时间:2022-06-22 16:49:21
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇钢筋混凝土框架结构,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
1框架结构的受力特点
在框架结构中的框架柱梁,轴承重力垂直负荷,还要承受水平荷载、地震、强风暴雨、在这些荷载一起作用的情况下,一般底部框架柱的M、N、V最大,向上渐渐减小,底部柱多数是属于小偏心受压构件,在顶部几层柱大偏心受压构件;在负载条件大约在同一时间的时候,每层框架梁的M、V比较接近,会出现小小的变化。
框架结构在水平荷载的作用下侧向位移2部分构成。一部分是框架的剪切变形,这是由一个框架,梁柱杆弯曲和水平位位置偏移。底层变形一般比较大的,向上渐渐减少。另一部分是弯曲和变形,它是由一个框架的抵抗倾覆弯矩时发生整体弯曲,如果拉伸和压缩柱子时就会出现水平位移。当框架结构高宽比例不超过4时,侧移框架弯曲变形的比例较小,一般与剪切位移曲线。框架结构抗侧向刚度很小。
2水平荷载作用下的内力位移特点
在强风暴雨或地震的情况下对框架结构水平的作用,一般可以简化为作用于水平力对框架节点上。根据精确的分析方法得知,框架结构在节点水平荷载情况下,各杆弯矩图是直线型的,并且一般都会有一个反弯点。在同层的每个节点都具有同样的侧向位移;同层内的每个柱的都有着相同的层间位移。
柱转折点位置取决于上部和下部的比率。如果柱的下端设置有相同的角度,转折点柱高度,如果柱上下端的角度完全不同,而反弯点偏转角度大的那边,即使偏向约束刚度小的另外一边。横向外面负荷形式及梁柱线刚度比直接影响柱两端旋转角度偏差的因素,结构总层数该梁柱所在的层次柱,柱上下梁线刚度比,上层的层高变化与下层的层高度变化等原因。
1)层次对反弯点高度影响是在于梁柱线刚度比和层数;
2)反弯点高度的影响是在于上下横梁线刚度比;
3)反弯点的影响是在于高层的变化;
钢筋混凝土框架结构设计中存在的不均匀性,构造的存在而层间屈服强度较弱的楼层。在强烈地震情况下,结构薄弱楼层产生率先屈服、发展的弹塑性变形,并形成弹塑性变形集中的现象,造成导致结构倒塌。
3.1柱端与节点的破坏较为突出
框架构造地震灾害的损伤通常梁轻柱重,柱子顶部重于柱底,特别是角、柱、边会更容易被破坏。剪跨比小的短柱(比如楼梯柱子等)容易出现柱的中间剪切破坏,一般柱端弯曲可能出现破坏,轻则发生水平或斜向断裂;重则混凝土压酥,主筋外露,压曲和箍筋折断。当节点核心区无箍筋时,节点和柱端加重破坏。当柱侧具有高强度砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶的剪切破坏加重,损坏的部分也可能转移到窗(门)孔上下,甚至出现短柱的剪切破坏。
3.2砌体填充墙的破坏较为普遍
砌体填充墙刚度大和承载力低,首先承受地震作用而遭受破坏,在8度及8度以上的地震作用下,填充墙的裂缝明显着增加,甚至于部分倒塌,震害规律一般是根据上轻下重,空心砌块墙体重于实心砌体墙,混凝土砌块墙重于砖壁。
3.3防震缝的震害也很普遍
以前的抗震设计人员要求将是复杂,不规则钢筋混凝土结构住宅抗震缝划分为一些比较正常的单元。满足不了强烈地震实际侧移量的原因,是因为防震缝的宽度受到了建筑装饰要求的限制,造成强震相邻单元之间的位移,导致地震灾害的影响。
4算例
本文结合江苏某市工程的连铸电气室为例,论述了钢筋混凝土框架结构的设计重点。
某板坯连铸机工程连铸电气室,厂房长宽为32.0m×31.2m,跨度为4×7.80m。其中③~⑤轴为已建建筑,并已投入使用,本次设计范围为①~③轴,抗震设防烈度为6度,其他设计要求基本与已建电气室相同(仅变压器布置稍有不同)。改建筑地上4层,地下1层,层高为3.7(首层),5.0,3.0,5.94m,总高为17.64m。楼面均布活荷载标准值为5.0 kN/m2(各层相同)。
图1平面布置
4.1梁柱截面的确定
柱截面与原设计一致,中柱底层600mm×800mm,以上各层均为500mm×700mm;边跨中柱400mm×700mm;边柱500mm×500mm;角柱400mm×500mm。框架梁截面与已建电气室相同。
4.2箍筋的数量
在改进节点箍筋的抗剪强度起着非常重要的作用。这是由于箍筋对核心区混凝土具备有限制作用,然而,提高混凝土的强度和变形是明显的。显然,箍筋间距较小的混凝土约束效应就越大,节点受剪承载力也越高。然而,通过斜裂缝的箍筋可以直接承受节点剪力。另外,箍筋的存在可以阻挡柱纵筋压屈。在循环荷载(如地震)的影响下,箍筋还可以防止被斜裂缝混凝土劈块之间出现剪切滑动,以保持节点区混凝土的受剪承载力。
4.3轴力的影响
由于轴向力的增加,节点到达通过裂缝和极限状态时的受剪承载力均增加。但轴向压力较大时,其延性有所下降。节点受剪承载力随轴向压力增加而且提高具有一定的限度,在轴向压力超过一定限度之后,受剪承载力就会降低。所以,对轴压比应加以限制。
4.4交叉梁的影响
由于框架平面垂直交叉梁对节点核心区混凝土的约束作用,可以提高混凝土的节点抗剪承载力。其提高程度可用节点约束系数ηj表示。在三边有梁时,,提高效果不明显,四边有梁时,ηj值可达到1.683,四边有梁同时又有楼板时,效果最明显,ηj值可达到2.329。但考虑到实际工程中,由于垂直荷载和水平荷载的作用,在交叉梁或楼板顶部开裂,削弱了这种约束作用,因此建议四边有梁约束的中间节点,当框架梁截面高度不低于主梁截面高度的0.75和梁宽不大于柱宽的0.5时,取ηj=1.5,在其他情况下,ηj=1.0。
通常当满足计算要求的基础上,还要通过节点的配筋构件保证了节点的受力性能和整体框架的安全可靠。节点配筋构件主要包括梁筋在节点区的锚固与节点区域箍筋设置等方面。
首先是顶层节点。由于顶层边柱轴向力弯矩较小,弯矩较大,梁及柱的连接区受力情况接近受弯构件,因此梁中纵筋在节点内的锚固长度应根据柱截面偏心距e0(e0=Mc/Nc)和柱截面高度h的比值的大小区别对待。通常分为以下3种情况:
1)当e0/h< 0.25,横梁上部纵筋应延伸柱内并和柱内钢筋搭接,其长度不小于la(la为受拉钢筋的锚固长度)。当梁端的下侧出现斜支撑时,应加设4Φ10的附加钢筋。
2)当0.25
3)当e0/h>0.50时,横梁上层纵向钢筋应全都延伸到柱内,而且延伸过梁下部不小于la,每次切断不超过2根。柱内的一部分钢筋延伸到顶部,另一部分钢筋应延伸到梁内,其根数根据计算确定,但不得少于2根。另外,锚固钢筋弯折的时候应具有一定发弯曲半径r,一般r>5d,以免粉碎弯曲点以下的混凝土。其次是中间层节点。关于边柱节点,横梁上面钢筋伸入节点的长度las应根据充分受拉的情况考虑,即las>la,并且也应该是伸过了梁柱的中心线。当钢筋在节点区的水平长度小于la,应该扩展到圆柱的侧面向下弯曲。弯曲前水平的长度不少于0.45la,弯曲的垂直长度应不小于10d(d为钢筋直径),也不容易22d。下面钢筋节点长度las应按下列情况分别处理:在计算时不利用其强度时,las>12d(月牙纹钢筋)或15d(光圆钢筋);在计算时充分利用其受拉强度,las>la;在计算时充分利用其受压强度时,las>0.7la。对于中柱,梁上面钢筋应直接通过节点区,下面钢筋延伸到节点的长度las,,而且还根据在计算结果被用不同的情况下来作为边柱同样处理。
在节点区里还应设置水平箍筋,其数量不得少于柱中的配箍率。柱中纵向钢筋应通过节点区域,并在节点核心区以上进行搭接或焊接。
5、结束语
以上综述是一个地震区框架节点构造。地震区框架节点结造,梁筋锚固在节点区和非地震区框架节点是完全相同的,但其延伸到长度比非地震区加大。
参考文献
中图分类号:TU37文献标识码: A
前言
一般来说,多层建筑建设中,混凝土结构使用是最为常见的,因此,分析混凝土框架结构在多层建筑中的设计问题也是非常有必要的,是提高多层建筑建设质量的前提。
一常见的多层钢筋混凝土结构体系类型
1.框架结构由梁和柱组成的结构单元称为框架;全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受的结构体系。
2.框架—剪力墙结构由框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向荷载。
3.板—柱及板柱—剪力墙结构。板柱结构是指钢筋混凝土无梁楼板和柱组成的结构。在板柱结构中设置剪力墙或将楼、电梯间做成钢筋混凝土筒,就成为板柱—剪力墙结构。
二钢筋混凝土的性质特点及工作原理
钢筋混凝土又称钢筋砼,先用铁丝将钢筋固定成想要的形状结构,然后在钢筋骨架外覆盖模板,再将混凝土浇灌进去,进过护养达到强度标准后再拆模,得到的就是钢筋混凝土。混凝土结构具有抗压强度和抗拉强度,但它的抗压强度则是抗拉强度的十倍,所以在抗拉强度上的“弱势”很容易导致它的结构遭到破坏。因为钢筋具有强劲的抗拉力强度所以与混凝土的结合它们各自承担不同的功能使钢筋混凝土发挥了它的有效作用。
