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關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土現(xiàn)澆板;裂縫;原因;措施
中圖分類(lèi)號(hào):TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
引言: 現(xiàn)澆鋼筋混凝土板因其諸多優(yōu)點(diǎn)正在成為建筑物不可或缺的部分,但是因?yàn)楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土從材料特性到設(shè)計(jì)施工中存在很多問(wèn)題而不可避免的產(chǎn)生裂縫。裂縫是鋼筋混凝土現(xiàn)澆板的主要質(zhì)量問(wèn)題。
裂縫是目前較難消除的質(zhì)量問(wèn)題,根據(jù)裂縫的性質(zhì)和成因可將裂縫分為很多種,盡管多數(shù)裂縫不會(huì)危及結(jié)構(gòu)的安全,但會(huì)影響建筑物的正常使用功能,降低建筑物的整體質(zhì)量,因此必須加以重視。 如何有效解決現(xiàn)澆板施工裂縫這一難題,要先分析施工裂縫產(chǎn)生的原因, 并采取相應(yīng)的針對(duì)措施,以減少或消除施工裂縫的產(chǎn)生,達(dá)到提高現(xiàn)澆板整體質(zhì)量的目的。
1.鋼筋混凝土現(xiàn)澆板裂縫的成因
1.1設(shè)計(jì)方面的原因
1.1.1地基基礎(chǔ)處理不當(dāng)。如果地基處理不當(dāng),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理,將使房屋產(chǎn)生較大的不均勻沉降,也容易使樓板開(kāi)裂。此種裂縫的出現(xiàn)一般伴隨出現(xiàn)墻體裂縫。
1.1.2 設(shè)計(jì)上按規(guī)范要求驗(yàn)算最大裂縫寬度,只考慮了在一般情況下為主要因素的結(jié)構(gòu)荷載、幾何尺寸和邊界條件等計(jì)算參數(shù),而未涉及到施工工藝等諸多可能成為裂縫主要原因的情況。
1.1.3混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)偏大。在影響混凝土收縮的各種因素中,水灰比和水泥漿量對(duì)最終混凝土的收縮的影響最為顯著,其中水泥漿量主要取決于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào),在其他條件不變的情況下,如果水泥漿量由20%增至35%,混凝土的最終收縮量將增大50%^-70%。而水灰比和水泥漿量又是設(shè)計(jì)和施工中最易產(chǎn)生波動(dòng)的因素,設(shè)計(jì)單位有時(shí)因建設(shè)單位提出縮短工期的要求或其他原因而隨意提高設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào),但是沒(méi)有相應(yīng)地給出提高混凝土樓板抗裂能力的措施,最終導(dǎo)致混凝土樓板開(kāi)裂的可能性大大增加。
1.1.4 設(shè)計(jì)時(shí)忽略了屋面板的溫度應(yīng)力作用。屋面板的溫度應(yīng)力不可忽視,尤其是無(wú)可靠保溫隔熱層的屋面板受溫度影響較大,若設(shè)計(jì)中未加以考慮,板往往開(kāi)裂。鋼筋混凝土樓板溫度收縮裂縫是樓板內(nèi)部應(yīng)力發(fā)展的結(jié)果:一方面溫度變化引起應(yīng)力和應(yīng)變,另一方面混凝土受到自身強(qiáng)度和抵抗變形能力的內(nèi)、外部約束,兩方面共同作用是裂縫生成的根本原因。
1.1.5樓板配筋不當(dāng)。有的樓板配筋率太低,鋼筋間距偏大,再加上現(xiàn)澆樓板按照周邊嵌固的雙向板設(shè)計(jì),故板的跨中只有板底鋼筋而沒(méi)有板面鋼筋,因此裂縫集中在板中央。由于樓板底部鋼筋的約束,裂縫呈楔形,上寬下窄并且不貫通,但由于預(yù)埋設(shè)備(如燈座等)和預(yù)留孔,也可能引起貫通裂縫而造成滲漏問(wèn)題。如用冷軋扭鋼筋、冷軋帶肋鋼筋等強(qiáng)度代換,則其配筋率更低,裂縫出現(xiàn)的機(jī)率更大。
1.2施工原因造成的混凝土開(kāi)裂
1.2.1混凝土拌和物運(yùn)輸過(guò)程中,因運(yùn)距過(guò)長(zhǎng)造成混凝土拌和物離析,或因路面不平坦、運(yùn)輸工具密封性差,使得水泥漿流失較多,導(dǎo)致混凝土過(guò)早開(kāi)裂。
1.2.2施工過(guò)程中隨意增加水泥的用量
隨著對(duì)工程質(zhì)量的要求不斷提高,工程建設(shè)各方責(zé)任主體的質(zhì)量意識(shí)也有所加強(qiáng),施工單位偷工減料、隨意降低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象己經(jīng)很少出現(xiàn),但是實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)大部分施工單位認(rèn)為混凝土施工中水泥少加了不行,而多加一些不要緊,普遍存在水泥加得越多對(duì)工程質(zhì)量越有利的誤解,尤其是現(xiàn)在要求對(duì)工程混凝土構(gòu)件進(jìn)行回彈取芯檢測(cè),由于一些施工單位和監(jiān)理單位對(duì)檢測(cè)的要求理解不透,認(rèn)為只要檢測(cè)強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度就是不合格,進(jìn)而影響到主體的評(píng)定,大都在施工中主動(dòng)增加水泥用量,以提高混凝土強(qiáng)度。但是,混凝土中的水泥漿的含量的增加,會(huì)使混凝土的收縮加劇,成為混凝土樓板裂縫的主要隱患之一。
1.2.3鋼筋綁扎不規(guī)范,鋼筋位置不正確,未加設(shè)馬凳筋,造成板的有效高度低于設(shè)計(jì)要求,降低了構(gòu)件承載力,使得混凝土板在正常使用荷載下出現(xiàn)過(guò)寬裂縫,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)影響結(jié)構(gòu)安全。
1.2.4混凝土成型后養(yǎng)護(hù)不當(dāng),受到風(fēng)吹日曬,表面水分散失快、體積收縮大,引起混凝土表面開(kāi)裂。
1.2.5樓板內(nèi)預(yù)埋管線直徑較大或管線較集中時(shí),管外混凝土厚度不夠,造成混凝土開(kāi)裂。
