朗筑结构设计培训

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朗筑建筑结构设计培训是全国开办最早建筑结构设计培训,目前开设有钢结构设计培训、多高层结构设计培训、注册结构师考试培训课程,手把手教学实战培训

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想参加2013钢结构培训中级班的顶
请问悬挑板布置怎么对不齐啊?
求一简单的设计案例
浅谈SATWE进行结构设计时注意的几个问题
PKPM是中国建筑科学研究院研发的一种设计软件,现在已广泛应用于设计领域。而SATWE是应现代多、高层建筑发展要求而研制的空间结合结构有限于元分析软件,在运用这种软件进行结构设计时,有一些问题一直会涉及到,在这里将简单的谈几点。一、SATWE的特点1、模型化误差小、分析精度高SATWE采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等构件,用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。墙元不仅具有墙所在的平面内刚度,也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的实际受力状态。对楼板,SATWE给出四种简化假定:楼板整体平面内无限刚、分块无限刚、分块无限刚带弹性连接板带和弹性楼板。在应用中,可根据工程实际情况和分析精度要求,选用其中一种或几种简化假定。2、计算速度快SATWE可动态管理计算机内存资源,所以其在解题能力和速度方面的优越性更突出。3、前后处理功能强PMCAD模块建立后,SATWE读取其数据,自动将其转换成空间有限元分析所需的数据格式,并具自动导荷及墙元和弹性楼板单元自动划分功能。PK、JLQ为SATWE的后处理模块,在SATWE计算完后,可用PK绘梁、柱施工图,接JLQ绘剪力墙施工图,并可进行基础等其他软件的设计工作。二、运用SATWE进行结构设计时注意的几个问题1、接PM生成SATWE数据在PMCAD中已经输入了结构模型的数据,在SATWE中还要对这些数据进行分析和补充,下面有几点问题是设计时需考虑到的。由于恒载的特殊性,SATWE软件将施加荷载的方式分为两种:“一次性加载”和“模拟施工加载”。其中“模拟施工加载1”方式较好地模拟了在钢筋混凝土结构施工过程中,逐层加载,逐层找平的过程。“模拟施工加载2”是在1的理论基础上,将竖向构件的轴向刚度增大10倍,在一定程度上考虑了基础的不均匀沉降。对于框剪结构而言,外围框架受力有所增大。剪力墙核心筒受力略有减小,有利于基础受力更均匀。所以高层建筑一般选择“模拟施工加载1”,高层框剪基础宜取“模拟施工加载2”,多层建筑一般选择“一次性加载”。建筑设计时应考虑抗震的要求,不应采用严重不规则的设计方案。体形复杂、平立面不规则的结构,可在适当部位设置防震缝,或调整平面形状和尺寸,加强构造措施。不规则的建筑在计算时采用的是空间结构计算模型,并需进行薄弱层验算。这在SATWE信息输入时都要引起注意。在计算地震力时,如果考虑单向地震作用,即用偶然偏心计算,多层规则的结构可以不考虑。质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。这在抗震规范和高层建筑混凝土结构技术规程中都有强制性条文。在调整信息中,有几个数据的取值是需要注意的。“梁端弯矩调幅系数”一般现浇框架梁取0.8-0.9,装配整体式框架梁取0.7-0.8.弯矩调幅原因是:钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布性质,在竖向荷载作用下考虑适当降低梁端弯矩,以减少负弯矩钢筋的拥挤现象。另一个跟梁弯矩有关系的信息是“梁设计弯矩增大系数”,取值为1.0-1.3,但一般都取1.0,是因为已考虑了活荷载的不利布置。“中梁刚度增大系数”的取值要根据梁高和楼板的厚度比较来确定,现浇楼板取值1.3-2.0,一般取2.0,因为在整体式肋形楼盖中,楼板和梁浇注在一起形成T形截面梁,在承载力计算时整体刚度会有所增大。其余的调整信息,只要查看规范就很容易确定下来,这里就不再细说。另外一个需要注意的信息是“柱配筋计算原则”。一般第一次计算宜按“单偏压”计算,然后再按“双偏压”来计算角柱,角柱在特殊构件定义中点取,角柱的配筋取两次计算中的大值。异形柱按“双偏压”来计算。“周期折减系数”默认的取值是1.0,这个值应在建筑考虑非承重墙体刚度的影响后进行调整。