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中图分类号:TV331文献标识码: A
引言
在我国建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准和安全系数差距过大,设计和实施过程中人为的错误,耐久性设计方法存在问题,设计方法中安全检测出现问题。针对这些问题提出以下措施,提高技术标准,加强安全系数,加强结构的耐久性和材料的耐久性,加强设计过程中的质量监管,提高设计方法中的安全检测,相信通过我们的努力,会使问题变成优势,提高混凝土结构设计方法的实施和应用。
一、加强混凝土结构设计中安全度的意义
建筑结构工程师设计建筑混凝土结构的目的就是赋予建筑混凝土结构一定的安全性能、牢固性能以及耐久性能,确保混凝土结构在规定的使用年限以内能够有效发挥其预定的各种使用功能。混凝土结构设计规范中所制定的各种计算公式和结构要求的出发点就是为了确保混凝土结构设计的安全度,因此,混凝土结构设计的安全度要求全面考虑经济、技术和政策等方面的因素。从经济的角度来看,混凝土结构设计的安全度直接体现了工程造价、投资风险以及维修费用等之间的关系,即若要增强结构设计的安全度,则必然会增加工程造价,但会相应降低投资风险和维修费用;反之,若结构设计的安全度较低,尽管工程造价较低,但又会相应提高投资风险和维修费用。因此,合理的混凝土结构设计的安全度要求权衡工程造价和工程风险,并寻求两者间的最佳平衡点。从技术的角度来看,混凝土结构设计的安全度直接关乎选择的结构类型、力学模型以及设计概念等是否合理,需要全面考虑,切忌和多种材料直接等同处理。从政策的角度来看,选择合理的混凝土结构设计安全度不仅关乎人们的生命财产安全,甚至还会影响社会安全和政治稳定,导致国家的技术经济政策和基本经济基础发生改变。总而言之,制定和选择科学合理的混凝土结构设计安全度标准综合反映了国家的整体经济资源状况、施工设计技术水平、社会财富积累程度以及施工材料的质量水平等,意义深远。
二、我国混凝土结构设计中安全度的演变
我国建筑物的混凝土结构设计的安全度要求具体表现在设计的结构构件达到规定的安全性承载能力和建筑结构的整体牢固性两个方面。通过对现行的混凝土结构设计规范和老规范进行对比发现了以下几个方面的发展演变。
1、混凝土结构构件的承载能力
根据以往的观察和研究发现,通常影响混凝土结构设计安全性的两个主要因素是混凝土结构构件的承载能力和材料强度及荷载强度分项系数。材料强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件本身所固有的承载能力时,把结构构件的材料强度标准值和缩小系数相乘;而荷载强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件所能承受的荷载作用时,把结构构件的荷载标准值和放大系数相乘。表示系数的具体量值体现了在给定负荷标准的情况下混凝土结构构件的安全度。具体调整如下:(1)荷载方面的调整:风荷载的基本风压、地面粗糙度类别、风压高度变化系数、脉动增大系数以及脉动影响系数发生了改变;活载的具体内容也做了相应的调整。(2)作用效应组合方面的调整:现行规范中增加了用永久荷载效应所控制的组合,还增加了永久荷载效应控制组合中的恒载分项系数的具体取值为1.35。(3)抗力方面的调整:材料的强度和分项系数都做了相应调整;板设计规范也发生了一定程度的改变;斜截面的具体承载能力设计要求也有些许调整。
2、混凝土结构的牢固性
混凝土结构设计的安全度要求除了要满足一定程度的承载能力之外,还需要确保结构构件间的连接满足一定程度的牢固性。混凝土结构设计的牢固性具体是指当混凝土结构的某一部位受到局部破坏时不会直接导致建筑物发生大面积坍塌,换句话说,混凝土结构的整体不会发生与破坏原因不对称的严重后果。其中所指的破坏原因具体包括爆炸、地震、火灾、飓风等可能导致严重后果的突发灾害,而牢固性越高则抵抗这种突发灾害的能力就越强,以减轻突发灾害所带来的损失。而混凝土结构设计的牢固性要求结构构件之间的连接具有比较良好的延展性、一定程度的冗余度和较强的可靠性能。现行的混凝土结构设计规范相对以往的规范在结构设计的构造方面有所调整,具体包括钢筋的连接、钢筋的锚固以及钢筋的最小配筋率等方面的规范做了一定程度的改变。
三、加强混凝土结构控制的主要措施
1、提高技术标准,加强安全系数