1.2.6混凝土終凝后,即將模板、建材或機(jī)具集中堆積在樓板上,使混凝土現(xiàn)澆板過(guò)早地受到振動(dòng)或承受較大、較集中的施工荷載而產(chǎn)生裂縫。
2.控制裂縫產(chǎn)生的措施
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制措施
目前混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大都是荷載、變形及裂縫計(jì)算,然后按照設(shè)計(jì)規(guī)范的構(gòu)造要求配制構(gòu)造筋。實(shí)踐證明,這對(duì)于防止出現(xiàn)裂縫,特別是出現(xiàn)變形裂縫是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面應(yīng)注意以下方面:①增加混凝土耐久性要求,并提出具體的耐久性指標(biāo)。②混凝土結(jié)構(gòu)形式應(yīng)合理,對(duì)可能產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位要配制構(gòu)造筋。③對(duì)于強(qiáng)約束的結(jié)構(gòu)應(yīng)適當(dāng)留有變形余地,以減少約束力,有些結(jié)構(gòu)之間可考慮設(shè)置滑動(dòng)層。④在可能產(chǎn)生裂縫的部位增配構(gòu)造筋,構(gòu)造筋宜使用直徑較小的變形鋼筋,也可采用鋼筋網(wǎng)片。⑤在荷載及構(gòu)造要求允許的情況下,使用低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。
為增強(qiáng)現(xiàn)澆板的抗干縮、抗溫度變形能力,現(xiàn)澆板配筋宜采用雙向、雙面配筋 ,分布筋間距不應(yīng)大于 200mm,樓板鋼筋的配筋率不應(yīng)小于0.3%; 陽(yáng)角處的樓板及跨度大于3.9米的樓板均應(yīng)采用雙向雙面配筋,陽(yáng)角處樓板鋼筋間距不應(yīng)大于100mm,鋼筋直徑不宜太小,一般應(yīng)大于8mm,并宜采用強(qiáng)度較高的變形鋼筋 ;轉(zhuǎn)角處樓板陰陽(yáng)角處配筋應(yīng)加強(qiáng),建議與設(shè)計(jì)單位溝通,采用負(fù)筋沿房間全長(zhǎng)布置,并且適當(dāng)加密加粗;當(dāng)房屋長(zhǎng)度超過(guò)40米時(shí),可在平面中布置后澆帶,增加一些微膨脹抗裂措施;屋面設(shè)計(jì)傳熱系數(shù)宜不大1.0Wm.K。
2.2原材料及混凝土配合比控制。
①對(duì)混凝土工程所用的水泥:根據(jù)工程特點(diǎn)選用合適的、質(zhì)量可靠的水泥品種。現(xiàn)澆樓蓋往往厚度不太大,混凝土的收縮變形是其開(kāi)裂的主控因素,故應(yīng)選用收縮較小的粉煤灰水泥或普通硅酸鹽水泥。進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須有生產(chǎn)廠家的出廠質(zhì)量證明書(shū)并嚴(yán)格按規(guī)定進(jìn)行復(fù)試(應(yīng)有28天強(qiáng)度)。②石子:國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,建筑工程使用的石子應(yīng)為連續(xù)級(jí)配,最小粒徑為5mm。同時(shí),研究表明選擇粗細(xì)骨料級(jí)配良好且最大粒徑盡可能大的骨料可以減少混凝土中水泥的用量。采用5-40mm的骨料比用5-25mm的骨料,在相同水灰比時(shí)可減少水泥20kg/m³,。這不但是節(jié)約水泥的問(wèn)題,采用5-40mm的骨料還可以在一定程度上減小混凝土的收縮。石子應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行復(fù)試,施工過(guò)程中所用的石子的粒徑、級(jí)配、產(chǎn)地應(yīng)符合混凝土配合比通知單的要求。③選擇適宜的外加劑,外加劑要選用有資質(zhì)的生產(chǎn)廠家,嚴(yán)格按批量進(jìn)行復(fù)試,有條件的應(yīng)作外加劑混凝土和普通混凝土的收縮對(duì)比試驗(yàn),盡量避免采用早強(qiáng)型外加劑。除非有特別需要和專(zhuān)業(yè)人員指導(dǎo),不應(yīng)濫用膨脹劑來(lái)減少混凝土收縮。④盡量降低用水量和水泥用量。含水量和水泥用量較高是產(chǎn)生裂縫的主要原因,因混凝土強(qiáng)度等級(jí)的不斷提高和泵送混凝土的大量使用,兩者難有較大的下降空間,但采取一些措施用量還是可以降低的。預(yù)控制混凝土的用水量必須控制坍落度,大力提倡使用塑性混凝土,盡量不使用大流動(dòng)性的混凝土,同時(shí)摻加引氣減水劑改善混凝土工作性。經(jīng)驗(yàn)證明,混凝土具有良好的工作性比具有較大的坍落度易于澆筑,如果工作性不良,即使坍落度提高了,反而會(huì)使混凝土產(chǎn)生離析,故應(yīng)將改善工作性放在第一位,并采取增加礦物摻料用量,改善砂石級(jí)配,或者摻入引氣劑等措施改善混凝土工作性。
3.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)本文的研究分析,我們對(duì)鋼筋混凝土現(xiàn)澆板裂縫多了一些認(rèn)識(shí)。施工單位要嚴(yán)格按照規(guī)范施工,認(rèn)真解決施工中的問(wèn)題,保證工程質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:建筑工程;混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題思考
Abstract: with the development of society, people on the construction of quality requirements are also continuously improve, and the concrete structure design is to ensure the quality of engineering is one of the main factors, must be to ensure that the design is scientific and reasonable, therefore, this article mainly aims at the construction of concrete structure design and related problems are analyzed and discussed.