系数按如下规定选取,框架结构:砖填充墙多时取0.6-0.7,砖填充墙少时取0.7-0.8;框剪结构:砖填充墙多时取0.7-0.8,砖填充墙少时取0.8-0.9;剪力墙结构取1.0.2、特殊构件补充定义这一步的工作是一定要做的,梁是否铰结、不调幅梁的点取、角柱的点取等都是要用户指定,这需要对所设计的建筑物的受力体系有全面、清晰的理解。如梁铰接的点取与不点取,所配的钢筋是完全不同的:两端铰接的梁完全靠下部钢筋来承受荷载,下部配筋很大,支座只构造配筋;两端固接的梁的支座也配有钢筋,这是由于上部有负弯矩,承受拉力。当双偏压计算角柱时,角柱应点取,否则就不按照角柱计算,配筋也不予增大。3、结构分析和构件内力计算这一项要选的参数很少,但对整个结构模型的计算起到关键的作用。“层刚度比计算”有三种方法:1.剪切刚度、2.剪弯刚度、3.地震剪力与地震层间位移的比值。方法1按《高规》给出得方法计算,过于简单;方法2按有限元方法,通过加单位力来计算,用于转换层的计算;程序隐含的是方法3,概念和计算均简单.但未扣除刚体转角引起的位移。三种方法可能给出差别较大的刚度比结果,所以要根据工程实际情况进行选取。4、分析结果图形和文本显示在进行配筋计算与验算后,即可以得到梁柱的配筋简图及一些文本。在查看结果图形和文本时要注意几个参数的限值。首先,柱轴压比限值应满足《抗规》6.3.7条的规定,并查看梁柱的配筋是否超筋,如有超筋就要考虑调整梁柱的截面来调整配筋量。另外,结构整体性能应加以控制:(1)、位移控制:程序输出结果第一项是构件节点位移,第二项是层间位移.位移控制是通过控制位移比进行的。计算结果应满足《抗规》5.5.1条规定,出现个别位移比超限时,可查位移的大小,在位移很小的情况下,可不考虑。(2)、周期控制:《抗规》5.2.5条对楼层最小剪重比做了规定,X、Y方向的有效质量系数一般不应小于90%.地震作用最大的方向一般控制在15O内,当大于15O时,应将该角度在调整信息中再次输入,并重新导荷验算。另外《高规》的4.3.5条规定,结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9;B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.850.(3)、层刚度比控制:《抗规》附录E2.1规定,筒体结构转换层上下层的侧向刚度比不宜大于2;《高规》的4.4.3条规定,抗震设计的高层建筑结构,其楼层侧向刚度不宜小于相临上部楼层侧向刚度的70%或其上相临三层侧向刚度平均值的80%;《高规》的5.3.7条规定,高层建筑结构计算中,当地下室的顶板作为上部结构嵌固端时,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍:《高规》的10.2.6条规定,底部大空间剪力墙结构,转换层上部结构与下部结构的侧向刚度,应符合高规附录D的规定。当结构进行薄弱层验算时,应满足《抗规》5.5.5条的弹塑性层间位移角限值的要求。三、结语在建筑结构计算中,SATWE软件的运用非常广泛,而设计过程中各种参数的选取对整个结构的受力分析起着关键的作用。所以在结构设计时应按照国家规范正确地选取各个参数,只有这样,才能设计出合理的结构,保证建筑物的质量。这里,只浅谈了SATWE进行结构设计时注意的几点问题,其实在设计过程中还有很多需要我们注意的问题,这要我们不断的总结和完善才能使结构设计更加的合理化。
现代钢结构建筑设计与表现浅析
钢筋混凝土结构的基本抗震思想
测定房屋砌体强度的原位轴压法
摘要:测定房屋砌体强度的原位轴压法.关键词:砌体强度结构安全1已有砌体的强度检测方法在砌体承重的结构体系中,对旧建筑的加层、改建、加固、可靠度鉴定以及工程事故分析,都需获得砌体的真实强度。以往评定已有砌体真实强度,一是通过标准试验方法测得一定数量砖块的强度,再用回弹仪、筒压法、砂浆片剪切法等测得砂浆强度,根据经验公式求得砌体试验强度。二是根据《砌体基本力学性能试验方法标准(BGJ129-90)》,在墙体上凿下一规格砌块(对于普通砖,试件尺寸的厚×宽×高为240mm×370mm×720mm,而非普通砖由砌块高厚比β=3确定),经加工试压获得砌体试验强度。第一种方法测定砂浆强度时,因对砂浆本身的强度有一定要求(如回弹测试,砂浆最低强度需在M2.0以上),且要建立强度曲线,较适合评定砂浆强度等级,不能精确反映砂浆真实强度,因而有一定局限性。而第二种方法,虽能直观准确测得砌块强度,但因砌块取样难度大,且对墙体有破坏作用,可操作性不强。2原位轴压仪测定及其方法从20世纪80年代起,我国一些大专院校和省级建筑科研院所已开始着手利用原位轴压仪测定已有砌体强度的原理、方法和装备的研究,到1995年,西安建筑科技大学先后开发研制了XY45、XY60和XY70型原位轴压仪等定型产品,可直接在墙体上测试出砌体抗压强度。