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2建筑結構模型研制
(1)建筑結構模型設計
研制建筑結構模型,首先需要對建筑結構模型進行設計,下面以一個建筑結構模型為例。模型設計為兩層,每層兩個方向各為兩跨的結構,下層采取一半高度置于土中的設計,來增加其穩(wěn)定性,從而也方便觀看。梁柱斷面采用1:2的比例,梁長和柱高都采用縮小比例2:1,從而保證更好地反映相關內容。梁柱錨固處的鋼筋采用焊接的方式進行固定,保證整個結構更加穩(wěn)定,如果梁的撓度過大,則需要采用有機玻璃模板來進行固定。
(2)建筑材料及實驗
工程中購買的鋼筋,一級小規(guī)格的鋼材大多是圓盤形式,二級和三級的鋼筋大多是直線線材形式,其一般長度為9米。而且鋼材表面上也經(jīng)常有相關標示,如廠家的商標、鋼材的規(guī)格及直徑,這些標示一般是每隔2米出現(xiàn)一次。鋼材表面的形式分為光圓和帶肋,帶肋又分為螺紋肋和月牙肋兩種。因此制作模型時對于板筋選用時應選用光圓鋼筋,梁處的鋼筋應選用螺紋肋,柱筋應選用月牙肋。從廠家購買鋼材后應當注意廠家提供的出廠合格證,這為以后的工程驗收提供了非常重要的保證。出廠合格證一般也分為兩種,一種是廠家提供的蓋有廠家公章的原始合格證,另外一種是在廠家的原始合格證上也可以加蓋經(jīng)銷商的紅章。鋼筋是建筑工程中必不可少的材料,因此使用時應當對其材料進行見證取樣檢查。取樣時可以按照相關規(guī)定取一定長度的鋼筋到檢測單位進行檢查,并要求其出具相關檢測結果報告。檢測內容通常分為屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎性能的檢測,前兩項為力學性能的檢測,后兩項為塑性性能的檢測。
(3)建筑結構構造施工
在建筑結構構造施工中,鋼筋的連接形式主要分為綁扎連接、焊接和機械連接三種,在實際的建筑工程施工中,前兩種更加常用,機械連接形式使用比較少。在進行模型制作時,可以將這三種連接方法在不同部位都出現(xiàn),從而便于學生對這三種連接形式有直觀的認識??梢栽诎褰畹倪B接中采用綁扎的形式,邊柱和角柱可以采用機械連接中的套絲對接連接,中柱中可以采用電渣壓力焊連接,梁筋則采用閃光對焊連接。對于焊接工程也需要出具相應的檢測報告。
3建筑結構模型在建筑工程教學中實際應用
建筑施工圖紙大多采用的平法標注形式,對于建筑結構模型來說,則可以將圖紙和模型進行對比,使學生能夠更直觀地認識到鋼筋的布置。比如梁KL1(2A),表示這個梁的編號為KL1,并且該梁有兩跨,一端是懸臂,梁的斷面是200*600,箍筋為8雙肢箍,間距是200MM,加密區(qū)的間距是100MM,上部布置2根通長18鋼筋,負彎曲處設置5根18鋼筋,布置形式分為上下兩排進行布置,上排斷點為凈跨徑的1/3,下排斷點為凈跨徑的1/4。腰部設置兩根16的抗扭構造的鋼筋,下部布置3根通長的20鋼筋。另外,梁柱錨固連接處的構造是以平法圖集中的規(guī)定為要求的,具體選用的是《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖》,按照此規(guī)定要求,柱頂處和梁錨固分別采用其43頁非抗震KZ邊柱和角柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B和44頁非抗震KZ中柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B的做法,梁采用57頁非抗震樓層框架梁KL縱向鋼筋構造彎錨的做法,懸臂端則采用66頁各類梁的懸臂端配筋構造詳圖C的做法。
二輕鋼結構的防腐技術
1表面處理
對鋼材料進行必要的表面處理是非常重要,主要是清除掉鋼鐵表面的鐵銹層與油污等污物,對鋼鐵表面殘留的黑氧化皮尤其要清除干凈。因為這些污物可以說是鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的陰極,當鋼材處于潮濕環(huán)境中,就會發(fā)生腐蝕,除去后可減少腐蝕的可能。表面處理質量需確保鋼構件表面露出金屬光澤,具體參照相應的涂裝前鋼材表面預處理規(guī)范。
2常用方法
目前,對鋼結構防腐的主要手段是在其表面涂刷防腐漆,也稱為涂層法。在進行防腐涂料的涂裝時,一定要確保涂層厚度均勻且適度、粘結牢固、無脫層、不可空鼓和漏涂。施工具體要求如下。
(1)要能夠選擇合理的涂層結構和涂刷方式
能夠考慮到輕鋼結構的裝飾要求、使用年限以及在涂裝施工時的具體情況,配套使用底漆、面漆、中漆,發(fā)揮其最佳作用。涂層結構就是由這三種防腐漆組合而成的復合涂層。簡單來說,底漆在內側,起到附著與防銹作用;中漆在底漆與面漆之間,增加了漆膜厚度;而面漆在最外側,主要起防腐蝕與老化作用。合理的涂層結構有利于提高鋼材防腐性能,延長輕鋼結構的使用壽命。另外,涂刷方式的選擇對提高涂裝施工進度與質量、節(jié)約成本就有重大影響。涂刷方式主要有手工刷涂或滾涂法、空氣噴涂法與浸涂法。
(2)涂裝施工的質量控制
主要是對涂裝施工的環(huán)境及過程、干漆膜的厚度進行質量控制。涂裝施工的環(huán)境為5℃~38℃的溫度與不大于85%的相對濕度;另外,還要求施工現(xiàn)場不能有太多的粉塵。在涂裝前,輕鋼結構表面不能有露珠存在;涂裝之后,五天內不能淋雨。在刷漆時,必須等第一遍涂料干透后,才能刷下一遍。干漆膜的厚度要使用測厚儀進行檢測,一般要求室內為125μm,室外為150μm,偏差為±25μm。
三輕鋼結構的防火技術輕鋼結構的防火最常用的方法為防火涂料保護法
1防火涂料的選擇
輕鋼結構的防火涂料主要按燃燒性能特點、噴涂對象環(huán)境或噴涂厚度的不同分類。在這里,只討論根據(jù)其噴涂厚度不同的分類,具體性能特點如下。
(1)厚型8~50。缺陷:①厚型防火涂料的涂層厚、有較大的自重、當涂料的黏結力差時極易剝落。另外,在涂裝施工時,需要使用金屬絲網(wǎng)加固施工,易造成施工成本的增加和施工周期的延長;②涂層的表面也較為粗糙,美觀性差;③需養(yǎng)護水泥基涂料。優(yōu)勢:①厚型防火涂料具有較高的耐火極限,實驗證明可達3h;②因其主要組分為無機材料,所以具有相對較好的耐久性。而且,無機材料易得、來源廣、價格便宜,涂料價格比其他的低;③涂料遇火后,不會放出任何損害人體健康的有毒煙氣;④涂料運輸方便,為袋裝出廠。
(2)薄型4~7。缺陷:①涂料的耐火極限比厚型涂料的低,最高可達2h;②因其主要組成為有機材料,耐老化和耐久性較差。涂料遇火時,可能會釋放出有害煙氣,需改進;③涂料大多用于室內鋼結構,需向室外的產(chǎn)品研究開發(fā)。優(yōu)勢:①薄型防火涂料的涂層薄、自重小、黏結力好、不易剝落、涂裝施工較為簡單,無需金屬絲網(wǎng)加固,干燥較快;②涂層的表面光滑、裝飾性好、可調配出多種顏色,;③單位面積消耗涂料的量少,施工成本低;④涂料的抗震性能與抗撓曲性強。(3)超薄型≤3。缺陷:①超薄型防火涂料與薄型涂料具有相同的缺陷;②超薄型防火涂料未能應用于室外鋼結構,目前無此類產(chǎn)品。優(yōu)勢:①超薄型防火涂料的涂層更薄,裝飾性更好,可調配顏色更豐富;②具備薄型涂料的所有優(yōu)點。
2基層處理
在噴涂防火涂料前,必須做好基層處理。在輕鋼結構的表面應根據(jù)使用要求,做好防銹工作。對大多數(shù)建筑工程中輕鋼結構而言,需要噴涂不與防火涂料發(fā)生化學反應的防銹底漆。另外,如果試驗證明選用的防火涂料也具有一定的防銹功能,可不做防銹處理。
3涂裝施工
由經(jīng)過培訓且合格的專業(yè)施工人員進行防火涂料的涂裝施工;還需遵循廠家的說明書進行防火涂料的調配,并及時攪拌使調配好的涂料稠度適中,確保在涂料噴涂后不發(fā)生剝落與流淌現(xiàn)象。目前常使用的涂刷方式為噴涂法、手工刷涂法等。
四耐候鋼的應用
建筑工程中輕鋼結構采用耐火耐候鋼,可有效做到防腐與防火。因為耐火耐候鋼具有優(yōu)良的耐大氣腐蝕性與防火性。目前在建筑工程中,耐火耐候鋼是使用較多的Q235與Q345鋼的替代鋼種。在力學性能上,它與普通建筑用鋼具備相差無幾的焊接性能、屈服強度、抗壓能力等室溫力學性能。在施工時,耐火耐候鋼的應用可以避免或減少防腐涂料與防火涂料的涂裝,有效地節(jié)約成本,也可以減少涂料的環(huán)境污染。另外,在輕鋼結構中采用耐火耐候鋼,可有效減薄鋼材厚度,能節(jié)約一大部分成本。同時,耐火耐候鋼自身還具備永久性和自愈性能,也就是說此類鋼材在在使用過程中,無論受到擠壓、表面擦撞或火災,都會保持其耐火耐候性不變,這從根本上做到了建筑工程中輕鋼結構的防腐及防火工作。