Key words: Construction Engineering; concrete structure; question ponder
中圖分類(lèi)號(hào):B032.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-2104(2012)
隨著建筑水平的不斷提高,對(duì)建筑的耐久性提出了要求??梢哉f(shuō),耐久性是現(xiàn)代建筑的具體表現(xiàn),而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑的耐久性密切相關(guān)。因此,對(duì)建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)問(wèn)題思考的探討有其必要性。
一、建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu),就是指用來(lái)承受荷載或者其他作用的空間骨架體系,而這里我們所講的混凝土結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單來(lái)講,就是指用混凝土做成的能夠承載的空間骨架體系。一般而言,混凝土結(jié)構(gòu)主要包括素混凝土結(jié)構(gòu)、普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),此外還還與鋼管混凝土、鋼纖維混凝土、組合結(jié)構(gòu)等等,這些都是建筑工程中所涉及到的一些問(wèn)題。以下針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的分析:
1.參數(shù)分析
首先,抗震設(shè)計(jì)。在混凝土結(jié)構(gòu)中,地震作用及結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的分析是其中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),此外,還要荷載統(tǒng)計(jì)、初擬梁板柱截面、手算各工況下內(nèi)力、按荷載規(guī)范進(jìn)行內(nèi)力組合、復(fù)核正常使用及承載能力極限狀態(tài)等等,需要要設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行認(rèn)真的計(jì)算和分析,提高參數(shù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和精度。
其次,在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,還有一個(gè)參數(shù)就是長(zhǎng)期荷載和短期荷載。所謂長(zhǎng)期荷載就是指包括混凝土自重、上部承重等在內(nèi)的長(zhǎng)期作用的荷載,而短期荷載,就是指在施工過(guò)程中以及在工完工后,短期作用下結(jié)構(gòu)的荷載,具體包括風(fēng)、人、雨雪、車(chē)輛荷載,等等。為此,需要設(shè)計(jì)人員做好分析與計(jì)算,控制好結(jié)構(gòu)的撓度變形,從而來(lái)提高結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。
此外,在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,采用承載力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)對(duì)荷載和材料強(qiáng)度有一定的要求,需要用設(shè)計(jì)值和標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比,并通過(guò)計(jì)算軟件,輸入材料的強(qiáng)度,采用承載力極限狀態(tài)計(jì)算,進(jìn)而達(dá)到工程要求的設(shè)計(jì)值。
2.柱的設(shè)計(jì)
首先,截面設(shè)計(jì)。建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)中柱的截面尺寸,一般都是從下到上逐漸縮短,這樣做的主要目的就是了保證設(shè)計(jì)更加合理,進(jìn)而節(jié)約投資。通常情況下,截面尺寸減少時(shí),其間隔層數(shù)要控制在3-5層左右,間隔不可以過(guò)密,否則會(huì)給施工帶來(lái)不便,還會(huì)造成模板浪費(fèi),若是太疏,則可能會(huì)增加投資,提高工程造價(jià)。同時(shí),對(duì)于每一次減少的尺寸最好控制在100-150,為了保證工程結(jié)構(gòu)的豎向剛度,減少范圍不可過(guò)大也不可過(guò)小,在具體的施工中,要以混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行,合理控制柱的高度與寬度;對(duì)于柱的截面直徑一般要超過(guò) 350mm。
其次,箍筋肢距。對(duì)于這個(gè)階段的設(shè)計(jì),一定要根據(jù)工程的抗震設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn),控制箍筋肢距的合理性,要求一級(jí)抗震設(shè)計(jì)要小于 200mm,二、三級(jí)抗震設(shè)計(jì)要小于250mm ,四極抗震設(shè)計(jì)則不可以超過(guò)300mm,此外,對(duì)于箍筋的水平距離的控制,要根據(jù)工程的實(shí)際需要,均勻布置,另外,在澆搗混凝土的過(guò)程中,要利用導(dǎo)管,將混凝土引到根部位置,然后逐漸澆灌即可。
3.梁的設(shè)計(jì)
在進(jìn)行梁的設(shè)計(jì),一般框架梁的負(fù)筋,只需要根據(jù)計(jì)算的結(jié)果,進(jìn)行配置就可以,在沒(méi)有特殊要求下,不需要增加配筋量,同時(shí),還要控制好梁側(cè)縱向鋼筋的配置以及箍筋的配筋率,這就需要在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),針對(duì)底層地面的高差,確定地梁頂標(biāo)高,如地面標(biāo)高為-0.900,則要根據(jù)地梁頂標(biāo)高確定的原則,結(jié)合地梁作用,保證柱腳的聯(lián)系拉結(jié),防止墻體沉降。此外,對(duì)于地梁標(biāo)高確定,要遵循以下設(shè)計(jì)原則:一、室內(nèi)正負(fù)零以下200MM以下(留室內(nèi)地坪做法);二、留出進(jìn)出室內(nèi)地下管道空間(水、電、燃?xì)獾龋?/p>
另外,要控制好梁側(cè)縱向鋼筋的直徑,不可以過(guò)大,這樣的做的主要目的是為了防止建筑物坍塌。為此,需要設(shè)計(jì)者對(duì)原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件等做好科學(xué)設(shè)計(jì),并且要為其提供附加的安全保護(hù),提高梁結(jié)構(gòu)的承載力。
二、強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效對(duì)策
首先,要加強(qiáng)效應(yīng)計(jì)算,在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí),結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范的要求,提高結(jié)構(gòu)可靠度,同時(shí),還要保證設(shè)計(jì)統(tǒng)一性,以此來(lái)提高結(jié)構(gòu)的抗震效果,避免結(jié)構(gòu)剪力變形。
其次,強(qiáng)化截面設(shè)計(jì),在實(shí)際工作中,根據(jù)各個(gè)控制截面的面積,合理控制基本構(gòu)件的抗力,并且要處理好截面面積與抗力的關(guān)系,設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,提高截面設(shè)計(jì)的合理性。
