混凝土结构设计总结范文

时间:2023-10-03 19:10:54

混凝土结构设计总结

混凝土结构设计总结篇1

关键词:型钢混凝土结构 抗震性能 试验研究 理论研究

引言

地震对建筑的破坏很大,是迄今人类尚难以抵御的自然灾害。地震发生时,能够在瞬间使大量建筑物破坏甚至倒塌,并引发各种次生灾害,如火灾等,造成人员伤亡。特别使在人口密集、生命线系统工程日益复杂的现代化大城市,如发生地震,后果不堪设想。

1985年墨西哥城地震、1994年诺斯里奇地震和1995年阪神大地震等均为抗震设计和研究提供了很多的经验教训。我国是地震多发的国家,历史上曾发生过多次灾难性地震,给人民的生命和财产造成了巨大的损失[1]。我国有40%以上的地区属于7度地震烈度区,有70%的百万人口大城市处于此地震区内。20世纪以来我国经历了邢台、海城、唐山、汶川和玉树等多次地震,对地震造成的严重灾害有着深切的体验,因此要特别重视建筑结构的抗震问题,注意研究和掌握结构的抗震性能。本文总结概括了国内外对型钢混凝土结构抗震性能的研究概况,为建筑结构抗震性能的研究工作提供一点参考。

1 名称

20世纪初,西方国家的工程设计人员为提高钢结构防火性能,在钢柱外面包上混凝土,称为“包钢混凝土(Steel-encased Concrete)”,在前苏联称之为“劲性钢筋混凝土”,在日本则称之为“钢骨钢筋混凝土(Steel Reinforced Concrete)”。我国研究人员将其翻译成“劲性混凝土”、“钢骨混凝土”或“型钢混凝土”等,本文采用“型钢混凝土”这一称法。

2 型钢混凝土结构的优点

型钢混凝土结构与钢结构相比:可以节约钢材,降低造价;克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等特点,外包混凝土可防锈、防腐、防火,还可以防止钢结构局部和整体屈曲;增加结构刚度和阻尼等等。 型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构相比:内置型钢可提高结构的承载力,减小构件断面尺寸从而增加建筑使用面积;构件的刚度、延性及耗能能力均有明显提高,适用在地震区使用;型钢骨架可承担施工荷载,这样就节省了模板,加快施工速度。

3 型钢混凝土结构设计规范

基于对型钢混凝土结构大量的试验和理论研究,各国都颁布了相应的设计规范[2],据不完全统计,我国各行业部门从1990年至2006年颁布有9部设计规程。国内主要的型钢混凝土结构设计规范有:①型钢混凝土设计与施工规程(JCJ 101-89),②型钢混凝土结构设计与施工规程(CECS 28-90),③火力发电厂主厂房钢-混凝土组合结构设计暂行规定 (DJG 99-91),④钢骨混凝土结构设计规程(YB 9082-97),⑤钢-混凝土组合结构设计规程(DL/T 5085-1999),⑥战时军港抢修早强型钢-混凝土组合结构技术规程(GBJ 4142-2000),⑦型钢混凝土组合结构技术规程(JGJ 138-2001),⑧高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2002),⑨钢骨混凝土结构设计规程(YB 9082-2006)。

在我国,20世纪50年代,首次从前苏联引入型钢混凝土结构技术。60年代,为了节约钢材,型钢混凝土结构的研究陷于停滞状态。80年代改革开放后,随着我国高层建筑的发展,型钢混凝土结构的研究又一次兴起。系统地研究开始于1987年,冶金部建研院、西冶结构研究所进行了一系列试验。80年代末期以来,许多高校及研究院继续开展型钢混凝土结构的研究,对于其力学性能进行了大量的试验研究,探讨了各类构件的设计方法。

4 型钢混凝土结构抗震性能研究

型钢混凝土的内埋型钢可采用实腹式和空腹式,实腹式型钢混凝土具有较好的抗震性能,空腹式型钢混凝土与普通钢筋混凝土性能相比,一般来说空腹式型钢混凝土抗震性能较好。因此,目前在抗震结构中多采用实腹式型钢混凝土,内埋实腹式型钢可采用钢板焊接或直接采用轧制型钢。

本文统计了一些国内外对型钢混凝土剪力墙结构的研究,如表1所列。关于型钢混凝土结构的强度、刚度及抗震性能,欧美、日本及我国国内的学者都进行了大量的强度、低周反复和动力试验研究。关于型钢混凝土结构及构件的研究,早期多是关于柱和框架的研究,而关于型钢混凝土剪力墙、异性柱及短肢剪力墙的研究相对较晚。结合国内外的试验研究,总结出以下几个因素是影响型钢混凝土抗震性能的关键问题[3]有:轴压比、剪跨比、含钢率和型钢截面形式、配箍率、混凝土强度等等。

表1国内外对型钢混凝土剪力墙的研究

5 结语

作为一种具有较好延性的结构,型钢混凝土组合结构在我国高层建筑中已逐渐被推广采用,《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002)中均提出采用这种组合结构来有效地改善建筑的抗震性能。因此,对该种结构进行非线性地震反应分析,研究其弹塑性时程分析是一项具有实际意义的课题,其中主要一部分任务就是要建立结构及构件恢复力计算分析模型,这是对结构非线性分析的理论基础。对钢筋混凝土基本构件的恢复力模型中的特征参数,国内外学者做了大量研究工作,可以给出它们的特征参数计算公式,而对型钢混凝土构件的特征参数目前还很少有文献直接给出计算公式。

国内外地震工程界针对型钢混凝土结构的抗震性能开展了广泛的试验研究和理论分析,提出了大量的数据及结论,对型钢混凝土结构的发展和应用起了很大作用。然而,现有的大多数数据及结论都是基于某些特定试件和试验条件下获得的,存在着各自的优点和局限性。因此,有必要对已有的数据及结论进行简要汇总和评述,以方便型钢混凝土结构在现实工程中的选用,并为今后研究提供参考。

混凝土结构设计总结篇2

关键词:水利工程;桥梁;设计;浅析

Abstract: The author analyzes the status quo of the water conservancy bridge durability, the the water conservancy bridge durability design method.Keywords: hydraulic engineering; bridge; design; Analysis

中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)

国内外大量调查分析发现,引起混凝土结构耐久性失效的原因存在于结构设计、施工及维修的各个环节。虽然新颁布的《桥规JTG D62》 已将桥涵结构耐久性设计纳入其中,但影响混凝土结构耐久性的因素十分复杂,贯穿设计、施工、维修保养整个过程,需要在设计、施工、维修保养中多方面地考虑结构耐久性问题。目前,正处在大规模建设桥梁之际,要充分认识到混凝土结构耐久性对实施可持续发展战略、节约能源、资源和保护环境所带来的积极和负面影响,深刻领会加强混凝土结构耐久性的重要意义。

