混凝土結構設計要點問題研究

1、<p>　　混凝土結構設計要點問題研究</p><p>　　摘要：隨著科學技術的迅速發(fā)展，社會隨之不斷進步，我國建筑行業(yè)也越來越發(fā)達，高層建筑物異軍突起，已經(jīng)成為一個城市經(jīng)濟發(fā)展情況的重要標志物。高層的建筑物已經(jīng)成為反映這所城市的繁榮度有多高和社會的進步作為標志。本文就混凝土結構設計的幾個要點進行了分析。 </p><p>　　關鍵詞：混凝土結構;設計；問題 </p>

2、<p>　　Abstract: With the continuous development of infrastructure in our country city, many new problems in geotechnical engineering an important part of basic construction encountered, such as the selection of co

3、nstruction technology under complex geological conditions, design of operational issues, identify problems of mechanics model and design parameters, the influence of groundwater problems, it has made some the conventiona

4、l design method cannot adapt to, especially for excavation problems. </p><p>　　Key words: geotechnical engineering investigation and design; seismic; </p><p>　　中圖分類號：TU318 </p><p>　

5、　引言:近年來，我國建筑業(yè)發(fā)展迅猛，建筑的功能不斷完善，工程設計也越來越復雜，鋼筋混凝土是在民用建筑中得到廣泛應用和空前發(fā)展的結構材料。我國已經(jīng)基本形成了混凝土結構設計規(guī)范體系，但在設計方面仍存在一定的空缺和問題。 </p><p>　　一、高層建筑混凝土結構設計的特點 </p><p>　　1、結構應具有適宜剛度 </p><p>　　隨著高度的增加,高層建筑的側

6、向位移迅速增大。因此設計高層建筑時不經(jīng)要求結構有足夠的強度,而且要求結構有適宜的剛度,使結構有合理的自振頻率等動力特性,并使水平力作用下的層位移控制在一定范圍之內。 </p><p>　　2、結構應具有良好的延性 </p><p>　　相對于較低樓房而言,高樓結構更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。建筑結構的耐震主要取決于結構的承載力和變形能力兩個因素。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具

7、有較強的變形能力,避免高層建筑在大震下倒塌,必須在滿足必要強度的前提下,通過優(yōu)良的概念設計和合理的構造措施,來提高整個結構、特別是薄弱層(部位)的變形能力,來保證結構具有足夠的延性。因此,在結構設計中應綜合考慮這些因素,合理設計,使結構具有足夠的強度、適宜的剛度、良好的延性。 </p><p>　　3、側向力(風或水平地震作用)成為影響結構內力、結構變形及建筑物土建造價的主要因素 </p><

8、p>　　高層建筑和低層建筑一樣,承受自重、活載、雪載等垂直荷載和風、地震等水平力。在低層結構中,水平荷載產(chǎn)生的內力和位移很小,可以忽略不計;在多層結構中,水平荷載的效應(內力和位移)逐漸增大;在高層建筑中,水平荷載和地震力將成為主要的控制因素。 </p><p>　　二、結構設計的重點與難點 </p><p>　　1、水平荷載的優(yōu)化 </p><p>　　在高

9、層建筑設計中，涉及到的水平荷載問題非常重要。一方面，考慮到高層建筑自身的重量以及各個樓面的荷載作用主要集中于豎向構件，而由此產(chǎn)生的彎矩數(shù)值、軸力數(shù)值等與建筑高度的一次方呈正比例關系;另一方面，對于高層建筑來說，豎向的荷載力為定值，但是水平荷載力將隨著建筑結構特性的不同而有所差異。不同結構形式、不同烈度地區(qū)的水平控制荷載主要體現(xiàn)在水平地震作用及風荷載兩種情況。 </p><p>　　2、結構變形的控制 </p

10、><p>　　對于高層建筑結構設計來說，位移問題是設計的關鍵要素之一。隨著當前建筑的高度不斷增加，水平荷載力也有所提高，因此建筑結構位移和變形隨之加大，如何確保高層建筑結構的安全性、穩(wěn)定性，是非常重要的話題，這也需要采取有效措施將建筑結構水平荷載作用下的變形幅度控制在規(guī)范要求之內。 </p><p>　　3、結構延性的調整 </p><p>　　在高層建筑結構設計中，應

11、考慮到震動情況下的變形問題。為了確保建筑結構受到變形力之后仍能保持良好性能，而不至破壞或者坍塌，這就需要在設計過程中采取相應措施，對其延性進行優(yōu)化調整。 </p><p>　　4、 豎軸向變形的約束 </p><p>　　以高層建筑結構設計的實際情況來看，一般豎向的荷載值比較大，如果在設計過程中忽略這一問題，可能引發(fā)軸向變形問題(超高層結構尤其明顯)，進而對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響;這時候，可能

12、對連續(xù)梁中間部位的支座負彎矩值造成影響，并且增大端支座的跨中正彎矩與負彎矩等;在高層建筑結構設計中，應該根據(jù)軸向變形的實際情況對相應數(shù)值進行確定;采取有效方式應對軸向變形問題、加強對構件剪力值、側移幅度等控制，確保建筑結構的安全性、穩(wěn)定性. </p><p>　　三、地基與基礎設計 </p><p>　　“萬丈高樓平地起”，地基的好壞將決定一個工程的最終質量，因此，在高層建筑混凝土結構設計

