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关于钢筋混凝土结构设计问题的思考

来源:教育网    【真才教育培训网】   添加时间:2011年12月22日

 

 作者:真才教育谢老师,【真才教育:成功你我他 】时间:2012-12-18

  

钢筋混凝土结构是目前应用最广泛的结构形式之一,是工业与民用建筑中最常见的结构类型。本文针对钢筋混凝土框架结构的设计,探讨结构计算及设计、抗震设计、构造措施方面一些需要注意的问题,供大家参考。

    1. 前言 
    钢筋混凝土结构是用钢筋和混凝土制成的一种结构。钢筋承受拉力,混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。分两种:(1)整体式钢筋混凝土结构。在施工现场架设模板,配置钢筋,浇捣混凝土而筑成。(2)装配式钢筋混凝土结构。用在工厂或施工现场预先制成的钢筋混凝土构件,在现场拼装而成。20世纪90年代以后,随着我国钢材量的不断提高,钢一混凝土组合结构在建筑行业得到了迅速发展,随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化,无论是工业建筑还是民用建筑,在结构设计中遇到的各种难题也日益增多,因而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点、重点。
    2.
钢筋混凝土框架结构设计方案构思时应考虑以下几点
    2.1建筑布置在抗震设计中,应提倡平面和立面简单、规则、对称的原则,合理的建筑布置是最重要的。规则包括了对建筑的平面和立面外形尺寸、抗侧力构件布质量分布、承载力分布等诸多因素的综合要求。建筑师需和结构师互相配合,才能设计出抗震性能良好的建筑。在做钢筋混凝土结构的抗震设计时, 要注意:(1) 平面宜简单、规则、对称, 减少偏心,否则应考虑其不利影响;(2)刚度中心与质量中心尽量重合;(3)质量大的跨间不宜布置在结构单元的边缘,质量大的设备宜布置在距刚度中心较近的部位;(4)尽量少采用大悬挑结构;(5)围护结构宜采用轻质材料。
    2.2
结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下,结构的传力路线越短、越直接,结构的工作效能越高,所耗费的建材也就越少。
    2.3
从力学观点看,在民用和公共建筑的平面布局中,应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距(或近似于等距)布置,这样可以相应减少边跨柱距,也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距,可以使各跨梁截面趋于一致,而提高结构的整体刚度。 
    2.4
结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。
    3.
钢筋混凝土框架结构设计应从概念设计上着手注意几个问题
    3.1关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑形铰,柱端处于非弹性工作状态,而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱,也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小,是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力,而且不致形成层侧移机构,从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小,以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此,当建筑许可时,尽可能将柱的截面尺寸做得大些,使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1,并控制柱的轴压比满足规范要求,以增加延性。验算截面承载力时,人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大,加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高,以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造,让塑性铰向梁跨内移。 
    3.2
关于强剪弱弯措施:强剪弱弯是保证构件延性,防止脆性破坏的重要原则,它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力,使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造,使其满足相关规范要求。 
    3.3
注意构造措施。(1)对于大跨度柱网的框架结构,在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连,使得楼梯问处的柱可能成为短柱,应对柱箍筋全长加密。这一点,在设计中容易被忽视,应引起重视。(2)对框架结构外立面为带形窗时,因设置连续的窗过梁,使外框架柱可能成为短柱,应注意加强构造措施。(3)对于框架结构长度略超过规范限值,建筑功能需要不允许留缝时,为减少有害裂缝(规范规定裂缝宽度小于0.3mm),建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋,构造间距宜小于150mm,对屋面宜设置后浇带,后浇带处按构造措施宜适当加强。(4)其它构造措施限于篇幅,这里不再赘述,请详见新规范。 
    3.4
注意抗震设计。(1)抗震设计的基点结构。抗震设计的基点是强度和延性。人们现在已经认识到可以利用钢筋混凝土结构屈服后的非弹性变形来抵抗地震,也就是将强度和延性两者相结合来抵抗地震。为保证结构的抗震能力,对结构设计而言, 如果我们给结构设定较低的承载力水准,相应地就要求结构具有较高的延性水准;如果我们给结构设定较高的承载力水准,则结构需要的延性水准就可以较低。在这个问题的具体处理上,各国的理念存在一定的差异。(2)能力设计法。能力设计法的基本思想为:为了使抗震钢筋混凝土结构在地震中形成所追求的梁铰机构梁柱铰机构,就需要把不希望出现塑性铰或不希望先出现塑性铰(也就是不希望塑性转动过大)的部位的抗弯能力相对增强;为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效,也需要相对增强各有关部位的抗剪能力;还需要采取必要的措施使可能形成塑性铰的部位具有足够的延性能力和必要的耗能能力。

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