1 桥梁耐久性的现状

桥梁耐久性是一个近几十年以来人们普遍关注的问题,从工程实例和实验中认识到,结构在某些条件下会受到环境的物理和化学的强烈侵蚀作用。结构耐久性研究大致可以分为两个层次: ①从材料机理上研究结构的老化损伤过程及主要因素;②从结构全局出发,以材料的耐久性研究为基础,研究耐久性设计、评估、维修决策与优化等一系列的应用问题。材料的耐久性研究主要集中在大气环境中混凝土的碳化和钢筋的锈蚀问题。在混凝土碳化深度计算模型、冻融循环作用下混凝土宏观损伤模型均取得一些研究成果。在钢筋锈蚀方面,研究主要集中在锈蚀钢筋的力学性能、钢筋锈蚀量的预测以及裂缝对钢筋锈蚀的影响等方面。目前混凝土结构耐久性研究的绝大多数成果是在材料学科方面取得的,这些研究总体可归结为两个方面: ①对建筑材料的耐久性退化机理进行了大量研究; ②对混凝土结构性能蜕化后的耐久抗力进行了一些研究。结构工程学科的研究主要是解决结构设计中的耐久性计算问题,主要分为抗力与荷载变化的研究。研究的目的主要在于解决新建结构的耐久性设计、计算和已建结构的耐久性评估问题。

总的来看,目前耐久性研究存在以下问题:只能取得某一因素影响下单一材料的破坏过程,但实际结构在运营过程中是多种因素共同作用的,多个因素的耦合作用不等同于单因素作用的简单叠加; 仅通过研究单一因素影响下某一材料的破坏过程来解决混凝土结构的耐久性问题是困难的。此外,实验室研究只模拟了外界侵蚀对耐久性的影响,而没有考虑结构在实际工作中受力和运营状态的影响。因此,对快速试验的结果能否反映结构实际的退化过程还有疑问。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的,但对如何从结构和设计的角度去改善桥梁耐久性却很少有人研究。而大量的病害实例证明,除了施工和材料方面的原因,影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上和体系上的缺陷。

现有的混凝土耐久性研究成果与结构的设计和施工控制以及结构剩余寿命评估等明显脱节,即材料层面的研究成果未能与结构层面的研究相结合,对实践中迫切需要解决的结构耐久性问题缺乏有效地指导。大量的研究主要针对房屋建筑结构而专门对桥梁结构的耐久性进行研究的较少,而桥梁结构从运营环境、承受荷载及结构体系特性等方面都有其独特之处,需要进行专题研究。总之,现有的研究成果只能解决混凝土结构耐久性的局部问题,存在的不足就是需要进行努力的方向。笔者将主要研究考虑材料耐久性研究成果的桥梁耐久性设计方法问题。

2 水利工程桥梁耐久性设计的方法

以可靠性理论为基础的全寿命管理,是指在结构的寿命期间,全过程地跟踪结构上的荷载或其他作用(如温度、支座沉降等)随时间变化的情况,同时考虑材料性能参数也是以时间为变量的随机函数,根据相关可靠性理论计算出结构在各个阶段的可靠度指标,从而判断出结构是否安全、耐久。这个管理过程,对于桥梁结构的质量保证、效果费用分析、科学管理提供了统一的准则。

具体涉及到桥梁结构设计中的耐久性设计,可从以下几个方面着手:正确认识和掌握结构本质和结构构造措施对构件耐久性的影响。优先选用高性能钢材 (HPS:High-Perfor-mance Steel)。高性能钢材具有高屈服强度,高水平的断裂韧性、焊接性能好、耐腐蚀。优

先选用高性能混凝土 (HPC:High-Perfor-mance Concrete)。耐磨的 HPC 可以使桥面有更好的耐久性;一般来说,HPC 能减少结构的尺寸,增加结构的使用寿命和耐久性。对重要的水中下部结构(如桩基、承台、墩柱及帽梁),建议用高性能混凝土取代普通混凝土,以满足《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157 号)的相应技术指标的要求。对耐久性要求较高的结构物,选用结构重要性系数上限值 1.1。

对重要性结构,如果业主对造价控制得不是很严,地面以上的混凝土构件外表面建议作混凝土涂装防护。混凝土表面防腐涂层执行交通部 JTJ275-2000 标准。在广东地区,设计要满足结构混凝土耐久性的基本要求,即按新桥规 JTG D62-2004 第二类环境(滨海环境)选用。最小混凝土保护层厚度,按新桥规 JTGD62-2004 表 9.1.1 中第二类环境选用。例如:主梁和墩柱主筋 40mm、箍筋 25mm;桩基可用净保护层 50mm、或 70mm。对深圳湾公路大桥,由于位处海洋环境中,可略加大混凝土保护层,甚至在构件外包一层素混凝土,以防止构件的腐蚀和破坏。

要考虑超载问题+考虑到过境的大型货柜车比较多,桥梁设计荷载可以适当放大,如1.5X 公路-1 级或 2X 汽-超 20 等。配合比设计,不仅要考虑混凝土强度的要求,还要考虑混凝土的耐久性。选择适当的结构断面,配置适当间距的钢筋,可使混凝土粗、细骨料分布均匀,容易振捣,保证混凝土的密实度和强度+如地下水对混凝土有腐蚀性,应对桩基混凝土采取以下措施: 采用普通硅酸盐水泥,强度不低于C42.5 级;水泥含量不小于 370Kg/m3,C3A 含量不大于 8M;水灰比不大于 0.45。

3 结束语

经过近几十年的快速发展,中国桥梁的数量已十分庞大。其中不少桥梁暴露出缺陷,更有一些桥梁在远没有达到设计预期寿命时出现耐久性能严重退化的现象,甚至出现倒塌等毁灭性事故,造成非常严重经济损失。桥梁的耐久性能不足,已引起社会各界的高度关注。耐久性的提高将是 21 世纪桥梁技术进步的重要标志之一。2004 年新颁布的桥梁规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》((JTG D62-2004),在总则的 1.0.7 条增加了公路桥涵结构应根据所处的环境条件进行耐久性设计的内容,确立了各类环境类别,并明确规定了结构混凝土在最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量和最大碱含量等方面的耐久性基本要求。在总则 1.0.4 条更增加了设计基准期为100a 的内容。另外,2004 年 5 月出版的中国土木工程学会标准混凝土结构耐久性设计与施工指南((CCES01-2004),进一步提出了混凝土结构及其构件的耐久性应根据不同的设计年限、相应的极限状态、不同的环境类别及其作用等级进行设计的概念,明确提出了环境作用下混凝土结构耐久性设计与施工的基本原则与要求。

参考文献:

[1] 彭栋木,章友俊.新桥梁规范下的桥梁结构耐久性设计[J].市政技术,2009,24(5).