这是目前现场测试已有砌体强度的唯一仪器,测试结果可以全面考虑砖、砂浆的变异和砌筑质量对砖砌体抗压强度的影响,较能综合反映材料质量和施工质量。且作为砌体力学性能现场检测的主要手段,正被编入建设部部颁标准《砌体力学性能检测技术标准》。它的工作特点是采用专用液压系统对砖砌体力学性能进行现场原位检测。原位轴压仪的测定方法是先在墙体上开凿两条水平槽孔,安放原位压力机,其中上水平槽尺寸应为240mm×250mm×70mm(深×宽×高),下水平槽尺寸为240mm×250mm×140m(深×宽×高),(下槽的高度视压力机型号不同而调整),上下水平槽孔对齐,两槽间相隔7皮砖,净距约430mm,槽间砌体的承压面修平整,并在上槽下表面和扁式千斤顶的顶面,均匀铺设厚10mm湿细砂垫层,将反力板置于上槽孔及扁式千斤顶置于下槽孔,并使两个承压板上下对齐后,拧紧螺母并调整其平行度,试加荷载检查测试系统是否灵敏以及上下压板和砌体受压面接触是否均匀密实,待正常后卸荷即开始测试。测试时分级加荷,每级荷载约为预估破坏荷载的10%,加至预估破坏荷载的80%,连续加荷直至槽间砌体破坏(当槽间砌体裂缝急剧扩展而压力表指针明显回退时,即为槽间砌体的破坏荷载)。将破坏荷载换算成槽间砌体的抗压强度和标准砌体抗压强度,再与设计值对比,从而判明现有砌体的真实强度。3原位轴压仪测定时的计算步骤(1)槽间砌体破坏荷载Nmij(kN):根据槽间砌体破坏时的压力表读数减去压力表的初始读数,从表1查得Nmij(2)槽间砌体抗压强度σμij(MPa):σμij=Nmij/Aij(其中Aij为第i个测区第j个测点的受压面积。对普通一砖厚墙体,Aij=240mm×240mm)。表1压力表读数与Nmij对应表表读数(MPa)123456789Nmij(kN)24.98749.97474.96199.948124.935149.922174.909199.896224.883表读数(MPa)101112131415161718Nmij(kN)249.870274.857299.844324.831349.818374.805399.792424.779449.766表读数(MPa)192021222324252627Nmij(kN)474.753499.740524.727549.714574.701599.688624.675649.662674.649表读数(MPa)282930313233  Nmij(kN)699.636724.623749.610774.597799.584824.571  (3)槽间砌体抗压强度换算为标准砌体的抗压强度fmij(MPa):fmij=σμij/ξij(ξij=1.36+0.54σoij为原位轴压法的无量纲的强度换算系数,其中σoij为测点的墙体工作压应力,可采用按墙体实际所承受的荷载标准值计算)。在上述计算中,关键是强度换算系数ξij的计算,亦即测点墙体工作压应力σoij的计算。4σoij的计算4.1一般构造做法的普通标准砖混结构住宅的荷载计算(1)屋面荷载:厚130mm钢筋混凝土圆孔板上做厚50mm泡沫混凝土保温层、厚20mm水泥砂浆找平层、油毡防水层(六层作法)及顶棚抹灰厚20mm的屋面,其恒载标准值、活载标准值和荷载标准值分别算得为3.34kN/m2、0.7kN/m2和4.04kN/m2。(2)楼面荷载:厚130mm钢筋混凝土圆孔板上做厚30mm细石混凝土及顶棚抹灰厚20mm的楼面,其恒载标准值、活载标准值和荷载值标准分别算得为3.09kN/m2和5.09kN/m2。(3)双面粉刷的厚240mm砖墙自重为5.24kN/m2。以上数据将随构造做法不同而异。 4.2测点墙体工作压应力和强度分项系数计算(1)承重墙:σoij=[5.24×墙高+(5.09×N+4.04)m×n/2]/0.24(其中墙高为测点以上墙体总高;N为测点以上楼层数;m、n为承重墙所处房间的开间、进深)。表2某例6层房屋算得的σoij和ξij检测构件所在层数一(N=5)二(N=4)三(N=3)四(N=2)五(N=1)六(N=0)σoij(MPa)承重墙1.210.9990.7870.5740.3620.149非承重墙0.360.2950.230.1640.0980.033ξij承重墙2.011.91.781.671.551.44非承重墙1.551.521.481.451.421.38偏安全考虑:对承重墙ξij=2;对非承重墙ξij=1.5(2)非承重墙:σoij=[5.24×墙高]/0.24举例:房屋开间×进深为3.3m×4.2m,高6层,层高3.0m,可得表2结果。5砌体强度评定上述求得的标准砌体抗压强度fmij(即为测点砌体的试验强度),根据《砌体结构设计规范(GBJ3-88)》换算为设计强度,尚需进行如下处理。