土木工程是建造各類工程設計的科學技術的統(tǒng)稱,其主要內容不僅包括設計、維修、施工等技術類活動,也包括房屋、道路、管道、橋梁以及電站和港口等一系列工程建設對象等,在工程項目建設中極為重要?,F(xiàn)階段,經(jīng)多項工程項目研究發(fā)現(xiàn),土木工程建筑的結構設計中仍存在諸多問題,不僅影響工程施工進度,甚至可威脅到建筑項目的安全性,后果嚴重。要想解決這一問題,需重視并有效設計土木工程建筑結構,防治以往結構設計中存在的重點問題,以增強工程施工安全性,保證工程項目施工的順利開展。
1 土木工程建筑結構設計中存在的主要問題
1.1工程選址問題
工程選址是開展土木工程建筑項目的基礎,與其結構設計關系密切,這就需要項目負責人員積極做好選址工作,保證工程項目結構設計的科學性與有效性。但是現(xiàn)階段,許多土木工程并不重視選址問題,甚至有些工程項目的建設方單純依賴于風水或迷信等,做不到科學選址,不僅可影響到項目結構設計效果,嚴重者工程施工后期甚至可造成坍塌等,破壞性較大。
1.2基礎結構設計問題
土木工程建筑的基礎結構是其重要組成部分,不僅與上述1.1中的工程選址聯(lián)系緊密,而且與工程施工方案也具有一定的聯(lián)系,而施工方案的選擇則是項目工程結構設計中的一項重要問題,目前許多土木工程施工方案的制定均無法完全實現(xiàn)其原有的結構設計要求,尤其是基礎結構,其穩(wěn)定性與強度均未達標,嚴重影響工程結構設計效果與實際施工質量。
1.3房屋建筑中承重柱與構造柱的區(qū)別問題
一般來講,在土木工程項目施工中,為了增強房屋建筑的抗震性能,需科學地對柱梁構造進行合理的結構設計,避免形成裂縫,以提高施工質量。但是在實際操作中,許多結構設計者對承重柱和構造柱認識不清,有的設計者甚至會把承重柱設計方式插入至構造柱結構設計中,導致構造柱的有些設置喪失原有根基,一旦發(fā)生強震,工程結構可發(fā)生劇烈沉降,且裂縫還會導致建筑物倒塌。同時,有些工程結構設計將承重柱截面面積設計太小,當受到外力時,梁柱易發(fā)生開裂,影響工程質量。
1.4環(huán)境因素影響問題
在對土木工程建筑進行結構設計時,不僅需要考慮其耐久性與安全性,還需考慮工程施工地的土壤溫度與水土酸堿度等相關環(huán)境因素,但是部分建筑工程項目往往忽略這些關鍵內容,導致結構設計僅限于理論中,當實際施工時易發(fā)生安全事故,危害性較大。
2 對土木工程建筑結構設計的建議
2.1施工前測量工程地基
工程施工前,可先采用計算機與GPS技術對工程地基進行科學測量、核算,確保工程施工的可行性與安全性。同時在高樓作業(yè)時需快速發(fā)展管理信息系統(tǒng)MIS技術,并結合計算機以輔助CAC科技,完善高樓建筑施工系統(tǒng)及其相應的管理體制,在減少經(jīng)濟投入的基礎上,保證建筑質量。
2.2結合力學知識,于工程建筑結構設計中融入施工工藝
當前環(huán)境下,隨著先進科學技術研究的逐漸深入與施工技術的不斷革新,傳統(tǒng)的結構設計已經(jīng)無法滿足目前土木工程建筑項目施工的需要,所以在現(xiàn)階段的工程施工中,結構設計人員需在傳統(tǒng)施工技術的基礎上,增添新元素,充分結合力學知識,并將先進的施工工藝融入至結構設計過程中,不斷更新設計方法,防治工程質量問題。
2.3選用適當?shù)慕ㄖ牧?/p>
現(xiàn)階段,由于建筑材料市場在不斷發(fā)生變化,材料的利潤逐漸減小,同時人們日常生活水平逐漸提升,社會大眾對房屋建筑質量的要求越來越高。這種情況下,土木工程建筑也迎來了新的挑戰(zhàn),施工材料是土木工程建筑的基礎原料,所以其建筑材料的選用十分重要,可在施工過程中有選擇性地選用安全性較高的新型材料,以保證工程項目的施工質量。
2.4充分應用先進科學技術
21世紀是新知識經(jīng)濟的時代,土木工程建筑也要隨之發(fā)展,保持與時俱進,就目前情況來看,土木工程建筑行業(yè)中已經(jīng)出現(xiàn)了許多新型的高科技產(chǎn)品以及繪圖工具等,均大大提升了工程建筑結構性能,且科學、精準的設計施工圖紙能夠有效減小施工誤差,減少意外情況,同時還可優(yōu)化工程項目施工的結構設計,增強其可行性與安全性。另外,在工程項目進行施工時,還需增強施工信息化建設,科學管理結構設計程序,選用適當?shù)氖┕げ牧?,并把握合理的施工進度,提前做好工程預算工作,保證工程施工的順利進行,以盡量縮短工期,保障施工質量。
引言
建筑的質量安全直接關系著使用者的生命財產(chǎn)安全,所以保障建筑的質量安全是每個建筑單位的責任和義務。由于近年來,關于建筑質量安全造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失等新聞報道層出不窮,且社會反響和關注度非常高,說明大家對建筑的質量安全十分關心,如果建筑單位不能保證建筑的質量安全,可能會嚴重削弱建筑單位的市場地位和企業(yè)形象。但是在實際施工過程中,大多數(shù)建筑單位一味的重視經(jīng)濟效益,從而忽視建筑工程的結構設計,導致建筑大面積存在裂縫問題,不僅嚴重影響了建筑的質量,還大大的增加了建筑的居住風險。因此,必須要及時了解裂縫的成因和影響因素,并制定詳細的解決措施,才能有效的降低裂縫的危害,避免為建筑單位帶來不必要的經(jīng)濟損失和輿論壓力。
一、建筑工程結構設計中可能出現(xiàn)的裂縫類型和原因分析
(一)、塑性收縮裂縫
塑性裂縫是指混凝土未凝結硬化前,處于塑性狀態(tài)時發(fā)生的收縮,而這種狀態(tài)下的收縮對水分的要求非常嚴格,且容易產(chǎn)生裂縫。一般情況下,塑性收縮裂縫的成因主要受水分的影響較大,通常建筑在澆筑時混凝土表面的水分如果蒸發(fā)的較快,就會導致混凝土的體積出現(xiàn)收縮不均的現(xiàn)象,從而出現(xiàn)局部裂縫,因此我們把這種成因的裂縫叫做塑性收縮裂縫[1]。塑性收縮裂縫主要出現(xiàn)在混凝土的表面并且裂縫主要呈現(xiàn)龜裂狀(如圖1),且裂縫深的度不會太深。但是如果建筑的主體結構中大面積出現(xiàn)塑性收縮裂縫,同樣會威脅到建筑的質量安全。
(二)、塑性沉降裂縫
塑性沉降裂縫的主要成因是因為建筑在混凝土澆筑的過程中,由于骨料在沉降時受到外界因素或輔材料(模板、鋼筋等)的阻礙,形成的連帶性裂縫,并且沉降裂縫的裂縫兩邊高低不齊,且裂縫的深度和長度跨度較大,通常會大面積呈現(xiàn)橫向或縱向分布。所以,塑性沉降裂縫對建筑的質量影響較大,因此在建筑結構設計時必須要充分考慮到材料的質量和特性,并制定詳細的解決對策才能有效的減少骨料沉降過程中受到其他不利因素的影響。
(三)、溫度應力裂縫
建筑在施工過程中,由于其施工地點和施工季節(jié)沒有固定性,并且混凝土澆筑對溫度的要求非常高,所以混凝土凝固時會受到來自強溫差的影響。因此,混凝土澆筑時必須要掌握外界溫度和散熱溫度的平衡值,才能有效的控制裂縫的蔓延。并且溫度應力裂縫主要受早晚溫差、季節(jié)性溫差等不定項溫度因素的影響較大,導致混凝土表面出現(xiàn)散熱不均的現(xiàn)象,從而加速了溫度應力裂縫的表面裂縫、貫穿裂縫、及深層裂縫的產(chǎn)生(如圖2)[2]。并且,混凝土澆筑時溫差越大,伴隨的裂縫深度就越深(如表1)。
(四)、結構裂縫
結構裂縫主要受建筑的施工技術和材料影響較大,并且多出現(xiàn)在單體結構的建筑中。由于現(xiàn)在大部分建筑都使用框架結構建造,所以可以保證建筑的結構主體有足夠的承載力。但是也有部分建筑單位偷工減料用承載力較小的預制板代替鋼筋混凝土的澆筑,導致建筑的承重墻受力不均,從而使得墻體的截面或較薄弱的受力墻角集中出現(xiàn)大面積的結構裂縫,嚴重影響建筑的整體質量安全。
二、建筑結構設計中裂縫的控制措施
(一)、加強混凝土澆筑的養(yǎng)護工作
加強混凝土養(yǎng)護工作的主要目的是為了及時的發(fā)現(xiàn)混凝土在凝固過程中出現(xiàn)的問題,并及時采取相應措施解決問題,從而有效的控制裂縫的蔓延和惡化。因此,必須要制定詳細養(yǎng)護管理機制,才能保障混凝土澆筑工程中不受其他因素的影響。并且養(yǎng)護工作一般在混凝土澆筑后的兩小時進行,養(yǎng)護的內容主要包括控制混凝土的澆筑溫度、散熱溫度、及濕度和水分蒸發(fā)等常見任務[3]。同時,還要根據(jù)建筑材料的不同質地和特點進行相應的護理,便于提高材料的使用效率。
