級為二級,結構重要性系數γ0=1.0。
《通用規范》第1.0.6條、《細則》第9.1.2條規定:涵洞結構的安全等級為三級,結構重要性系數γ0=0.9,標準偏低,與《指南》規定的涵洞的設計使用年限不匹配。換個角度考慮,正因為涵洞在整個道路工程中所占比重較小,適當提高其設計標準還是劃算的。
參考文獻
[關鍵詞]建筑結構;設計;安全度
中圖分類號:TU523 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)29-0170-01
一、我國結構設計安全度的現狀
我國的建筑結構設計安全度已不適應當前國情的需要,自20世紀50年代以來,我國建筑結構的設計方法,經歷了容許應力設計法、破損階段設計法、極限狀態設計法和概率極限狀態設計法的重大變化。在結構設計標準中。安全度主要表現為安全系數(容許應力法、破損階段法)、分項系數(極限狀態法)和可靠指標(概率極限狀態法)同時還與其它許多因素有關,如結構的構造規定、荷載標準值與材料強度標準值的取值、構件承載力計算公式及結構內力分析的精度等。從50年代到現在,我國建筑結構的設計標準不論在方法或具體內容上都有了很大的發展和提高,但在結構設計的安全度要求上,卻一直沒有大的變動,與國際通用設計標準相比始終處于低水平的安全度。
需要多大的安全才算安全?這并不是一個單純的技術問題。從根本上說,結構設計安全度的高低,是國家經濟、資源狀況、社會財富以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。提高結構的安全度,必然會增加結構造價和耗費更多的材料,但能相應降低結構失效的風險,所以確定建筑結構設計的安全度,還應體現投資者或業主的利益,在結構造價與結構風險之間權衡得失,尋求較優的選擇。
關于工程事故與設計安全度的關系,有人認為國內發生的工程事故與現行規范的安全度沒有關系,規范的安全度是夠的。文獻就指出。上世紀50年代的結構設計方法與現在近似,當時所用的混凝土強度很低,只有110#-140#,比現在的C15還低,其施工手段也很落后,混凝土用體積配合比,人工攪拌,沒有振搗器,而施工發生安全事故的卻很少,因此可以說,現在的安全事故與結構設計安全度是沒有連帶關系的。
不過也有專家指出,一些工程事故往往由多種因素綜合造成,施工質量差、設計有毛病、結構安全儲備又偏低,加在一起終于釀成大禍。這類情況不是由于野蠻施工和管理腐敗,較高的安全度總是與較低的失效概率相聯系,這是客觀規律。實際上,結構安全度只是對結構截面強度安全的一種度量,與此相關的還有荷載和材料強度標準值
的取值等因素。影響結構安全性的因素太多,安全度是保證結構安全性的重要方面但不是全部。有些設計人員往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要,而忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性,以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性,造成結構設計不合理,從而引發工程事故。
二、建筑結構設計安全度需要重視的問題
建筑結構設計安全度的高低,是國家經濟和資源狀況、社會財富積累程度以及設計施工技術水平與材料質量水準的綜合反映。確定工程的安全度在一定程度上需以概率和統計為基礎,但更多的須依靠經驗、工程判斷及綜合考慮。
與國際上一些通用標準相比,我國混凝土結構規范設定的安全度水平偏低,有的偏低較多。這體現在涉及結構安全度的各個環節中,如我國混凝土結構設計規范取用的荷載值比國外低,材料強度值比國外高,估計結構承載力所用計算公式的安全裕度低于國外甚至在個別情況下偏于不安全,對結構的構造規定又遠比國外要求低。現行規范安全度與國際相比雖然偏低,但是可以接受,這是數十年來成功建成數百億平方米建筑物的長期實踐加以證實的。
三、提高建筑結構設計的安全度分析
(一)可考度理論的利用
可靠度理論是分析結構安全性的一種有效手段。我國已頒布統一標準,要求結構設計規范按可靠度理論設計。該理論用失效概率度量結構的可靠性,通過將抗力和作用效應相互獨立,將隨機過程化為隨機變量并以經驗為校準點,成功地將這一理論用于建筑結構設計規范中,這是我國規范先進性的一種表現。但該理論在應用上還有其局限性,理論本身也有一些方面未能突破。因此,規范采用可靠度理論應采取實事求是的態度,能用的盡量用,尚不成熟的將來再用。