(1)检测单元测区的砌体平均抗压强度(fm):fm=1/nΣfmi(n为检测单元测区总数)。(2)测区砌体强度平均值与砌体强度标准值(fk)的关系:因fk=fm-1.645σf和σf=0.17fm,故fk=0.72fm和fm=1.39fk。(3)砌体强度标准值和强度设计值(fd)的关系:因有fd=fk/rf和rf=1.5,故fd=0.72fm/1.5=0.48fm或fm=2.08fd。(4)如某六层住宅,底层、二层墙体采用强度等级MU10砖和M7.5砂浆砌筑,三至六层采用MU7.5砖和M5.0砂浆砌筑,使用中发现砌体松散,强度较低,要求检测砌体实际强度,为加固修复提供依据。查《砌体结构设计规范(GBJ3-88)》2.2.1.1表:MU7.5砖,M5.0砂浆,砌体设计值1.37;MU10砖,M7.5砂浆,砌体设计值1.79。检测结果见表3,表明砌体强度明显不足,仅为设计强度的50%左右,需作加固补强。表3某实例的检测结果试件部位Nmij(kN)(表1)σμij(MPa)(Aij=0.24×0.24)ξij(表2)fmij(MPa)fd(MPa)设计值实测设计强度/设计值(%)一单元102南纵墙1332.311.551.490.711.7940301横墙1853.211.781.800.861.3763二单元201横墙2013.491.901.840.881.7949.2401内横墙1332.311.671.380.661.3748三单元106横墙2263.922.011.950.931.7951.9601北纵墙1011.751.381.270.611.3744.56原位轴压法的缺点虽原位轴压法是目前现场检测砌体强度唯一的检测方法,以其直观方便无需取样运输等特点,具有一定的优越性,但采用手动加荷,加荷速度和加荷量不易控制,会造成砌体受力不均和偏心受力;而且压力表读数量程偏大,实测荷载值精度不高;周边砌体对槽间砌体的横向约束作用靠强度分项系数修正,误差较大;特别是计算过程繁杂等,存在明显不足,尚有待有志工程结构检测的专业人士进一步开发改进。
钢筋混凝土抗震墙的设计体会
抗震墙轴压比弯曲变形抗震墙广泛用于多层和高层钢筋混凝土房屋,规范规定的现浇钢筋混凝土结构房屋中,除框架结构外,其余几种结构体系均与剪力墙有关,所以有必要对剪力墙结构作一个重点研究。在受力方面,因为剪力墙的刚度大,容易满足小震作用下结构尤其是高层结构的位移限值。在地震作用下,其变形小,破坏程度低,可以设计成延性抗震墙,大震时通过连梁和墙肢底部的塑性铰范围内的塑性变形,耗散地震能量,在与其他结构共同工作的同时,能吸收大部分的能量,降低其他结构的抗震要求,在设防较高的地区(8度及区以上地区)优点更为突出。抗震墙由墙肢和连梁两部分组成。设计时应遵循强墙弱梁、强剪若弯的原则。即连梁的屈服先于墙肢,连梁和墙肢均应为弯曲屈服。与旧规范相比,新规范在剪力墙抗震设计特别是在抗震构造方面有比较大的变化。主要包括:(1)底部加强区高度的变化;(2)墙肢组合截面的弯矩、剪力设计值和连梁组合的设计值;(3)分布钢筋的最小配筋率;(4)增加了剪力墙的轴压比的限值;(5)将边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件;两种边缘构件的构造不同,加强了应加强的部位,放松了可放松的部位,使抗震墙的设计更具合理性;(6)新规范取消了旧规范的“弱连梁”和“小墙肢”的术语,代之以“跨高比”和墙肢长度和厚度的比值,应当说在概念上是没有区别,但89规范虽然对“弱连梁”作了规定,但在设计中难以确定什么是弱连梁。在进行抗震墙设计时应注意如下的要求:1、抗震墙的布置要求:作为主要的抗侧力构件,合理的布置是构建良好抗震性能的基础。应遵循“八字方针”即“对称、均匀、周边、连续”外,还须注意:(1)将长墙分成墙段:对于抗震墙结构和部分框支抗震墙结构,若内纵墙很长,且连梁的跨高比小、刚度大,则墙的整体性好,在水平地震作用下,墙的剪切变形较大,墙肢的破坏高度可能超过底部加强部位的高度,新规范规定将长墙分成墙段,使墙的高宽比大于2。墙段由墙肢和连梁组成。旧规范也有相同的规定。二者的区别在于连梁。旧规范为弱连梁,而新规范为跨高比不小于6的连梁,其目的是:设置刚度和承载力较小的连梁,在地震作用下可能先破坏,使墙段成为抗侧力单元,且墙段以弯曲变形为主。(2)避免墙肢长度突变:抗震墙和部分框支抗震墙结构的墙肢的截面长度,沿高度不宜有突变,当抗震墙的洞口比较大时,以及一、二级抗震墙的底部加强区,不宜有错洞布置的剪力墙。2、框支层墙体的布置要求:(1)对框支层刚度的要求:部分框支的抗震墙结构的框支层,抗震墙减少,侧向刚度降低,在地震作用时有可能将变形集中在框支层,框支层是使结构具有良好抗震性能的关键部位。