混凝土结构设计总结篇3

[关键词]混凝土 混凝土耐久性 混凝土冻融 混凝土缺陷检测 结构耐久性

一、混凝土耐久性的概念

混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中,明确规定混凝土结构设计采用极限状态设计方法。但现行设计规范只划分成两个极限状态,即承载能力极限状态和正常使用极限状态,而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态之中。且以构造要求为主。混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能不仅包括结构的安全性,而且更多地体现在适用性上。

二、混凝土冻融作用破坏机理分析

混凝土的抗冻性是混凝土受到物理作用(干湿变化、温度变化、冻融变化等)后反映混凝土耐久性的重要指标之一。混凝土冻融作用破坏机理是混凝土在其冻融的过程中,遭受的破坏应力主要由两部分组成。其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化,由水转变成冰,体积膨胀9%,因受毛细孔壁约束形成膨胀压力,从而在孔周围的微观结构中产生拉应力;其二是当毛细孔水结成冰时,由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用,混凝土毛细孔隙中的水的冰点随着孔径的减小而降低。当胶凝孔水形成冰核的温度在-78℃ 以下时,由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。另外胶凝不断增大,形成更大膨胀压力,当混凝土受冻时,这两种压力会损伤混凝土内部微观结构,当经过反复多次的冻融循环以后,损伤逐步积累不断扩大。发展成互相连通的裂缝,使混凝土的强度逐步降低,最后甚至完全丧失。

三、混凝土缺陷检测

(一)声发射法。声发射法是利用材料或结构受力时发出瞬态振动现象的原理,在混凝土构件表面的不同部位上放置声传感器,并将传感器与信号放大器、信号调节器和磁带记录仪等组成测量系统。当混凝土构件受力产生的应变超过其弹性极限点时就会产生小振幅弹性波,波向构件表面传播,会被放置在构件表面上的传感器探测到,根据不同探测位置上的应力波到达时间差可以确定变形点的位置,即混凝土构件由于受力而发生损伤的位置。用声发射法可以检测结构遭受损伤的程度。但是,该方法只能在结构变形和应力增加时才能应用,在静荷载下不能单独测量混凝土的损伤或破坏。

(二)雷达法。雷达法是利用频率为100~1200MHz的电磁波扫描混凝土构件表面,当混凝土构件存在孔洞、裂缝、分层等缺陷时,雷达扫描波形图会发生改变,根据雷达扫描波形图,即可分析混凝土的缺陷。

(三)红外线热谱法。红外线热谱法又称红外扫描,是通过测量和记录混凝土结构热发射来分析判断混凝土构件缺陷的方法。当混凝土中存在裂缝或不连续时,扫描仪上将显示完好和有缺陷混凝土热发射的差异。

四、提高混凝土耐久性的措施

(一)预防钢筋的锈蚀。常用的方法有环氧涂层钢筋,采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层,这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外,在混凝土表面涂层也是简便有效的方法,但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂,在保证混凝土拌和物所需流动性的同时,尽可能降低用水量,减小水灰比,使混凝土的总孔隙率,特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术,开发新产品,如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。

(二)避免或减轻碱集料反应。混凝土碱集料反应危害很大,一旦发生很难修复。当混凝土使用有碱活性反应的骨料时,必须从配合比出发,严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。此外,外加剂特别是早强剂带来高含量的碱,为预防碱集料反应,在设计上应对外掺剂的使用提出要求。 转贴于

(三)加强施工管理。严格控制施工配合比,搅拌必须均匀,振捣必须到位,要严格遵守养护制度,可以用表面养护剂来改善养护条件,提高保水性,加速表面硬化。混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的,在混凝土终凝前做好原浆抹面压光,增强表面密实度,也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性。

(四)防止混凝土的冻融破坏。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力,目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。一般引气量4%-8%,同时,应避免采用吸水率较高的集料,加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂,既能获得大量均匀分布的微小气泡,显著提高抗冻性,又能大幅度减小W/C,从而保证混凝土强度不降低,甚至有所提高。

(五)拌合及养护用水。混凝土拌合及养护用水,应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况,防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物,除了对水泥石有腐蚀作用外,对钢筋的腐蚀也有影响,因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。

(六)针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。如一类环境(室内正常环境),设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定:混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40%;当采取有效的表面防护措施时,混凝土保护层厚度可适当减少。混凝土结构及构件宜整体浇筑,不宜留施工缝。当必须有施工缝时,其位置及构造不得有损于结构的耐久性。

五、总结

混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题,要解决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证,同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样,才能保证和提高混凝土结构的耐久性,才能保证我国建筑事业的可持续发展。

参考文献

[1]魏新良,浅谈混凝土结构的耐久性[J].现代商贸工业,2007,(01).

[2]尚勇,张凌云,朱德武. 路桥混凝土结构耐久性能主要病害研究[J]. 山东交通科技,2005,(02).

[3]刘海华,高速铁路混凝土结构耐久性措施探讨[J].铁道标准设计,2004,(05).

[4]叶国华,郑亚平. 浅谈混凝土结构的耐久性设计与施工[J]. 科技信息(科学教研),2007,(20) .

[5]陈仲庆.提高混凝土耐久性的措施[J]. 科技资讯,2007,(14).

[6]马庆华,叶森,仝彩霞. 混凝土保护层质量对结构耐久性的影响分析[J]. 科技信息(学术版),2006,(04).

混凝土结构设计总结篇4

【关键词】框架剪力墙结构;钢筋;模板;混凝土;转换层;施工技术

某建筑工程是一座高13层的小高层建筑,其中地下1层,地上12层。工程占地总面积为2300m2,需要进行施工的建筑总面积则为13250m2。由于该建筑工程的功能定位是一座商业住宅混合楼,要求一层到三层作为商铺,因此开间要足够大,以满足商户需要。而四层则作为转换层,其上几层作为商品住宅,开间要求相对较小。为了能够满足建筑功能的需要,又能保证建筑工程的结构稳定性和安全性,设计人员决定采用框架剪力墙的结构形式进行施工设计。

1、工程施工难点

经过结构分析后,设计人员发现在本建筑工程的施工中,存在以下几点施工难点:第一,工程的体量比较大,总钢筋用量达650t,总混凝土用量达2800m3.第二,设计较为复杂,由于本工程的一个商住混合楼,因此其结构平面设计较为复杂,楼梯口和电梯井也较多,楼层高度并不相同,商铺层和住宅层的内部构造设计也各不相同,并且存在一个转换层。屋面设计为坡面屋盖。整个建筑结构的构件截面尺寸非常多,增大了设计施工难度。第三,本工程的工期相对较紧,整个建筑结构施工时间仅有7个月,因此工期非常紧迫,也给施工带来了一定的难度。为了能够按时保质的完成建筑工程施工,设计人员分别采取了以下几种施工技术方法来完成结构施工。

2、钢筋工程的施工技术

本工程中使用的钢筋数量较多,且钢筋的规格也各不相同,在施工中钢筋的分布较密集,尤其是在节点部位,更是不利于钢筋安装和混凝土浇筑。为此,施工人员决定采用设置柱筋来定位箍筋框的方式进行施工,并预先制作好定型加工模具,以此来实现圆柱的定位筋施工。同时,为了避免节点过多影响到混凝土浇筑,施工人员决定采用大直径钢筋进行节点部位布筋的方式,利用计算机绘图指导施工,保证了钢筋布置的合理性。另外,由于本工程的每层楼的楼层高度都不相同,因此在施工中要先通过计算,来得出墙柱直螺纹接头的甩头位置,并严格要求施工人员按照这一位置进行钢筋下料,以提高钢筋接头位置的准确率。

3、模板工程的施工技术

在框架剪力墙结构的混凝土浇筑之前,首先要做好模板工程施工。这是确保混凝土浇筑施工质量的前提条件。因此在进行模板施工,必须要结合实际情况,合理设置模板的拼接方式。如楼层高度不同,在拼接模板时就不能采用同样的模板施工方法。尤其是首层高度达5.5m,需要进行高支模板施工,其支撑架体系的施工质量控制就显得非常重要。若支撑体系存在安全问题,不但会影响到施工进度和施工质量,还有可能造成严重的安全事故。在本工程中,设计人员利用计算机进行模型设计,并由专业的模板搭设施工队伍严格按照要求进行搭设,并在搭设完成后进行了安全稳定性检验。