第三,重視構(gòu)造設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員要采取有效的構(gòu)造設(shè)計(jì)措施,強(qiáng)化混凝土結(jié)構(gòu)的承載力,既要滿(mǎn)足建筑的功能需求,也要滿(mǎn)足抗震要求,并且在設(shè)計(jì)圖上詳細(xì)標(biāo)明。
此外,在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí),一定以現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)不僅要符合“安全、適用、耐久”的要求外,同時(shí)還在達(dá)到經(jīng)濟(jì)性,避免工程施工中不必要的浪費(fèi)。
總結(jié):
總而言之,在建筑工程中,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的復(fù)雜性與綜合性,尤其是隨著時(shí)間的發(fā)展,相關(guān)技術(shù)正在不斷的進(jìn)步和完善,與此同時(shí),相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)也不斷地改變,為此,需要設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析,并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求,提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性,保證建筑施工的質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
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作者簡(jiǎn)介:
第一作者:趙利俠(1979—),男,漢族,山西聞喜 ,碩士研究生,工程師 單位-中國(guó)聯(lián)合工程公司,畢業(yè)院校-合肥工業(yè)大學(xué)
關(guān)鍵詞:道橋?qū)I(yè);項(xiàng)目模塊;實(shí)踐環(huán)節(jié);人才培養(yǎng)
中圖分類(lèi)號(hào):G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):10052909(2017)02006204
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程內(nèi)容豐富,與實(shí)際聯(lián)系較緊密[1],在道橋?qū)I(yè)中處于十分重要的地位。分析道橋?qū)I(yè)課程體系的特點(diǎn),課程的定位明確:既是導(dǎo)前課程在實(shí)際中的應(yīng)用,又是后續(xù)課程的基礎(chǔ),如圖1所示。
從圖1中不難發(fā)現(xiàn),混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理作為專(zhuān)業(yè)課程體系的“橋梁”,實(shí)踐性較強(qiáng),既在綜合應(yīng)用中鞏固了基礎(chǔ)課程知識(shí),又在循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)過(guò)程中為后續(xù)課程打下了基礎(chǔ)。因此,學(xué)生對(duì)該課程掌握的情況對(duì)專(zhuān)業(yè)技能的培養(yǎng)影響較大。文章結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的特點(diǎn)和課程體系中的定位,對(duì)該課程的教學(xué)做了探索性思考和總結(jié)。
一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程教學(xué)存在的問(wèn)題
作為道橋?qū)I(yè)的學(xué)位課程,該課程的要求較高,但學(xué)生掌握的情況不夠理想。以三峽大學(xué)科技學(xué)院為例,課程的最終成績(jī)由閉卷考試的卷面成績(jī)(60%)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)(20%)和平時(shí)成績(jī)(20%)綜合評(píng)定。從2013級(jí)道橋本科專(zhuān)業(yè)成績(jī)分析結(jié)果來(lái)看,達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)的只占70%,優(yōu)良的只占18%,如表2所示。
結(jié)合該課程的特點(diǎn)和學(xué)生學(xué)習(xí)的情況,很多專(zhuān)業(yè)教師就教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革進(jìn)行了探索,提供了較多好的方法和建議[2~4],但仍然存在如下問(wèn)題。
(一)理論和實(shí)踐學(xué)時(shí)不均衡,缺乏實(shí)踐訓(xùn)練
為強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)的熟悉程度,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程的授課往往以理論教學(xué)為主,實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)占比較少,部分高校學(xué)時(shí)分配如表3所示。
(二)教材例}設(shè)置過(guò)于簡(jiǎn)化,未結(jié)合工程實(shí)際
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理教材例題的側(cè)重點(diǎn)在于對(duì)基本計(jì)算理論的鞏固,往往在設(shè)置時(shí)簡(jiǎn)化了大部分內(nèi)容,學(xué)生在練習(xí)的過(guò)程中過(guò)于依賴(lài)?yán)},缺乏分析思維和解決問(wèn)題能力的訓(xùn)練。比如矩形截面設(shè)計(jì)問(wèn)題,實(shí)際工程的設(shè)計(jì)過(guò)程是結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的抽象結(jié)構(gòu)荷載分析不同荷載的作用效應(yīng)計(jì)算內(nèi)力最不利的組合截面尺寸的擬定材料的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算構(gòu)造性要求變形和裂縫驗(yàn)算結(jié)構(gòu)施工圖,而教材由于篇幅的限制和側(cè)重點(diǎn)的不同,將大部分例題的設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)定為設(shè)計(jì)計(jì)算構(gòu)造性要求配筋圖,雖然節(jié)約了大量教學(xué)時(shí)間,但不符合工程實(shí)際,也漸漸抹殺了學(xué)生的創(chuàng)新和分析能力。
(三)課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐訓(xùn)練過(guò)于集中,收效甚微
道橋?qū)I(yè)在相應(yīng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中均會(huì)設(shè)置混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的課程設(shè)計(jì),目的是綜合訓(xùn)練學(xué)生查閱資料、分析問(wèn)題和設(shè)計(jì)的初步能力,一般要求學(xué)生一周完成設(shè)計(jì)。課題內(nèi)容較多,任務(wù)量較大,加上同一學(xué)期其他專(zhuān)業(yè)課程的要求,學(xué)生為完成任務(wù)要么依賴(lài)?yán)},要么抄襲別人的成果。此外,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的課程設(shè)計(jì)一般為梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),偏向土木工程房建方向,而道橋?qū)I(yè)后一學(xué)期的橋梁工程課程為混凝土簡(jiǎn)支梁橋的設(shè)計(jì),其大部分內(nèi)容是重復(fù)的,因此,對(duì)于道橋?qū)I(yè)學(xué)生而言,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)的效果不佳。