对于矩形平面的部分框支抗震墙结构,为避免框支层成为薄弱层或软弱层,新规范第规定:框支层的侧向刚度不应小于上一层非框支层侧向刚度的50%(应该说规范的要求并不过分,设计时应尽量避免这种对抗震极为不利的结构形式。与建筑师一起努力,为建造牢固的建筑产品而共同奋斗)。新规范取消了旧规范对框支层落地剪力墙数量的规定,从设计上讲比原规范抽象但却更加合理,所以我建议:在平面布置时可以借用原规范的数量控制作为直观的手段,然后进行量化计算。(2)框支墙落地的间距不宜过大:框支层的水平地震剪力主要由落地剪力墙承担,作用在紧邻框支层的上一层非落地剪力墙的水平力亦通过框支层楼板传到落地墙,为保证楼板有足够大的平面内刚度(传递水平力),新规范规定:落地墙的最大水平间距不宜大于24米,取消了原“四开间”的含糊概念。另外,新旧规范均对框支层楼板提出了具体的特殊规定(详见附录),希望能引起设计者的高度重视。(3)部分落地墙宜设计成筒体,以增加抗扭刚度和抗侧刚度。此条在实践中似较难作到,但须与建筑专业很好协调的话,相信一定会有很明显的效果。3、框架-抗震墙结构的抗震墙布置要求:框架-抗震墙结构在实际工程中运用最多(对高层而言)。布置要点是:位置和数量,抗震墙的数量以满足刚度即满足层间位移限值为宜,位置相对灵活,但应符合规范相关的具体规定。(1)沿房屋高度,抗震墙宜连续布置,宜全长贯通,避免切断,且洞口宜上下对齐,避免墙肢长度的突变。对外墙而言较容易作到,这与上述的“八字方针”相统一,内墙有时相对较困难。(2)不宜开大洞口,避免削弱抗震墙的刚度。虽然取消了旧规范对洞口面积的限值的规定,但在实际中对此条规定较难掌握,由此引起的争执亦屡见不鲜。(3)洞边距柱端(指距柱内侧)不小于300㎜,以保证柱作为边缘构件的作用和约束边缘构件的长度。(4)双向抗侧力的结构形式。且纵横墙宜相连,使彼此成为有翼缘的剪力墙,不但可以增加刚度,同时还能有效地提高塑性变形的能力。(5)对于较长的房屋,不宜在房屋的端部设剪力墙,以避免温度应力对剪力墙的不利影响。(6)对于一、二级抗震墙,其连梁的跨高比不宜大于5。且高度不小于400㎜。连梁有较大的刚度,可保证墙体的整体性能良好并能增大耗能能力。(7)柱中线与梁、墙中线不宜大于柱宽的1/4,以减少地震作用对柱的扭转效应。否则应通过加水平腋的方法或者加强柱内配箍率等方法加以弥补。4、抗震墙及连梁的截面尺寸的有关规定:新老规范基本相似,但具体数值并不相同。主要包括:截面尺寸、最大剪压比、最小墙体厚度等。(1)最大剪压比限值:对剪跨比大于2的剪力墙和跨高比大于2.5的连梁,剪压比不应大于0.2;剪跨比小于2的剪力墙和跨高比小于2.5的连梁,剪压比不大于0.15。原因是:剪跨比小的墙和跨高比小的连梁其剪切变形较大,甚至以剪切变形为主,故对剪压比的要求应更严格一些。实验表明:剪压比超过一定值时,将过早出现斜向裂缝,增加水平筋和箍筋的方法没有作用,在箍筋水平筋未屈服前混凝土即已在剪压的共同作用下破碎。合理的方法是:加大混凝土强度等级,加厚墙梁或加长墙的长度,但不宜加高梁的高度。在计算墙肢的剪跨比时弯矩和剪力均取地震作用下的效应组合的计算值,当楼层上下端计算弯矩不同时,取较大值。(2)抗震墙的最小厚度:框架-剪力墙结构的底部加强区不小于200㎜且不小于层高的1/16;框架-剪力墙结构的其他部位不小于160㎜且不小于层高的1/20;框架-剪力墙结构的墙的周边应设置梁或暗梁与端柱组成边框。其他结构的一、二级不小于160㎜且不小于层高的1/20(其他结构的三、四级不小于140㎜且不小于层高的1/25);其他结构的一、二级底部加强区不小于200㎜且不小于层高的1/16(无端柱或翼墙时不小于层高的1/12)。新规范对二级剪力墙的厚度要求比原规范严格;增加了四级抗震等级下剪力墙的厚度和一、二级抗震墙底部加强区的墙厚的要求。5、墙的水平分布筋起抗剪作用,以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止砼出现裂缝的作用。设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。墙的竖向钢筋主要起抗弯作用。在一些多层、低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋;但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距≤300mm,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。
钢筋混凝土结构裂缝的检测与安全性评价研究
