對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些問題的討論

對混凝土構(gòu)造設(shè)計中一些問題的討論論文關(guān)鍵詞:概念設(shè)計；構(gòu)造計算；配筋構(gòu)造；保護層厚度論文摘要:使構(gòu)造平安適用、經(jīng)濟合理、是構(gòu)造工程師的任務(wù)和責(zé)任。根據(jù)長期工作體會從概念設(shè)計的觀點出發(fā)，介紹抗震設(shè)計中遵循的原那么，進步房屋抗震性能的措施。結(jié)合工程實際介紹了環(huán)境類別和保護層厚度確實定、按簡支梁計算構(gòu)造鋼筋的設(shè)置等問題。一、概念設(shè)計和構(gòu)造構(gòu)造抗震設(shè)計中，影響整個構(gòu)造抗震才能的因素很多，如：構(gòu)造構(gòu)件的承載力和變形才能;非構(gòu)造構(gòu)件的材料性能及提供的強度儲藏；構(gòu)造的連接構(gòu)造；構(gòu)造的穩(wěn)定性；構(gòu)造的整體性能在經(jīng)受第一次地震后屢次余震反復(fù)作用下的抗破壞才能。目前只對第一種因素作了計算，其它因素尚無法進展計算，靠概念設(shè)計和構(gòu)造構(gòu)造做到構(gòu)造體系具備必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、才能吸收及耗能才能，也就是具有足后的延性。對復(fù)雜構(gòu)造，七分計算三分構(gòu)造，更重要的是概念設(shè)計。〔一〕概念設(shè)計材料性能、構(gòu)件性能、連接構(gòu)造、構(gòu)造體系通過實驗、理論檢驗，但還不能計算，稱為概念設(shè)計，抗震設(shè)計中應(yīng)遵循以下原那么：(1)構(gòu)造的承載力、剛度、質(zhì)量在平面內(nèi)和沿高度應(yīng)均勻、對稱和連續(xù)分布，防止應(yīng)力集中：(2)應(yīng)盡可能設(shè)置多道抗震防線，布置超靜定構(gòu)造及延性較高的耗能構(gòu)件，注意適當(dāng)加強靜定構(gòu)造部位、關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)；(3)注意構(gòu)造的連接整體性，結(jié)果單元應(yīng)采用結(jié)實連接，不同構(gòu)造單元應(yīng)遵守徹底分開的要求；(4)估計和控制塑形鉸區(qū)出現(xiàn)的范圍和部位，有針對性的進展構(gòu)造布置，掌握構(gòu)造的屈從過程以及最后形成的屈從機制；(5)做到強柱弱梁、強剪弱彎；(6)采取有效措施防止過早的混凝土剪切破壞，鋼筋錨固滑移和混凝土壓碎等脆性破壞；(7)構(gòu)件和節(jié)點連接的承載力和剛度要與構(gòu)造的承載力和剛度相適應(yīng)，節(jié)點連接的承載力不低于構(gòu)件的承載力；(8)應(yīng)該防止盲目增加鋼筋，某一局部構(gòu)造設(shè)計承載力超強或缺乏，都可能造成構(gòu)造的相對薄弱，梁端、柱端及抗震墻的加強部位受彎配筋在滿足承載力和抗震構(gòu)造要求的條件下，應(yīng)減少鋼筋超配；(9)考慮非構(gòu)造性部件對主體構(gòu)造抗震產(chǎn)生有利和不利的影響?！捕硺?gòu)造構(gòu)造構(gòu)造體系靠力學(xué)計算保證構(gòu)件的承載力及變形，又靠構(gòu)造措施將構(gòu)件連接在一起，形成構(gòu)造體系，合理的構(gòu)造保證構(gòu)件傳力明確；保證在力的屢次作用下才能的吸收及耗散；防止因局部構(gòu)件破壞而使構(gòu)造體系喪失承載才能及抗震才能；保證在設(shè)計使用年限內(nèi)的耐久性?？梢哉f構(gòu)造構(gòu)造是概念設(shè)計的詳細化。我國通過幾十年的理論，特別是唐山地震所總計的經(jīng)歷教訓(xùn)，后來試驗研究都有完好的構(gòu)造構(gòu)造措施。但是認識在不斷進步，概念設(shè)計在不斷開展，構(gòu)造設(shè)計除正確運用目前的構(gòu)造措施，同時還需要不斷總結(jié)、充實、進步。二、構(gòu)造計算〔一〕荷載要準確荷載包括構(gòu)造自重，建筑材料做法，設(shè)備荷載〔設(shè)備自重、管道重〕，建筑功能需要的活荷載，風(fēng)、雪荷載、地震力、溫度變化產(chǎn)生應(yīng)力以及其它偶爾作用等。有的荷載標準有所規(guī)定，可作根據(jù)，有的需要各專業(yè)進步。建筑專業(yè)進步的不僅僅是荷重，而應(yīng)該是詳細的材料做法，設(shè)備專業(yè)那么應(yīng)提供所選用的樣本。