4、转换层的施工技术

由于本建筑工程是一座商住混合楼,地面前三层为商业区,四层为转换层,五层以上为住宅区。之所以设置转换层,是因为转换层下方是开间较大的商业区,梁柱数量较少,而转换层上方则是住宅区,梁柱节点较多,这本身是不符合建筑一般的梁柱分布方式。为了保证建筑结构的整体稳定性,我们决定对其进行转换层设计。

在该转换层中,结构的梁高并不完全相同,最高的为1.4m,最低的为0.8m,且梁柱之间的跨度也各有不同。其中跨度最大的为8.4m。在施工中,整个转换层是所用的混凝土总量较大,且多为大体积混凝土施工。另外,钢筋的布置也较为密集复杂,增大了施工难度。再加上为了保证转换层结构的整体性,我们需要以连续浇筑的方式进行混凝土浇筑,并且不能留置施工缝。更是给转换层的混凝土浇筑施工带来了较大难度。为此我们决定严格按照大体积无缝施工技术的方法进行混凝土的浇筑施工。而在转换层的模板施工中,由于转换层自重较大,普通的支撑系统不能满足工程施工安全需要,我们在经过商议后,决定使用20mm厚的胶合板当做梁底模板和梁侧模板,以保证模板的施工质量。在大梁的底模板施工中,采用组合门式钢架的模板支撑方式对模板进行垂直方向的支撑,并加固了模板的支撑体系,以保证混凝土浇筑施工的安全可靠。

5、混凝土工程的施工技术

由于本建筑工程所需混凝土总量较大,且多为泵送混凝土施工,为此我们采用了商品砼作为施工材料。在混凝土的浇筑施工中,首先做好了泵送混凝土的施工准备,并做好现场管理,确保混凝土一经开始浇筑,就不会异常中断,以此来保证混凝土的施工质量。所用商品混凝土在浇筑前先进行性能试验,确保其配合比、和易性、坍塌度以及强度是否达到建筑工程的施工设计要求。若不符合要求,需要重新调整配比,直到混凝土质量满足施工要求方可投入使用。在浇筑大梁时,需要分层浇筑,以便于更好的将混凝土振捣密实,但需要注意,下层混凝土未初凝前就需要浇筑上层混凝土,且上层混凝土的浇筑要深入到下层混凝土,使两者充分融合在一起,以免出现分层现象,影响到混凝土浇筑的整体施工质量。在混凝土浇筑的过程中,最好保持连续浇筑施工,做好施工组织安排。尤其是在梁柱的浇筑施工中,不能留置施工缝,浇筑时需要按照一定的浇筑顺序,一般是沿着建筑物的长度方向逐渐向后退后浇筑,并且需要先浇筑柱头,再浇筑梁板,以免强度等级低的混凝土流入到柱头中,影响柱的整体强度。混凝土浇筑完成后,需要注意对其进行养护处理,一般初凝后就需要进行养护,养护时间不得少于14d。养护时可以根据实际的施工部位使用不同的养护方法,如覆盖草席或薄膜、洒水、蓄水等等。在养护时,还要注意对松动的模板支撑系统进行加固,以保证养护效果。

6、大体积混凝土裂缝控制技术

本工程第四层为结构转换层,转换梁最大截面为8400 mm×600 mm,高度为1400 mm,因为此层施工在6月进行,温度较高,为防止混凝土出现裂缝,采取以下措施:(1)优化配合比设计,优选原材料,掺加高效减水剂,控制混凝土水泥单方用量在250 kg/m3左右,不掺任何微膨胀剂。(2)混凝土的入模温度严格控制在30℃以下,降低混凝土内部实际最高温升的速度。(3)科学合理地组织施工,采用混凝土泵送技术,板和大梁分开浇筑,均采用斜面分层法,墙体和框架柱采用整体分层法,严格控制分层厚度。(4)加强混凝土的养护工作。水平构件覆盖塑料布,竖向构件外挂麻袋片,外包塑料布,浇水次数以保证塑料布内有凝结水为准。 (5)混凝土构件中设置测温监测点,采用电子测温仪定时监测各测温点温度,为施工过程中及时准确掌握混凝土的有关数据提供依据。

7、结束语

综上所述,在建筑工程框架剪力墙结构施工中,需要涉及到多个施工步骤和施工专业,每一道施工工序的质量都对建筑整体结构的质量起到很大的影响作用。只有在施工中严格按照施工设计要求和技术要求进行施工,做好现场管理,严格把关施工材料质量。做好相应的质量通病防治措施,才能保证建筑工程的结构施工质量,提高结构的稳定性和安全性。

参考文献

[1]刘玉芹.浅谈高层建筑转换层混凝土施工技术[J]. 科技信息. 2008(26)

[2]李元泰.论高层建筑中大体积混凝土施工技术[J]. 科技致富向导. 2010(20)

混凝土结构设计总结篇5

Abstract: With the development of urban construction and building technology, large span high-rise building has become one of the main directions of the construction structure development. Therefore, the steel reinforced concrete structure in China has a broad application prospects. The paper introduces the structure of steel reinforced concrete, its advantages and the application situation of this structure in foreign countries.

关键词:活性粉末混凝土;减水剂;硅灰;粉煤灰

Key words: reactive powder concrete; water reducer; silica fume; flyash

中图分类号:TU52 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0057-01

1钢骨混凝土结构特点

钢骨混凝土结构具有强度大、延性好、抗震能力强、防火防腐性能好及便于施工等一系列优点,还可以大大减小构件的断面尺寸,明显增加了房间的使用面积,也使房间中的设备、家具更好布置,因此已越来越广泛地应用于高层及高耸结构、地震区的建(构)筑结构、承受大荷载的结构及大跨度结构中,尤其在地震多发的日本应用十分广泛。

钢骨混凝土中配置的型钢形式总的可分为实腹式型钢与角钢骨架的桁架式配钢两大类。

前者的强度、刚度、延性很高,远比后者优越,可用于大型、中型及很高的建筑中。但是,配角钢骨架比配实腹型钢可更多地节约钢材,其含钢量比钢筋混凝土结构稍大或基本相当,而其强度、刚度、延性则比钢筋混凝土结构仍有较大的提高,所以常在荷载、跨度、高度不是特别大的结构中采用。钢骨混凝土构件可以是梁、柱、板墙等组合构件。

目前实腹式钢骨混凝土结构应用更加广泛。钢骨混凝土结构的优点主要在于:

1.1 承载能力和刚度高,截面面积小钢骨混凝土结构中钢骨、钢筋、混凝土三种材料协同工作。钢骨和混凝土直接承受荷载,由于混凝土增大了构件截面刚度,防止了钢骨的局部屈曲,使钢骨部分的承载力得到了提高;另外,被钢骨围绕的核心混凝土因为钢骨的约束作用,使核心区混凝土的强度得以提高,即钢骨和混凝土二者的材料强度得到了充分的发挥,从而使构件承载力大大提高;由于钢骨混凝土结构不受含钢率限制,其承载力比相同截面的钢筋混凝土结构高出一倍还多。