三、基于項(xiàng)目模塊教學(xué)方法的探索
專(zhuān)業(yè)課程的理論知識(shí)是實(shí)際工程應(yīng)用的基礎(chǔ),傳統(tǒng)的教學(xué)模式使得混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程慢慢地獨(dú)立于專(zhuān)業(yè)課程體系之外,不符合應(yīng)用技術(shù)型人才培養(yǎng)模式的要求,為增強(qiáng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)和就業(yè)優(yōu)勢(shì),文章以項(xiàng)目模式為基礎(chǔ)對(duì)該課程的教學(xué)做了探索。
(一)項(xiàng)目模塊的設(shè)定與課程內(nèi)容的對(duì)應(yīng)
結(jié)合道橋?qū)I(yè)的需求,將現(xiàn)澆混凝土橋梁工程作為項(xiàng)目模塊分解混凝土設(shè)計(jì)原理課程,設(shè)定4個(gè)項(xiàng)目模塊及10個(gè)子模塊,與課程內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖1所示。
以項(xiàng)目模塊分解課程內(nèi)容不僅讓課程教學(xué)更加符合理論應(yīng)用于實(shí)踐的宗旨,也讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中逐漸學(xué)會(huì)了如何解決實(shí)際工程中的五大類(lèi)問(wèn)題,即材料如何選擇?截面如何設(shè)計(jì)?鋼筋用量如何計(jì)算?施工圖如何繪制?結(jié)構(gòu)質(zhì)量如何控制?
(二)項(xiàng)目子模塊的實(shí)踐環(huán)節(jié)
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為理論知識(shí)的應(yīng)用在專(zhuān)業(yè)教學(xué)中尤為重要,由于條件和學(xué)時(shí)的限制,傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程實(shí)踐僅僅是在課程設(shè)計(jì)中體現(xiàn),并沒(méi)有達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的,因此,以項(xiàng)目模塊驅(qū)動(dòng)的課程教學(xué)在子模塊中設(shè)定了三大類(lèi)實(shí)踐任務(wù)和10個(gè)訓(xùn)練項(xiàng)目,理論與實(shí)踐緊密結(jié)合,綜合訓(xùn)練學(xué)生的分析、動(dòng)手能力,如表4所示。
(三)項(xiàng)目模塊教學(xué)課程考核方案的思考
考核是學(xué)習(xí)成果檢驗(yàn)的重要環(huán)節(jié),也直接引導(dǎo)了學(xué)習(xí)的目的性。傳統(tǒng)的考核方案以閉卷考試為主,使得學(xué)生習(xí)慣性養(yǎng)成了以應(yīng)試為目的學(xué)習(xí)態(tài)度,上課敷衍了事,考前死記硬背,逐漸形成了高分低能、無(wú)法解決實(shí)際問(wèn)題的怪相。
為培養(yǎng)具有較扎實(shí)理論基礎(chǔ)和較強(qiáng)實(shí)踐能力的應(yīng)用技術(shù)型人才,在以項(xiàng)目模塊設(shè)定的教學(xué)模式基礎(chǔ)上,對(duì)課程的考核方案做了如下思考。
(1)放棄閉卷考試的考查?;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程本身就具有公式多、條件多的特點(diǎn),記憶大量的公式和公式條件并不是學(xué)習(xí)該課程的主要目的,學(xué)會(huì)步驟分析的方法,學(xué)會(huì)解決不同條件下的實(shí)際問(wèn)題才是學(xué)習(xí)這門(mén)課程的宗旨,顯然閉卷考試并不能客觀反映學(xué)生對(duì)課程的掌握程度。
(2)以平時(shí)成績(jī)、子模塊實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目成績(jī)綜合評(píng)定。如表5所示考核方案,平時(shí)成績(jī)的考核主要訓(xùn)練學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,項(xiàng)目設(shè)計(jì)成績(jī)考核主要強(qiáng)化學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)理論和規(guī)范的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核主要訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手和分析能力,實(shí)訓(xùn)成績(jī)考核主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)際工程問(wèn)題的判斷和寫(xiě)作能力。
(3)為增強(qiáng)課程考核要求的約束性,設(shè)定學(xué)分和學(xué)位獲得條件,如表6所示。
四、結(jié)語(yǔ)
以實(shí)際項(xiàng)目模塊為基礎(chǔ),將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的理論課程分解到項(xiàng)目模塊中,相應(yīng)的子項(xiàng)目的訓(xùn)練增強(qiáng)了課程實(shí)踐教學(xué)的效果,不僅將理論知識(shí)迅速地應(yīng)用于實(shí)踐,而且增強(qiáng)了項(xiàng)目所設(shè)定的實(shí)驗(yàn)的意義,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和目的性。
課程的考核方案從學(xué)習(xí)態(tài)度、理論知識(shí)掌握程度、資料的搜集及規(guī)范的應(yīng)用、動(dòng)手能力和實(shí)際問(wèn)題判斷能力各個(gè)方面綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,在重復(fù)訓(xùn)練中提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能,避免了學(xué)生以考試為目的,被迫學(xué)習(xí)的心理,為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也為同類(lèi)院校提高專(zhuān)業(yè)課程體系的教學(xué)質(zhì)量提供了參考和借鑒。
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Abstract:Concrete structure principle course is very important in road and bridge specialty curriculum system, simplified conditions of the traditional teaching methods is not conducive to the training of creative thinking and analytical thinking. This paper explored the course teaching by project module, set the links of practice and the scheme of course examination to improve students, interest in learning and close to actual project scenario. It can not only train the students, professional skills, also provide reference for the training of applied talents.
