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混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，這些注意事項(xiàng)要明確
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指用配有鋼筋增強(qiáng)的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。承重的主要構(gòu)件是用鋼筋混凝土建造的。接下來我們匯總了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)注意問題。
關(guān)于超長結(jié)構(gòu)的問題
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為55 m, 同時(shí)規(guī)定當(dāng)采取后澆帶分段施工, 專門的預(yù)加應(yīng)力措施或采取能減小混凝土溫度變化或收縮的措施且有充分依據(jù)的, 伸縮縫間距可適當(dāng)增大。這兩條使我們在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中較難把握。工程實(shí)例中超過55 m 就設(shè)置伸縮縫, 這顯然是很難保證的,而且在采取后澆帶分段施工后很難控制房屋的長度而不至于產(chǎn)生裂縫等不良現(xiàn)象。
出現(xiàn)此類狀況這取決于各地區(qū)的溫差及混凝土不同的收縮應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須對梁柱配筋進(jìn)行概念上的調(diào)整。首先是長向板鋼筋應(yīng)雙層設(shè)置, 并適當(dāng)加強(qiáng)中部區(qū)域的梁板配筋, 筆者認(rèn)為中部區(qū)域作為一個(gè)中點(diǎn)必然受較大應(yīng)力, 而兩側(cè)梁柱, 特別是邊跨的柱配筋必須加強(qiáng)以抵抗溫度應(yīng)力帶來的推力, 而超長結(jié)構(gòu)在角部容易產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也須我們在設(shè)計(jì)中對角部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)超過70 m 時(shí), 應(yīng)采取特殊的措施才能不設(shè)置伸縮縫, 如采用預(yù)加應(yīng)力, 摻入抗裂外加劑等等, 而且作為超過70 m 的結(jié)構(gòu), 必須對溫度及收縮裂縫采取定量的分析, 并相應(yīng)施加預(yù)應(yīng)力, 這在許多工程實(shí)例中應(yīng)用的效果也是眾目共睹的。如果對超長結(jié)構(gòu), 不能有效的分析清楚受力情況, 筆者建議還是應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置伸縮縫, 畢竟建筑上縫只要處理得當(dāng)還是不影響觀瞻的。
關(guān)于樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中對于筏板厚度的取值問題
樁筏基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中對于筏板厚度的取值, 一般是先按建筑層數(shù)估算筏板厚度, 常規(guī)是按層數(shù)×50 mm 來估算。例如一幢十八層的小高層住宅, 我們則先按18×50= 900 mm設(shè)定筏板厚, 然后再根據(jù)排樁情況, 分別驗(yàn)算角樁沖切,邊樁沖切及墻沖切, 群樁沖切。一般情況均為角樁沖切來控制板厚, 但這里主要強(qiáng)調(diào)一個(gè)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)下的群樁沖切, 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于墻體不封閉, 故取值群樁沖切邊界時(shí)有相當(dāng)大的困難, 而群樁沖切由于樁群重疊面積較大, 應(yīng)是一種不利狀態(tài)。因此, 一般建議是取值幾個(gè)大層間近似作為沖切邊界, 所圍區(qū)域內(nèi)短肢墻體內(nèi)力則作為抗力抵消, 雖不完全準(zhǔn)確, 但區(qū)域放大后, 邊界的開口效應(yīng)有所削弱, 是可行的。
關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問題
從結(jié)構(gòu)角度來講, 如果能出挑板, 能調(diào)勻邊跨底板鋼筋, 特別是當(dāng)?shù)装邃摻钔ㄩL布置時(shí), 不會(huì)因邊跨鋼筋而加大整個(gè)底板的通長筋, 較節(jié)約。出挑板后, 能降低基底附加應(yīng)力, 當(dāng)基礎(chǔ)形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時(shí), 加挑板就可能采用天然地基。必要時(shí)可加較大跨度的周圈窗井。窗井部位可以認(rèn)為是挑板上砌墻, 不宜再出長挑板。雖然在計(jì)算時(shí)此處板并不應(yīng)按挑板計(jì)算。當(dāng)然此問題并不絕對, 當(dāng)有數(shù)層地下室, 窗井橫隔墻較密, 且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時(shí), 可靈活考慮。當(dāng)?shù)叵滤缓芨?出基礎(chǔ)挑板, 有利于解決抗浮問題。此外, 從建筑角度講,取消挑板, 可方便柔性防水做法。當(dāng)為多層建筑時(shí), 結(jié)構(gòu)也可謙讓一下建筑。
關(guān)于強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)理念