钢筋混凝土的工作原理主要表现在以下几个方面。因为钢筋具有独特的抗拉力强度,而混凝土具有较强的抗压力特性,所以两者相结合形成的钢筋混凝土才能够具有较好的延展性和较大的强度的优良特性。第一,钢筋和混凝土有着相近的线膨胀系数,不会因为环境的改变而产生过大的应力;第二,混凝土中的氢氧化钙能够提供碱性环境,这样在钢筋的表面就会形成一层钝化的保护膜,让其在相对中性和酸性的环境下更加不易被腐蚀。第三,钢筋和混凝土之间有较好的黏结力,有时将钢筋表面做成肋条状就是为了钢筋和混凝土之间的咬合程度。
三多层建筑钢筋混凝土的框架结构设计
1.钢筋混凝土框架结构底层的设计
没有地下室的多层钢筋混凝土建筑,独立基础埋置的位置较深,底层计算高度过大,位移指标难以控制,且柱配筋不经济,故一般在-0.05m处设一层拉梁,按照一个结构层来输入。例如,某工程项目要求三层钢筋混凝土框架结构,丙类建筑,Ⅱ类建筑场地;3.3m层高,基础埋深4.0m,0.8m基础高,室内外高差0.45m。根据《建筑抗震设计规范》第6.1.2条,在Ⅶ度地震区该工程框架结构的抗震等级应为为三级。按三层框架房屋计算,第一层取3.35m高,基础按照中心受压来计算,显然这样的选择是有欠妥当的。因为根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)第7.3.11条规定,框架结构底柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度。而上述构造所设计拉梁是无法平衡柱脚弯矩的。根据工程设计的经验来看,这样的框架结构最好是按照四层来进行整体的分析计算,就是将-0.05m处的拉梁作为一个结构层来输入,若在拉梁上有应力荷载,应一并载入。根据《建筑抗震设计规范》第6.2.3条,框架柱底层柱脚弯矩设计值应乘以增大系数1.3。因此,在设计拉梁层的时候,一般来说要比较底层柱的配筋是由基础拉梁顶面的截面来控制,还是由基础顶面的截面控制。另外,考虑到地基土的约束作用,对于这样的设计而言,在电算程序总信息的输入中可将地下室层数设为1,并重复计算一次,再按照两次计算结果的包络图来进行框架结构底层柱的设计。
2.多层框架房屋基础拉梁的设计
一般情况下,当独立基础的埋深值不大,或者虽然埋深值较大但采用了类似高杯口基础时,可视具体要求沿主轴的两个方向来设置构造基础拉梁。设计时,基础拉梁截面的宽度可取柱中心距的1/20~1/30,高度可取柱中心距的1/12~1/18。当拉梁上承受楼梯柱或者填充墙传来的应力荷载时,应适当加大拉梁截面,此时拉梁层可以不建入模型参与结构计算,但应将拉梁荷载导入基础计算。
3.多层框架结构中楼梯、电梯的小井筒设计
在多层建筑的框架结构中,应该尽量避免设置钢筋混凝土的楼梯、电梯小井筒,因为钢筋混凝土的小井筒的存在会减少框架结构能承担的地震剪力,并且小井筒下的基础设计也具有较高的难度,因此在设计中通常采用构造柱夹砌体材料做填充墙形成隔墙。
必须设计为钢筋混凝土小井筒时,井筒的墙壁厚度应当减少,并进进行刚度弱化(可采取开竖缝、开结构洞等办法);配筋也只能配置少量单排钢筋,消弱小井筒的作用。
设计计算时,除了按照框架确定抗震等级计算外,还要按照带井筒的框架来进行复核,并加强与井筒墙体相连的柱子的配筋。
4.多层建筑中钢筋混凝土框架结构计算的注意事项
①基础拉梁层计算模型的选定
在选用TAT或者SATWE等程序进行框架整体计算时,对于基础拉梁层无楼板的情况,应取0作为楼板厚度,并定义弹性楼板,采用总纲分析方法进行分析计算。否则程序分析时自动按照刚性楼面来进行计算,这样一来便与实际情况不相符,在设计过程中要特别注意这一点。
②多层建筑框架结构的抗震等级
在工程设计中,多数房屋建筑分属于丙类建筑(如民用住宅、办公楼、一般工业建筑等),其抗震等级可参考《建筑抗震设计规范》表6.1.2来确定。而对于交通、通讯、消防、医疗等类型的建筑以及大型体育场馆、大型商场、科技展厅、电影院等公共建筑,可首先根据GB50223-2010《建筑抗震设防分类标准》来确定那些建筑属于哪些类别。丙类建筑的地震作用均按本地区抗震设防烈度计算;乙类建筑在一般情况下当抗震设防烈度为Ⅵ~Ⅷ度时,抗震措施应符合本地区抗震设防烈度提高I度的要求。
③地震力的振型组合数
对于多层建筑而言,当不考虑扭转耦联计算时,地震力的振型组合数至少要取3;当振型数多于3时,应取3的倍数,但不能多于层数X3;而房屋层数≤2时,则振型数可取层数层数X3。
对于多层建筑不规则的结构,考虑扭转耦联时振型数要取≥9。若是结构层数较多或者结构刚度突变较大,振型数应多取。
四多层框架设计需注意的事项
1.多层框架民用建筑基础设计的注意事项
首先,结构设计师要认真阅读地质报告,在认真把握的基础上,要正确的使用地质报告,并要对报告中的内容进行考察和判断,这样可以帮助把建筑场地的地质条件和民用建筑的具体情况结合起来。其次,在满足多层框架民用建筑的承载力要求下,应该采用经济性较强的浅基础,需要综合考虑地质情况和建筑的结构、类型和承载力等来实现经济和稳定的结合。再者,多层框架的民用建筑要采用独立的基础或者条形的基础,这要考虑基础的承载力来确定基础的面积,然后进行设计电算,另外还要符合相关规定的构造结构。最后,在处理地基时,要运用合理、科学的地基处理手段,要做到符合力学等相关的基本理论以及基本实际的当地工程经验相结合。
2.多层框架民用建筑上部设计的注意事项
首先,在抗震设防地区,应注意遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则,形成延性框架。恰当的运用“强柱弱梁”的原则可以节约费用,做到经济实惠;还可以使楼层的净空高度得到加大;来提高建筑的整体刚度。其次,在框架梁的配筋设计上,主要在主梁和次梁之间相交的地方要增加箍筋和吊筋来保证稳定性。当梁端的纵向受拉钢筋的配筋率大于2%时,要加大箍筋的最小直径到至少2mm,结构设计师不能忽视这个问题,要根据实际情况及时的调整,这也不代表在进行框架计算时荷载取值并不是越大越好,要结合各种具体的情况来进行设计计算等。最后,在现浇楼板设计中的注意事项是:由于楼板通常包括单向板和双向板,在普遍情况下,可以运用次梁把楼板变为双向板的结构,保证整体的受力合理,配筋的均匀等,双向板的厚度一般要薄于单向板。
结束语
综上所述,多层钢筋混凝土框架结构设计是多层建筑设计的重点环节,也是多层建筑建设的关键步骤,在设计的过程中,必须要保质保量的完成设计工作,保证建筑的质量符合规范要求。
参考文献:
[1]洪慧慧.论钢筋混凝土多层框架结构的地震控制设计[J].民营科技,2010,(05)
中图分类号:TV331文献标识码: A
我国属于大陆地震比较多的国家,唐山大地震、汶川地震等情况历历在目,地震所在地区人员伤亡十分严重,同时也给我国的社会治安带来较大的挑战[1]。本文将主要从钢筋混凝土建筑的框架结构抗震能力方面进行分析,旨在明确钢筋混凝土框架抗震性能。
一、抗震能力
钢筋混凝土建筑在抵抗地震的过程中,主要依靠结构自身的强度与延性。在发生地震时,结构会首先使用自身强度来抵抗,如果地面运动速度变快,导致强度不能满足抗震的需求,就需要使用结构延性来抵抗更为强烈的运动加速。在延性使用完毕后,建筑结构便会遭到彻底的破坏。钢筋混凝土结构需要根据构件尺寸及配筋来计算结构自身的强度和延性,并且综合框架弹性的地震分析计算出杆件内力。
二、强度与延伸角度的钢筋混凝土结构抗震能力分析
钢筋混凝土结构属于建筑中主要的承重结构,使用钢筋混凝土对薄壳结构、现浇结构以及升板等建筑进行建造,框架为梁、柱构件节点连接在一起在一种结构[2]。目前钢筋混凝土框架结构在我国建筑中使用比较广泛,所以本文主要从该点为出发点进行论述。
延性指的是材料、构建以及结构处于载荷作用状态下发生明显非线性形变的时候,结构依旧可以维持建造之初的强度的一种能力,属于结构弹性阶段时自身的变形能力,延性的强弱将直接影响到结构的抗震能力,囊括承受大变形能力以及靠滞回特性来吸收能量的一种能力[3]。从延性自身本质上看,延性反应出一种非弹性变形能力,这种能力可以保证结构强度不会因受到非弹性的形变而下降的情况发生。在材料方面,只有在发生比较大的非弹性变形情况下材料强度没有发生明显下降的材料[4],才可以称之为延性材料,而有延性材料就会有脆性材料,脆性材料指在受到弹性形变或者是在受到比较小的非弹性形变的时候就会被破坏掉的材料。在结构方面与材料判定方式相同。