13、中，地基與基礎設計是工程的關鍵。由于上部荷載的巨大差異，設計滿足要求的高層建筑主體結構本身筒體與周邊結構之間的沉降差和高層主體與裙房或者純地下結構之間的沉降差對地基方案的選擇起著決定性的作用，因此，高層建筑設計主要要把握沉降設計。 </p><p>　　一種方案是設計沉降縫。為避免不均勻沉降對建筑物帶來的災害，對于長度較大的建筑物，在建筑平面的轉折部位、建筑物高度差異處以及長高比過大的砌體承重結構、地基土壓縮性存

14、在明顯差異處設置沉降縫，沉降縫能夠將建筑物分割成獨立的單元，從而實現(xiàn)使各單元產(chǎn)生的沉降互不影響，因此也就避免了不均勻沉降對建筑物帶來的災害。另一種方案是地基基礎處理。在建筑縱橫墻體相交處，存在著基礎面積重疊現(xiàn)象。從而造成地基受力面積重復，地基應力加大。因此，必須調整某局部基礎寬度以滿足地基承載力的要求。具體做法：一是當基礎底面壓力設計值超過地基承載力設計值不足10%時，可采用提高上部結構抵抗不均勻沉降能力的措施。二是當基礎底面壓力設計值

15、超過地基承載力設計值10%及以上或建筑已出現(xiàn)不容許的沉降和裂縫時，可采取放大基礎底面積、加固地基或減少荷載的措施。 </p><p><b>　　四、上部結構設計 </b></p><p>　　1、剪力墻結構設計 </p><p>　　高層建筑應有較好的空間工作性能，剪力墻結構應雙向布置，形成空間結構。在設計中若框剪結構剪力墻布置不均勻，單肢剛

16、度過大的剪力墻經(jīng)常出現(xiàn)，從而導致應力的過度集中，造成剪力墻的部分破壞。因此，我們應該通過設計有選擇地連接兩片剪力墻，從而保持建筑物延性的連梁破壞，從而使柱子的完整性得以保證，這就是我們說的延性設計和連梁設計。設計要點是一方面為加強塑性鉸區(qū)的塑性轉動能力，及防止混凝土壓潰前受壓鋼筋過早壓屈，我們應在在梁的兩端設置箍筋加密區(qū)。同時，為防止粘結破壞，可以在設計中采取措施使塑性鉸外移，將塑性鉸從柱面移開一定距離，從而避免梁端鋼筋屈服后向核心區(qū)發(fā)

17、展。另一方面，可以設置底部加強區(qū)，設置約束邊緣構件，從而使截面的塑性變形能力增大。主要包括沿墻肢截面的長度和墻肢的高度，箍筋數(shù)量，水平分布筋在約束邊緣構件內的錨固以及確保一定的縱筋面積的設計，從而符合約束邊緣構件的構造要求。另外，剪力墻的抗側剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結構重量，增大剪力墻結構的可利用空間，墻不宜布置太密，使結構具有適宜的側向剛度。 </p><p><b>　　2、

18、柱的設計 </b></p><p>　　地震作用下，框架短柱剛度大，吸收較大的地震力，極易產(chǎn)生剪切破壞而形成結構抗震薄弱部位。因此，在框架結構的雙跑板式樓梯設計時，為避免“框架短柱”的形成，應采取下列措施：一是采用復合箍筋沿柱全高加密的方式處理，同時保證短柱的縱向鋼筋對稱布置，且每側的縱向鋼筋配筋率不宜大于1.2%。二是通過提高構件受剪承載力和受壓承載力的方法來改善短柱的抗震性能，主要措施有在柱中配置

19、螺旋箍筋、普通復合箍筋，加強對混凝土的約束，使混凝土的抗壓強度得到提高，從而防止構件在大剪壓比情況下發(fā)生剪切破壞。 </p><p><b>　　3、梁的設計 </b></p><p>　　由于地震作用、風荷載等水平力的作用，往往使得框架粱的梁端負彎距遠大過跨中正彎距。因此，為了避免框架粱負筋過多過密，在設計中我們往往都應將框架粱的負彎距乘以一個0.85左右的調幅系數(shù)

20、進行調幅，減少粱端負彎跑，并使跨中正彎距相應增加，做到粱的上下配筋均勻一致。同時，當不計算活荷載或不計算活荷載不利布置時，可通過此參數(shù)調整梁在恒活荷載作用下跨中正彎矩，一般取1.1—1.2，在選用時應注意：如果活荷載考慮不利布置時此系數(shù)取1.0。另外，當梁底距外窗頂尺寸較小時，宜加大梁高做至窗頂，使外部框架梁盡量做成梁外皮與柱外皮齊平。當建筑有要求時，梁也可偏出柱邊一較小尺寸。梁與柱的偏心可大于1/4柱寬，并宜小于1/3柱寬。同時，折梁

21、陰角在下時縱筋應斷開，并錨入受壓區(qū)內La，還應加附加箍筋。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　【1】方鄂華主編.高層建筑結構設計[M].北京:清華大學出版社,2 00 2 (05 ). </p><p>　　【2】于險峰．高層建筑結構設計特點及其體系[J]．建筑技術，2009（24）. </p>