(二)、嚴格控制建筑材料的質量
材料的質量安全直接關系到建筑的整體質量安全,所以加強材料的質量控制是控制建筑結構設計裂縫的主要措施之一。因此,必須要制定詳細的材料管理制度和完善的施工規(guī)章制度,才能有效的預防偷工減料的現(xiàn)象。還要根據(jù)建筑的施工要求把握好材料的采購和選擇,從而有效的控制施工進度和施工質量,避免出現(xiàn)裂縫的可能。總的來說,要想提高建筑材料的質量必須要組建一支集材料采購、運輸、管理于一體的專業(yè)隊伍,才能從整體上提高建筑的施工質量和施工水平。
(三)、強化結構設計人員的技術和人才培訓機制
由于目前的建筑大多是高層建筑或大體積混凝土澆筑項目,所以對建筑施工人員的技術要求非常嚴格,并且大多數(shù)結構設計裂縫的產(chǎn)生和施工技術有直接關系,因此要想減少結構設計裂縫就必須要強化施工人員的整體技術水平,才能為提高施工質量奠定基礎[4]。所以建筑單位要建立完善的人才培訓機制,便于定期對施工人員進行專業(yè)技能培訓和綜合素養(yǎng)教育。而且大量的實踐證明,提高施工技術可以有效的減少施工過程中的基礎性失誤,并且完善的施工技術還可以提高施工人員的現(xiàn)場危機處理能力,從而加強施工人員妥善的處理施工中的細節(jié)問題和棘手性問題。
(四)、加強施工現(xiàn)場監(jiān)督管理力度
監(jiān)督管理的主要目的是為了端正施工人員的工作態(tài)度,從而有效的提高施工人員的工作積極性。因此建筑單位必須要建立健全的監(jiān)督管理體系和完善的監(jiān)督管理措施,才能有效的約束建筑現(xiàn)場的施工秩序。并根據(jù)施工現(xiàn)場的施工特點制定科學的規(guī)章制度,便于在監(jiān)督的過程中提供基本的依據(jù)。同時,還可以把監(jiān)督管理和獎懲制度相結合,通過對表現(xiàn)有效的施工人員進行獎勵起到激勵作用,對表現(xiàn)不好的施工人員進行相應懲罰起到警示作用,從而更好地實現(xiàn)監(jiān)督的目的和任務。
結語
綜上所述,目前我國大多數(shù)建筑單位的建筑工程結構設計依然存在許多棘手的問題,嚴重影響了建筑的質量和使用壽命,因此必須要不斷地改進設計理念,并在失敗的基礎上總結經(jīng)驗,才能逐漸的加強建筑結構設計的整體水平。隨著社會的快速發(fā)展以及市場經(jīng)濟體制的不斷沖擊,導致建筑單位面臨巨大的市場挑戰(zhàn)和競爭壓力。所以,必須要建立完善的結構設計體系,健全質量安全管理措施,才能有效的控制裂縫問題的惡化??偟膩碚f,要想保障建筑物的整體質量安全,不僅要提高結構設計的創(chuàng)新理念和建筑施工技術,還要加強建筑單位對裂縫問題的重視,才能進一步為延長建筑的使用壽命創(chuàng)造條件,才能為建筑單位謀取更寬、更高、更廣的發(fā)展空間提供幫助,才能更好地為建筑單位提高市場競爭力和企業(yè)形象奠定基礎。
參考文獻
[1]梅曄.試論建筑結構設計中控制裂縫的措施[J].科技創(chuàng)新導報.2014年01期
近年來,隨著我國城鎮(zhèn)化發(fā)展的深入推進,建筑需求量越來越多。在現(xiàn)代建筑工程施工過程中,混凝土結構是普遍使用的一種結構形式。這種結構具有承載力強、耐久性好、剛度大、耐火性高、安全性高等特點,同時在施工過程中施工成本較低,得到了廣泛的應用。在實際中,為了確保建筑混凝土結構的施工質量,實現(xiàn)建筑工程的各項功能,必須對混凝土結構設計中可能存在的問題進行嚴格的管控,合理分析,并制定相應的解決對策,為建筑工程施工質量的提高打下良好基礎。
1建筑工程混凝土結構設計中的不足
1.1地基與基礎設計中的問題
在混凝土結構設計中,天然地基獨立基礎有時因為持力層土層分布不均勻,使基礎坐落在軟硬不均的土層上,相鄰基礎沉降差過大,導致基礎變形過大;由于地下室在提高建筑穩(wěn)定性、地基承載力、減少地震破壞以及解決建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此,在很多建筑工程中,經(jīng)常會設置地下室。當建筑選址在山地上時,由于原始地貌水位較低,設計過程中往往會忽視建筑工程竣工后由于回填土體毛細現(xiàn)象,導致地下室底板及外墻承載力不足,出現(xiàn)墻體裂縫和底板涌水現(xiàn)象,給工程項目帶來難以解決的問題和損失。
1.2混凝土上部結構設計中的問題
在混凝土結構上部設計時,還存在一些問題,框架結構中抗震設防防線較少;因梁跨度大,梁截面高度就大,而框架柱截面較小,導致強梁弱柱情況出現(xiàn);框架—剪力墻和剪力墻結構中,剪力墻布置不均勻,出現(xiàn)單肢剪力墻剛度過大,應力集中,連梁剛度過強等;高層結構中忽視零應力區(qū)等現(xiàn)象。這樣類似問題出現(xiàn),會給建筑結構的安全帶來隱患。
2混凝土結構設計不足的應對策略
2.1混凝土結構地基與基礎設計
在實際工程中,采用天然地基基礎形式時,要么基礎情況非常好,地基承載力非常高;要么上部荷載較小,樓層數(shù)較低,對地基承載力要求也較低,采用天然地基可以使工期短、造價低。但無論如何都要滿足地基的強度和變形要求。根據(jù)地基基礎設計規(guī)范的規(guī)定,地基承載力特征值低于130kPa、相鄰建筑物距離過近可能導致發(fā)生傾斜、建筑物附近堆載過大等都應進行變形驗算。當基礎處于軟硬不均的持力層土層上時,要采用褥墊層以調整不均勻沉降。根據(jù)具體情況,進行厚度約為500~600mm的換填,并進行分層碾壓夯實。采用錐形獨立基礎時,斜面坡度小于1:3,混凝土能夠振搗密實,保證基礎強度和高度的要求。在對基礎間拉梁設計時,要充分考慮梁上土的重量和柱底荷載拉力的作用,適當?shù)脑黾优浣?,從而保證基礎的整體剛度。對于地下室工程,宜建造在密實、均勻、穩(wěn)定的地基上。當處于不利地段時,應采取相應措施。充分考慮各個構件所承受的荷載,尤其是水浮力,回填土后水的壓力會升高。底板的浮力會加大,墻體的水平壓力也會增高。針對這樣的問題,在建筑使用功能允許的情況下,應將底板和地下室外墻盡量分隔成小跨,以減小壓力對底板和外墻的影響,減少開裂情況的發(fā)生。同時,可以提高墊層混凝土強度等級,厚度也不小于100mm。
2.2混凝土結構上部設計
上部設計中,宜設置多道防線。(1)對整體建筑的抗震要求進行全面考慮,也就是重視概念設計。抗震設計宜采用平面布置基本均勻,豎向剛度無明顯變形、承載力無明顯突變的結構體系,不應采用嚴重不規(guī)則結構。因此應選擇合理的抗震結構體系和構件截面尺寸以及合適的配筋方式,確保豎向構件有足夠的延性,增大構件的塑性變形能力。框剪結構和剪力墻結構設計時,剪力墻應沿著縱橫兩個方向,布置在建筑周邊、電梯間、樓梯間及荷載較大的位置,墻體間距滿足規(guī)范,同時單片剪力墻的水平剪力不能高于結構底部總水平剪力的30%。在設計第二道防線時,要對剪力墻連梁的跨高比進行嚴格控制。實踐表明,剪力墻連梁跨高比為5時,各項性能是最好的。(2)在進行剪力墻梁、柱設計時,應該堅持強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點強錨固的原則。此外,對于中震程度建筑混凝土結構,需要考慮第一級別剪力墻,墻肢數(shù)量最少要保持4肢。當?shù)谝患墑e的剪力墻進入塑性階段后,需要在級別較小的剪力墻進行多道設防,避免建筑在震動下過度變形,從而對級別小的剪力墻造成危害。在上部結構設計中,設計者應有選擇的將縱橫兩片剪力墻連接在一起,在遇到中震或者大震時,剪力墻開裂會達到耗能的作用,這樣就保持了建筑延性破壞,確保了建筑整體性能不損壞,真正做到小震不壞、中震可修、大震不倒,以保證人民生命財產(chǎn)的安全。
3結束語
在新時期下,不管是業(yè)主,還是建設單位都對建筑工程的整體質量有很高的要求,即使是墻體開裂都會對人的心理帶來不好的影響。因此結構設計時必須根據(jù)具體情況,認真、仔細的對混凝土結構進行設計,并反復審查,發(fā)現(xiàn)問題后及時解決,不斷優(yōu)化混凝土結構設計方案,從而促進建筑工程施工質量的提升,為整個建筑工程各項功能的實現(xiàn)提供保障。
作者:毛亞鳳 單位:昆明理工大學
參考文獻:
[1]張立軍.論房屋建筑混凝土施工技術[J].工程技術研究,2017,(2):73+75.