从上图中我们可以发现,梁A的荷载量达到最大数值的时候,突然降低,即表明时呈脆性的破坏状态。而梁B在受到拉钢筋屈服之后,因为截面的中性轴上升并且钢筋强化,承载力还会具有一定的增加,在经历了长时间变形之后,最后因为受压区域混凝土被压碎而导致破坏[5],整体表现出较好的延性。通过非线性计算可以发现,构建结构发生破坏的主要原因如果是因为钢筋屈服,那么通常情况下会表现出较好的延性。如果破坏原因是因为混凝土拉断或者是压碎的,通常表现成脆性。钢筋混凝土框架结构延性可以视为整体上的延性,但是结构的构建延性为局部延性。并且结构整体延性和延性构建当中局部延性强度有着较为密切的联系。但是结构整体的延性不仅会受到构件延性的影响,与设计合理性之间也存在着较为明显的关系[6]。
钢筋混凝土中延性构建非弹性的变形能力,一般来源于塑性中截面塑性转动。塑性铰去的截面塑性转动能力,通常由截面曲率延性的系数反应。曲率延性系数可以定为截面屈服之后曲率及屈服曲率之间的比值记为。
三、钢筋混凝土结构抗震能力评估简化能力谱的方式
常规钢筋混凝土的抗震能力评估方式十分繁琐,所以就需要相关工作人员提供出一种比较简单而且有效的评估方法,能力谱方式应运而生。能力谱方法属于一种简化弹塑性的评估方式,通常情况下我们可以将其视为静力弹塑性分析中的一部分。能力谱方法的本质是使用力设计法加位移、变形的校核,比力的设计方法更为合理。本文主要从ETABS软件对结构模型静力弹塑性进行分析。该软件具有比较直观并且强大的图形界面设计,可以广泛的应用到非线性效应、巨大并且比较复杂的建筑模型中,并且进行非线性的精力Pushover也比较简单。在能力谱的方法当中,我们可以假设结构反应和等价单自身体系具有一定的联系,该特性代表结构反应只会受到单一振型控制,并且振型在整体反应的过程当中会保持不变。经试验表明,在结构反应受到单一振型控制的时候,将多自由度体系成功转化成等价单的自由体系方法较多,可以根据实际情况从中选择适合自身的方式。弹塑性的反应谱会受到延性系数以及折减弹性的影响。当地震情况比较强烈的时候,延性结构自身最大加速度和反应对应的完全弹性结构加速度反应之间必然会存在某种关系。假定S为能力曲线上方对屈服强度上的谱加速度,并且S1是结构保持弹性的时候所对应弹性反应谱的加速度,那么可以将屈服强度折减系数定义为S=S1/R。我们就可以把弹性谱加速度的需求强度除以折减的系数,从而得到非线性谱的加速需求。从而得出抗震设计中所需要的数据。
四、抗震评估程序
首先需要使用ETABS软件对被测试建筑的结构进行弹性的地震分析,计算出中用地面运动的加速度0.05g并对其进行加载,最终求出梁柱杆三方面的内力。之后可以根据实际情况,结合单根的梁柱弯矩强度,建筑自身剪力强度以及延性,综合弹性地震分析,对梁柱内力进行判断,确定属于弯矩破坏还是剪力破坏,并且对延性进行及时的对比。因为每个柱所承担的剪力和延性是不同的,所以需要求出整体半层剪力的强度和延性比值。根据每隔半层剪力的强度和0.05g的弹性地震对层剪力的影响,可以计算出半层屈服地面的加速度。之后综合半层延性比,求出建筑结构系统中的地震力折减系数,将该系数乘以服务地面的运动加速度,即可明确该半层抗震能力。最后一步就是对每个半层的抗震能力进行对比,最小值即为整体建筑结构抗震能力解。
结束语:近些年来,我国频繁发生各种大小地震,并且从不同程度上对人们的人身安全及财产安全造成了巨大的影响。笔者通过总结自身工作经验,结合相关试验数据,主要从剪力墙与结构两方面对钢筋混凝土框架结构抗震能力的计算方式及能力进行了简要分析,主要阐述了结构及剪力墙双方面的抗震能力分析方式。
参考文献:
[1]季志政. 高层钢筋混凝土框架结构抗震能力研究[D].中国地震局工程力学研究所,2011.
[2] 鄢宇. 底部薄弱层钢筋混凝土框架结构抗震能力研究[D].中国地震局工程力学研究所 2012.
[3]龙炳煌,范华冰.一个具有轴压比和配筋率参数的开裂弯矩计算公式[J]. 建筑与结构设计,2012,30 (5).
一、钢筋混凝土框架结构施工准备
1、施工准备
组织施工人员对相关设计图纸与技术规范进行全面学习与熟练掌握。同时,与施工现场具体地质、地形条件相结合,进行施工组织设计的合理制定,并进行岗位责任制的落实,保证工程施工进度与质量。施工材料选择应符合施工规定。机械进入施工现场前,需将地表下各类杂物清理干净,做好地面回填整平及碾压工作。
2、测量施工
按照平面控制图,需做好关键位置放线工作,如剪力墙、柱插筋等。浇筑完成基础放大脚、地梁与剪力墙基础,竖向模板设置前,需在模板上将此层平面控制轴线的放出,绑扎完成竖向钢筋,可在各层竖向钢筋上部将标高控制点标出。
3、材料准备
水泥:325号以上矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。进场时必须有质量证明书及复试试验报告。
砂:宜用粗砂或中砂。混凝土低于C30时,含泥量不大于5%,高于C30时,不大于3%。
石子:粒径0.5~3.2cm,混凝土低于C30时,含泥量不大于2%,高于C30时,不大于1%。
掺合料:粉煤灰,其掺量应通过试验确定,并应符合有关标准。
混凝土外加剂:减水剂、早强剂等应符合有关标准的规定,其掺量经试验符合要求后,方可使用。
二、钢筋混凝土框架结构施工工艺
1、模板工程
(1)模板及其支护系统安装质量要求
模板的安装必须准确掌握构件的几何尺寸,保证轴线位置的准确。模板应具有足够的强度、刚度及稳定性,能可靠地承受新浇混凝土的重量、侧压力以及施工荷载,应进行强度、刚度、稳定性等计算。浇筑前应检查承重架及加固支撑扣件是否拧紧。模板的安装误差应严格控制在允许范围内,超过允许值必须校正。
(2)模板及其支护系统安装
所有结构支模前均应由专人进行配板设计和画出配板放样图并编号,余留量由缝模调整;模板就位时应严格按照配模图纸进行安装;模板及其支撑均应落在实处,不得有“虚”脚出现,安拆均设专人负责;墙、柱脚模板应加垫木和导模,防止混凝土漏浆造成烂根;当梁、板跨度R4m时,其底模应按跨度的1~3‰起拱;安装墙、柱模板时需有保护措施:模板由塔吊吊装就位时,已绑扎好的钢筋很容易损伤模板面,这时需有施工工人在现场扶住模板轻轻就位,避免损伤模板;在靠近模板部位进行钢筋、钢管电焊作业时,在施工焊处的模板面应用铁皮垫隔,防止焊火烧坏模板面;在安装模板之前,应将各种电管、水管等按图就位,避免模板安装好后二次开洞;为防止混凝土在硬化过程中与模板粘结而影响脱模,在浇筑混凝土之前,应在清理过的模板表面上(包括第一次使用的模板)涂刷隔离剂(对隔离剂的基本要求是:不粘结、易脱落、不污染墙、易于操作、易清理、无害于人体、不腐蚀模板);浇捣振捣混凝土时插入式振捣器不能直接碰到板面上,避免磨损、撞坏模板面,同时振捣时间要按规范规定,要适时,以防模板变形。
2、钢筋工程
梁底部钢筋接头应设在支座处,上部钢筋接头应设在跨中1/3范围内,且同一断面钢筋接头根数不得超过总根数的50%(焊接)或25%(绑扎搭接),接头位置应错开45d(d为钢筋直径);墙、柱竖向钢筋接头应设在每层楼板面处,接头位置应错开50d;板底筋接头应设在支座处,负钢筋接头应设在跨中1/3范围内,其它短钢筋则按设计长度配料制作不设接头。现浇钢筋混凝土楼面一般不留施工缝,如遇天气、施工组织、水电供应或其他特殊情况不得不留施工缝时,断面处应增设施工插筋以增加施工缝处的抗剪能力,插筋数量和伸入缝两侧的长度由施工单位会同监理单位确定。板插筋采用Φ12钢筋,放置于板中部,梁插筋用Φ20的钢筋放于上、下受力钢筋位置。
3、混凝土工程
泵送混凝土的垂直输送管道采用在楼层钢筋混凝土边梁上预埋铁件,然后用角铁焊接固定输送管;在楼面,输送管需搭支架及马道布置,不能直接放在楼面钢筋网上。混凝土浇筑方向与泵送方向相反。采用独立式混凝土布料杆,方法是:先将它安放在支撑稳固的待浇筑楼板的模板平面上,一端与泵送混凝土输送管道接通,另一端接软管,由人力推动作水平布料。
每层结构混凝土分二次浇筑,第一次浇筑柱,第二次浇筑梁、板。混凝土自由倾落高度不应超2米,否则应用串筒、溜槽,以保证混凝土不致发生离析现象。柱浇筑高度大于3.0m的,在1.8~2.0m高处一侧或两侧模板开设门子板,混凝土从门子板处的斜槽或平台灌入柱模内,采用高频振捣棒从顶部插入振捣,按300-500mm厚分层浇筑。高度较大的梁也要分层浇筑。浇筑时应重点控制浇筑高度和振捣棒插入间距、深度、顺序。振动棒快插慢拔,插点布置均匀排列,逐点移动,顺序进行,不应遗漏,移动间距一般不30-40L。浇筑混凝土时,应经常检查观察模板、钢筋、预留孔和埋件,发现问题及时纠正。泵送混凝土应根据浇筑速度配备足够的振捣机械和人员,应使料斗内持续保持一定量的混凝土(20cm厚以上),以免吸入空气造成混凝土逆流形成堵塞。泵送时应随时观察泵送效果,每2h换一次水洗槽,并检查泵缸的行程,发现有变化及时调整。
三、钢筋混凝土框架结构施工注意事项
1、在钢筋下料加工的时候,就考虑增加若干根与箍筋同级别的短钢筋;具体长度根据节点区箍筋高度确定,箍筋开口处先焊接好,然后把柱箍筋按照设计间距用短钢筋焊接,可以在箍筋每边或两边相对焊接即可,加工成上下开口四周封闭的整体骨架。
