混凝土设计下建筑结构论文

时间:2022-08-15 10:27:09

混凝土设计下建筑结构论文

1建筑结构混凝土设计的现状分析

自改革开放以来,我国的混凝土施工技术不断提高,混凝土材料的研究与开发也得到了迅速发展。当前混凝土结构的应用十分广泛,不管是陆地还是海洋工程中都可以看到它的身影,混凝土的普遍应用也可以看做时展的印记。虽然目前在建筑行业中钢结构迅速兴起,但是由于其存在一些尚未解决的问题,混凝土依然是建筑施工中应用最多的一种形式。在当前我国钢结构施工水平相对偏低的情况下,混凝土几乎霸占了大部分地区的建筑市场。随着我国建筑施工技术的不断发展,混凝土逐渐成为建筑工程中十分重要的结构材料。但当前在建筑行业的实际应用中,混凝土在结构与设计方面依然存在一些问题,表现为混凝土结构的设计不尽完善、设计技术水平有限等。一些设计人员在混凝土结构设计中无法把握整体性,这就导致很多大型建筑物由于混凝土设计不当而引发意外事故。例如,被称为亚洲第一的宁波独塔斜拉桥,由于混凝土设计问题引发桥裂;某市投入巨资建造的高速公路通车后,不到三个月的时间就在不同部位发现裂纹与凹槽等。这些大型工程由于结构设计不合理,进而形成“豆腐渣”工程,这不仅浪费了大量人力、财力与物力,对正常的社会秩序也造成严重影响。在建筑工程中混凝土结构的设计十分关键,建筑工程的设计是否科学合理,直接关系到工程使用安全。

2建筑结构混凝土设计的主要原则

2.1把握侧向力在混凝土结构设计过程中,侧向力对建筑物结构的形变、内力有直接影响,同时与建筑项目的工程造价密切相关。侧向力主要是指水平地震作用以及风的作用,不管是高层还是低层建筑,都需要承受自重、雪载等垂直荷载的作用,并且需要承受风力、地震等水平力。对于低层混凝土结构,其在水平荷载的影响下位移以及内力较小,这个时候几乎可以忽略不计。而在多层建筑结构中,由于受到的水平荷载作用逐渐增强,这个时候水平荷载等就成为最重要的影响因素之一,需要作为主要控制点。

2.2要求较好的延性与低层建筑相比,高层建筑的内部结构更为柔和,在地震等水平力的作用下变形更大。建筑物的抗震能力与建筑结构的变形能力以及承载力这两个因素密切相关。在进入塑形阶段后,为了保障建筑物具有较好的变形能力,避免高层建筑在大的地震中倒塌,就需要在符合混凝土结构刚性的前提下,运用科学合理的混凝土设计理念,并通过完善的构造措施,来提高整个建筑结构的变形能力,尤其需要注意建筑物的薄弱部位,保障整个结构有很好的延性。因此,在混凝土结构设计时应该综合考虑多方面的因素,保障设计的科学合理,让其具有良好的强度以及延性。

2.3要求合适的刚度目前高层建筑越来越多,随着高度的增加建筑物的侧向位移也将逐渐增加。因此,在高层建筑的混凝土结构设计过程中,不仅需要保障混凝土结构良好的强度,也应该保障其具有合适的刚度,混凝土结构的自振频率等应该符合要求,在水平力的作用下结构的层位移也应该控制在适宜的范围内。

2.4整体性原则建筑结构混凝土的总体设计原则,就是要求建筑物的每个组成部分形成一个整体,并对整体的结构以及功能等进行全面分析研究,保障整体与部分之间相互制约、相互依存,进而实现建筑结构系统的正常运作。

3建筑结构混凝土设计的关键点

3.1混凝土结构的耐久性设计混凝土自身的质量与混凝土结构的耐久性有直接关系,在设计过程中改变混凝土的密度,并对混凝土的渗透压等进行调节,就可以有效减缓混凝土被侵蚀的速度,同时混凝土的耐久性与混凝土的水灰比、强度等级等因素也有关系。在混凝土的实际应用中,氯离子对其中的钢材具有很强的腐蚀性,因此应该根据工程所处环境的不同,注意控制环境中氯离子的浓度。同时由于混凝土中含有大量碱性骨料,如果建筑工程所处的环境比较潮湿,混凝土结构内部的活性离子与碱会发生反应,这样容易导致混凝土出现裂缝,进而加快混凝土被侵蚀的速度。如果混凝土出现的裂缝较大,在裂缝内部也可能出现腐蚀性物质,并导致混凝土中的钢材被腐蚀。上述这些因素均会导致钢筋的腐蚀速率加快,导致混凝土的保护层裂开并剥落,出现锈蚀后钢筋的接触面积会逐渐减少,这也导致混凝土结构的承载力逐渐降低。另一方面钢筋出现锈蚀后,其抗滑能力会逐渐下降,也给建筑结构埋下了安全隐患。因此,在建筑结构混凝土设计过程中需要综合考虑承载力问题,避免出现混凝土的脆性破坏。由此可见,对混凝土的耐久性进行深入研究尤为重要。

3.2混凝土结构的抗震性设计发生地震后建筑物的两个主体力量间将发生分配,因此在混凝土设计时需要考虑到建筑物主体结构在不同时期刚度的变化情况,对于钢筋混凝土材料,设计时可以选择混凝土剪力墙作为建筑的主体结构,并将钢筋混凝土作为建筑物的一个主要抗侧应力结构。如果出现往复式地震,处于塑性阶段的建筑物会出现墙体裂缝,这个时候结构的刚度将迅速下降,而刚度出现退化会导致框架的剪应力增加。一般来说,建筑物钢筋混凝土框架结构的弹性形变较大,比混凝土墙体的弹性好的多。在遇到较大的地震时,尽管建筑物的抗震能力比塑性阶段低,其中的钢筋混凝土框架会吸收大部分弯矩与水平剪应力。因此,为了保障建筑结构的基本“裂缝”需求,同时把握钢筋混凝土框架的水平部分,有效提高建筑物地基的承载能力,就需要应用相应的工艺措施让混凝土结构具有较高的变形能力,以此保障建筑物具有较好的抗震性。

3.3遵循强柱弱梁的理念在混凝土结构设计时遵循强柱弱梁的理念,在出现地震作用时,如果只是梁被破坏,并不会影响建筑物的整体运作,可能只是部分结构失去工作能力,但如果柱被破坏,那么整个建筑物将会倒塌。因此,柱的作用是十分关键的。近年来,我国发生了多处地震,设计人员应该注意对建筑结构的抗震设计。首先,在设计过程中对柱的轴压比加强控制。根据相关工程的统计数据,柱的轴压比一般需要控制在0.9%以下。同时需要加强柱截面、边柱的强度,并对柱进行加密箍筋设计,保障配筋率在1%以上。

4结语

建筑行业在国民经济中发挥着十分重要的作用,而整个建筑物的设计结构是否合理,将直接影响到人民群众的生命与财产安全。我们应该对建筑结构混凝土设计的现状进行深入分析,并采取有效的措施提高建筑结构混凝土的设计水平,以此维护建筑行业的可持续发展。

作者:杨颖单位:上海工程勘察设计有限公司

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