1.2 抗震性能好与钢筋混凝土结构相比,钢骨混凝土结构尤其是实腹式钢骨混凝土结构由于钢骨架的存在,使得钢骨混凝土结构具有较大的延性和变形能力,显示出良好的抗震性能。

1.3 经济效果好与钢结构相比,钢骨混凝土结构用钢量大幅度减小,在承载相当的情况下,一般可节省钢材50%左右,造价可降低10%~40%;与钢筋混凝土结构相比,可节省60%左右的混凝土,并减小了构件的截面尺寸,增加了使用面积和层高,避免形成肥梁胖柱,减轻地基荷载,降低基础费用,因此具有可观的经济效益。

1.4 施工速度快,工期短钢骨混凝土结构中钢骨架在混凝土未浇注以前已形成钢结构,已具有相当大的承载能力,能够承受构件自重和施工时的活荷载,并可以将模板悬挂在钢结构上,不必为模板设置支柱。在多高层建筑中,不必等待混凝土达到一定强度就可以继续上层施工,加快施工速度,缩短建筑工期。

1.5 耐火性和耐腐蚀性好众所周知,钢结构耐火性和耐腐蚀性较差,但对于钢骨混凝土结构来说,由于外包混凝土的存在,在保证承载力提高的前提下,使构件耐火性和耐腐蚀性较钢结构得到了提高。

2钢骨混凝土结构在国外的研究及应用

钢骨混凝土结构最早出现在欧洲。欧美20世纪初就开始对钢骨混凝土柱进行了研究。对钢骨混凝土梁的研究是从加拿大开始的,相继在英国、美国、日本及前苏联等国家也开始了研究。但对钢骨混凝土构件的性能进行大量试验和研究是从20世纪50年代开始的,很多学者在计算模型、分析方法及简化计算等方面做了大量工作,提出了许多风格各异的适合本国实情的理论和方法,但概括起来不外乎钢结构和混凝土结构及叠加原理三方面的理论。欧美的计算理论基于钢结构的方法,考虑混凝土的作用,在试验基础上将试验曲线进行修正,突出反映在组合柱的计算上。前苏联关于型钢混凝土结构的计算理论是基于钢筋混凝土结构的计算方法,认为型钢与混凝土是完全共同工作的,因此试验证明前苏联计算方法在某些方面偏于不安全。第三种类型是日本建立在叠加理论基础上的方法,认为型钢混凝土结构的承载能力是型钢与钢筋混凝土两者承载能力的叠加。比较证明,日本的计算方法过于偏于安全。

3钢骨混凝土结构在我国的研究及应用

我国对钢骨混凝土结构的研究已在全国研究院、高等院校、设计院开展起来。特别是近几十年来在大量学者进行钢骨混凝土梁、柱、梁柱节点、组合楼板等的静力及抗震性能、破坏形态的试验研究基础上,提出了符合我国国情的计算理论。其中西安建筑科技大学还进行了钢骨混凝土框架的抗震试验研究。并在研究成果的基础上陆续制定和颁发了一些专项规程(行业标准)。原能源部电力规划设计管理局于1992年颁发了《火力发电厂主厂房钢一混凝土组合结构设计暂行规定》(DLGJ99-91),内容包括钢管混凝土结构、外包钢混凝土结构、组合梁结构。1997年原冶金工业部颁发了《钢骨混凝土结构设计规程》(YB9082-97),这个规程主要是参考日本标准编制的。2002年建设部颁发了《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001、J130-2001)。这些规程和规范已经在工程的设计与施工中较为广泛的使用,并明确的提出对各类结构体系的框架柱,当房屋的设防烈度为9度时,且抗震等级为一级时,框架柱的全部结构构件应采用钢骨混凝土结构。

混凝土结构设计总结篇6

【关键词】水工;混凝土结构;耐久性;研究;使用寿命;

1、引言

现阶段,随着混凝土在工程方面的广泛应用,混凝土结构耐久性成为人们关注的重点。混凝土结构耐久性和其使用寿命之间存在一定的关系,可以理解为在设计使用期限内混凝土结构保持正常功能的一种能力,这种能力涵盖了结构安全性和结构适用性以及结构的其他功能。目前而言,我国对于水工混凝土结构的耐久性能研究还比较少,本文对有关水工混凝土结构耐久性进行分析和研究,不足之处,敬请指正。

2、混凝土结构耐久性概述

混凝土结构耐久性,具体而言是指结构在一定的使用环境中,对于物理、化学以及其他导致结构材料的性能产生各种不利的影响的抵抗能力。耐久性能好的混凝土结构长时间暴露在使用环境中,具备一定的维持原本形状、使用质量的能力。换言之,耐久性和使用寿命有重要关系,耐久性好,则使用寿命长。对永久性水工建筑物进行设计时,结构耐久性是要保证的重要功能,水工混凝土结构设计过程中结构在正常使用条件下,会随着时间的推移达到预定的功能。正常而言,水工混凝土结构使用寿命要超过五十年。然而数据调查发现,由于材料问题而导致结构失效从而引发安全事故频频发生,水工混凝土耐久性成为人们关注的重点。

3、水工混凝土结构耐久性失效原因分析

总结分析发现,导致水工混凝土结构耐久性失效的原因有两种,包括内因和外因。其中内因是指结构在运行过程中由于材料物理、化学、力学等性能变化而产生问题,包括混凝土强度、保护层厚度、结构缺陷、水泥标号、骨料活性等;外因是指附近环境产生的影响,具体包括环境温度、湿度、二氧化碳含量、侵蚀性介质等。实际上,耐久性差一般是内因和外因结合在一起产生的结果,当然结构缺陷、设计不当、施工不良以及维修不当也是重要原因。具体而言,耐久性失效原因包括以下几个方面:

3.1 混凝土低强度风化

水利工程中大多数混凝土结构在较长一段时间内都是室外环境,混凝土因为风化作用而造成强度下降,甚至会影响到后期使用性能。

3.2 碱-骨料反应

碱-骨料反应是由于混凝土微孔中水泥等可溶性碱溶液和骨料之间发生的一种反应,而导致界面上生成一种体积膨胀的晶体,从而造成混凝土的体积变大,甚至会产生胀裂破坏的情况。实际上,碱-骨料反应可以细分为碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应,前者生成的是碱硅酸盐凝胶,后者是碱和骨料中微晶体白云石产生反应,而在附近洁净生长,导致骨料膨胀开来。