在安装梁钢筋之前,把整体骨架套入柱纵筋并用垫木搁置在楼板模板面上,然后穿梁纵向钢筋并绑扎,待梁钢筋安装完沉梁时,节点区骨架就与梁整体下落,且不会出现变形、开口的问题。这种方法可保证节点区箍筋的间距与数量,实施效果很好,使得节点区箍筋能够满足规范要求。
2、钢筋混凝土框架结构设计时,根据设计原则,为保证“强柱弱梁”强节点的要求,柱的混凝土强度等级通常会比梁板高,而且随着建筑物高度的增加,两者的差距会更大。然而这样的话,就会给实际施工带来很大麻烦。为了方便施工,可以直接在梁端(柱边)设置垂直交界面,采用快易收口网,可避免在板内设置交界面,使施工难度降低;但为防止交界面出现施工冷缝,建议施工时节点区混凝土采用塔吊用漏斗浇筑,梁板混凝土则采用泵送,同时浇筑。
四、结束语
综上所述,城建工程作为工程建设施工与国民经济发展的重要组成部分,其不仅影响着城市建设结构变化,更能推动社会经济的可持续发展。钢筋混凝土框架结构施工技术作为城建工程施工的重要环节,要求施工企业必须严格按照工程实际情况,并结合施工现场的地质条件、地形情况等因素,做好施工各项工作,才能达到施工流程的规范性、合理性,只有这样才能推动工程建设的进一步发展。
参考文献
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中图分类号:TU375
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2010)07-0149-03
1 新型钢筋混凝土带腋撑框架
新型钢筋混凝土带腋撑框架结构是由常规的钢筋混凝土框架结构以及设置在节点区的腋撑组成,适用于单层或多层大跨度的混凝土结构房屋建筑以及土木工程构筑物,结构体系可以是单跨或多跨、单层或多层,单跨二层带腋撑框架结构如图1所示。腋撑的上、下端分别和框架梁、框架柱刚接;腋撑轴线和框架梁轴线的内夹角、腋撑轴线和框架柱轴线的内夹角可以根据结构设计的要求进行调整,以使该结构的受力合理、并满足使用功能的要求。
腋撑的设置,改变了常规的钢筋混凝土框架结构的受力模式。下面以单跨二层的框架结构相比较,说明钢筋混凝土带腋撑框架结构受力模式所具有的特点和优势。图2中取层高H1=8900mm,H2=8700mm,结构跨度L=30000mm,梁中线与腋撑中线水平夹角为40°X=3000mm,Y=2517mm,弯矩单位为kN・m。
由图2可知:
(1)腋撑的设置改变了常规框架结构的受力模式。在竖向荷载和水平荷载作用下,框架梁和框架柱的设计控制截面的弯矩值均大幅度减少。
(2)腋撑的设置改变了框架梁、框架柱的设计控制截面的位置,使得设计控制截面分别在梁、柱的腋撑连接处。框架梁、框架柱在该支撑点处弯矩出现峰值。
(3)腋撵的设置减小了大跨度框架梁的计算跨度,使梁内力减少,截面尺寸和配筋也可以减少,易满足建筑上对层高方面限制的要求;同时大跨度梁的挠度和裂缝宽度更容易满足。
(4)梁柱设计控制截面弯矩值的大幅减小,使得框架梁和框架柱的截面减少、配筋也得以大幅减小,从而简便了施工,有利于保证框槊的施工质量。
2 工程概况
华南师范大学体育教学楼(下称体育楼)总建筑面积约8202m2,总建筑高度23.95m,其使用功能为体育教学,可同时容纳500人日常使用。体育楼根据使用功能分为三个区,左侧及右侧为三层大空间教学用房,中部为人流疏散区,框架基本柱网为7.8m X37.8m,7 8mX25.2m,左右两侧三层层高分别为8.7m,8.9m,5.7m。其中左右两侧平面尺寸分别为:30.7mX37.8m和25.2X37.8m。体育楼结构平面布置图见图3。
3 结构设计
3.1 结构方案
本工程为多层大跨度空间结构,受到建筑总高度限制,首层层高8.7m,二层层高8.9m,这两层净高需满足篮球及排球正规比赛的使用高度:顶层层高仅为5.7m,净高需满足乒乓球训练比赛使用高度。如采用常规预应力混凝土结构,为满足大跨度结构挠度和裂缝的规范要求,结构框架梁的尺寸势必会非常大,从而影响到建筑功能的正常使用,同时自重巨大,框架梁及框架柱的配筋率亦会非常高,导致造价提升,并且施工困难。在这样的情况下,摒弃传统混凝土框架结构,采用一种新型的结构体系来解决上述问题成为必然之选。而前述新型钢筋混凝土带腋撑框架结构受力性能优良、绎溶牛和施工性好、可以不影响或基本不影响结构使用功能的特点,使其能很好的解决上述问题。经过初步的计算,当采用新型钢筋混凝土带腋撑框架结构时,框架梁高度可以降低300~400mm,在降低框架梁高度的同时,框架梁底筋配筋量可降低30%~40%,面筋基本-持平;框架柱配筋量可降低30%~40%。故我们决定在体育楼工程采用新型钢筋混凝土带腋撑框架结构。
3.2 结构优化
选定了结构体系之后,接下来的工作就是针对此结构体系的一系列参数进行优化设计,使其技术经济指标合理化。经过多次的计算分析表明,腋撑设置位置的不同对结构的内力分布会产生重要影响,在该新型钢筋混凝土带腋撑框架结构体系中,有几个关键参数,分别是腋撑水平投影长度(图1中X)、腋撑竖直投影长度(图1中Y)、腋撑中线与梁中线夹角(图1中a),这三个参数的变化将直接影响到整个带腋撑框架结构的内力分布、峰值、梁、柱截面尺寸及配筋,而这三个参数中只要有两个参数确定下来之后,另一个参数也是确定的,所以必须确定这三个参数中两个参数的合理取值范围,以达到技术、经济以及使用功能上的平衡,从而优化设计。
我们抽取体育楼其中一个中间跨单元作为分析对象,采用结构设计和分析软件SAP2000分析腋撑各参数的改变对竖向重力荷载作用下的钢筋混凝土框架结构内力分布的影响a结构分析方案如表1所示。表中编号(x、I-A-a)中X代表腋撑水平投影长度变化、T代表Y和x同时变化,A代表腋撑水平投影长度为L/A(L为梁名义跨度)a代表腋撑与梁夹角(度)。
3.2.1 腋撑水平投影长度x变化时的内力变化趋势
保持腋撑竖直投影高度不变,通过腋撑与梁夹角的变化调整腋撑水平投影长度,结构分析方案如表1左列所示。图4是腋撑框架各控制截面弯矩变化趋势图。从图4(a)可以看出,梁的跨中弯矩随着腋撑与梁夹角的增大而增大,这是因为在腋撑与柱上端距离合理且不变的情况下。当腋撑与梁夹角增大时,腋撑与梁端距离是变小的,从而导致梁的实际计算跨度增大;梁腋撑处弯矩与梁跨中弯距变化趋势类似。从图4(b)可以看出,与其他位置处的弯矩变化特点不同,各层梁端弯矩变化并不是简单的单调变化,而是表现出开口向上的抛物线式变化特征,其抛物线最低值在腋撑与梁夹角为35。处,这表明当腋撑与梁夹角太大或太小时,都会造成梁端弯矩增长幅度显著,这对梁的端部而言是不利的。从图4(c)可以看出,柱腋撑处弯矩随腋撑与梁夹角的增大而减小,表明腋撑与梁夹角角度越大柱的内力越小,夹角减小弯矩增大,不利于结构受力,腋撑与梁夹角宜设置较大些。
梁端剪力与梁腋撑处左剪力的变化趋势图形基本与图4(a)类似,随着腋撑夹角的增大而单调增大,这是因为梁的实际跨度在增大。从图4(d)可以看出,各层柱上端至腋撑处剪力变化曲线为近似不对称开口向下的抛物线型;夹角25。左右时出现最大值,因此为了使得柱不发生剪切破坏应将夹角设置大些。
3.2.2 腋撑水平投影长度×和竖直投影长度同时变化时的内力变化趋势
保持腋撑与梁夹角不变,以X、Y为变量,通过同步内移或外移腋撑分析腋撑位置的改变对结构内力分布和变化的影响。由于在每种夹角保持不变的情况下,同步外移或内移腋撑时,结构的内力变化趋势是一致的,因此选取夹角
为45。的情况进行结构内力变化分析。结构分析方案如表1右列所示。
各层框架梁和框架柱控制截面内力变化趋势如图5所示。从图5(a)、(b)和fc)中可以看出,在腋撑与梁夹角保持不变的情况下,腋撑位置逐渐内移(横坐标减小),各弯矩逐渐减小,对结构有利:各控制截面剪力的变化趋势与弯距的变化趋势基本一致。进一步分析表明:在带腋撑结构中,小幅度同日寸变化腋撑与梁端、柱上端距离两参数比仅大幅度变化单一参数更有效,能使结构内力更小,从而产生较好的经济效益。
3.2.3 腋撑参数优化结论
从前述比较分析中可以看出当腋撑与梁夹角在35°~45°之间时,腋撑的水平投影长度在L/10左右时,腋撑框架各控制界面的内力可以达到一个较为经济、均衡的状态,且腋撑的位置及大小在整个结构空间中的比例一般都不会影响到建筑功能的正常使用,是腋撑参数取值较为合理的范围。
4 施工技术措施
经过优化设计之后。框架梁柱的配筋已经大幅度减少,不过在腋撑节点处,三个构件纵筋交汇,加上箍筋均为加密段,所以钢筋不可避免的还是较为密集,特别是腋撑与柱交接处,混凝土的振捣较为困难,而节点处的施工质量又是整个工程的重中之重,针对这种情况,我们提出在节点处采用自密实混凝土,保证难以振捣位置的施工质量,施工完成拆模后的现场观感以及结构主体抽芯检测结果证明了在节点区采用自密实混凝土是适合的。
5 结语