1土木工程結構設計概述
土木工程的結構設計在設計過程上大致可以劃分為三個階段,即結構方案階段、結構測算階段、施工圖設計階段。在結構方案階段中,主要是根據(jù)要施工的地區(qū)的地質勘測報告設計相應的工程公安,包括抗震防裂程度、工程高度、工程結構形式等等。當工程設計方案相對確認下來狗,就根據(jù)方案的具體要求進行下一步的布置和測算工作。在結構測算過程中,主要是對工程負載的情況進行計算。包括外部負載和內部負載的計算。負載的計算主要根據(jù)負載的要求確定相應工程配件的使用,根據(jù)組合值系數(shù)和標準值系數(shù)的測定來確定施工參數(shù),構造施工措施要求。對于內力的測算,來完成構件截面參數(shù)的確定。內力的測算要根據(jù)構件截面、負載值確定。這包括彎矩、剪力、扭矩等等。最后,根據(jù)構建的計算、要根據(jù)之前確定的內力計算的要求,保證測算構件是否達到了相關要求。這時也可針對需求對構件截面參數(shù)加以調整。在施工圖設計階段,就是根據(jù)前兩步的結構方案設計階段、結構測算階段,進行施工圖的設計。在此過程中要將設計者的要求和設計意圖通過圖紙表達出來,施工圖是施工的依據(jù),施工圖中要包括建設項目各部分工程的詳圖以及零件使用、、結構部件明細表、驗收標準方法等。民用的工程施工圖應具備設計圖紙、包括圖紙目錄必要的設備、材料表、工程預算書。施工圖設計文件,應滿足設備材料采購,非標準設備制作和施工的需要。
2土木工程結構設計中存在的問題
土木工程結構設計中存在的問題主要集中在兩個方面、一方面是專業(yè)角度的問題、另一方面是安全角度的問題,下面將分別從這兩個方面進行闡述。從專業(yè)角度來說在土木工程設計中,箱、筏基礎底板挑板的設計過程、梁、板的跨度計算、摩擦角區(qū)域的處理、抗震縫距離的設計、基礎板厚度的確定都需要進行測算考量。對于箱、筏基礎底板挑板的設計,首先要假設出挑板可以將邊跨底板鋼筋進行調整,出挑板后,能降低基底附加應力,當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時,加挑板就可能采用天然地基。從土木工程建設角度來說,如果取消挑板,能夠方便柔性防水的處理,在建設多層建筑時,結構設計中可兼顧到下層建筑。梁、板的跨度計算中,梁、板的跨度計算計算跨度,又叫計算長度,應當根據(jù)計算時要求、構件的組成形式、支承端約束剛度、支承反力等因素綜合考慮,摩擦角區(qū)域的處理,內摩擦角,是土的抗剪強度指標,是工程設計的重要參數(shù)。基層開挖時,會應用到摩擦角區(qū)域處理的問題,如果魔草叫區(qū)域中邊基地的土會受到影響較小,不會反彈。但中心部位,基土反彈情況較為明顯,回彈部分需要人工進行清除??拐鹂p距離的設計中,主要通過增加抗震縫的距離來對地震時產(chǎn)生的結構碰撞的風險降低。基礎板厚度的確定要根據(jù)房間設計的不同大小來選定相應的基礎板厚度。如果基礎板的厚度都按照大房間的標準進行設計、勢必會造成浪費。如果都按照小房間的標準進行設計則會造成安全問題。所以實際的應用中,通常是在大房間中墊聚苯,小房間設定基礎板的厚度。從安全角度來說,目前土木工程設計中存在的問題有:(1)工程設計規(guī)范的安全水平比較低,與國際同類作業(yè)相比,由于沒有設定規(guī)范的視屏問題,會造成工程施工的進行難度的加大,最終導致了施工質量較低;(2)工程設計規(guī)范的整體牢固性差;(3)土建結構工程的耐久安全性差、正確使用與維護意識相對較差。
3加強土木工程建設的建議和對策
從具體而言可以從兩方面進行考慮:從設計的安全性上,應從管理首要保證設計的安全性,盡量選擇資質等級較高、管理先進、實力雄厚的設計單位進行設計、這樣就可以掌握先進的設計方法和設計理念,設計設備也會較好、設計人員的素質和專業(yè)能力強、設計經(jīng)驗豐富,設計出的建筑安全性較高。再設計時也要加強理論學習,使設計人員和施工人員對于設計理論和設計標準能夠很好的掌握。對于設計過程中,涉及到工程造價、工程量的統(tǒng)計、計算、所以在此類工程量計算過程中,要嚴謹、認真,對于每一筆數(shù)據(jù)都要認真核對。設計圖紙要詳細,以便施工者能夠根據(jù)設計圖紙準確掌握設計意圖,從而進行施工,這樣能夠降低因圖紙問題造成的施工不明確的現(xiàn)象,避免了事故的產(chǎn)生。在施工過程中,要注意過程監(jiān)管,設計單位與施工單位要保持聯(lián)系,對于設計圖紙中不明確的問題,要進行及時的溝通和設計核對,以便發(fā)現(xiàn)錯誤。設計人員對于施工人員提出的建議,要給予足夠的重視。從土木工程行業(yè)標準角度來說,要根據(jù)全面性因素來對土木工程結構設計的方案進行評估。因為土木工程的方案是工程實施的基礎,對設計方案的評估要滿足安全性、經(jīng)濟型合理性。等等??赏ㄟ^對設計方案屏蔽、論證的方法,提高設計的水平。設計過程中,不一味的追求標準圖,雖然采用標準圖能夠減輕工作量,加快設計進度,但為了保證設計的安全性,設計人員應該認真的對設計方案進行審核,對于可能存在壓縮費用的過程進行仔細的成本核算,在保證基礎、滿足行業(yè)標準的前提下,保證設計的合理性、高效性、創(chuàng)新性。
4總結
本文首先對土木工程設計的基本情況進行了概要闡述,根據(jù)工程設計的幾個階段展示了土木工程的工作范圍和工作要求。之后提出了現(xiàn)階段我國土木工程設計中還存在的問題,從具體設計過程和安全性兩個角度提出了相關的問題。最后在此基礎上,根據(jù)存在的具體問題對土木工程的建設提出了建議和相應的對策。本文的研究對我國土木工程結構設計的發(fā)展提供了一種新的思路。
作者:董旭 單位:徐州工業(yè)職業(yè)技術學院
參考文獻:
[1]高宇.我國土建結構工程的安全性與耐久性分析[J].吉林大學學報,2005.