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);鋼筋混凝土;關(guān)鍵問(wèn)題
中圖分類(lèi)號(hào):TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
在現(xiàn)代高層建筑工程施工中,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已變得非常廣泛,在提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性與耐久性等方面發(fā)揮著非常重要的作用。做好鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑工程質(zhì)量的重要前提保障。在具體的高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該突出設(shè)計(jì)的內(nèi)涵,體現(xiàn)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的重要功能,對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方面的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行全面思考,從短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的體系、高度控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開(kāi)對(duì)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)控制和管理,進(jìn)而為高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)的達(dá)成起到重點(diǎn)方面和體系方面的支撐作用。
1做好高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要意義
做好高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作必須要體現(xiàn)設(shè)計(jì)的重要功能,我們可以將高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求總結(jié)為如下幾點(diǎn):
1.1高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性
高層建筑設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和功能時(shí)要以突出安全性為第一要?jiǎng)?wù),要確保在設(shè)計(jì)年限內(nèi)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在各種負(fù)荷和影響下的穩(wěn)定性和安全性,同時(shí)要確保突發(fā)事件和偶然事件中高層建筑鋼筋混凝土必須的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)延性。
1.2高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性
高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要有年限上的考慮,要在規(guī)定的年限上實(shí)現(xiàn)高層建筑的穩(wěn)定以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的功能連續(xù),形成有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的耐久性基礎(chǔ)。
1.3高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的適用性
通過(guò)高層建筑設(shè)計(jì)工作的突出,要實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有在一定時(shí)間內(nèi)功能的實(shí)現(xiàn),這樣就可以保證高層建筑整體的使用要求,也可以保障鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)于裂縫、撞擊、地震、形變等各種影響因素的抵御能力。
2高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問(wèn)題
2.1短肢剪力墻的設(shè)計(jì)
高層建筑設(shè)計(jì)短肢剪力墻具有強(qiáng)烈的功能性,但是,短肢剪力墻的設(shè)置需要遵照一定的規(guī)律以及規(guī)范,切不可在設(shè)計(jì)中頻繁采用,也不能布設(shè)過(guò)多。應(yīng)該在確保高層建筑抗震目標(biāo)達(dá)到的范圍內(nèi),盡量降低短肢剪力墻的墻肢數(shù)量,這樣的設(shè)計(jì)可以降低后續(xù)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工和處理過(guò)程中的難度。
2.2結(jié)構(gòu)體系的選擇
高層建筑鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)體系是整個(gè)設(shè)計(jì)工作的選擇重點(diǎn),通常的設(shè)計(jì)方式是:要在盡量減少高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度的前提下,優(yōu)化高層建筑的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu),保障結(jié)構(gòu)對(duì)形變和強(qiáng)度的范圍上的滿(mǎn)足。
2.3結(jié)構(gòu)高度的控制
對(duì)于高層建筑超高問(wèn)題,控制不好會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,應(yīng)當(dāng)結(jié)合不同級(jí)別的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行控制,出現(xiàn)超高問(wèn)題就要重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以保證建筑安全。
2.4建筑結(jié)構(gòu)平面的設(shè)計(jì)
在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的時(shí)候盡量選擇規(guī)則而簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式,以保證承載能力與剛度符合要求,并可以弱化風(fēng)力的影響。在設(shè)計(jì)中盡量少用短肢剪力墻結(jié)構(gòu),如果必須要用,則必須控制其厚度,截面厚度要控制在30cm以?xún)?nèi),每個(gè)短肢截面的高厚最大比控制在4~8之間。
3高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)
3.1加強(qiáng)抗震功能
高層建筑抗震功能主要由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn),因此,需要重視抗震這一環(huán)節(jié),要在設(shè)計(jì)工作中將抗震設(shè)計(jì)作為高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要因素和關(guān)鍵影響。高層房屋結(jié)構(gòu)的層數(shù)多或者房屋結(jié)構(gòu)的剛度突變系數(shù)較大的話,其振型數(shù)則應(yīng)該多取,例如房屋結(jié)構(gòu)中含有多塔結(jié)構(gòu)、頂部有小塔樓、轉(zhuǎn)換層等,盡量取≥12的振型個(gè)數(shù),但是它的大小依然不可以大于房屋總共層數(shù)的3倍。除了含有彈性的樓板,而且在進(jìn)行總剛性的分析時(shí),它的振型數(shù)才可以取得更大些。在對(duì)建筑物的框架柱進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,要對(duì)其面積進(jìn)行全面的控制,保證其在一定的范圍之內(nèi),這樣才能夠有效的提高建筑的質(zhì)量。在對(duì)配筋進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,不但要對(duì)建筑的配筋進(jìn)行不斷的加強(qiáng),而對(duì)于支座的部分要按照相應(yīng)的規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,這樣才能夠有效的增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的承載能力。