在大跨度结构应用越来越广泛的情况下,这种新型的带腋撑钢筋混凝土框架结构体系以其受力性能优良、经济性和施工性好、可以不影响或基本不影响结构使用功能的特点有着良好的应用前景。在腋撑框架的结构设计中应结合工程项目对腋撑设置的参数进行合理取值,腋撑与梁的夹角宜控制在35°~45°之间,腋撑的水平投影长度控制在L/10左右时较为合理,在不影响功能使用的前提下可适当设置大一些,当需注意技术、经济以及使用功能各方面的平衡,获得较好的经济效益和使用功能,同时在施工时应特别注意节点处的施工方法,合理采用一些新的技术方法,保证节点施工质量。
参考文献:
1、节点的受力
钢筋混凝土框架结构节点的受力机理是指结构在荷载作用下,梁、板、柱构件受力后如何通过节点核心区传递给支座,以及结构由此产生的不同的行为表现或破坏形式。目前,节点受力机理主要有三种理论:斜压杆机理、剪摩擦机理和桁架机理。这三种框架节点的受力机理各有其特点,被应用于描述各种不同的破坏形式和不同国家的设计规范中。例如,新西兰以斜压杆和桁架机理共同作用为依据来设计架节点,而美国主要采用剪摩擦机理和斜压杆机理,我国则主要着眼于节点核心区的宏观受力性能,未涉及受力机理研究。
2、节点设计准则
在钢筋混凝土框架中,节点设计的基本要求如下:
1)节点应表现出与其相邻构件相同的使用荷载特性,节点的承载力不应低于其连接构件的承载力(强节点,弱构件);
2)梁,柱纵筋在节点区应可靠锚固(强节点,强锚固);
3)节点应具有足够的强度,足以抵抗最不利荷载条件下相邻构件所承受的内力,还必须有足够的安全系数,以抵抗各种偶遇荷载或设计中未考虑到的荷载;
4)多遇地震时,节点应处在弹性范围内;罕遇地震时,节点承载力允许有一定程度的降低,但不得危及竖向荷载的传递;
5)在满足承载力要求的条件下,节点构造应尽量简单,节点配筋应注意不应过分增加施工难度,以免影响施工效果;
6)梁柱节点的设计可以采用极限强度设计法,以充分利用材料。
3、节点设计时要注意的因素
在地震作用下,框架节点承受的水平剪力很大,容易使节点区产生剪切脆性破坏。其主要破坏特征为:节点核心区混凝土出现斜向交叉裂缝;柱纵向钢筋和混凝土之间的粘结力退化,混凝土开裂,保护层剥落;纵向混凝土压屈成灯笼状等,最终造成节点核心区破坏,其功能失效,同时也意味着与节点相连的全部梁、柱失效,结构丧失承载力。影响框架结构节点抗剪强度的主要因素有以下方面:
3.1材料性能
混凝土强度直接影响框架节点抗剪承载力。根据混凝土结构设计规范(GB50010— 2010),在梁柱截面不变的情况下,提高混凝土强度等级能提高框架梁柱节点核心区的受剪承载力。因此在其余条件一定的情况下,混凝土强度越高,则所需的梁、柱构件截面尺寸越小,节点核心区混凝土承受剪力的截面也相应减小,在配箍率一定的条件下,不利于其抗震。
采用较低强度等级的混凝土时,会使水平剪力作用下节点处于过高的平均剪应力状态,造成节点区裂缝过早出现,导致混凝土碎裂,同时框架梁纵向钢筋在节点处的锚固效果也会受到影响。在水平剪力作用下,节点处混凝土与框架梁纵向钢筋之间的粘结力退化,纵筋与混凝土产生相对移动,影响到梁端塑性铰的形成,不利于内力重分布,强柱弱梁的设计无法满足而失效。
3.2水平箍筋
在框架节点内配置水平封闭箍筋,一方面能够承担一部分水平剪力,提高节点区抗剪承载力;另一方面箍筋能对核心区混凝土产生约束作用,使其传递轴向荷载的能力提高。试验结果表明,若配箍率适当,当框架节点核心区出现贯通裂缝后,混凝土还能够继续承担剪力,直至箍筋全部屈服。也就是说,箍筋屈服时混凝土也正好剪坏,混凝土与箍筋同时达到极限承载力,使节点核心区在破坏时达到最大受剪承载力。当节点处未配置箍筋或箍筋配置过少时,在剪力和压力共同作用下,箍筋不能对节点核心区混凝土起到足够的约束作用,混凝土强度无法得到充分发挥,节点核心区就可能出现斜拉破坏或斜压破坏。而当节点核心区配箍率较高时,当混凝土出现贯通斜裂缝时,混凝土达到抗剪承载力极值,但箍筋应力还很低,即箍筋屈服晚于混凝土破坏,使得箍筋作用不能充分发挥,节点核心区的抗剪承载力也达不到最大值。因此必须控制剪压比,即限制核心区体积配箍率,避免框架节点核心区混凝土的破坏先于箍筋的屈服。
3.3竖向箍筋
节点受水复荷载作用时,当节点核心区混凝土出现交叉斜裂缝后,剪力的传递由斜压杆作用过渡到桁架抗剪机制,即水平箍筋承担水平分力、柱纵筋承担竖向分力,平行于斜裂缝的混凝土骨料咬合力也承受一部分剪力。设置竖向箍筋可承担一部分节点区的竖向剪力分量,减少混凝土承担的荷载,从而提高了框架节点的抗剪承载力,但缺点是施工不太方便。
3.4柱纵向钢筋
通常根据抗弯要求或构造规定,柱截面的高度方向均应配置一定数量的纵向钢筋。这些纵筋与水平箍筋共同对框架节点核心区混凝土形成双向约束,可以在一定程度上提高节点抗剪承载力。但提高效果不如增加水平箍筋那样显著。
3.5楼板
当框架节点周围存在楼板时,板中与梁平行的钢筋与梁上部的受力筋共同作用,使楼板对节点核心区起到约束作用,则相应地可以提高节点的抗剪承载力。
4、节点构造设计要点
尽量使节点的混凝土强度等级与柱的相同或相近,这样就可以保证节点的强度和延性的要求。实际施工过程中,应使节点处的混凝土强度等级与柱的混凝土强度等级相差不超过5MPa。节点中必须配置足够的箍筋,使之对核心区混凝土起到足够的约束作用,使混凝土处于多向受压的有利状态,提高其强度和变形能力,防止混凝土发生剪切破坏,增强节点延性。抗震设计时节点内配筋除应满足计算的承载能力要求外,还应符合相关的构造要求。节点核心区内一律采用封闭式箍筋,抗震设计时节点内的封闭箍筋末端应有135°弯钩,弯钩端部直线长度不小于10倍的箍筋直径,以保证钢筋锚固牢靠。柱中的纵筋在节点范围内宜保持上下贯通,梁上部钢筋也应贯通中间节点,梁端、柱顶钢筋均应按照相应构造要求设置,保证其在节点内的锚固坚固可靠。
4.1强柱弱梁节点的核算
一般情况下框架柱的延性要比梁的小,因此对抗震等级为一、二、三级的框架节点,必须严格按照“强柱弱梁”的要求,提高柱端受弯承载力的设计值,使柱端受弯承载力比梁端的大,以保证梁上先出现塑性铰,防止框架柱首先出现塑性铰进而发生屈服,导致严重后果。
4.2框架节点截面设计
调查表明,框架节点区的破坏与节点处梁柱破坏的先后顺序关系很大,不同烈度地震作用下结构进入非弹性的程度也不同。在抗震设计时应注意保证节点具有一定的强度储备,节点的截面尺寸、核心区混凝土的强度等级都是直接影响结点质量的重要因素。同时,梁对节点有明显的约束作用,当结点四边都有梁约束时,核心区混凝土处于多向受压的受力状态,其强度得到提高,从而能提高节点的抗剪承载力,这些有利因素在设计时也应加以考虑。
4.3框架节点抗剪验算
节点的水平剪力,通常由混凝土斜压杆和箍筋共同承担。当进行非抗震设计和四级抗震等级框架设计时,节点可以不进行抗剪验算,只需按构造要求配置钢筋。试验表明,在一定范围内,随着柱端轴力的增大,混凝土斜压杆截面积也相应增大,但当轴压比增大到一定程度,即使再增加柱的轴压比节点抗剪承载力也不再提高。因此,为了防止混凝土压溃先于受拉钢筋屈服,使柱子发生剪切破坏,应限制大偏压状态下柱子的轴压比。
5、结语
总之,通过对钢筋混凝土框架节点的受力原理以及提高钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素和节点设计要素的分析,我们得知在设计钢筋混凝土框架节点时,要综合“概念设计”和“构造措施”,确保结构设计安全和经济。
参考文献:
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中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
一、框架结构体系选择的因素及适用范围
(一)选择框架结构体系需要考虑的因素很多,综合如下:
1、要考虑建筑功能的要求。例如多层建筑空间大、平面布置灵活等。
2、要考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。
3、框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则(结构设计原则)。
(二)框架结构体系的适用范围
1、非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑(7度区以下)。
2、框架结构由于其抗侧刚度较差,因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在7度(0.15g)设防区,对于一般民用建筑,层数不宜超过7层,总高度不宜超过28米。在8度(0.3g)设防区,层数不宜超过5层,总高度不宜超过20米。超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求,但是不经济。
框架结构体系的特点
1、建筑平面布置灵活,使用空间大;
2、延性较好;
3、整体侧向刚度较小,水平力作用下侧向变形较大(呈剪切型)。所以建筑高度受到限制;
4、非结构构件破坏比较严重。