[2]張林.土建結構工程的安全性與耐久性[J].高新技術,2006.
中圖分類號:TU318文獻標識碼: A 文章編號:
隨著國內城市化進程的加快,工業(yè)、基礎設施和商品住宅建設的飛速發(fā)展,在建筑工程中遇到的混凝土裂縫問題越來越多,由于裂縫問題產(chǎn)生的糾紛也不斷增加,成為一直困擾工程設計人員的問題。根據(jù)大量的工程實踐和對近代工程材料的微觀研究,混凝土結構建筑的裂縫是不可避免的,其危害程度是可以控制的,我們可以通過各種方法,使裂縫產(chǎn)生的影響,滿足規(guī)范和正常使用的要求。
結構設計主要由承載力極限狀態(tài)控制,但很多情況下正常使用極限狀態(tài)下的變形(裂縫、撓度、位移等),尤其是裂縫,起控制作用。由于混凝土等建筑材料的自身物理特性原因,裂縫(包括微觀裂縫和宏觀裂縫)不可避免,但裂縫的數(shù)量和寬度如果過多發(fā)展,就會引起滲漏、保護層脫落、鋼筋銹蝕、混凝土碳化等,嚴重影響結構耐久性、持久強度和美觀。所以,結構設計尤其是大體積、超長混凝土結構設計,采取措施預防出現(xiàn)裂縫,控制裂縫寬度,對有害裂縫進行處理是一個值得探討的重要課題。
一、建筑工程結構設計中裂縫產(chǎn)生的主要原因
通常情況下,在建筑工程結構設計當中,裂縫的產(chǎn)生主要是針對混凝土而言的,基于此點,下面對混凝土結構裂縫形成的具體原因進行分析。
1、 由溫度應力導致的裂縫
形成此類裂縫的主要原因為混凝土在澆筑完成以后,由于聚積在混凝土內部的水泥水化熱很難散發(fā)出去,從而導致混凝土內部的溫度較高,同時混凝土表面與外界接觸時,表面的溫度因外界環(huán)境的作用散熱較快,此時便會使混凝土內外的溫差過大,最終混凝土內部會產(chǎn)生壓應力,而表面則會出現(xiàn)拉應力?;炷劣捎趧倓倽仓戤?,其齡期較短,抗拉強度也相對較弱,當表面的拉應力超過混凝土自身的極限抗拉強度時,混凝土表面便會出現(xiàn)裂縫。
2、 應力裂縫
形成此類裂縫的主要原因是混凝土結構收縮徐變造成的。其中較為常見的裂縫形式包括結構自身收縮、干燥收縮、塑性收縮以及炭化收縮?;炷两Y構在澆筑完成之后,其將會進入硬化過程,在這一過程中,由于混凝土內部的水分不斷蒸發(fā),從而使混凝土的體積逐漸縮小,進而產(chǎn)生收縮,混凝土在收縮時由于受到支座的約束,無法自由伸展,當約束應力達到一定程度時,勢必會導致現(xiàn)澆的混凝土板開裂,開裂的位置一般都出現(xiàn)在應力較為集中的地方。此外,若混凝土未達到一定強度時便過早的拆?;蚴腔炷廖赐耆虝r便在其上施加荷載,也都會導致混凝土出現(xiàn)裂縫。
3、由塑性變形引發(fā)的裂縫
這種類型的裂縫一般出現(xiàn)在混凝土硬化前,形成原因是混凝土在硬化前本身處于塑性狀態(tài),由于上部結構的均勻沉降受到一定限制,致使結構出現(xiàn)裂縫。在混凝土結構當中,若骨料的粒徑過大或鋼筋的直徑過粗以及混凝土的表面積加大時,均會導致混凝土的水平收縮較之垂直方向的收縮更加困難,進而形成不規(guī)則的裂縫,這些裂縫的表現(xiàn)形式為互相平行,裂縫之間的間距一般為0.3~1.0mm 左右,同時裂縫本身存在一定的深度。
4、結構裂縫
隨著施工技術水平的不斷提高,在一些采用現(xiàn)澆樓板的建筑工程中,澆筑完成后的樓板承載能力基本上都能夠滿足設計要求。但如果將預制多孔板改為現(xiàn)澆樓板時,則會導致墻體的剛度增大,從而是原有樓板的剛度減弱,這樣有可能一些墻體的截面突變位置或是較為薄弱的地方產(chǎn)生裂縫。如墻角應力比較集中的位置等。
二、建筑工程結構設計中裂縫的控制措施
針對上述影響混凝土結構收縮裂縫的因素,設計中可根據(jù)工程特點采用以下裂縫控制措施。
1、混凝土強度等級不宜過高。 在滿足承載力及防水要求的條件下,宜采用C25~C35 混凝土。
2、選用低水化熱 、收縮小的水泥品種,如礦渣硅酸鹽水泥等。 摻加適量外加劑,減少水泥用量,降低水灰比,嚴格控制砂石骨料含泥量,控制因水化熱內部升溫過高,控制外部降溫速度,及時保水、 保溫養(yǎng)護。
3、采用粉煤灰(摻量為水泥用量的 15%~30%),改善混凝土和易性,減少水泥用量。
4、設置伸縮縫(考慮滿足沉降縫 、防震縫要求),間距不可過長。
5、在合適部位設置后澆帶,帶寬 0.8m~1.0m,間距30m~40m,減少硬化收縮。 后澆帶混凝土宜 2個月后采用較高標號(提高 5MPa~10MPa)微膨脹混凝土澆灌。
6、基礎、 筏板、 底板等大體積混凝土采取分層澆筑、 階梯推進施工,但要注意避免冷縫。
7、對于大體積混凝土、 超長結構,混凝土中宜摻加膨脹劑,采用補償收縮混凝土。
8、較長墻體,尤其是有防水要求的較長地下室外墻,應適當提高水平構造鋼筋的配筋率 (0.4%~0.6%),采用細而密的配筋原則,間距 150mm 墻頂及中部設水平暗梁;墻與柱交接處設水平附加筋(配筋率為通長配筋的 10%~15%),伸入墻內 1.5m~2.0m,以減小應力集中。
9、露天的地下一層外墻及屋面等應加強保溫隔熱,減小溫差;適當提高構造配筋率。 外露邊梁應加強腰筋配置,梁側宜設保溫隔熱面層。
10、地下室頂板及屋面可采用部分預應力,使混凝土預壓應力達到 0.2MPa~0.7MPa。
11、外露挑檐、 陽臺、女兒墻等每隔 12m 設伸縮縫,水平分布筋適當加大。
12、超長混凝土結構可采用無縫設計:由于溫度應力只是在一定長度范圍內是逐漸增大的,超過一定長度后溫度應力趨于不變定值 根據(jù)這一規(guī)律,超長混凝土結構可以實現(xiàn)無縫設計。 具體做法如下:
在應力集中處設膨脹加強帶,間距 40m~60m,寬度 2m,兩側鋪設密孔鋼絲網(wǎng)或快易收口網(wǎng),并用立筋 8mm@100mm 加固,防止混凝土流入加強帶,加強帶外側混凝土采用小膨脹混凝土(水中養(yǎng)護 14d的限制膨脹率0.02%~0.03%),加強帶采用大膨脹混凝土(水中養(yǎng)護 14d 的限制膨脹率 0.04%~0.06%) ,強度等級比兩側高5MPa~10MPa。 可以連續(xù)澆筑,也可以采用間歇式無縫施工法,在加強帶一側留臺階式施工縫 。無防水要求時,樓板加強帶兩側可采用無收縮混凝土(水中養(yǎng)護 14d 的限制膨脹率為 0.01%~0.02%)。 墻體宜采用后澆加強帶,先分段澆筑小膨脹混凝土,養(yǎng)護 14d 后再用大膨脹混凝土澆筑加強帶。這樣可以更有效地釋放收縮應力,避免出現(xiàn)裂縫。采用的摻加膨脹劑的補償收縮混凝土應在設計圖紙中注明強度等級、抗?jié)B等級及水中養(yǎng)護 14d 的限制膨脹率(一般 >0.015%或更高)。 膨脹劑的質量、 摻量及膨脹混凝土限制膨脹率應通過試驗確定。
13、對于重點工程,當不宜設縫時,可以通過計算得出混凝土結構的最大溫度應力,驗算會否開裂及裂縫寬度,根據(jù)情況采取相應的裂縫控制措施。
14、在結構設計中應用鋼纖維混凝土控制結構裂縫在鋼筋混凝土梁的底部加人適當?shù)匿摾w維,使其與鋼筋混凝土梁中的鑰筋共同抵抗開裂,可明顯提高抗裂能力,使其達到設計要求,同時符合《混凝土結構設計規(guī)范》中有關抗裂度或裂縫寬度的規(guī)定。對于鋼筋鋼纖維混凝土梁而言,當摻人鋼纖維的體積率在1.0%~1.5%,受拉區(qū)鋼纖維混凝土層達到0.3 倍的截面高度時,鋼纖維就能很好的降低裂縫寬度。同時,受拉區(qū)鋼纖維混凝土層達到0.3 倍的梁截面高度后,彎拉性能將接近全截面鋼纖維混凝土梁。鋼纖維混凝土構件的正常使用性能比鋼筋混凝土構件有明顯改善的主要原因為鋼纖維依靠粘結力給混凝土基體裂縫尖端應力場施加了一個反向的應力場,緩和了混凝土基體裂縫尖端的應力集中阻止了裂縫的進一步發(fā)展,使荷載作用下的裂縫開展滯后,使構件開裂較晚。鋼纖維與未裂混凝同承擔裂縫截面上的部分拉力,降低了裂縫截面上的鋼筋應力,對裂縫開展起著約束作用,提高了裂縫之間混凝土的整體性和構件的剛度。