摘要:混凝土是我国工程建设中使用最为普遍的结构材料之一,其质量直接影响到结构的适用性、安全性和耐久性。为此,人们对混凝土的质量给予了极大的关注。混凝土的结构裂缝依据其形式及分布状况的不同对建筑物会造成不同程度的影响,危害程度较轻的表面裂缝只对建筑物的外观产生影响,而深度较深甚至贯穿结构构件的裂缝则会在较大程度上影响结构的安全性和耐久性。因此,对混凝土结构裂缝进行调查和分析是混凝上结构检测中的重点。关键词:混凝土;裂缝;检测;安全评价;构造措施;分布钢筋1.引言混凝土是一种多组分的混合材料从配料、搅拌、成型至养护诸工艺环节,无不影响混凝土的质量。近年来,随着我国工程建设质量管理的加强,混凝土无损检测技术的作用日益明显,从而也促进了该项技术的迅猛发展。2.国内钢筋混凝土结构检测方法2.1混凝土结构检测常用方法的分类和特点1)检测结构构件混凝土强度值;2)检测结构构件混凝土内部缺陷如混凝土裂缝、不密实区和孔洞、混凝土结合面质量、混凝土损伤层等;3)检测几何尺寸如钢筋位置、钢筋保护层厚度、板面、道面、墙面厚度等;4)结构工程混凝土强度质量的匀质性检测和控制;5)建筑热工、隔声、防水等物理特性的检测。2.2钢筋混凝土结构检测方法的选择钢筋混凝土结构检测着重对混凝土强度等级和缺陷、钢筋保护层厚度和位置、混凝土构件几何尺寸、楼板厚度等进行检测。对混凝土构件强度的检测,可采用回弹法、超声一回弹综合法等检测方法。一般工程优先采用回弹法,对大型工程如采用回弹法检测仍达不到设计要求或对回弹法检测有怀疑时,应采用超声一回弹综合法检测。对构件混凝土内部不密实区、空洞等缺陷的位置和范围的检测,可采用带有波形显示功能的超声波检测仪,测量超声脉冲波在混凝土中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率等声学参数,并根据这些参数及其相对变化,判定混凝土中的缺陷情况。对板厚的检测,可采用雷达波法、冲击一回波法、冲击共振法、超声脉冲回波法等检测方法。3.钢筋混凝土结构裂缝检测与分析3.1钢筋混凝土结构裂缝的基本概念结构试验表明,裂缝的出现和开展是结构破坏的先兆。建筑物中裂缝的存在预示着结构承载力可能不足,过大的裂缝会促使钢筋锈蚀而降低结构耐久性,会造成房屋渗漏,影响建筑物美观。所以,习惯上都不允许建筑物产生裂缝。但客观现实,钢筋混凝土结构物的裂缝很难完全避免,就经济及科学观点,一定程度的裂缝是可以接受的。裂缝成因比较复杂,危害程度不仅与裂缝大小有关,而且与裂缝性质、产生原因及结构功能要求的不同各不相同。不同类型的裂缝处理方法各异。3.2裂缝调查1)外观检测裂缝外观检测主要包括裂缝的形式、裂缝部位、裂缝走向、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝长度。裂缝发生及开展的时间过程,裂缝是否稳定,裂缝内有无盐析、锈水等渗出物,裂缝表面的干湿度,裂缝周围材料的风化剥离情况,等等。裂缝外观检测常用的仪器有刻度放大镜。对于活动裂缝,应进行定期观测,专用仪器有接触式引伸仪、振弦式应变仪等,最简单的办法是骑缝涂抹石膏饼观察。2)裂缝成因调查裂缝成因调查是为裂缝原因分析提供依据,包括对材质、施工质量、设计计算与构造,使用环境与荷载等方面的调查。材质,主要是水泥品种及安定性,砂石质量,是否存在碱性骨料,外加剂性能及用量。施工质量,主要是混凝土的强度、密实性、养护情况,钢筋位置及数量,模板刚度及支撑情况。材质与施工质量调查方法,主要是核查保证资料、有针对性地辅以现场检测核对。使用环境与荷载,主要是分析结构在使用中的温度、湿度变化,是否存在有害介质作用。3.3裂缝检测方法混凝土结构的裂缝宽度、数量、深度、走向和位置是判断结构受力状态和预测剩余使用年限的重要特征之一。对混凝土结构作可靠性鉴定必须对结构的裂缝状态进行检测和分析。产生裂缝的原因很多,从工程鉴定和处理的角度可以将其归纳为受力裂缝和非受力裂缝两大类,检测时应注意区分。裂缝的形态各异,能否正确区分要依靠检测人员的理论知识,掌握鉴定规程的水平和工程经验。实际工程中常有两种类型裂缝的混合体。3.4裂缝成因分析裂缝成因分析是为裂缝危害性评定及修补方案提供依据,若不经分析或忽略成因分析就进行裂缝处理,往往会导致决策错误,使本不需要加固的结构而花费了大量的人力、物力去补强加固,使己处在危险状态、本应该拆除的结构,却因草率处理而潜藏着突发事故的危险。4.钢筋混凝土结构的安全性评价结构安全性是结构可靠性的一部分(结构可靠性包括安全性、适用性和耐久性)结构安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下,承受可能出现的各种作用的能力,以及在偶然事件发生时和发生后,仍保持必要的整体稳定性的能力。