三、钢筋混凝土框架结构的施工技术问题及解决办法
1、混凝土强度等级不同的问题
在钢筋混凝士框架结构设计时,根据设计原则,为保证“强柱弱梁”强节点的要求,柱的混凝士强度等级通常会比梁板高,而且随着建筑物高度的增加,两者的差距会更大。然而这样的话,就会给实际施工带来很大麻烦。
在框架结构施工中,比较普遍的做法是柱和粱板混凝土分两批集中浇筑。如果单独浇筑节点区,会存在因供应量少和与粱板分隔困难的问题,若同柱一起浇筑,会因节点区混凝土施工缝留置出现违背规范规定的问题,如与梁板同时浇筑存在节点“夹层”,存在质量隐患。
根据文献规定,粱柱混凝七强度等级相差不宜大于5MPa,如果超过时,粱柱节点区施工时应作专门处理,使节点区混凝士强度等级与柱相同。特别强调节点核心区的混凝土强度等级要与柱相同,不能与梁板混凝土强度等级相同;而文献规定。当柱混凝土设计强度等级高于梁板的设计强度时。应该对粱柱节点核心区混凝土强度等级采取有效措施,保证节点混凝土的强度。两个规范都在保证强节点的设计原则。具体可采取以下措施:为了方便施工,可以直接在梁端(柱边)设黄垂直交界面,采用快易收口网,可避免在板内设置交界面,使施工难度降低;但为防止交界面出现施工冷缝,建议施工时节点区混凝土采用塔吊用漏斗浇筑,梁板混凝土则采用泵送,同时浇筑。
要保证核心区混凝土的强度,具体做法是在节点处增加纵向钢筋,设置型钢或矩形芯柱及增加箍筋予以补强。这种方法旋工方便,质量容易保证,易被施T单位接受,但节点区轴压比增大,延性减小。
2、混凝土保护层厚度问题
保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性要求和对受力钢筋有效锚固的要求。保护层厚度太小,无法满足上述要求,太大则构件表面易开裂,因此,《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204——1992)第3.5.8 条《建筑工程质量检验评定标准》(GB J301——1988) 第5.2.10条、《混凝土结构工程施工质量验收规范))(GB50204-——002)第5.5.2 条均规定受力钢筋保护层厚度梁拄允许偏差为±5mm。
施工时须严格按规范和设计要求保证混凝土保护层厚度,但实际施工时很难做到。高层建筑中。由于柱箍筋直径较大.间距较密,肢数较多,加工难度较大。安装时内外箍筋很难做到完全重叠,只能部分外突部分内凹,外突箍筋使模板无法安装,为此施工单位总是有意识地将箍筋做小一点以便安装模板。但会造成柱纵筋保护层偏大,解决该问题有赖于提高现场加工精度。
3、混凝土施工质量控制
(1)柱的“烂根”和“夹渣”
现浇框架容易出现“夹渣烂根”现象,使根部混凝土漏浆,严重时出现“露筋”和“孔洞”。其直接原因是柱模直接放在楼地板上, 预先没有在楼板上做找平层或加标准框浇出底面, 更没有留清扫口。当层高>5m 时中段未留浇筑口,进料从顶部直接下。自由落差>3m,在柱内钢筋阻拦下料使粗细料分离, 另因底部板面不平且未堵缝。导致水泥浆流失掉,也存在底面垃圾未清除净、振动棒长度不到位等因素,造成根部夹渣,烂根问题。保证质量的措施应在框架柱接头外进行,即上次烧筑后加相同规格的方框,并浇平框面,继续上浇前支横模从板面开始,浇筑时在顶洒一层1:0.4的水泥砂浆。并铺1:2水泥25~30mm厚,在其上浇混凝土,可保证框架柱自然密实,不会出现夹渣或烂根的质量问题。
要控制好混凝土质量,对配合比的控制不容忽视, 再准确的配合比, 现场不控制粗细骨料的含杂质量和称量,仍然会生产出不合格品。有的工地不做配合设计,而套用别人的比例。对已浇成品不保护,养护不及时,尤其是夏天气温高的地区需要保养,这是提高强度的重要环节。对混凝土框架柱的浇筑施工,必须遵守现行的施工规范,注意克服配料计量、拌和时间短,加水不控制,运距长摇晃离析现象, 更要注意不允许二次加水重拌及振捣不密实、过振、漏浆、跑模、不清除残留木屑等现象。操作素质低下所产生的后果将削弱支撑件的竖向荷载,影响结构连接及降低抗震能力。只要有健全的施工操作标准,步步检验认证,按规范施工,框架工程质量就会得到保证。
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Abstract: this article mainly from the main factors affecting the structure ductility, design principles and specific measures are studied.
Keywords: reinforced concrete frame structure seismic design of ductility
中图分类号: TU375 文献标识码:A 文章编号:
前言
结构的延性可定义为结构在承载力无明显降低的前提下发生非弹性变形的能力。结 构的延性反映了结构的变形能力,在结构的抗震设计中,延性的大小已作为衡量结构物抗震能力强弱的重要标准之一。钢筋混凝土框架结构体系在工业与民用建筑中是一种广泛应用的结构类型,对该类结构在抗震设计时应充分提高其整体的抗震能力。
一、影响结构延性的主要因素
框架结构是由梁、板、柱以及节点四个部分组成,其中梁、柱以及节点的延性决定了整个框架结构的延性。因此。只要保证柱、梁和节点的延性就可以保证框架结构的延性从而确保了框架结构的抗震能力。
梁是框架结构中的主要受力构件之一。在抗震设计中要求塑性铰首出现在梁端且又不能发生剪切破坏同时还要防止由于梁筋屈服渗入节点而影响节点
核心区的性能。试验和理论分析表明影响梁截面延性的主要因素见表1。
柱是框架结构中主要的受力构件,要想提高框架结构的抗震性能,就必须确保构件有足够的延性,构件延性好的框架结构能吸收较多的地震能量。抗震性能
就好。因此。在进行框架结构设计时应.遵循强柱弱梁的设计原则,使塑性铰出现在梁端,以增强构件的延性。
节点是框架梁柱构件的公共部分。节点的失效就意味着与之相连的梁与柱同时失效,所以对节点也应予以足够的重视。
二、框架结构抗震设计的基本原则
通过研究历次地震震害,发现有一定数量的框架结构没有明显破坏或者破坏轻微。我们发现这些建筑之所以损坏较轻,与其良好的抗震概念设计密不可分,而结构的延性设计功不可没,为达到良好的抗震性能,设计人员应把握以下原则。
1、采用合理的建筑平立面
建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理,结构布置符合抗 震原则,就能从根本上保证房屋具有良好的抗震性能。
2、提高延性设计
构延性和耗能的大小,取决于构件的破坏形态及其塑化过程,弯曲构件的延性远远大 于剪切构件,构件弯曲屈服直至破坏所消耗的地震输入能量,也远远高于构件剪切破坏所消耗的能 量。因此,结构设计应力求避免构件的剪切破坏,争取更多的构件实现弯曲破坏。
(1)强柱弱梁框架。延性结构在中震下就会出现塑性铰,应控制塑性铰出现的部位,使结构具有 良好的通过塑性铰耗散能量的能力,同时还要有足够的刚度和承载能力以抵抗地震。在设计延性框 架时,要控制塑性铰,使之在梁端出现(不允许在跨中出塑性铰),尽量避免或减少柱子中的塑性铰,这一概念称为强柱弱梁。如梁端出现塑性铰,则数量多但结构不至形成机构;如果在同一层柱上下端出 现塑性铰,该层结构将不稳定而倒塌,抗震结构应绝对避免这种薄弱层。柱是压弯构件,轴力大,其延性不如受弯构件;而且作为结构的主要承重构件,柱子破损不易修复,也容易导致结构倒塌,将引起严重后果,因此,延性框架应设计成强柱弱梁结构。
(2)强剪弱弯构件。必须保证梁、柱构件具有足够的延性,其要害是防止构件过早出现剪切破坏,即要求按强剪弱弯设计构件,并采取措施使构件中塑性铰出现后还有足够大的塑性变形能力。
(3)强节点、强锚固。必须保证各构件的连接部位不过早破坏,这样才能充分发挥构件塑性铰的 延性作用。连接部位是指节点区,支座连接和钢筋锚固等。因此,延性框架中应设计强节点、强锚固。始终遵循“强柱弱梁,强剪弱弯、强节点、强锚固”原则。构件的破坏和退出工作,使整个结构从一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系,致使结构的周期发生变化,以避免地震卓越周期长时间持续作用引起的共振效应。
三、架结构的延性抗震设计
1、合理设置填充墙
我们知道,普通填充墙并不能称之为第一道防线,但可通过合理的构造措施实现,如设置构造柱、水平系梁、拉结钢筋等,提高填充墙的变形能力,包括抗裂能力和抗倒塌能力。填充墙在中震下发生一定程度的开裂应属于正常,但应控制在可修范围,并且应保证大震下填充墙不倒塌。在小震和中震下,填充墙与框架部分共同承担地震作用,并允许中震下填充墙部分开裂,大震下填充墙严重开裂,基本退出工作,整体结构抗侧刚度显著降低,主要由框架部分继续承担地震作用。 这种组合墙应作为整体结构抗震的组成部分,在整体结构的抗震分析和设计中就要给予考虑,且相应的构造措施也要予以保证,并在施工中落实。