在實際工程結構中,混凝土出現(xiàn)裂縫是—個普遍性的現(xiàn)象,也是長期令技術人員困擾的—個復雜的技術難題。裂縫在大多工程中雖然不可避免,但卻可以控制。只要在設計過程中針對各影響因素考慮全面、細致,嚴格遵守設計規(guī)范,一定能把裂縫控制在設計所要求的范圍內。
參考文獻:
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中圖分類號: TU198 文獻標識碼: A 文章編號:
引言
建筑工程的結構設計是整個工程的關鍵環(huán)節(jié),在實際設計中經(jīng)常會遇到一些常見但很棘手的問題,建筑墻體和樓板的裂縫問題就是其中一個比較典型的結構設計問題。由于造成混凝土結構產(chǎn)生裂縫的原因很多,這對于建筑工程的結構設計要求就更為嚴格。因此,為在建筑工程中盡量減少或避免產(chǎn)生裂縫,必須對裂縫成因進行探究分析,并在結構設計方面提出針對性的解決辦法進行裂縫控制。
一、產(chǎn)生建筑施工裂縫的原因分析
1、地基不均勻下沉
造成地基不均勻下沉的原因有客觀原因、主觀原因以及人為原因。房屋地基土層分布不均勻,土質有較大地差別等是造成地基不均勻下沉的客觀原因;而主觀原因多與建筑施工的設計方面有關,比如地基的處理方案與基礎設計不協(xié)調一致、同一建筑的地基采用多種處理方法、在房屋縱墻剛度較差時因土壤應力的擴散作用導致房屋兩端的應力逐漸減小、對建筑立面錯層、平面變化引起樓面活荷載不均勻的處理不當、實際建筑施工的設計超出或未達到規(guī)范的規(guī)定,由于這些因素導致地基受力狀態(tài)改變,造成地基不均勻下沉;另外在建筑施工過程中和建筑建成后,人為因素導致地基改變、松動等情況造成地基不均勻下沉。
2、溫度應力
引起溫度應力的原因有兩種,一種是自生應力,是物體結構由于內外溫度不同,在結構自身的約束下產(chǎn)生的溫度應力,通常發(fā)生在結構尺寸相對較大的物體上,比如橋梁墩身,混凝土冷卻時表面溫度與內部溫度相差太大,兩種溫度產(chǎn)生應力相反作用。另一種是約束應力,是物體結構受到外界的約束而不能自由變形引起的溫度應力。比如護欄混凝土,混凝土的干縮引起的應力與溫度應力共同作用。要準確分析溫度應力的分布、大小是一項較復雜的工作,通常是依靠模型試驗或數(shù)值計算來進行分析,另外在分析過程中還需要考慮徐變的影響。
3、鋼筋銹蝕
建筑鋼筋表面由混凝土保護,如果混凝土保護層質量較差或厚度不足,使二氧化碳或氯化物侵蝕到鋼筋,使鋼筋周圍的混凝土的堿度降低或氯離子含量偏高,從而破壞了鋼筋表面的氧化膜,導致鋼筋中的鐵離子與氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應,使得鋼筋的體積增大了2至4倍,從而鋼筋周圍的混凝土受到膨脹,導致作為保護層的混凝土沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。另外由于鋼筋銹蝕使得鋼筋與混凝土的握裹力減弱,結構承載力下降,導致其他形式的裂縫產(chǎn)生。
4、凍脹
凍脹是由于大氣氣溫低于0℃時,混凝土中吸入了飽和的水被凍成冰,使得混凝土的體積膨脹9%,從而產(chǎn)生膨脹應力,于此同時,在微觀結構中遷移和重分布的狀態(tài)下,混凝土凝膠孔中的過冷水易引起滲透壓,再次加大了混凝土的膨脹力,降低了混凝土的強度,從而導致裂縫的產(chǎn)生。受凍最嚴重時是混凝土初凝時,可使成形的混凝土強度降低30%至50%。
二、建筑工程結構設計中的裂縫控制措施
1、合理設計結構尺寸及選材
由于建筑材料變形的差異及自身的溫差都會造成混凝土結構的開裂,特別在結構尺寸較大時,結構因材料變形及溫差所造成的應力就會隨之增大,極易在建筑的樓板與墻體中產(chǎn)生橫向裂縫。通過統(tǒng)計分析,結構所受應力與長度呈非線性相關關系,因此,在進行結構設計時一定要確保結構尺寸合理,在結構設計時選用合理的布置方案使結構在實際工作中能實現(xiàn)整體性較好的同時剛度分配合理結構構件受力明確,在計算配筋過程中要嚴格按照國家相關設計規(guī)范進行設計,從而減少或避免出現(xiàn)結構裂縫。在設計施工中盡量選擇使用變形差異接近的材料,從而有效的抑制了應材料自身變形而造成的結構裂縫。
2、現(xiàn)澆混凝土樓板裂縫的控制措施
(1)在結構設計時必須保證混凝土結構的整體剛度滿足規(guī)范要求,以免結構的不均勻沉降造成在混凝土結構內部出現(xiàn)拉應力及剪應力,進而減弱結構內部抵抗溫度應力的能力。
(2)在建筑的外墻角位置上應布設放射筋,并且保證每個墻角布設的放射筋都在七根以上,配筋長度必須大于2m,配筋范圍則不得小于樓板跨度的三分之一,各個鋼筋之間的間距則不得大于0.1m。通過在建筑外墻角布設放射筋的辦法能夠滿足應力的要求,使得現(xiàn)澆混凝土樓板的裂縫應力作用范圍與放射筋作用范圍一致,進而減少并控制裂縫的形成。
3、溫度裂縫的預防控制措施
在建筑工程的結構設計中,應優(yōu)先選用建筑平面布置規(guī)則、結構受力簡單合理的結構布置,不宜設置太多的凹凸,以免產(chǎn)生溫度應力集中進而造成裂縫。建筑的長高比應符合設計規(guī)范要求。特別是建筑物的長度不應超過溫度伸縮最大間距的要求,以確保材料的變形在較小范圍內,從而能有效防止屋面因溫差較大形成變形集中造成的墻體裂縫。在砌體結構中建筑縱墻應盡量少設門窗,并且門洞和窗洞不宜開設過大,保證磚墻具有足夠的抗剪面積,從而提高其自身的抗剪能力,同時還可減少在門窗部位的應力集中現(xiàn)象。溫度裂縫的形成主要是由于磚墻本身、圈梁、屋面板的溫度變形以及相互間的溫差所引起的,其屋面板保溫層的效果好壞會對頂層磚墻的裂縫程度產(chǎn)生直接影響。因此,屋面保溫層的設計一定要滿足熱工要求,尤其是其施工工法及保溫材料的性能要與規(guī)范符合,并可適當加大保溫層的厚度,保證保溫效果。
從建筑的結構方面考慮,所有的縱墻、橫墻的頂層均應設置圈梁,以增強其整體性及抵抗溫度裂縫的能力。在設計圈梁時,頂層圈梁尤其是縱向圈梁的高度應盡量小些,以減少磚墻與圈梁之間的相互約束,進而降低由于屋面板變形對墻體產(chǎn)生的水平推力;提高頂層墻體的砂漿砌筑強度是抵抗溫度裂縫有效且經(jīng)濟的方法,頂層砂漿強度不宜小于M5.0,磚體的強度則不宜小于MU10,并且磚砌體的厚度不宜小于240mm;降低墻體與屋蓋之間的溫差是防止溫度裂縫的關鍵,所以,可在屋面設計時采取設置架空層等隔熱保溫措施。
4、鋼纖維混凝土在結構裂縫控制中的應用
在鋼筋混凝土梁的底部布設適量的鋼纖維,使其能夠與混凝同抵抗開裂,從而提高鋼梁自身的抗裂能力,在其滿足設計要求的同時,符合規(guī)范中有關裂縫寬度或者抗裂度的要求。對于加入鋼纖維的鋼筋混凝土梁來說,當鋼纖維的摻入體積率在1.0%~1.5%左右,并且受拉區(qū)的鋼纖維混凝土層截面高度達到梁截面高度的30%時,就可很好的控制梁體開裂。同樣,在受拉區(qū)的鋼纖維混凝土層截面高度達到梁截面高度的30%時,其彎拉性能接近于全截面的鋼纖維混凝土梁。這主要是由于鋼纖維可依靠粘結力在混凝土裂縫的尖端應力區(qū)產(chǎn)生一個反向應力區(qū),緩解了混凝土裂縫尖端產(chǎn)生的應力集中,從而對裂縫的進一步發(fā)展產(chǎn)生了抑制,使得在荷載作用下的混凝土構件開裂滯后。鋼纖維可與未開裂的混凝同承擔開裂截面上方的部分拉力,從而減小了開裂截面上的鋼筋應力,對于裂縫的進一步發(fā)展起著約束作用,有效提高了裂縫間混凝土的整體性及構件剛度。
結束語
在建筑工程當中,裂縫問題是一個較為普遍的問題,由于很多因素可造成結構的開裂,因此,在進行建筑物的結構設計時,必須根據(jù)工程的地質環(huán)境條件、結構形式等相關因素,制定出有效的結構設計及裂縫控制措施。此外,還應加強對工程施工的監(jiān)管,確保施工單位能夠按照設計、規(guī)范嚴格執(zhí)行,保證建筑物的安全及使用性能。
參考文獻
[1]韓麗春,張宏建.淺談預應力技術在建筑工程中的應用[J].黑龍江科技信息,2009,(18).