3.3 渗漏溶蚀

水工混凝土结构长期处于渗透压力的作用下,而产生渗透通道,或者是产生裂缝溶出蚀,从而导致混凝土使用寿命下降。

3.4 冻融破坏

混凝土在寒冷地区会因为水化结硬而导致其内部产生孔隙,孔隙中水分冻结成冰而使其体积变大,从而产生结构损伤,如果混凝土孔隙溶液中含有氯离子,那么冻融破坏程度将加大。

3.5水质侵蚀

水工混凝土结构不可避免要和水荷载发生接触,如果水质被污染则会对混凝土产生侵蚀作用。

3.6 冲刷磨损和空蚀

水流动的速度比较快会对混凝土结构产生冲刷磨损,亦或者因为结构表面不太平整,在混凝土表面产生真空,导致混凝土剥落的情况。

3.7混凝土碳化和钢筋锈蚀

混凝土碳化和钢筋锈蚀是影响结构耐久性的重要因素,主要是因为混凝土发生碳化,以及其中的氯离子等介质而对钢筋产生影响。

3.8 裂缝和止水失效

混凝土抗拉强度不足,荷载作用过程中受弯构件产生裂缝;湿度变化,养护不当等,都会产生混凝土裂缝,继而使得结构耐久性失效。

4、提高水工混凝土结构耐久性的对策

(1)把好材料关,注意施工质量控制,比如说使用环境中有硫酸盐侵蚀,最好选择抗硫酸盐水泥;如果抗冻要求则尽量选择大坝水泥和硅酸盐水泥,适当添加引气剂;如果是水位频繁变化的混凝土则切忌使用火山灰硅酸盐水泥。骨料要对杂质含量进行适当控制,尤其是要防止碱-骨料反应的产生。施工质量控制中尤其要注意混凝土级配、运输、振捣、养护等过程中遵循相关施工标准和规范。

(2)注意混凝土最低强度级别,要符合相关规范;混凝土最大水灰比方面,小于0.3则钢筋产生锈蚀的可能性降低;混凝土最小水泥用量要高出规范中标准值;混凝土抗渗性方面,混凝土密实程度和水灰比有直接关系,混凝土抗渗性的提高可以采用添加加气剂、减水剂的方法;混凝土抗冻等级方面要按照规范要求中冻融循环次数、水分饱和度等对水泥、掺合料进行选择,针对于暴露在侵蚀性介质中的结构,尽量选择抗侵蚀性的水泥,比如抗硫酸盐水泥等;钢筋混凝土保护层要具备一定厚度,确保浇捣密实,养护得当;结构配筋和型式方面,设计过程中要有利于排水,防止水气凝聚。

(3)综合考虑混凝土体积收缩产生的影响,针对于顶部有拉杆设计的混凝土U型渡槽,槽壳内产生横向内力,正常而言要考虑两个方面:一是因为混凝土体积收缩而产生的结构多余内力;二是因为设计荷载作用而产生的结构内力。二者结合在一起综合考虑,为结构配筋提供理论依据。

(4)混凝土结构耐久性的提高,最关键还是要建立和完善相关规范和管理制度的落实,现阶段在水利工程设计及施工过程中,往往忽略了混凝土强度,然而工程实践证明,强度和耐久性并非存在直接关系,强度符合标准,然而却未必抗冻,也未必耐侵蚀。所以在设计及施工规范中要完善和耐久性有关的条款。截止到目前水利水电部门也未建立完整而又系统的水质侵蚀规程,也没有抗空蚀、抗钢筋锈蚀的规章制度,所以设计部门、施工单位等对于水工混凝土结构耐久性的提高没有规章制度可以遵循。

5、结语

综上所述,随着社会经济的发展,水利水电工程的规模逐渐增大,人们对于水工混凝土结构耐久性也有了新的认识。但是我国幅员辽阔,各地水利水电工程面临的使用环境不一样,因此水工混凝土结构耐久性的要求也存在差异,因此要总结相关经验,加强混凝土结构耐久性研究工作,本文对有关水工混凝土结构耐久性进行研究和探讨,以期对于水工建筑物耐久性能的提升,起到一定的促进作用。

参考文献

[1] 张琳琳,顾冲时,王嘉琪.重大水工混凝土结构健康综合诊断结构体系研究[J].红水河. 2003(04)

[2] 杨道富.水工混凝土结构病害机理评估体系研究[J].人民黄河. 2004(09)

[3] 郑永杰,辛宝美,蒋殿顺.水工混凝土结构裂缝成因预防和处理的一般方法[J].内蒙古水利. 2005(02)

[4] 李雪红,叶燕华.水工混凝土结构裂缝主要成因挖掘的粗集方法[J].东南大学学报(自然科学版). 2006(S2)

[5] 许涛,侯建国,安旭文.关于《水工混凝土结构设计规范》轴心受压和小偏压构件相关问题的探讨[J]. 武汉大学学报(工学版). 2008(S1)

混凝土结构设计总结篇7

关键词:公路工程;混凝土结构

中图分类号:U41 文献标识码:A

1 概述

随着建筑行业的不断发展,混凝土也得到广泛的运用,人们对于混凝土的了解也仅限于其具有良好耐久性能,因此,混凝土耐久性能中的问题却被人们所忽略,从而导致钢筋混凝土构成的耐久性的研究未能跟上工程行业发展的步伐,并容易因此产生较多的不利因素。根据相关行业的调查研究,造成混凝土结构耐久性丧失的因素有许多,包括混凝土结构的设计、施工过程及维修几个方面。虽然钢筋混凝土结构的耐久性的相关要求没有在设计规范中明确注明,但是这一规定也没能有效的在设计中体现,使得工程设计至今为止仍然存在着忽略耐久性设计的现象。研究表明,混凝土耐久性设计的关键并不在于对裂缝的控制。在《桥规JTGD62》中明确记录了关于混凝土耐久性设计的内容,详细指出环境条件下混凝土结构的耐久性设计和施工的原则及要求,是整个结构设计上的飞跃,是工程行业的技术革新,对于工程设计质量的提升有着很大作用。

2 混凝土结构的耐久性及影响因素

混凝土结构的耐久性主要是体现其抵抗性能的关键,在受到气候作用、物理化学作用及其他破坏过程后仍有抵抗作用。混凝土容易产生有裂缝、孔道、气泡等缺陷,在这些缺陷中,容易受到环境影响,容易出现碳化或冻融现象发生,导致锈蚀出现,因此使钢筋混凝土的受力性能受到影响。钢筋机构还容易受到腐蚀及撞击的外在因素的影响。混凝土结构的耐久性主要表现在胰腺癌三个方面:第一,由于裂缝、磨损、破碎及溶蚀等现象造成混凝土的损伤。第二,钢筋的锈蚀,产生脆化、疲劳等现象出现。第三,钢筋与混凝土之间的固定作用得到削弱。在近期看,这些因素容易使建筑物的外观及使用功能受到影响,从长远看来,导致建筑物的安全性能降低,存在安全隐患的发生,并使建筑物的使用寿命受到影响。

导致混凝土耐久性变化的因素有一些几个方面:混凝土材料的性能;混凝土机构的设计及质量;)混凝土结构的施工环境;混凝土结构的使用及防护方式。

影响混凝土材料的耐久性的内因主要体现在其自身的性能和结构设计与施工质量几个方面。混凝土结构的耐久性也直接受到混凝土材料的影响,如水泥的配合比、评中级数量等因素。以及混凝土的缺陷与相应因素想混合,都使混凝土结构的耐久性受到影响。

影响混凝土材料的耐久性的外因主要表现在施工环境及防护措施两方面。由于环境因素造成的混凝土结构的损伤及破坏主要表现在:

2.1 碳化现象的发生

混凝土碳化现象主要是通过与外界环境因素与混凝土发生化学反应,钢筋的表层会有一层碱性薄膜产生,作为保护层在钢筋材料中避免与酸性介质发生反应,出现侵蚀现象。碳化现象的发生,实际上是导致混凝土的性能发生变化,降低了其自身的碱性作用,不仅造成保护膜受到损害,而且与其他物质接触后会使钢筋出现锈蚀。

2.2 氯离子的侵蚀现象

氯离子通过与外界环境的接触对混凝土造成反应,导致混凝土出现侵蚀的现象氯离子主要来源于海水中,由于北方受到环境的影响,冬季为了消除道路上的冰雪,采用盐来进行作业,容易产生氯离子渗入混凝土中出现化学侵蚀,使结构的整体受到破坏,最终导致钢筋出现锈蚀现象。

2.3 碱骨料的反应现象

由于水泥中的碱与骨料中的活性硅相结合发生了化学反应就是所谓的碱与骨料反应,由于碱与硅酸盐相互凝结,加上水分自身所拥有的膨胀作用,使混凝土出现裂缝问题。

混凝土受到碱和骨料相结合的反应造成其结构发生破坏,其破坏程度在其他影响因素中发展最快,如持续下去,后果不堪设想。如果碱和骨料一旦发生反应,要想控制,就会相当困难。正常情况下不超过两年,混凝土就够就会出现裂缝现象,所以混凝土结构的主要症状就在于碱与骨料发生的反应。

2.4 冻融现象的发生

由于水分会渗透进入混凝土里边,在气温较低的情况下会出现结冰情况,然后会导致混凝土出现膨胀,使混凝土的结构受到损害。随着温度的不断改变,会循环出现结冰、消融现象,最终使混凝土自身的强度得到损害,最终会导致混凝土出现破落及裂缝等现象发生。

2.5 钢筋材料的锈蚀

影响钢筋混凝土结构耐久性及使用寿命的关键因素就是钢筋的腐蚀。钢筋混凝土通过碳化及钝化现象导致钢筋出现腐蚀,钢筋的腐蚀主要是通过对钢筋表层的碱性钝化膜的破坏,并与水分及氧气的相互结合造成的。钢筋腐蚀的表现还通过体积膨胀来表现出来,使混凝土出现裂缝现象,导致钢筋与混凝土间的粘结力度降低,钢筋的截面面积减少,使结构承载力度及使用寿命受到影响。由于上述的影响因素,加以时间的过度推移,使上述现象逐渐加重,容易导致安全事故的发生。

3 混凝土结构耐久性的设计

混凝土材料的自身优势及结构的使用环境是影响混凝土结构的关键性因素,其耐久性能与结构设计及施工、养护等都相互联系。参考行业内的研究成果及工作经验可以看出,使混凝土结构的耐久性能够合理的运用主要表现的一下几个方面:

选用高耐久性的混凝土,使混凝土的密实度增强,促使混凝土自身的抗破损能力得到提升;对桥面的排水及防水层的设计应逐渐加强,使桥梁的环境作用条件得到合理改善;优化桥梁的结构设计,例如,应加大混凝土结构的保护层厚度,使钢筋的构造得到优化,避免裂缝现象的发生,选用防腐作用好的钢筋进行作业。

3.1 混凝土结构耐久性的基本要求

要想使混凝土的耐久性得到提升,关键在于混凝土材料的构成,其内容主要包括水与石灰的配合比,水泥的用量和合适的强度等条件,沪宁图材料的构成是整个工程能否建设出一个高质高效的项目的关键因素及首要前提,对整个工程项目有着很大的影响。

在总则《桥规JTGD62》中明确收纳了关于混凝土耐久性的内容,明确指出在环境不同的情况下,对结构混凝土的要求、合理的水灰配比、水泥用量、水泥强度及氯离子和碱的含量等因素都做出了相关规定。

为此,除了选择级配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外,水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件。为了保证混凝土有足够的耐久性,控制最低水泥用量也很重要的,因为单位水泥用量较高的混凝土,混凝土拌合物比较均匀,可减少混凝土捣实中出现的局部缺陷。混凝土抗冻融的能力与其含气量有密切关系,因此,有抗冻要求的结构混凝土应掺入适量的引气剂。

3.2 使钢筋混凝土的保护层厚度得到增加

混凝土之所以会出现碳化现象是由于钢筋锈蚀现象产生的。是根据混凝土保护层碳化而引发的钢筋表层保护膜遭到破坏,导致钢筋出现锈蚀。加厚钢筋外层的保护膜厚度,尽可能的降低钢筋锈蚀的现象出现,有效的提升混凝土结构耐久性能。

3.3 保护层厚度大于50mm时,亦在保护层内设置钢筋网

《耐久性设计与施工CCES01》规定,钢筋的混凝土保护层厚度C应保持在一般应不小于表给出的最小保护层厚度与保护层厚度施工负允差之和,即C≥Cmin+,式中的施工负允差对现浇混凝土构件可取5~10mm,对工厂生产的预制构件可取0~5mm,视钢筋施工定位工艺和质量保证的可靠程度而定,必要时可取更高的数值。

3.4 钢筋的构造得到加强,混凝土裂缝得到控制

混凝土中出现裂缝的原因是由于混凝土结构中出现损伤及破坏,混凝土病害产生的最主要表现就是裂缝现象。混凝土的渗透性受到裂缝的影响,侵蚀作用也就越大,混凝土的耐久性也会降低。混凝土侵蚀的速度很快,一般出现在混凝土出现裂缝以后,最终导致混凝土耐久性能逐步降低。所以,提升混凝土的耐久性能是控制混凝土裂缝的关键所在。依据相关规范及要求,正确处理相关裂缝工作的控制,采取合理有效的措施进行改造,使混凝土施工过程中尽可能的减少工程项目中的裂缝问题出现。

《桥规JTGD62》总则中突出强调了加强水平防缩钢筋和箍筋在控制裂缝中的作用,提高了水平防收缩钢筋的配筋率和箍筋间距的限制。

3.5 提升后张法预应力钢筋管道压浆质量的方法

影响混凝土耐久性的另一关键因素是后张法预应力钢筋管道的压浆质量。相关总则规定,预应力钢筋管道压浆所用水泥浆的抗压强度不得低于30MPa,水灰比应保持在0.4-0.5之间,为了减少收缩,可以运用相关技术,对其掺入适量的膨胀剂进行试验。

《耐久性设计与施工》提出,导致结构的突然破坏是预应力钢筋的腐蚀现象导致的,由于事先不易被发现,在设计中应特别注意,运用多重防护手段,对容易造成氯盐侵蚀的因素应特别注意。对于锚具及连接器等钢材设备,应采用环氧涂层或涂锌,要求后张预应力体系管道具备良好的密封性能,不能用金属材料的螺旋管替代,应采用良好密封性能的高密度塑料波形管,对于管道的灌浆材料及方法应做好事前的准备工作,避免由于浆体硬化造成的气孔出现,运用真空灌技术,特殊情况下还可以在在观景材料中加入适量的防锈剂。

3.6 对桥面的铺装防水设计进行有效控制

桥面的铺装防水设计对整个工程的防护有很大的影响,对工程应进行合理有效的施工及设计。

对于桥面铺装层应采用自身有较好密实性的并且在C30等级以上的混凝土进行施工,在混凝土中应该铺设钢筋结构网,使混凝土裂缝现象得到控制。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料(赛柏斯),都能起到较好的防水效果。

要求施工单位应在铺装层顶面应设置防水层,对于特殊部分,例如连续梁的负弯矩段,更应合理把握好其防水设施的设计,这一点应十分重视。

排水管的设计方面,应对排水周围的构造细节应特别注意,防止水分通过裂缝深入梁内。

参考文献

[1]吴克,许纯.混凝土结构耐久性设计探讨[J]武汉大学学报(工学版).2012(7).