(二)盡可能的減少墻體改造
在房屋的后期裝修上,禁止拆除承重墻和關鍵的結構部分,因為所有的建筑在設計過程中,已經在結構、設計方面進行了非常周密的,嚴謹的計算,已經在抗震技術標準達到了相應的技術要求,拆除了以后,可能直接會影響這棟樓所有的力學反映。在設計過程中,盡量避免這種設計的拆除,盡量在結構改造方面,少做文章。而之所以出現很多墻體改造現象,還是跟前期的建筑設計有關,前期的建筑設計中戶型設計是不是達到業主滿意是前期結構設計中一個關鍵的標準,后期業主要改造裝修,不僅是室內設計的問題,更是建筑設計的問題。
例如復式和錯層的房子很多室內設計師在設計過程中,往往拆除改動是最多的,由于空間比較大,要想達到合理的狀態,可能業主家庭成員不同,文化底蘊不同,消費的方式不同,生活方式不同,導致對空間的需求不同,就會出現空間調整。像這類的房子室內設計更應該在建筑設計時就介入,把建筑設計提前做好,盡量避免在后期室內設計過程中對結構調整。
(三)建筑結構調整中安全度把握
在結構方面盡量少做調整或者不做調整,即使有了調整以后,一定要做結構的加固,建議采用鋼結構的措施來進行加固。在整個建筑空間里,鋼結構是相對比較安全的。比簡易墻結構安全度更高。鋼結構和原來的墻體有一個連接的問題,就需要在設計方面,特別要注重。在設計過程中,鋼結構和原始結構調整完以后,如何連接,這方面的技術要有待于加強。倡導一旦進行承重結構的空間調整,一定邀請專業的結構工程師參與整體的設計,來滿足空間結果的安全要求。
建筑結構安全與建筑物整體安全息相關,在設計或施工階段施工質量不合格極容易導致建筑物傾斜、墻體開裂,甚至部分地方坍塌等嚴重事故。故此,結構設計人員應具備高度的責任心,針對具體工程和施工的特點,在需要時可以選用高于規范規定的最低要求,并能夠考慮結構的耐久性要求,充分考慮業主以及自身信譽的長遠影響。此外,還要從結構的體系、構造、材料選擇設計以及施工和使用中的各個環節保證建筑結構的安全性,充分保障建筑業主的人身財產安全。
結束語
建筑結構安全與建筑物整體安全息相關,在設計或施工階段施工質量不合格極容易導致建筑物傾斜、墻體開裂,甚至部分地方坍塌等嚴重事故。故此,結構設計人員應具備高度的責任心,針對具體工程和施工的特點,在需要時可以選用高于規范規定的最低要求。并能夠考慮結構的耐久性要求,充分考慮業主以及自身信譽的長遠影響。此外,還要從結構的體系、構造:材料選擇設計以及施工和使用中的各個環節保證建筑結構的安全性,充分保障建筑業主的人身財產安全。
參考文獻
[1]王仲慶.對提高建筑結構設計可靠度的看法.建筑經濟.2008
【關鍵詞】高層建筑;結構設計;鋼筋混凝土
1.前言
我國施工建設的建筑高度不斷提升,隨之而來的是高層樓房建筑類型和功能日趨復雜,這必然對鋼筋混凝土高層結構設計提出了更高的要求。通過查閱大量的資料以及本人設計實踐發覺,在設計鋼筋混凝土高層結構時,難免就會造成設計失誤或者遺漏設計的狀況發生。為了能夠在很大程度上避免這種失誤和漏洞的產生,展開鋼筋混凝土高層結構設計分析有重要的意義。
2.概念設計
確保結構抗震性優越的一種設計方法即概念結構設計。選取結構方案應當有助于高層建筑防震,在對外延結構以及構件進行設計時應當考慮到,采取何種舉措來規避薄弱環節受到損害,即使有局部被破壞的現象發生,怎樣降低對建筑物整體的影響力;在對靜定結構進行設計時,應當采取兩道防線的舉措等每個設計環節中都應將概念設計融入其中。因此概念結構設計在整個結構設計中起著非常重要的作用,設計師和建筑師應當注重概念設計中的各項規定,這樣才能夠確保整個設計方向的正確性。因此在概念結構設計上應當考慮以下幾個因素:
2.1結構體系因素
在構建結構體系時一定要注重選擇有規則的立面和平面,選擇的結構體系要抗風性和抗震性強,且具有經濟可行性。同時,要保證結構體系的設計簡圖明確,設計的地震傳送路徑具與結構設計相適應。
2.2概念設計中的彈性設計
在大部分建筑施工中,彈性設計只是針對小級別的地震,而概念設計下的結構構造,是以“大震不倒,中震可補”為原則。不過至今沒有得到驗證,所以概念設計的這一原則是否有效,沒有得到實踐性檢驗。為了能夠滿足這一原則,有關專家提出了系統的設計標準:大地震或者中級地震的彈性設計標準;大地震或者中級地震不屈服設計的標準;要求施工單位要確保“三水準”設計標準。
2.3設計的個性化