结构安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。结构工程的安全性主要取决于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用(维护、检测)有关。对结构工程的设计来说,结构的安全性主要体现在结构构件承载能力的安全性、结构的整体牢固性与结构的耐久性等几个方面。5.钢筋混凝土构件安全性评价5.1钢筋混凝土结构构件安全性评价概述在影响现有结构(构件)的可靠性状态的各种因素中,对结构安全性起决定性作用的是构件的极限承载能力,而其它因素诸如裂缝、变形、偏差等,其影响可以体现在构件的承载能力下降上。根据现有结构(构件)的极限承载能力及结构(构件)所受外力,可计算出可靠性指标,从而得出构件的安全等级。5.2钢筋混凝土结构构件安全性评价的内容钢筋混凝土结构构件的安全性评价包括构件的承载能力、构造和连接、裂缝、变形四个子项的评定。承载能力和构造与连接是重要子项,裂缝和变形是次要子项。钢筋混凝土结构的承载力,取决于混凝土、钢材的材质。5.3钢筋混凝土结构裂缝评定等级构件裂缝控制等级的划分主要考虑结构的功能要求,结构所处的工作环境,钢筋种类对腐蚀的敏感性;现行设计规范的裂缝控制等级;国内外试验资料和国外规范的有关规定;工程实践和调查等4个因素。5.4钢筋混凝土结构构造和连接子项评定预埋件的锚板和锚筋的构造合理,经检查无异常(无变形或位移)者,可根据承载能力评为a级或b级;当预埋件的锚板有明显变形或锚板、锚筋与混凝土之间有明显滑移、脱落现象时,根据其严重程度可评为c级或d级。连接节点的焊缝或螺栓符合国家现行规范规定和使用要求者,可评为a级或b级;当节点焊缝或螺栓连接有局部拉脱、剪断、破损或较大滑移者,根据其严重程度可评为c级或d级。6.结语病害建筑物的挽救,关乎国计民生,是关系到保护既有建筑物、构筑物的正常使用,保护广大居民的人身安全和正常生活条件,使各类病害建筑物转危为安,延长建筑物使用寿命的重要工作。对于已经发生病害和造成损坏的建筑物、构筑物,首先应通过检验、鉴定判别事故原因,进行结构和构件安全性的评价,然后有针对性地采取加固措施进行挽救,使建筑物的使用安全性获得保证。
浅谈对底部框架抗震墙砖房抗震设计的探讨
异形柱与短肢剪力墙结构中的几个问题
异型柱框架结构设计探讨
一、概述 随着我国住宅产业的迅速 发展 以及人们对住宅建筑使用要求的不断提高,普通的矩形框架柱会给室内装饰和家具布置带来极大的不便。如何合理地利用建筑物的有效面积,这对住宅结构设计提出了一项新的要求。异型柱框架结构体系在一定程度上满足了上述要求,从结构受力角度来说,它博采框架加剪力墙体系之长,平立面布置近于框架结构,柱的截面形式又不拘泥于矩形,将截面积向工程轴外铺开成T形、十字形、L型等,用较少的混凝土材料,获得了较大的刚度;同时配合轻质填充墙的使用,结构重量比一般框架更轻。适中的刚度和较轻的自重,对减小地震作用很有利,是一种 经济 合理的抗震住宅结构体系。二、异型柱受力特点异型柱结构与普通框架结构相比,有如下受力方面的特点:1.根据建筑上的需要,异型柱在房间的分隔墙交点处灵活布置,平面刚度疏散均匀,经常会有梁纵、横不贯通,结构较难简化为平面结构 计算 ;2.立面刚度分布较均匀,异型柱与轻质砌体填充墙在弹性阶段共同工作性能良好;3.柱采用T形、L形、十字形等截面形式,肢宽厚比在2.5~4.5之间,柱肢薄而狭长,双向压弯效应明显;4.异形截面仅有一根对称轴或没有对称轴,对荷载的方向角敏感,抗扭刚度较差,相应地也造成异型柱结构的荷载方向敏感性,且稍有不对称或偏心,抗扭能力降低较大;5.异形截面的柱肢角部是明显的薄弱部位,尤其是梁底与柱肢交界断面的柱肢角部,应力集中严重;6.异型柱结构的梁高宽比大,柱肢狭长,使梁柱重叠部分多,在梁端一定范围形成刚域;同时节点区较大而薄,在弹塑性阶段,应计入节点区变形对结构变形的影响;7.异型柱结构的节点区的受力性能与矩形柱节点有较大区别,一方面由于梁柱薄,施工时混凝土不易振捣密实,再加上梁柱交接处应力集中和后期破坏较重,削减了节点核心区的有效体积,使节点抗剪承载力降低;另一方面,节点区破坏部位向梁端的外移,又缓解了节点区受力的复杂程度,有利于强节点的实现。三、异型柱框架结构设计中的有关问题1.结构平面布置异型柱框架结构的平面布置,除应遵守一般框架结构的构造措施、相关规定、设计要求外,还应考虑自身的特点,注意以下几点:(1)平面布置宜尽量对称,两个主轴方向要协调,使合力中心尽可能和刚度中心重合,减少偏心距,尽量减少因扭转产生的不利影响;(2)考虑采用双向承重体系,并纵横向相连接(3)各柱肢应尽量对齐,使柱肢与梁一起构成较规则、多跨的抗侧力体系。