強(qiáng)柱弱梁的概念主要是針對小震不壞, 中震可修, 大震不倒的抗震設(shè)防目標(biāo)而提出的。柱破壞了建筑物整個(gè)都會(huì)傾覆, 而梁破壞則僅是某個(gè)區(qū)域失效, 因此, 柱較之梁破壞的損害更大, 當(dāng)前我們的經(jīng)濟(jì)已高速發(fā)展, 我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中一定要將這一概念設(shè)計(jì)貫徹下去。必須嚴(yán)格控制柱軸壓比, 筆者認(rèn)為軸壓比在任何情況下均不宜超過0.9%, 且我們對柱斷面及配筋設(shè)置時(shí)應(yīng)分部位處理,建議邊柱, 角柱應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng), 特別是角柱, 建議應(yīng)全柱加密箍筋, 且配筋率不宜小于1%, 所有框架柱, 不包括小截面柱, 建議縱筋均應(yīng)大于20, 且柱筋品種不宜過多, 矩形截面柱盡可能對稱配筋。而對梁配筋則建議應(yīng)配足梁中部筋, 而支座筋則可通過調(diào)幅讓其適當(dāng)降低, 以使地震作用下能形成梁鉸機(jī)制, 防止柱先于梁屈服, 使梁端能首先產(chǎn)生塑性鉸, 保證柱端的實(shí)際受彎承載力大于梁端的實(shí)際受彎承載力。
關(guān)于板面設(shè)置溫度應(yīng)力筋的問題
根據(jù)規(guī)定在溫度收縮應(yīng)力較大的現(xiàn)澆板區(qū)域內(nèi), 鋼筋間距宜取為150 mm ~ 200 mm, 并應(yīng)在板的末配筋表面布置溫度收縮鋼筋, 板的上下表面沿縱橫兩個(gè)方向的配筋率均不宜小于0.1%。對于規(guī)則較短的建筑物我們可以在各樓面邊跨及屋面層設(shè)置相應(yīng)的溫度應(yīng)力鋼筋, 而對于超長結(jié)構(gòu), 則建議在超長結(jié)構(gòu)的長向均應(yīng)設(shè)置雙層鋼筋。其余部位則可因人而異, 功能重要的區(qū)域設(shè)置, 有條件的建設(shè)子項(xiàng)設(shè)置, 而不必過于強(qiáng)調(diào)。另外值得注意的問題是: 當(dāng)?shù)叵率曳ぐ搴穸却笥? 200 mm 時(shí), 可在筏板中間配置溫度收縮應(yīng)力鋼筋以抵抗大體積混凝土所產(chǎn)生的收縮及溫度應(yīng)力, 配筋量筆者建議取1 /2筏板厚的0。1%, 且不小于Φ12@ 200。
關(guān)于對梁筏基礎(chǔ)板筋位置的設(shè)置問題
彈性梁筏基礎(chǔ), 由于考慮水浮力下底板所受向上的反向力, 設(shè)計(jì)人員會(huì)要求筏板面筋能置于地梁主筋以下, 而地梁配筋有時(shí)較多甚至配置雙排筋, 再加上梁箍筋則施工中引起板筋的彎折相當(dāng)困難, 遇到人防工程則更難施工。筆者認(rèn)為從受力傳遞過程來說, 板筋設(shè)置必須準(zhǔn)確, 但考慮施工困難及相應(yīng)板保護(hù)層的損失, 建議可以作適當(dāng)放松。
關(guān)于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有兩個(gè)重點(diǎn)問題值得我們防范,處理不當(dāng)經(jīng)常會(huì)成為薄弱環(huán)節(jié), 這也是抗震審查中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的問題。
(1)對普通長墻的界定, 根據(jù)規(guī)定一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻, 短肢剪力墻是指截面高度與厚度之比為5~ 8的剪力墻。這明顯出現(xiàn)了一些難度, 高厚比為7.9 倍及8.1倍的兩種墻受力特性截然不同, 由此而引起的配筋亦相差甚遠(yuǎn)(對四級(jí)剪力墻而言, 短肢剪力墻在一般部位的配筋率要求大于1.0%, 而普通墻則僅要求邊緣構(gòu)件配筋率0.4%, 墻身部分配筋率僅為0.2%。) 因此筆者在布置長墻時(shí)建議控制高厚比大于9, 這樣就與短肢剪力墻有所區(qū)分而不會(huì)混淆。
(2)關(guān)于小墻肢根據(jù)規(guī)定矩形截面獨(dú)立墻肢的截面高度不宜小于截面厚度的5 倍, 因?yàn)楫?dāng)墻肢高厚比較小時(shí)受力特性是脆性破壞, 屬抗震不利構(gòu)件。
因此, 筆者認(rèn)為在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免次類構(gòu)件的出現(xiàn), 特別是高厚比小于3的小墻肢應(yīng)不出現(xiàn), 如出現(xiàn)建議按構(gòu)造柱考慮, 不作為抗側(cè)力構(gòu)件, 否則應(yīng)按框架柱設(shè)計(jì), 盡量降低軸壓比, 加強(qiáng)配筋。
關(guān)于地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問題
地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直也是值得結(jié)構(gòu)工程師非常重視的方面, 不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行, 同時(shí), 也是因?yàn)榈鼗A(chǔ)也是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素, 因此, 在這一階段, 所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。所以, 在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí), 一定要對地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí), 以避免對整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。