在概念設計中提出的結構設計應當使建筑物具有個性化,即在保證建筑物設計具有抗震性的基礎上,將建筑物結構設計從宏觀定向目標過渡到多樣化設計目標中。在設計時,設計者可以根據業主的要求來選擇不同抗震級別設計,根據業主防震抗震需求來運用“彈性設計”和“不屈服設計”。
3.高層結構設計中的常見問題及解決辦法
3.1結構選型的常見問題以及解決辦法
(1)結構選型中的結構體系問題的解決辦法
有較好地基的高層建筑,在保證上部結構不變形的情況下,應使剛度盡可能減弱。這時寬高比例,可以利用合適的結構設計和基礎來實現。同時為了確保上下層剛度勻實,可以將塔樓長剪力墻用輕型墻隔開成為斷肢墻來分擔剛度。在規范中明確規定對上下層進行調控轉角比例為1時,可以替代轉換層上下兩層剛度的比例值公式。增加水平加強層的側邊剛度時,會給予外柱較大的剪力,所以不宜使用。
(2)結構超高問題的解決辦法
在設計抗震級別越高的高層建筑時,樓層的限制高度的級別也就越高。特別是新規實施以來,對超高問題有了明確的限定,當下不但設置有A級高度建筑物,而且還添設了B級別高度的建筑物。所以,高度是結構設計中應當嚴格把關超高這一環節,特別是在進行B級建筑物進行設計時,一旦超高,設計方案和處置手段會發生巨大改變。在現實工程設計時,由于高度級別變化之后沒有重新修改結構類型,而導致結構設計圖無法被審批。因此高度問題是結構設計中一項重大問題,需要設計師和建筑師的重視。
(3)設定短肢剪力墻問題的解決辦法
剪力墻是指兩根連梁之間的橫截面高度和厚度的比例是5-8的墻。在高層建筑中設置斷肢剪力墻,增添了較多的限制條件。所以設計高層建筑結構時,工程師為確保工程的順利進行,只有在不得已的條件下才會設計短肢剪力墻。
3.2地基基礎設計的常見問題及解決辦法
地基基礎設計的設計好壞直接關系到下一個設計環節能否順利進行,所以結構工程師比較注重該環節的設計。同時地基基礎設計還關系著工程造價的問題,所以在該階段如若出現問題,會造成巨大的虧損。
地方性規范重要性的問題是地基基礎設計關鍵問題,我國國土面積大,地質狀況千奇百怪,一本國家出臺的《地基基礎設計規范》,并不能滿足全國每個地方對地基與基礎的具體規定。所以,在以國家標準地基基礎設計規范為基礎的前提下,每個地區都有符合個區域性具體、系統的地基基礎設計方法和經驗,使得設計的地基基礎更加精確和詳盡。因此在設計地基基礎時,必須要深入的學習地方性地基基礎規范,這樣才能夠使設計出來的地基基礎符合工程設計需要,為保證下面環節順利設計奠定基礎。
3.3結構計算與分析中的問題以及解決辦法
基于建筑房屋建設施工中的新規不斷下發,使得各類計算軟件的版本也在不斷更新。然而更新后的計算軟件會時常出問題,究其原因有軟件本身的問題,也有工程師對軟件的規范不能了解所致。所以,工程設計師只有準確的使用計算機軟件來確保內力分析更加精確和高效,同時按著設計要求來處理,才能夠保證工程設計質量達標。下面就開始對結構計算分析中的問題進行探討。
(1)計算模型的選取
針對普通結構設計,采取的模型應當是樓板整體平面內無限剛假設模型;樓板分塊平面內的無限剛模型,則可以運用在錯層和多塔結構中;既能選擇彈性連接板模型,也能應用樓板分塊無限剛模型的結構有在樓塔上面相連接的多塔型結構、樓板個別部位有大洞的結構等幾種。在運用各個模型時,不是死板硬套而是從實際出發,來靈活運動各個模型。不過在選擇計算模型時應當以極少的計算量來使預期分析的精度需求達標為原則,選用模型時要審時度勢,分清狀況來選擇合適的模型,如果只是一味的使用剛性樓板,就會導致計算墻肢的值偏小,施工時就極有可能引起事故。同時彈性樓板的采用也要根據實際情況來,以免計算量過大,浪費人力物力。
(2)抗震等級確定的問題即解決辦法
《高層建筑混凝土結構技術規程》中規定了普通的高層建筑的抗震等級。規定中指出主樓連接的整個樓群抗震級別要高于主樓的抗震級別;對于較復雜的高層建筑物,除了以上的要求之外,還應當滿足第十章的要求。針對地下室的結構設計,地下室的上部結構牢固點即地下室天花板,進行抗震級別設計時,負一層的抗震等級應當與上部結構級別相同。負一層以下的抗震級別視情況而定,一般是設置為抗震級別三級,也可以設置更低的抗震級別。
4.結論
想要做好高層建筑結構設計這項非常復雜的工作,使工程技術員明確設計規范,將計算機軟件合理運用起來,在最大程度上避免設計過程中錯誤或者遺漏的發生,降低結構設計中的不確定因素,是本文分析鋼筋混凝土高層結構設計中的常見問題的初衷,希望通過本文分析能夠給予相關人員以借鑒。
參考文獻:
[1]張志強. 鋼筋混凝土高層結構設計常見問題分析[J]. 城市建筑,2013(18):56.