中圖分類號:TU198 文獻標識碼:A
1 建筑工程施工質量管理工作中存在的問題
1.1 建筑市場的規(guī)范性和法律意識較差
現(xiàn)階段,雖然我國已經(jīng)專為建筑行業(yè)頒布了《建筑法》,但是絕大多數(shù)的地方政府以及建筑主管部門都沒有認真并且嚴格的貫徹這項法律法規(guī),存在著較為明顯的執(zhí)法不嚴、有法不依以及違法不究的現(xiàn)象。因此現(xiàn)階段的建筑市場的管理工作只是滿足了施工單位,在工程項目招投標、質量驗收以及施工監(jiān)理的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)暗箱操作的現(xiàn)象。
1.2 一線施工人員的素質較低
據(jù)統(tǒng)計,在我國建筑行業(yè)的一線施工人員中,沒有上崗專業(yè)資格證也未經(jīng)過相應培訓就上崗的農(nóng)民是占有很大的比例的,即使他們施工的熱情和積極性再高,但是沒有專業(yè)的技術水平作為支撐,在施工的過程中還是經(jīng)常會出現(xiàn)違規(guī)的操作,嚴重的影響了工程的施工質量。
1.3 工程質量的監(jiān)督系統(tǒng)還不完善
通常情況下,我國建筑行業(yè)對于工程項目質量的監(jiān)督工作都是由建委質量監(jiān)督站所負責的,但是質量監(jiān)督站的體制卻是存在著較多的問題的,需要監(jiān)督負責的項目很多,但是負責監(jiān)督的人員卻很少,大大的降低了監(jiān)督的力度。
1.4 建筑市場競爭很大,建設單位行為的規(guī)范性差
建筑行業(yè)是一類勞動力十分密集的行業(yè),其最主要的工作手段就是簡單的手工操作和輔助設備的配合作業(yè)等,因此進入這個行業(yè)的門檻是很低的,很多資金規(guī)模較小的企業(yè)和個人都進入了這個行業(yè),這也加劇了行業(yè)的競爭。另外,在我國計劃經(jīng)濟體制的大背景下,很多業(yè)主單位并不符合市場主體的標準,甚至有一些根本就不是法人,因此在建筑工程的施工中就經(jīng)常會出現(xiàn)一些不規(guī)范的行為。
2 建筑工程施工質量管理的改善措施
2.1 把好原材料的質量關
施工所用原材料的質量和性能是影響工程施工質量的最直接的因素,一些特殊的工序,原材料的質量控制工作更是十分重要。沒有高質量的施工材料,高質量工程項目又從何而來呢?所以,我們應重視材料計劃的編制、采購以及其進入施工現(xiàn)場后的驗收、檢測等工作,對每一個環(huán)境都應做好質量的控制和管理工作。嚴格按照采購的流程進行采購工作,從具備一定采購資質的供應廠商名冊中選擇供應商進行采購,同時完善進貨檢驗的記錄工作,這樣才能保證施工原材料的質量,才能最大限度的降低工程項目的施工成本。由于建筑市場的材料質量參差不齊,所以還要做好建筑材料以及設備運轉全過程的質量監(jiān)控工作,選擇施工項目的主要材料時,應嚴格的遵守設計要求進行選材,必須具備相應的質保書,材料進入施工現(xiàn)場后,應進行嚴格的試驗檢測。對于一些質量不達標的材料設備,一律不得使用,出現(xiàn)質量問題時,應追溯到質量事故的源頭。
2.2 完善質量保證體系,從而保證建筑工程施工質量
建筑項目施工時,應嚴格的執(zhí)行質量責任制,層層負責、道道把關以及全員參與,另外也要實行工程質量終身負責制,一些竣工交付完成的工程,也應定期的對其進行用戶調查,在調查的過程中聽取用戶的意見,出現(xiàn)問題時應及時的改正,杜絕重大質量事故的發(fā)生,提高建設單位的信任以及用戶的滿意度。在施工的準備階段就應明確質量要求,施工的過程強化質量標準,所有的施工人員都將施工質量放在首位,強化質量檢查、質量監(jiān)督以及獎懲機制,開展各項質量競賽評比活動,落實各項創(chuàng)優(yōu)措施,杜絕一切質量事故的發(fā)生,提高工程的整體質量。
2.3 施工單位應做好對相關人員的管理培訓工作
第一,在所有的一線施工人員中,應樹立“質量第一”的思想,培養(yǎng)施工隊伍的責任感,防止重大質量事故的發(fā)生;第二,應充分的調動施工人員工作的積極性和主動性,發(fā)覺他們的潛力,幫助員工進行其職業(yè)生涯的規(guī)劃工作,讓每一名員工在企業(yè)中都找到自己存在的價值。應建立嚴格的員工獎懲制度,賞罰分明,從精神上和物質上分別對員工進行獎勵,形成企業(yè)的凝聚力;第三,明確施工隊伍的管理體制,提高施工隊伍的整體素質。施工隊伍的整體素質的高低,對于工程項目的施工質量是有著決定性的影響的,因此,施工單位在選擇了專業(yè)素質較高的施工隊伍后,還應重視對其的教育和培訓工作,提高他們的職業(yè)素養(yǎng)和思想品德。
3 結構設計的重要性
建筑物和結構兩者之間存在著密不可分的關系,隨著當今社會經(jīng)濟體制的發(fā)展,越來越多新、奇、特的建筑應運而生,隨之而來的,就是對結構設計的重大挑戰(zhàn)。而基于對建筑物整體安全性能的考慮,對建筑物的結構設計形成了一定的約束和限制,若想使兩全其美,建筑和結構兩者相互協(xié)調發(fā)展,就要設計工作者的想象力,工作力,執(zhí)行力得到質的變化。只有設計工作者的能力提升了,才能使建筑和結構兩者相得益彰,彼此滲透,創(chuàng)造出更多建筑領域的奇跡。
一個工程設計想通過計算機全面合理的完成目前來看還不現(xiàn)實,所以簡單的認為結構設計時規(guī)范加計算的模式是極其錯誤的。對于錯誤的計算結果,往往通過概念設計就會很快發(fā)現(xiàn),甚至有的錯誤只能用概念近似計算才能做出正確判斷。
所以,結構設計的使用者在確?;A數(shù)據(jù)輸入無誤的情況下,對設計理論的適用范圍要完全吃透,特別是邊緣假定和實際受力情況一定要相符合。掌握好概念設計不僅可以保證審計的正確性,還可以通過它來解決設計中出現(xiàn)的誤差和問題,提高整個設計的技術水平。結構設計的重要性還體現(xiàn)在整個設計方案初期階段,基礎的設計過程是不能借助計算機來實現(xiàn)的。所以結構工程師還要對整個設計有效果和造價方面的宏觀概念,運用已經(jīng)掌握的結構概念和資料,不斷豐富自己的結構概念,有思想有靈魂的運用好它們。
4 結構設計的常見問題和措施
4.1 關于箱、筏基礎底板挑板問題
一是挑板陽角的面積在整個基礎面積中所占的比例很小,可視為直角或者斜角。二是底板鋼筋如果按照雙向雙排布置,陽角無需做加筋處理。從結構的角度出發(fā),能出挑板、特別是底板的鋼筋通長布置的情況下,不應該因為邊跨鋼筋而加大整個地板通長筋的用量,避免不必要的材料浪費。當?shù)叵滤桓邥r,應設計基礎挑板,有利于解決抗浮問題。從建筑的整體角度來看,若能取消挑板,則能很大程度上方便柔性防水的施工工藝。
4.2混凝土結構設計中常遇到的問題
近幾年來,由于人們對建筑物審美觀的不斷提升,許多建筑設計開始只追求自身的建筑特點,卻忽略了結構設計的重要性,出現(xiàn)了許多形狀不規(guī)則、布置不合理的情況。與此同時,很多結構設計工作者過分強調設計的個性,不注意抗震設防方面,面對這種情況,設計者應該按照《建筑抗震設計規(guī)范》的要求對設計中存在的不規(guī)則混凝土構件進行模型計算,對相關的計算參數(shù)進行有效的校正。另外還有一些計算構件實際所采用的模型和程序設計不合理,應多次計算,獲得有效嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)。