2、梁柱的延性设计
要使结构具有延性,就必须保证框架梁柱有足够的延性,而梁柱的延性是以其截面塑性铰的转动能力来度量的。因此框架结构抗震设计的关键是梁柱塑性铰设计。为此,应遵循:“强剪弱弯”设计原则。适筋梁或大偏压柱,在截面破坏时可以达到较好的延性,可以吸收和耗散地震能量,使内力重分布得以充分发展;而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时,往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁,柱设计时,应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力,使构件发生延性较好的弯曲破坏,避免发生延性较差的剪切破坏,而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏,这就是“强剪弱弯”的设计原则,它实际上是控制构件的破坏形态。梁、柱剪跨比限制。剪跨比反映了构件截面承受的弯矩与剪力的相对大小。它是影响梁、柱极限变形能力的主要因素之一,对构件的破坏形态有很重要的影响。因此柱的剪跨比宜控制在1.5以上。
3、延性框架节点抗震设计
框架节点核心区受力比较复杂,在地震和竖向荷载作用下,主要是剪力和压
力。节点核心区可能出现的破坏形式有两种:剪压破坏和黏结锚固破坏。核心区的受剪承载力一般都不足,在剪压作用下出现斜裂缝,在地震往复作用下,形成交叉裂缝使混凝土挤碎,纵向钢筋压屈为灯笼状。另一方面,在地震往复作用下,框架梁伸入核心瓦的纵筋与混凝上间的黏结破坏,导致梁端转角增大,从而增大了层间位移。剪压破坏和黏结锚固破坏都不是延性破坏,核心区不能作为框架的耗能部位。因此,核心区的抗震设计概念是;强核心区和强锚周。主要抗震的构造措施是配置足够的箍筋、梁的上部钢筋应贯穿中间节点和梁的下部钢筋在核心区内应有足够的锚固长度。
结语
总之,钢筋混凝土抗震结构不仅要满足强度要求,还必须满足延性要求,因为建筑结构的延性是保证建筑物在受到地震力、风力等荷载的作用下具有一定的耗能能力、产生可控塑性变形破坏、避免突然脆性破坏的主要条件。所以,我们在设计时要综合考虑,提高抗震能力。
参考文献
【1】李立胜.钢筋混凝土框架延性设计的理解【J】.内江科技.2005,(7)
中图分类号:TU37 文献标识码: A
钢筋混凝土框架结构是当今建筑结构主要结构形式之一。如何使结构设计更为可靠、经济、合理,是设计者与开发商关心的主要问题。所谓可靠、经济、合理,就是在满足工程使用要求和控制条件下使设计达到一个最佳方案,即达到结构优化设计。例如,追求材料达到充分利用,用料最省,造价最低,可靠性更高和追求结构的形状更合理。
结构优化设计是20世纪60年展起来的一门新技术。它的兴起给结构设计开辟了一条新的途径,设计方法发生了深刻变革,使人们从传统的被动结构分析转变为主动的结构优化设计,为结构设计的自动化开辟了广阔的前景。利用结构优化设计方法,通过计算机可迅速求出给定条件下的最优设计方案,设计速度大大加快,设计质量显著提高。
钢筋混凝土框架结构是目前乃至今后很长时间仍是我国建筑结构中一种量大面广的结构形式,特别是近年来结构设计出图时间随着市场的要求越来越短,而结构设计、校对、审核、审查各环节主要强调满足规范、规程要求,忽视结构方案优化,这样掌握钢筋混凝土框架结构优化设计的方法就显得尤为重要。
1钢筋混凝土框架结构优化设计概述
1.1 常用的结构优化设计方法概述
结构优化设计大致可以分为三类,即尺寸优化、性能指标优化和拓扑优化。
1.1.1尺寸优化
对结构进行优化设计的最简单和最直接的做法是修改结构单元的尺寸,亦即在优化设计过程中将结构的尺寸参数作为设计变量,这种方法称为结构尺寸优化设计。运用这种方法,人们可以对结构进行优化,以达到目标函数最优的目的。但尺寸优化不能改变原结构的形状和拓扑,很难对原设计进行较大的修改。
1.1.2性能指标优化
常用的形状设计方法将控制结构形状的某些边界控制点的几何信息取为设计变量,由这些控制点生成结构的边界,从而达到改变结构的形状,使目标函数最优的目的。性能指标优化既可以改变结构单元的尺寸,又可以改变结构的形状。
1.1.3拓扑优化。
结构拓扑优化方法的主要思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。它不仅要解决尺寸优化问题,还要确定结点间杆件的连接方式,是结构优化领域中更为困难、更具挑战性的课题。
1.2 优化设计步骤
通常对钢筋混凝土框架结构进行优化设计,可以采用建立数学模型的方法进行优化设计,即把工程实际问题用数学表达式表示,包括选定设计变量,选择目标函数,建立约束方程等几个步骤。
1.2.1给定参数
指预先给定的描述结构特性的参数。在优化过程中,其值是固定的,因此可以作为常数考虑,如荷载、柱高、梁长、弹性模量以及材料容重等一般都属于给定参数。
1.2.2明确设计变量
优化设计中待确定的某些参数,称为设计变量。一个结构的设计方案是由若干个量来描述的,这些量可以是结构构件的截面尺寸,如面积、惯性矩等几何参数,也可以是结构的几何参数,如结点坐标、高度、跨度和间距等,还可以是结构材料的力学或物理特性参数,如材料的弹性模量等。设计变量是最优化设计数学模型的基本组成部分,是最优化设计最后所要确定的参数。
1.2.3构造目标函数
利用设计参数描述追求目标(如重量、造价)的数学表达式称为目标函数,也称为直函数、评价函数,它是设计变量的函数,代表所设计结构的某个最重要的特征或指标。优化设计就是要从许多的可行设计中,以目标函数为标准,找出这个函数的极值(极小值或极大值),从而选出最优设计方案。结构的体积、造价、刚度、承载力、自振频率等都可以根据需要作为优化设计中的目标函数。
1.2.4构建约束条件
优化设计寻求目标函数极值时的某些限制条件,称为约束条件。它反映了有关设计规范、计算规程、运输、安装、施工、构造等各方面的要求,有的约束条件还反映了优化设计工作者的设计意图。
2结构平面布置
2.1选取竖向荷载传至柱的传荷路径最短的结构布置形式
框架柱、框架梁的布置应选取在上下各层墙体基本对齐的轴线上,以便绝大部分墙体荷载直接经框架梁传至框架柱;次梁的布置应使墙体荷载及楼、屋面恒活荷载传至框架梁的传力路线最短,这样使得梁的数量最少。
2.2选取纵横向框架梁均匀承重的结构布置形式
结构布置若能尽量做到纵横向框架梁均匀承重,不但结构整体抗震性能好,而且能发挥纵向框架梁的作用,同时也使得柱配筋上下均匀,柱截面大小合理。
一般情况下,房间的隔墙均在横向框架梁上,若一级次梁布置又沿纵向布置,则纵向框架梁分配到的荷载很小,而纵向框架梁截面按整体刚度要求又不能取得太小,故纵向框架梁截面作用远没有发挥出来,反而增大了横向框架梁的截面及配筋,如图1所示为一种较好的次梁布置形式:横向次梁为一级次梁,内走廊墙下次梁为二级次梁。若将X~Y轴跨次梁改为沿纵向居中布置,还会使得顶层角柱、边柱变成大偏心受压,配筋量增大,甚至有时形成顶层柱截面尺寸为控制截面尺寸。
图1 结构平面布置
有内柱的大空间房间,若纵横向柱距相等或者相差不超过20%,则宜在纵横向均匀布置次梁,形成连续井字梁,这样使得纵横向框架梁高度相同且最小,井字梁高度也相同且最小,最大限度地满足了建筑在大空间使用时净高的要求,井字梁规则可不做吊顶,或在柱网内做吊顶都能满足建筑设计要求。
无内柱的大空间房间,若房间长短向尺寸相等或者相差不超过20%,则宜在纵横向均匀布置次梁,次梁间距以2.5~3.0 m为最佳,形成大跨度井字梁,周边边梁应取较大的截面来约束井字梁并承受较大的扭矩,这样使得大空间净高最大,同时使得周边柱双向受弯,避免了单向布置次梁一个方向形成截面高度很大的框架梁将弯矩传到柱的一个方向,形成大偏心受压柱,使得柱截面和配筋变大。
2.3次梁尽可能连续布置且外挑
连续梁自身的受力性能和经济性比单跨梁优越,这是由于多跨连续梁为非静定结构,梁挠度较小,梁截面可取得较小,弯矩包络图连续均匀分布在梁上下两侧,梁截面配筋上下均匀,梁裂缝宽度容易满足规范要求,裂缝宽度控制时不必增加太多的钢筋。正是由于自身的优点,连续梁在结构中对其他梁的帮助也很大。
无内柱的大空间房屋井字梁布置四周向外连续或外挑,其优越性更明显。
2.4利用结构中其他结构构件来传递直接作用(荷载)及间接作用(温度变化、混凝土收缩等)
地下室底板及顶板次梁的布置可利用地下室混凝土外墙及水池墙体来传递直接作用,地下室混凝土外墙及水池墙体的设置主要用来传递其平面外的水平作用,其竖向承载力远未充分发挥,将次梁支承在其上,一般情况不会增加其截面及配筋,且能增加其平面外的约束。