在建筑设计方法中要提高技术标准和安全系数,在设计前首先要对技术标准进行相关计划,紧跟技术标准走,技术标准的设计不要过大,也不可过小。跟着规范走,才能使设计不偏离实际同时要加强安全系数。安全系数不过关会使其他一切都为零,在设计中要突出安全的设计。要达到安全的效果可以聘请相关的设计专家制定符合标准的技术,并根据设计的技术标准制定相应的安全系数。要根据相关的产业的要求对建筑的防治自然灾害和人为的灾害进行相应的预防,有的建筑需要防水,在建筑过程中要加强对水的防范,还要加强防震的要求,建筑一定要通过地震检测,真正意义上做到安全系数第一位、技术水平过硬的原则,为建筑服务。
2、加强结构的耐久性和材料的耐久性
在设计的方法中要加强对结构和材料的管理,加强材料的选择,材料的质量一定要过关,只有这样才能保证结构上的设计方法过关。使用的材料要经过检测方可实用,结构的混凝土的量一定要到,并且混凝土的质量一定是上品,只有这样才能使结构耐久性。设计方法中要把结构的耐久性和材料的耐久性制定相关的规程,让质量有规程保证,切记没有规矩不成方圆。让设计中规中矩、让设计完美无缺。只有这样才能使结构和材料具有耐久性。耐久性是设计的要求,同样是质量上的要求,要服从大局,让设计方法完美无缺。
3、加强设计过程中的质量监管
在建筑混凝土结构设计方法中要加强设计工程中的质量监管。政府要投入相关的精力去完成。在设计中政府就应宣传质量过关的要求,并随时进行监督,并用相关的工程质量法作为监督的背景,投入到相关的执法中。同时设计人员也应减少人为的错误和差错,要以相关职业道德和职业操守为基础去完成每一次设计工作。要加强相关经验的积累,向经验丰富的设计者学习,并加强自我锻炼。同时公司要对每个设计师进行了解,清楚他们擅长的工作,让它们在自己擅长的领域工作,公司应严把质量关,对质量不合格的人员进行惩戒,并对质量合格的优秀员工进行奖励,做到一碗水端平,对质量水平切记不能放宽要求,在相关的质量监管中把设计方法的高质量设计更好的应用到每一次的设计中,做到用质量提高实际生产率,让质量带动设计方法。
4、提高设计方法的安全检测
在设计方法中要提高安检,每一步骤都要经过相应的安全检查,政府也要辅助进行安检。在公司安检后,政府也要相应的进行复查,让安检万无一失不存在任何的问题。设计方法中的安全检查是不可缺少的一个步骤,要加强安全措施,对不符合安全措施的设计要从开始就加以杜绝。安检是设计完成不可缺少的一步,也是关键的步骤,要编入设计流程。在政府和设计者的双管齐下监督下会让安全检测得到保证,为设计方法的正确投入做出贡献。
结束语
总之,建筑结构工程师在设计混凝土的结构设计时一定要综合考虑结构设计的安全度要求,确保满足安全性(牢固性)、适应性以及耐久性等方面的具体要求。同时,制定和选择科学合理的混凝土结构设计安全度标准综合反映了国家的整体经济资源状况、施工设计技术水平、社会财富积累程度以及施工材料的质量水平等,意义深远。
参考文献
【关键词】混凝土结构设计;概念设计;结构构造;结构设计;结构计算
1、混凝土结构的概念设计
混凝土结构概念设计是将对混凝土结构的想法和意图初步进行检验的过程,主要是对混凝土性能、构件强弱、连接结构构造和混凝土结构体系等关键参数做以仔细试验和检验,由于这一过程的重点在于定性和可行性方面的检验,因此被成为概念设计。混凝土结构概念设计要点应该关注:第一,要确保混凝土结构应力集中,混凝土结构的重量、刚度和承载力应呈现均匀、连续性的分布,特别应该保证在水平面和垂直面的力学稳定性。第二,要注意混凝土结构的整体性,同一结构的混凝土单元应该牢固连接。第三,做到混凝土结构强柱弱梁,概念设计时应该将柱结构的尺寸尽量扩大,确保线刚度比值大于1。第四,做到强剪弱弯,混凝土结构要提高延展性和稳定性,需要加大混凝土结构的抗弯性能,提高其抗剪能力,因此在设计工作中应该采用强剪弱弯的策略,确保剪切性的提高。第五,提高混凝土结构抗脆性破坏的能力,对于钢筋锚固滑块、混凝土压碎和混凝土剪切破坏等问题应该采用提高结构横截面和支撑面等措施进行防护。第六,减少混凝土结构的钢筋使用,在结构应力比较大的区域如果其抗震性能和承载能力已经符合要求,就应该避免钢筋的盲目增加,这会对建筑结构重量带来无谓的提升,也会对建筑造价带来极大的浪费。
2、混凝土结构构造的要点
