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钢筋混凝土结构设计需要注意些什么？

来源:      更新时间: 2016-06-23 16:50:42      浏览:      评论: 0
钢筋混凝土结构设计需要注意些什么？网校二级建造师考试频道，率先公布2016年二级建造师考试报名时间与报名入口相关信息。小编由环球网校官网整理发布，更多二级建造师考试信息请关注环球网校二级建造师考试频道或环球网校官网。
　　随着我国经济的飞速发展，城市面貌日新月异，一栋栋高楼大厦拔地而起。随之建筑功能的不断丰富，新颖的造型，致使工程设计越来越复杂，所以需要注意的问题也逐渐增多。
　　
　　一、高层钢筋混凝土结构的住宅的基本结构形式
　　
　　1、架结构
　　
　　框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好，造价较低，但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸，影响家具的布置和美观，有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。
　　
　　2、架一剪力墙结构
　　
　　在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活，适用性强，结构合理，能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。
　　
　　3、间剪力墙结构
　　
　　随着时代的发展和人们生活水平的提高，原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看，小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥，并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力，增加工程费用，另外，由于结构自重较大，也增加了基础的投资，因此，大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m～7.5m，进深达到7.5m～1lm，室内一般无承重的横墙和纵墙，可以按照住户的不同要求灵活分隔，随着家庭的变化还可重新布置。
　　
　　4、短肢剪力墙结构
　　
　　短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙）介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间，由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好，己成小高层住宅的主要结构形式。
　　
　　二、框架结构的耗能机理
　　
　　框架结构主要是以压弯构件——竖向框架柱和以弯剪构件——水平框架梁组成的。实际工程计算的例子表明，框架结构的延性很大程度上取决于框架梁和框架柱构件本身的延性和屈服弯矩。在地震作用下，框架结构每经过一个循环，加载时先是结构吸收或储存能量，卸载时释放能量，但两者不相等。两者之差为结构或构件在一个循环中的“耗失能量”（耗能），也即一个滞回环内所含的面积。结构吸收的地震能量可以由力——位移曲线所包围的面积来表示。
　　
　　三、在设计过程中所需要注意的一些问题
　　
　　1、地基与基础设计过程中存在的问题
　　
　　1.1、柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，地下室底板设计中，容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下，将会一起发生沉降变形，共同受力，如未考虑因此产生的附加应力，对底板而言是偏于不安全的，有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。尤其对于采用天然地基的情况时，其影响则更为显著。对于总沉降量较小的工程，可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施，当然，是否采用，还要综合考虑其他因素。另外，对于地下水位季节性变化较大的地区，应考虑高低两种不同水位对地下室底板的不同影响，求出包络图，再做配筋设计。
　　
　　1.2、对于有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分，外轮廓形状应尽量简洁，这样有利于建筑防水的施工。尤其对于柱下承台的形式，更为明显。此时，由于柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，有很多的阴阳角和放坡，即加大了防水施工的难度，有加长了施工时间，都不利于保证质量，并且还增加工程造价。对于这种情况下，我建议大家考虑反承台法，即统一地下室底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。这种做法的优点是，基槽地模形状很简单，方便施工，利于施工质量得保证，同时也缩短了施工时间。并且，内部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，减小配筋，这种自相平衡的思路最科学。同时也提高了建筑物的抗倾覆能力。
　　
　　1.3、地下室底板和外墙配筋计算时，往往假设条件与实际情况不符。例如地下室外墙配筋计算：有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大（如高层建筑外框架柱）之间外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。
　　
　　1.4、天然地基锥体独立基础设计问题，有的基础设计锥体斜面坡度大于1：3，该锥体部分砼很难振捣密实，现场施工往往是砼自然堆上，采用铲子或抹灰刀拍捣成形，其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基础，利于施工，才能更好地保证施工质量。
　　
　　1.5、柱下独立基础之间的拉梁，如同时又是首层维护墙的承重梁的时候，不应该再简单地按拉梁进行设计。而且在考虑荷载时，要考虑梁上皮以上土扩散角之内的土重。
　　
　　2、对强柱弱梁节点的研究
　　
　　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、柱端塑性载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大（如高层建筑外框架柱）之间外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。
　　
　　1.4、天然地基锥体独立基础设计问题，有的基础设计锥体斜面坡度大于1：3，该锥体部分砼很难振捣密实，现场施工往往是砼自然堆上，采用铲子或抹灰刀拍捣成形，其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基础，利于施工，才能更好地保证施工质量。
　　
　　1.5、柱下独立基础之间的拉梁，如同时又是首层维护墙的承重梁的时候，不应该再简单地按拉梁进行设计。而且在考虑荷载时，要考虑梁上皮以上土扩散角之内的土重。
　　
　　2、对强柱弱梁节点的研究
　　
　　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、设计构造方面问题分析
　　
　　3.1、架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6 %、0.5 %，0.4 %.”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。
　　
　　3.2、层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”这是新增加的要求，设计中应重点说明。
　　
　　3.3、框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》（GB50011一2001）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm.”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。
　　
　　3.4、架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4lae.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。
　　
　　四、总结
　　
　　钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，它的设计质量，密切决定到人民生命财产的安全，所以在结构设计过程中应充分注意各个方面可能产生的问题，以一个严谨的态度对待，这样才能保证整个建筑工程的顺利实施。
　　
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