超长结构中可利用抵抗其直接作用的部分承载力来抵抗间接作用。当结构的均布活荷载值较大且其准永久值系数较小时(如有固定座位的看台),由于其均布活荷载不是长时间连续作用,而间接作用(温度变化、混凝土收缩等)是随结构所处环境的变化,在较长的一段时间里一直有量的变化,故此种直接作用及间接作用同时达到最大值的概率较小,可以充分利用结构的长期抗力来抵抗间接作用。
3 梁、柱截面选取与配筋
3.1 柱截面选取与配筋
柱截面按柱轴压比控制,以绝大多数柱配筋是构造配筋为最优结果。按规范规定,柱纵筋配筋率大于3%时,柱箍筋直径不应小于8 mm,且宜采用焊接接头,这就使得配筋费用变大。
3.2 梁截面选取与配筋
(1)梁截面选取按纵筋配筋率在1.0%~2.0%之间为最佳。梁截面选取应使梁纵筋配筋率在当时市场条件下(混凝土及钢筋的单价)的经济配筋率范围内。梁纵筋配筋率2.0%时梁端箍筋加密区范围内的箍筋最小直径要加大2 mm。
(2)连续梁(次梁、框架梁)各跨梁截面应按梁纵筋配筋包络图及剪力包络图选取。连续梁各跨梁截面的选取在满足梁挠度要求的条件下,使得梁纵筋配筋率在1.0%~2.0%之间,同时应使梁纵筋配筋包络图连续均匀地分布在梁上下两侧。
梁纵筋配筋在满足纵筋最小净距的条件下,应使配筋排数最少,以便使得梁截面有效高度最大。外挑梁截面可设计成变截面,变截面的斜度根据其剪力及弯矩包络图决定。
4结语
通过对钢筋混凝土框架结构的合理优化设计,能够显著较少钢材、混凝土的用量,一方面可以降低工程的建设成本,另一方面还可以有效的减缓建筑能耗,达到集约化建设的目的,因此在现代化的工程建设中,应当大力推广结构优化设计方法。
参考文献
1.前言
钢筋混凝土框架结构由梁和柱刚性连接的骨架所组成,框架的连接点是刚节点,是一个几何不变体,具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点,其体系抗震、抗风较好,建筑平面布置灵活,使用空间大,延性较好,易于满足建筑物设置大房间的要求,还可以减轻建筑物的重量,在工民建中应用广泛。
阳江市某钢筋混凝土框架结构厂房工程,高3层,无地下室,框架柱柱距7.6m。施工单位制定了完整的施工方案,采用预拌混凝土,钢筋现场加工,并采用覆膜多层板作为结构构件模板,模架支撑采用碗扣式脚手架。施工工序安排框架柱单独浇筑,第二步梁与板同时浇筑。施工过程发生一些问题。下面,笔者对这些问题进行分析。
2.钢筋位移问题和对策
钢筋位移的问题主要表现为以下几个方面:①钢筋保护层厚度过大或过小;②墙板双排钢筋有效间距缩小,甚至变成一排钢筋;③墙、柱竖向钢筋整体偏移,造成上层结构模板和钢筋施工困难、楼板上层负加筋水平间距偏差过大等问题。
针对以上问题,施工中要注意:
①钢筋保护层的垫块(或马镫铁)厚度尺寸要符合设计要求,要按规范要求的间距均匀地安放在受力主筋上固定可靠;要保证墙板双排钢筋的有效截面,一般设计中都设有梅花形布置拉筋,应严格按照要求绑扎牢固。杜绝偷工减料造成浇筑过程双排钢筋有效截面偏大或偏小的现象;在剪力墙模板支护时,应设置贯穿墙板的水平短撑筋,撑筋长度等于墙板厚度,与墙板双排主筋点焊固定,以固定墙板筋的间距、位置,并可兼作混凝土墙支模板时控制截面尺寸之用。
②造成墙、柱竖向钢筋整移的主要原因是模板不垂直或保护层垫块没垫好。一般在楼面混凝土浇注成型完毕,施放上一层控制线时才能发现,处理起来比较麻烦。重点要加强事前控制,在混凝土浇注之前对模板、钢筋工程逐一检查,把误差控制在最小的合理范围。另外,现在大部分住宅结构设计为框剪结构,混凝土墙、柱厚度一般为200 mm,且纵、横梁筋在柱内或穿过或锚固或搭接,致使混凝土浇注时,振动棒无法插入,施工人员存在翘动梁筋间距或从墙柱筋侧面放入振动棒的现象,这样就造成位移的可能。施工单位应对混凝土浇注施工操作人员进行交底,尽量避免这些事项发生,施工现场钢筋看护工人应对此重点控制。已浇筑混凝土中的剪力墙竖筋如确有发生位移,其间距不能满足设计要求时,可按1∶6 的平缓坡度调至原位,但不得出现死弯、硬弯。偏移较大时应征得设计单位同意,在根部增焊钢板,并保证焊接长度满足要求,通过上部钢筋与钢板焊接来解决复位问题。
③楼板上层负加筋水平间距偏差问题普遍存在。现阶段楼板设计中钢筋一般均采用一级钢,在混凝土浇筑过程中,人员行走踩踏及混凝土输送管道的移位、冲击等都会造成上层钢筋松动、偏移,主要应安排责任心强的专人进行看护,发现钢筋撞斜碰歪、绑扎松动时,应及时校正处理或暂停浇筑,待纠正后再施工。
3.混凝土蜂窝、麻面、孔洞、露筋问题及对策
主要表现为剪力墙、柱根或模板拼缝部位混凝土漏浆,造成蜂窝麻面,甚至出现露筋、孔洞等现象。混凝土外部的这些缺陷,在施工过程中非常普遍,不少钢筋混凝土结构的破坏也往往是从这些缺陷开始的,因此必须予以足够的重视。
3.1 原因分析
①混凝土骨料的级配不佳。骨料级配,要用不同粒径的石子和砂配合使用,相互填充空隙,使混凝土中空隙率达到最小。最佳混凝土配合比应具有良好的密实性、和易性。现在施工中基本采用商品混凝土,配比影响较小。
②结构支护的模板表面不平、粘带水泥浆灰、模板表面不浇水湿润,拆模时混凝土表面会呈现麻面现象。
③模板支护对混凝土侧压力考虑不周时,容易发生模板固定不牢、走形,导致振捣不密实;模板拼装不严密,混凝土表面也会产生麻面、蜂窝。
④浇筑过程中,混凝土一次下料过多、过厚、过高,未设串筒等措施下料,造成石子砂浆离析,振捣器振动不到位,容易形成松散孔洞。
3.2 预防措施
①在支模前将剪力墙部位的杂物清理干净。浇筑混凝土前将模板用水湿润,先均匀浇筑一层50~100 mm 厚的同强度等级的水泥砂浆,以避免混凝土在下落过程中石子落在下面,造成石子过多砂浆少的现象。
②若是剪力墙根部楼面平整度较差,应先将模板支设部位用1∶2 水泥砂浆找平压光,或在模板侧面贴好海绵条立在楼面上能更好地堵住缝隙,防止漏浆。模板拼缝部位不严密时,可用胶带粘贴堵塞间隙,防止漏浆发生。应严格按照混凝土的配合比施工,确保混凝土有良好的和易性。
③墙、柱混凝土浇注高度过高时,应采取串筒等下料措施,使混凝土不产生离析、分离等现象,逐层浇注、振捣密实。混凝土楼板浇筑过程中,振捣措施很重要,商品混凝土一般塌落度较大,平板振动器上的时间要掌握准确,上早了容易使楼板上层钢筋保护层厚度减小,并且起不到振动密实的效果,上迟了也不行。出现的混凝土质量缺陷时,应严格按照技术规定要求认真处理,不留隐患。
4.泵送混凝土表面裂缝问题及对策
泵送混凝土水泥用量、掺和料用量较大,而混凝土中粉状材料用量越多,混凝土越易出现收缩裂缝。为满足混凝土泵送的要求,采用高流动性混凝土,其坍落度值偏大,用水量相对较大,混凝土也就容易出现干缩裂缝。泵送混凝土配合比中粗骨料粒径较小、施工中局部开孔,产生的应力集中以及温度影响等因素也会引起裂缝形成。这些裂缝可能引起钢筋锈蚀、混凝土侵蚀、渗漏等问题,因此应引起足够重视。
①混凝土原材料的选择。水泥应尽量选中低水化热的水泥品种;对粗骨料应选用最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1∶3,卵石不宜大于1∶2.5 且级配良好,含泥量不大于1%;细骨料应选用中粗砂,含泥量不大于2%;合理科学地选用外加剂和掺和科。泵送混凝土进场后若不能及时泵送,必须严格控制二次加水。
②墙板的配筋。由于地下室混凝土墙板裂缝是竖向的收缩裂缝,因此,防止其开裂主要依靠水平方向的分布筋。一般来说,设计图纸均将分布筋设计在主筋内侧,间距按构造要求在150~200 mm 之间,由于分布筋保护层厚度达40 mm 左右,且间距偏大,对防止混凝土开裂作用不大,因此,设计时若可将分布筋置于主筋外侧布设,则可以减少保护层厚度,同时采取小直径、小间距的配筋形式。墙体洞口处增设45°斜筋、合理配置拉结筋等都能较有效地防止裂缝的出现。
③增设后浇带。高层建筑地下室侧墙混凝土墙体裂缝与墙体长度有关,墙越长受温度干缩变形影响越大,产生裂缝的可能性也越大。增设后浇带是目前工程实践中常用的行之有效的措施。《混凝土结构设计规范》规定了地下室墙壁伸缩的最大间距,对于露天条件下的外墙最大间距仅为20 m,而一般情况下地下室外墙施工完毕后至回填土还有相当一段时间暴露在外,因此设计上应考虑适当增设伸缩缝和后浇带。
④加强混凝土的振捣。浇筑后的混凝土,在振捣时间界限以前,可以进行二次振捣,以排除混凝土中因泌水在粗骨料和水平钢筋下部产生的水分和空隙,增强混凝土与钢筋的结合力。值得一提的是楼板混凝土振捣,平板振动器的使用时间点一定要掌握好,根据水泥的初凝时间控制,在即将凝结时操作才能达到振实混凝土、整平表面的效果,另外,还需人工摸平,在终凝前将已经出现的细小裂纹揉压、撮摸密实。夏季高温施工中应控制混凝土的入模温度,减少混凝土的内外温差。
⑤要注意养护的加强。混凝土在浇筑完成后,要用湿的织物材料覆盖,为防止水分蒸发过快,还要安排人员持续做好洒水保温工作,保证混凝土表面在养护期间的长期湿润状态。该过程中必须注意的是,使用的浇水温度和混凝土表面的温度不能超过15 ℃的差值。