[2]曾红,浅谈混凝土结构耐久性设计[J]四川建材.2012(10).

混凝土结构设计总结篇8

建筑的主要功能之一便是舒适度,因此,在建筑工程满足安全和舒适度的同时,在对室内加层的设置时,需要满足建筑净空的要求,这就要求设计合理的室内加层结构形式,并选取合适的结构材料和结构构件截面,从而保证建筑功能的最大限度的实现。而钢筋混泥土和钢材是现代建筑的主要原材料,由于室内加层受到整个主体建筑的布局和设计载荷等因素的制约,这就要求室内加层需要有较轻的自重,并且需要强度高、截面小,同时还需要满足环保的要求。而钢结构室内加层技术具有布局灵活、自重轻、轻度高、延性好、截面小、对主体结构影响小等特点,并且材料可回收利用,符合可持续发展的战略要求,使得钢结构成为室内加层结构的理想选择。

1建筑室内钢结构加层设计的应用工程实例

1~2层为裙房,商业用途,3~12层为商住综合用途。建筑的主体结构柱、墙等竖直构件混凝土强度为C40,梁、板等水平构件为混凝土强度等级为C35,钢梁、钢柱采用Q235。

2建筑室内加层钢结构设计的研究方法

建筑工程室内加层结构设计主要有钢框架和混凝土框架两种结构形式,通常我们可以通过以下方法来对室内加层钢结构设计研究:

(1)多方案理论对比研究法。与钢结构室内加层结构相比,钢筋混凝土室内加层结构的自重和刚度都较大,这样可能会导致主体结构的部分构件如柱、强等荷载增大,延性减小,抗震性能有所减弱,安全效果不理想。通常我们可以通过对不同的室内加层结构体系进行方案对比,从而给定设计的参数和准则,这样有利于设计的计算和技术的推

(2)数值计算模拟仿真分析法。该种分析方法主要运用相关软件对不同的室内加层结构方案建立计算模型,并进行比较分析研究。通常可以先用PKPM软件建立计算模型,然后用SATWE软件进行计算。

3钢框架结构和混凝土框架结构室内加层设计的对比研究

通过上述研究方法,我们对上述工程实例进行不同结构的室内加层设计,进而对比两者加层后的效果。

(1)钢框架结构室内加层方案。针对建筑的实际条件和主体结构的布置,使用钢结构来对室内加层。为了钢设置钢柱脚底板的方便与可靠,在主体建筑结构体系的框架梁上设置钢柱,并根据建筑室内的额分隔来设置钢柱柱网,使钢柱截面宽与隔墙厚度保持一致,取值20cm,保证钢柱的的布置不影响建筑的效果。同时为了保证建筑净空的高度,多数钢梁截面高应小于等于35cm。加层结构的水平方向跨度相对较大为11m,并且刚度较弱,则,在加层设计时需要加强该方向的抗震性设计。而在EH轴和3、4轴,5、6轴之间的区域,应加大箱型钢柱截面的厚度,与中间的核心筒形成双口型加强区。口型外连接的箱型钢柱截面厚度也应加大。其余钢柱截面厚度满足需求即可。

(2)混凝土框架结构室内加层设计方案。选取混凝土框架柱截面的最小宽度为30cm,由于加层结构混凝土柱底荷载较大,容易导致建筑主体结构楼面难以承受,依据主体结构的平面布置,可不另设混凝土柱,框架梁截面宽度取20cm。同样水平跨度较大为11m,需要加强该方向的抗震设计。而水平方向的加层结构易加大框架梁截面高度。由于混凝土框架结构的自重较大,这样容易增加建筑的基础载荷,截面高度大,很难满足净空的要求,也不方便以后室内的改造。

4建筑室内钢结构加层与混凝土结构设计的比较

我们通过以下技术指标来对比两种设计方案的优缺点:

(1)总的自重。根据设计的数据通过计算可得,钢框架室内加层结构体系的活载总质量为2917t,恒载总质量为30485t,结构总质量33402t,而混凝土框架室内价加层结构体系的活载总质量2919t,恒载总质量为31588t,结构总质量为34507t。其中,活载总质量为折减后的结果,而恒载总质量包含自重和外恒载。

(2)钢比重。通过计算,钢结构加层结构体系的水平和竖直钢比重分别为:12.23、33.79;混凝土框架的加层结构体系的水平和竖直钢比重分别为:12.25、33.13。其中,结构的整体稳定验算结构宜大于1.4或2.7;钢框架与混凝土框架钢比重相等。

(3)基本周期的比较。钢结构加层架构体系的水平和竖直方向以及扭转基本周期分别为:1.2234s、0.7284s、0.8087s;混凝土框架的水平、竖直方向和扭转的基本周期分别为:1.2275s、0.7398s、0.8377s。其中,两种结构的基本振动周期相等。

(4)有效质量系数的比较。通过计算钢框架加层结构体系的水平和竖直方向的有效质量系数分别为:98.63、98.95;混凝土框架加层结构体系的水平和竖直方向的有效质量系数分别为:98.61、98.92。其中,有效质量系数应当大于90%,且两者该系数近似相等。

(5)剪重比。剪重比在每层都有,是反映主体结构刚柔程度的指标。经过计算,钢结构框架的水平和竖直方向的剪重比分别为:5.69、8.65;混凝土结构的则分别为:5.69、8.59。二者的剪重比相等。

(6)地震下顶点的位移。经计算,钢框架水平和竖直方向的顶点位移分别为:42.3、23.2,;混凝土框架结构则分别为:42.4、23.6。通过上述综合技术指标计算的数据可知,虽然采用两种方案的有效质量系数均满足大于90%的要求,并且剪重比也满足大于3.2%的要求,但,钢结构的总重较轻,对于主体结构的承重有利,并且不会增大主体结构的载荷。

5结论

综上所述,通过对比钢结构室内加层与钢筋混凝土室内加层多个技术指标的分析可以得出如下结论:

(1)钢结构室内加层设计和钢筋混凝土室内加层结构设计对主体结构均无不利影响。

(2)从结构材料来看,两种设计方案都能够满足安全的性能,但是钢结构自重较轻,每层约有1.4kN/㎡,并且强度高,截面小,能够有效的满足室内净空的要求。

(3)钢结构室内的加层更加容易拆除,材料还可回收,相比于钢筋混凝土结构更加环保,虽然混凝土结构在室内加层中可行,但整体效果明显不如钢结构。因此,建筑钢结构室内加层设计比较合理,在实际应用中,需要根据主体结构的实际情况来设计科学合理的结构方案,进而保证这个加层甚至是建筑的质量。

上一篇:欧姆定律的相量形式范文 下一篇:环境污染引起的问题范文