3.2高強(qiáng)混凝土合理運(yùn)用
在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的步驟之一是合理地使用高強(qiáng)混凝土,為了有效地降低建筑的用鋼量,可以在建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候使用高強(qiáng)混凝土,這樣可以大幅度地節(jié)約建筑的成本。這樣的做法可以明顯地降低基本設(shè)施的實(shí)施難度和工程的造價(jià),用來(lái)取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。
3.3增強(qiáng)地基承載能力
對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)而言,地基的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重要部分,建筑地基的設(shè)計(jì)好壞能夠直接影響到整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和使用性能。因此,對(duì)于建筑地基的設(shè)計(jì)就顯得的至關(guān)重要。在對(duì)建筑地基進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,進(jìn)行宏觀的把握,要嚴(yán)格的把握地基的承載能力,并且還要對(duì)建筑地基的變形和沉降等問(wèn)題進(jìn)行充分的考慮。對(duì)于層數(shù)較高的建筑物而言,其進(jìn)行地基的設(shè)計(jì)時(shí)通常都會(huì)將其設(shè)置在地下室,這樣就能夠有效的對(duì)地基的沉降程度降到最小,從而有效的保證了上層結(jié)構(gòu)的牢固性,提高了整個(gè)高層建筑的承載能力。除此之外,在進(jìn)行建筑地基設(shè)計(jì)的過(guò)程中,還要按照相關(guān)的規(guī)定對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)范。對(duì)于層數(shù)較多的建筑而言,通常都會(huì)對(duì)地基進(jìn)行相應(yīng)的處理來(lái)對(duì)高層建筑的沉降進(jìn)行有效的控制。
3.4提高耐久性
必須加強(qiáng)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì),在原來(lái)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中,沒(méi)有完全考慮建筑物在實(shí)際運(yùn)作中由于環(huán)境、條件的影響,從而導(dǎo)致建筑的可靠指數(shù)明顯降低。因此在對(duì)一般的高層建筑混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),主要都集中在造價(jià)、材料上,所以只有造價(jià)小、材料少的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才是滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)。如今人們的生活水平不斷地提高,對(duì)工程的質(zhì)量要求也相應(yīng)地得到提高,所以當(dāng)建筑物的特殊使用要求或者技術(shù)要求與經(jīng)濟(jì)成為主要矛盾時(shí),就要果斷地放棄經(jīng)濟(jì)這個(gè)指標(biāo)。
3.5扭轉(zhuǎn)問(wèn)題分析和幾何中心的確定
為了避免由于水平荷載和扭轉(zhuǎn)作用的建筑物破壞,結(jié)構(gòu)和布局應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的前提下,盡可能使建筑達(dá)到三心合一的目的。在水平荷載作用下,高層建筑扭轉(zhuǎn)功能取決于質(zhì)量分布。為了減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng),應(yīng)使建筑平面盡可能采用正方形、矩形、圓形、多邊形等簡(jiǎn)單形式。在某些情況下,街道景觀的要求和限制,城市規(guī)劃的高層建筑,不使用簡(jiǎn)單的平面結(jié)構(gòu),不規(guī)則的平面形成L形、T形、十字形等復(fù)雜形狀,在突出部分的寬度和厚度比的控制范圍規(guī)范允許的布局結(jié)構(gòu)。同時(shí),我們應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)在一個(gè)對(duì)稱(chēng)的狀態(tài)。建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)周期包括兩個(gè)方面:結(jié)構(gòu)的固有周期的合理控制和振動(dòng)控制周期可以使周期誤差的開(kāi)放性降低。
4、結(jié)束語(yǔ)
簡(jiǎn)而言之,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是高層建筑出現(xiàn)的基礎(chǔ),如何科學(xué)地進(jìn)行高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為行業(yè)的重點(diǎn),應(yīng)該突出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特性,結(jié)合高層建筑的特點(diǎn),把握高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和難點(diǎn),充分發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在整體性和機(jī)械性能上的優(yōu)勢(shì),設(shè)計(jì)出高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的精品,在實(shí)現(xiàn)高層建筑穩(wěn)定和安全的同時(shí),實(shí)現(xiàn)高層建筑舒適度和功能性的保證。
參考文獻(xiàn)
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[2]崔立成.鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010(01)
[3]張嵐.對(duì)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐的分析[J].廣東科技,2012(22).
關(guān)鍵詞:型鋼混凝土 設(shè)計(jì)規(guī)程 分析比較。
中圖分類(lèi)號(hào): TV331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱(chēng)SRC結(jié)構(gòu))是以型鋼為鋼骨并在型鋼周?chē)渲娩摻詈蜐仓炷恋穆袢胧浇M合結(jié)構(gòu)體系。具有強(qiáng)度高、剛度大、抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),故而被廣泛應(yīng)用于高層與高聳結(jié)構(gòu)、大跨結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)等。
1 我國(guó)SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范
我國(guó)對(duì)應(yīng)用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)研究起步較晚, 20世80年代才開(kāi)始對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行較系統(tǒng)的研究。西安建筑科技大學(xué)與原冶金部建筑研究總院最早開(kāi)始研究。為了指引我國(guó)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展,1998年原冶金部參考了日本鋼骨混凝土規(guī)范主持制定和頒布了我國(guó)第一部《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(YB9082-97)。2002年,由建設(shè)部在總結(jié)了我國(guó)近年來(lái)的研究成果的基礎(chǔ)上又頒布了《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ138-2001)。