由于建筑做法和設(shè)備一般要到訂貨時才能落實，在這以前變換的可能性很大，構(gòu)造設(shè)計人員應(yīng)該意識到這一點，并要求有相關(guān)的知識，準確計算所采用的荷載。隔墻荷載占總荷載的比例較大，隔墻材料品種繁多，但尚無非常理想的隔墻材料，不是荷重偏大就是隔音差、抗撞擊差或板塊之間易出現(xiàn)裂縫。當(dāng)隔墻位置固定且隔墻材料確定時，預(yù)留荷載是必要的，但考慮過重的隔墻會使構(gòu)造用鋼量過大。一般可與建筑專業(yè)配合，易采用輕質(zhì)材料并在施工圖中說明隔墻材料，允許荷載值及位置。構(gòu)造計算最忌諱漏掉荷載，他將使計算白費或使構(gòu)造存在隱患，應(yīng)引以為戒?！捕硲?yīng)分析計算結(jié)果對復(fù)雜或重大工程一般需要用兩種不同單元模型的程序進展分析和比擬，對特殊工程應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愠绦?。建立的模型，邊界、支撐條件應(yīng)盡量符合實際。程序中的輸入數(shù)據(jù)應(yīng)弄明其緣由，弄清其概念，對進步設(shè)計質(zhì)量是不可缺少的?！踩抄h(huán)境類別與保護層確實定問題混凝土設(shè)計標準第3.4.1條規(guī)定了耐久性設(shè)計的原那么及構(gòu)件環(huán)境類別的分類標準。標準第9.2.1條給出了各類環(huán)境條件下的構(gòu)件縱向受力筋保護層最小厚度。這是新標準重視耐久性問題的詳細表達。由于標準是根據(jù)構(gòu)件所處的環(huán)境類別來確定縱向受力筋保護層最小厚度的，對于處在兩種環(huán)境交界部位的構(gòu)件，如地下室墻，迎水面?zhèn)纫话銥槎惌h(huán)境，而其室內(nèi)一側(cè)一般為一類環(huán)境，兩側(cè)面的受力筋保護層最小厚度也應(yīng)有所區(qū)別。因此筆者認為，對于處在兩種環(huán)境交界部位的構(gòu)件，在選用最低混凝土級別、確定混凝土配合比等耐久性根本要求〔標準第3.4.2～3.4.8條〕時應(yīng)接交界面上兩種環(huán)境類別中的最不利環(huán)境類別確定，在確定受力筋保護層最小厚度時，那么應(yīng)按構(gòu)件外表所處的環(huán)境類別分別考慮。否那么，對于根底地板、地下室外墻，隨著保護層厚度的增大，采用商品混凝土?xí)r，構(gòu)件外表出現(xiàn)早期收縮縫的機率也隨之增大，而構(gòu)件外表開裂后，反而影響構(gòu)件的耐久性。所以保護層厚度不是越大越好，而應(yīng)構(gòu)件外表所處的環(huán)境類別有針對性地選用。〔四〕安簡支計算的梁端部上部構(gòu)造鋼筋設(shè)置問題混凝土構(gòu)造設(shè)計標準第10.2.6條對實際受約束的簡支梁端上部構(gòu)造筋作了規(guī)定。此時梁端實際受到局部約束，如按梁端的實際約束條件采用彈性理論進展整體內(nèi)分析，計算所得的實際彎矩除與梁上承受的荷載大小有關(guān)外，更與梁端的約束構(gòu)件即邊梁或構(gòu)件柱的相對剛度有關(guān)。將梁端構(gòu)造鋼筋的截面面積與梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積相關(guān)聯(lián)，只表達了梁上承受荷載的大小，而沒有考慮梁端實際約束程度，假如梁端實際約束程度很弱，非常接近于簡支，即使梁上承受的荷載很大，梁端實際彎矩仍很小，因此沒必要配置太多鋼筋，這是其一。其二，條文所指局部約束梁端的構(gòu)件通常是指磚混構(gòu)造的構(gòu)造柱、框架和主次梁體系中的邊梁，假如梁端實際配筋較大，梁承受的負彎矩也較大，與之平衡的構(gòu)造柱彎矩或邊梁的扭矩也較大，當(dāng)約束構(gòu)件是構(gòu)造柱時，由于構(gòu)造柱配筋較小，一般為4φ12，很可能造成構(gòu)造柱的配筋缺乏；當(dāng)約束構(gòu)件是框架或主次梁體系中的邊梁時，雖然按彈性理論計算邊梁有較大的扭矩，但國外的試驗資料說明5，邊梁開裂后，其抗扭剛度約相當(dāng)于彈性抗扭剛度的1/10。塑性內(nèi)力重分的結(jié)果使得邊梁扭矩和梁端實際彎矩值都很小，沒比要配置太多的鋼筋。新的混凝土構(gòu)造設(shè)計標準施行前，我院設(shè)計的大局部工程終于邊梁相交的梁端實際配筋統(tǒng)一為2φ12〔四肢箍為4φ12〕，20世紀六七十年代設(shè)計的局部工程甚至為2φ10或2φ8這些工程已正常使用了30年綜上所述，標準所給的這種配筋策略是否適宜值得商榷。參考文獻：[1]混凝土構(gòu)造設(shè)計標準(GB500