混凝土结构构造过程是混凝土概念设计的计算步骤和具体化。混凝土结构构造环节中主要是力学计算,达到验证构件承载力及变形的目的,此外,通过混凝土结构体系计算,确定混凝土构造和合理性和传力的明确性。混凝土结构构造的原则为:尽量缩短混凝土结构传力的距离、提高混凝土结构工作的效能,降低混凝土结构的材料耗费。混凝土结构构造应该重点做好如下工作:第一,对于混凝土大跨度的框架结构应该注意楼梯间处框架柱的连接构造,一般将柱体设计为短柱,加密柱体箍筋的密度,且做到于楼梯平台梁项链。第二,对与混凝土框架结构的外立面有带形窗设计时,应该采用连续的窗过梁设计,将外框架柱设计短柱形式,加强混凝土构造的性能。第三,当混凝土框架结构的长度过长时,应该采用后浇带处理技术,避免有害裂缝的产生。第四,混凝土结构后浇带构造部位应该加强处理设计。
3、混凝土结构设计的要点
3.1混凝土结构设计的原则
首先,混凝土结构设计应该坚持科学设计原则,要在混凝土结构设计工作中无时无刻不体现科学性。其次,混凝土结构设计应该坚持节约原则,对于已经达到强度和能力的部位,尽量少用或不用加强措施。最后,混凝土结构设计应该坚持实事求是原则,应该尊重施工实际、原材料实际,以切实有效的设计保证混凝土结构的性能和强度。
3.2混凝土结构设计应与实际施工相一致
混凝土结构的设计首先应满足实际的施工工艺,当出现施工工艺与结构设计发生矛盾时应该更改设计,采用便宜的措施进行处理,因此在混凝土结构设计方案阶段应该多做与实际施工和施工工艺的协调工作,减少不必要的矛盾和麻烦。
3.3混凝土结构荷载要设计精确
混凝土结构荷载包括:混凝土结构自重、设备荷载和设计载荷,混凝土结构设计中还要对风、雨、雪、地震力、温度应力等活性荷载有估算,使混凝土结构设计的计算中不要漏掉各种可能性的荷载,制止可能出现的混凝土结构安全隐患。
4、混凝土结构计算的要点
4.1混凝土结构计算简图的处理技术
混凝土结构简图的计算中应该确保简图选取的科学性,以保证混凝土结构计算结果的准确性。基础梁设置在基础高度范围内,作为基础的一部分,此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载,构造满足普通梁的要求即可。当基础埋深过大时,为了减少底层的计算高度和底层的位移,设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时,基础拉梁应作为一层输入,底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度,二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板,应开洞处理,并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。
4.2混凝土结构计算参数的确定
首先,科学选择地震加速度值,在混凝土结构计算中应严格注意地震区的划分,选取正确的设计基本地震加速度值,确保混凝土结构的稳定性。其次,混凝土结构填充墙的计算周期和计算强度应该有效调整,确保混凝土框架结构的稳定,折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7~0.9。其三,当利用SATWE或TAT设计软件进行计算时,应该将梁刚度放大,中梁取2.0、边梁取1.5,以便提高梁体的稳定性。最后,多层混凝土框架结构的梁设计中,应该适当放大弯矩系数,并进行活荷载的布置计算,以便利于多层混凝土框架结构的稳定。
4.3复核混凝土独立梁箍筋的计算结果
通常使用的SATWE软件缺乏独立梁这一情况的设计,都按公式进行计算,有时会造成计算结果偏小,设计中若遇到有独立梁存在的情况,应对梁箍筋的计算结果必须进行手算复核来确保稳定。
4.4混凝土结构节点核心区抗剪的验算
大跨度、大空间、大荷载的核心区节点设计必须经过抗剪演算,应遵循“强柱弱梁更强节点”的原则,一二级抗震等级的节点还应进行受剪承载力计算。由于梁柱中心线重合较难,柱截面比较大,对柱节点核心区的构造和受力都有较大的不利影响,这就更需要抗剪验算进行检验。
参考文献:
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[3]齐书俊,但功水.徐州地区住宅结构设计通病的防范[J].山西建筑.2007(12)
1、学好混凝土结构设计原理可以选择网络课程,例如某些重点大学大学的精品课程;
2、学好混凝土结构设计原理需要用心看书,需要理解好书中的概念;
3、混凝土结构设计计算的原理是基础的力学知识,概念、公式多而繁琐是主要的难点,需较耐心进行学习,做好以上步骤就可学好混凝土结构设计原理。
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