4.3 縱向框架和橫向框架的問題
很多設計者在設計過程中容易忽視縱向框架結構,只考慮橫向框架結構。按照當前的建筑抗震設計規(guī)范,兩個主軸方向都應該分別計算水平地震作用,所有的地震作用力和一些相應的應力都應該由該方向的抗側力構件承受。設計工作者不能僅僅按照縱向連續(xù)梁進行建筑設計,卻忽略了縱向的柱梁節(jié)點和框架中的縱筋、箍筋的配置。保證梁支座輔筋、跨中縱筋的配筋量的充足與合理。
5結語:
建筑工程是一個復雜的工業(yè)鏈,其產(chǎn)品就是關系到萬千居民和使用者的建筑物,建筑物的質量優(yōu)劣源于設計是否合理,對合理設計的切實實施取決于建筑工程施工過程中的質量管理。所以,只有控制好整個產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié),才能建造出真正放心的建筑物,我們建筑行業(yè)的從業(yè)者必須嚴于律己,站好自己在這個鏈條中的每一班崗。
參考文獻:
雖然我國建筑事業(yè)已經(jīng)取得了不錯的發(fā)展,建筑技術和設計方面水平都得到了不斷提升,但建筑結構設計中還是存在一些問題需要設計師去注意并解決,只有不斷糾正和解決結構設計中的問題才能保證建筑結構的穩(wěn)定性,保證建筑工程質量。下面就結合工作實際中遇到的一些問題做如下探討。
一、 地基承載力深度修正的問題
設計不超過 20 層的高層、多層建筑時,我們經(jīng)常直接選擇樁基的基礎形式,其實在非軟弱土地區(qū),應首先探討采用天然地基的可行性,以利于降低基礎造價,合理地確定地基承載力值就顯得尤其重要,《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007-2011)規(guī)定:地基承載力特征值應按下式進行修正:fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5),而在地基承載力值的組成中,深度修正部分占有較大的比重。這對于主裙樓一體結構,在進行主樓地基承載力計算時,因裙樓基礎的有利及不利影響,如何合理地確定用于深度修正的深度值 d 尤為重要。規(guī)范在 5.2.4 條條文說明中這樣規(guī)定“對于主體結構地基承載力的深度修正,宜將基礎底面以上范圍內的荷載,按基礎兩側的超載考慮,當超載寬度大于基礎寬度的兩倍時,可將超載折算成土層厚度作為基礎埋深,基礎兩側超載不等時,取小值?!边@就要求設計人員在進行具體工程設計時,應根據(jù)此條的要求,結合工程實際情況合理地確定承載力深度修正所采用的埋深
值 d,但設計人員對此認識卻并不一致,經(jīng)常有困擾。最常見的是高層主樓帶地下車庫這種類型.
(1)當高層主樓采用筏板或箱型基礎時,在主樓縱、橫兩個方向上,若 B1、B2 均大于 2B0,才能考慮裙樓荷載對地基土產(chǎn)生的超載作用,將超載折算成土體厚度 d2,(兩側超載不同時,取小值),此時 d=d0+d2,若 b1、b2 中有一值大于 2B0,而另一值小于 2B0 時,或均小于 2B0 時,裙樓荷載作為超載折算為土體厚度 d2,當 d=d0+d2≥d1 時,取 d=d1,當 d=d0+d2
(2)當主樓采用柱下獨立基礎加防水板的形式時,則靠近地下室一側的基礎可考慮土的超載作用,d 的取值同 1,但主樓內的其他基礎的埋深 d=d0。合理確定用于深度修正的基礎埋深值 d,從而確定主體結構的地基承載力值 fa,這樣才能使結構的基礎設計達到合理經(jīng)濟,最優(yōu)化。
二、 主次梁節(jié)點設計問題
我們在工程設計的計算過程中不可避免地會出現(xiàn)主次梁相交的情況,時常會發(fā)現(xiàn)框架主梁扭矩很大,抗扭承載力不足,有些處理辦法就是將次梁與主梁相交處設為鉸接,釋放扭矩,但這樣處理是否合理,與實際的受力情況是否一致呢?個人以為:作為梁端鉸接,就是要保證梁端有一定的轉動能力;固接,就是要限制梁端的轉動能力;而實際上沒有完全的鉸接也沒有完全的固接,梁端鉸接不能隨意地人為設置。
設置鉸接梁,是允許此梁在兩端形成朔性鉸而產(chǎn)生裂縫,但是不會破壞,就是說形成朔性鉸之后,此梁由超靜定變成靜定結構,結構設計一般都是超靜定結構。這樣一個破壞不會對整個結構體系影響很大,才能滿足結構安全的冗余。如果主次梁截面相差較大,支座主梁對次梁約束不大的情況下可以設定為鉸接,即使為鉸接,《混凝土結構設計規(guī)范》10.2.6條對此做出了規(guī)定,要求上部配置構造鋼筋,且構造鋼筋截面面積不得小于下部鋼筋的 1/4,;如果主次梁截面相差不大,次梁高度只比主梁少50mm,這時候就不能完全忽略主梁對次梁的約束了,這種情況是最容易出現(xiàn)框架主梁配筋超筋、抗扭承載力不足。如何處理,首先我們應該考慮加高框架梁解決配筋超筋,加寬框架梁解決受扭不滿足,如果條件所限不能加寬,那才可以看能不能鉸接次梁了,但這里的鉸是指的假想鉸,而是要保證支座負筋首先屈服,造成內力的卸載和重分布,分布后達到和鉸接類似的受力情況,此時的鉸接就得要從構造措施上進行保證,現(xiàn)行國家標準圖集《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規(guī)則和構造詳圖》(11G101-1)第 86 頁針對非框架梁(即次梁)的配筋構造做出了明確的示意。
結構設計最重要的原則是:結構設計建模要立足于結構自身,主要力學模型要與實際構件接近,以保證計算結果能夠真實反映結構狀況,這樣才能保證結構的安全。
三、 地下室嵌固端的選擇問題
在有地下室的結構設計時,地下室的頂板是否作為上部結構的嵌固是很重要的。這不僅僅是關系到計算結構的內力的大小,而且在某些工程中會整體結構成為一個超限建筑,對結構設計造成難點。嵌固的概念,這里所說的嵌固應該是強度嵌固而非力學嵌固;力學嵌固―― 完全剛性的固定,嵌固點以下剛度無窮大,嵌固點無平動、轉動,實現(xiàn)了完全的約束。而強度嵌固―― 柱的塑性鉸出現(xiàn)在地上一層的下端,而不是出現(xiàn)在梁柱節(jié)點兩側的梁上,即強梁弱柱.實現(xiàn)的方法:(1)增大梁的抗彎能力;(2) 增大地下室柱頂?shù)目箯澞芰?;?)滿足規(guī)范的各項要求。嵌固端所在層樓板要求連續(xù),這樣才能保證水平地震力的傳遞。實際工程中常遇到地下室頂板開洞,甚至是大面積的開洞,此時必須要與建筑專業(yè)配合,避免將洞口設在主樓周邊,開洞面積不宜大于嵌固端層樓板面積的 30%,同時將洞口周邊樓板加厚,以滿足剛性樓板的要求。工程中還會碰到當?shù)叵率翼敯宓臉烁卟灰恢碌那闆r,以下沉式廣場為代表,如果地下室頂板與地上一層高差小于層高的 1/3,則只要地上一層的側向剛度能滿
足規(guī)范要求,則地下室頂板可作為嵌固端,即使高差稍稍超過 1/3 層高,也可將主樓周邊一跨的樓板適當抬高以滿足高差,不過需進行加強處理:有錯層部位加大梁的剛度,在錯層處樓板加腋,以保證水平剪力的傳遞路徑。
四、 結語
建筑結構設計是建筑工程的開端,其需要設計師具有扎實理論功底和創(chuàng)新思維,以及嚴謹?shù)脑O計工作態(tài)度。對于結構設計中出現(xiàn)的問題,設計師要積極采取相應的措施進行解決,保證建筑結構設計的合理性和科學性,以此來保證建筑結構的穩(wěn)定性和建筑工程質量,推動建筑行業(yè)的不斷向前發(fā)展。
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