笔者认为,异型柱设计的目的主要是合理解决小面积房屋的使用问题,应重点布置在房屋中影响房间使用的墙角部位,其它部位从受力合理和施工方便两个方面考虑宜采用矩形截面柱。这样兼顾了使用和经济两个方面,充分发挥了异型柱使用和受力的特点创造出每平方米建筑面积用钢量较低的好指标。2.设计方法异型柱和矩形柱的截面形式差异很大,不能简单把矩形柱的计算方法应用到异型柱中。目前,国内可直接进行异型柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序,广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异型柱结构配筋计算程序CRSC。这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计,准确性较高,经过大量工程校算,能有效地满足结构安全性要求。考虑到上述两种规程作为地方标准,具有一定局限性,在设计中还应注意以下几个问题(1)按肢长与肢宽之比定义异形柱或短肢墙很大程度是为了学术上的便利。但用TAT程序进行结构整体计算时,按异形柱模式可能导致结构刚度下降,应适当增加抗地震力;当按短肢剪力墙模式计算可使梁配筋偏小,应适当调整配筋;(2)在一般的矩形柱的多层框架结构中侧移多不起控制作用,而对于异形柱框架结构,由于侧向刚度较小,有时侧移会超过规范允许值;(3)对柱的净高与柱截面长边尺寸之比小于4的异形柱,应沿柱高全高加密箍筋,以减小地震作用下柱剪切脆性破坏的危险性和改善柱的变形性能;(4)因荷载方向角的任意性,在异形柱内折角处也应设置相同直径的受力筋;(5)位于L形柱角处的纵向受力钢筋为双向共用;(6)为安全起见,对抗震等级三级及三级以上的结构,应对节点进行计算,以保证节点区的可靠性;(7)施工过程中对异形柱及其节点区应加以重视,采用骨料粒径较小的混凝土进行浇筑,以确保施工质量。3.构造设计(1)柱壁厚度和砼标号的选择参照规范及实践经验来看,柱肢的厚度最小不少于160mm,一般常采用200mm 比较合理。对于8层及以上框架其下面两层梁柱节点处的钢筋有时显得比较密集,因此不宜减薄。在梁跨度较大时,柱子往往显得截面不足,轴压比太大,钢筋过分密集。因此最好把一二层柱砼标号提高到 C30左右,避免采用加大壁厚的方案。(2)纵向钢筋和箍筋纵向受力钢筋选用时,数量宜少,直径宜大,一般只要不大于Ф25均应选较大的直径减少根数,而每边钢筋的数量宜用2根,多则做两排配置。底层每边钢筋的数量也可以用3根,但穿出楼面的柱筋每边单排配筋还是不要多于2根为宜,否则节点施工困难。纵向构造钢筋在柱肢宽较大时应该设置,以保证纵向钢筋间距不大于350mm的规范要求,因为异型柱的纵向构造钢筋比较多,因此其直径的选取也是影响 经济 技术指标的一项因素,根据我国钢筋砼设计规范和国外有关资料以及有关剪力墙的构造规定,笔者认为取Ф12、Ф14还是比较合理的,不必选用更粗的钢筋。箍筋的设置对抗震设防的影响很大,按我国抗震设计规范中有关规定及 参考 国内外有关资料,建议箍筋最小直径可以选用Ф6,在加密区的间距为100mm,在非加密区的间距为200mm。(3)轴压比限值异形柱在单调荷载,特别在低周反复荷载作用下,粘结破坏较矩形柱严重,延性比普通矩形柱差,因此,异形柱的轴压比限值比矩形柱严格得多。天津《规程》根据截面类型、箍筋间距与纵筋直径比s/d、箍筋直径dv和抗震等级确定,在0.3~0.7之间波动,比矩形柱结构的柱轴压比限值低很多。所以,在程序试算后,应按上述条件初步确定出各柱的轴压比具体限值,并在配筋简图中仔细查看各层柱的 计算 轴压比是否有超限的。因为此时异形柱的实配纵筋和箍筋还是未知的,PKPM程序无法判断每个柱的轴压比具体限值,只有在轴压比超过矩形柱结构的轴压比限值时,程序才会报告轴压比超限。因此,异形柱的轴压比超限,必须逐一手工核算。四、结束语异型柱框架结构的平面布置比普通矩形柱框架灵活,可以较好满足建筑功能的要求,具有良好的 发展 前景,结构设计人员应充分了解异型柱的受力特点,正确把握设计要点,确保工程结构安全可靠,经济合理。
概念设计在建筑结构设计中的应用
浅谈钢筋混凝土框架加强环式节点的设计
对建筑工程框架结构设计的几点思考
混凝土结构的无损检测
建筑结构设计问答及分析
剪力墙中的 bw 除了规范的最小值规定还有其他什么要求没?
推进钢结构建筑促进可持续发展
透水混凝土的试验研究及工程应用
砖混住宅工程墙体温度裂缝的产生原因及预防
浅谈后张法施工中的预起拱技术
高空反弧悬挑结构在高层建筑中应用探究
门式钢架活荷载取值
天然地基沉降计算--2011版规范
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