2 我國(guó)兩部型鋼混凝土規(guī)程的設(shè)計(jì)區(qū)別
2.1SRC梁承載能力研究
SRC梁承載能力研究有兩部規(guī)程,都主要針對(duì)比較規(guī)則、常見(jiàn)的截面形式,但一般不影響實(shí)際的工程應(yīng)用。對(duì)于對(duì)稱(chēng)性差、較特殊的截面,規(guī)程中相應(yīng)內(nèi)容不多。
2.1.1JGJ規(guī)程
采用鋼筋混凝土計(jì)算理論,考慮到構(gòu)件受力后期粘結(jié)失效的客觀存在,將混凝土的極限壓應(yīng)變?nèi)?.003,并將《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ10-89)中的fcm改為fc,以降低構(gòu)建承受能力,而新的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002)為提高可靠度,統(tǒng)一將fcm改為fc,所以JGJ規(guī)程的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致其可靠度較《規(guī)范》(GB50010-2002)低。
2.2.2YB規(guī)程
采用強(qiáng)度疊加理論,將SRC分為鋼結(jié)構(gòu)部分和混凝土部分并分別計(jì)算,計(jì)算結(jié)果為實(shí)際承載能力下限值,偏于保守,而且對(duì)不對(duì)稱(chēng)截面計(jì)算精度不高。但計(jì)算方便簡(jiǎn)單,適合于截面試設(shè)計(jì)
2.2 偏心受壓構(gòu)件正截面承載能力
兩部規(guī)程關(guān)于偏壓構(gòu)件的正截面承載能力計(jì)算區(qū)別較大。 “YB規(guī)程”采用兩種疊加模式簡(jiǎn)單疊加方法和改進(jìn)疊加方法。計(jì)算比較方便,但計(jì)算結(jié)果相對(duì)保守,計(jì)算用鋼量偏大?!癑GJ規(guī)程”采用與鋼筋混凝土構(gòu)件正截面承載力計(jì)算相同的基本假定,以鋼筋混凝土偏心受壓柱正截面承載能力計(jì)算理論為基本模式,將型鋼腹板的應(yīng)化簡(jiǎn)化為拉壓矩形應(yīng)力圖,采用極限平衡法推導(dǎo)出簡(jiǎn)化計(jì)算方法,并對(duì)大、小偏心受壓情況分別給出了不同腹板的守彎承載力和受壓承載力的計(jì)算公式,在一定程度上保持了與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的連貫性?!癑GJ規(guī)程”的計(jì)算方法理論依據(jù)比較充分,但一般需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算[1]。
2.3梁柱節(jié)點(diǎn)抗剪承載能力
兩部規(guī)程逗分別對(duì)由型鋼混凝土柱與框架梁、型鋼混凝土梁、鋼筋混凝土梁和鋼筋組成的節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)剪力Vj和節(jié)點(diǎn)Vju抗剪承載能力建立了計(jì)算公式,并考慮承載力的抗震調(diào)整系數(shù)。兩部規(guī)程對(duì)于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪力設(shè)計(jì)值的計(jì)算,主要差別體現(xiàn)在對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)柱軸壓力有利作用考慮(V)。兩部規(guī)程雖然逗考慮柱軸壓力對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土約束的有力作用,但“YB規(guī)程”在計(jì)算公式中直接考慮軸壓力的有利作用,而“JGJ規(guī)程”則考慮軸壓比對(duì)混凝土的約束作用、“JGJ規(guī)程”更為詳細(xì)地考慮到在不同抗震等級(jí)、不同節(jié)點(diǎn)類(lèi)型情況下軸壓力影響的區(qū)別,分別建立了不同抗震等級(jí)、不同節(jié)點(diǎn)類(lèi)型、不同位置節(jié)點(diǎn)(一般層中節(jié)點(diǎn)、邊節(jié)點(diǎn)和頂層節(jié)點(diǎn))的抗剪承載力計(jì)算公式[2]。
2.4構(gòu)造要求
構(gòu)造要求對(duì)型鋼混凝土構(gòu)件的受力性能,尤其是抗震性能的影響很大、兩部規(guī)程對(duì)型鋼混凝土構(gòu)件均提出了詳細(xì)的構(gòu)造要求,包括構(gòu)件的縱筋配置、箍筋加密、保護(hù)層厚度、型鋼的寬厚比要求和型鋼含鋼率,以及體積配箍率的要求。相對(duì)來(lái)說(shuō),“JGJ規(guī)程”對(duì)構(gòu)造要求的規(guī)定更為詳細(xì)和全面,與“規(guī)范”(GBJ10=89)更為接近和相似。
3 結(jié)束語(yǔ)
“YB規(guī)程”以日本規(guī)程為基準(zhǔn),主要根據(jù)強(qiáng)度疊加原理建立構(gòu)件承載力計(jì)算理論,計(jì)算簡(jiǎn)單方便,但計(jì)算結(jié)果偏于保守?!癑GJ規(guī)程”以我國(guó)試驗(yàn)研究為依據(jù),基本上以鋼筋混凝土模式建立計(jì)算方法,計(jì)算過(guò)程和計(jì)算公式比較復(fù)雜,但計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確。SRC偏壓構(gòu)件正截面承載能力采用“JGJ規(guī)程”計(jì)算較為準(zhǔn)確,但是計(jì)算比較繁瑣。SRC梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)計(jì)算,采用兩部規(guī)程的計(jì)算結(jié)果相差不大?!癑GJ規(guī)程”采用“規(guī)范”(GBJ10-89)的模式,將節(jié)點(diǎn)的計(jì)算更加細(xì)化,準(zhǔn)確度有所提高。 “JGJ規(guī)程”相對(duì)“YB規(guī)程”的構(gòu)造要求更加嚴(yán)格和細(xì)化,與“規(guī)范”(GBJ10-89)計(jì)較相近。兩部規(guī)程在很多內(nèi)容上以“規(guī)范”(GBJ10-89)為基準(zhǔn),隨著新的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.》(GB50010-2002)的施行,兩部規(guī)程應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的修訂和統(tǒng)一。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);常見(jiàn)問(wèn)題
1.引言
隨著我國(guó)的城鎮(zhèn)化發(fā)展,建筑需求量猛增,尤其是對(duì)住宅類(lèi)建筑的需求,建筑行業(yè)隨之迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因其具備強(qiáng)度高、延性好、安全系數(shù)高和抗震性能好等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用于我國(guó)建筑物的整體框架建造中。然而近年來(lái),隨著建筑技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,建筑功能逐漸向多樣化和全面化發(fā)展,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也逐漸向復(fù)雜化發(fā)展,其設(shè)計(jì)難度越來(lái)越高,因而在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了諸多問(wèn)題,嚴(yán)重影響了建筑工程的質(zhì)量和建筑物的使用壽命,有些甚至造成了施工期結(jié)構(gòu)倒塌事故的發(fā)生。因此,針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題采取有效措施予以解決,對(duì)于提高建筑工程的質(zhì)量和安全性,保證人民生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題
2.1地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題
(1)天然地基的獨(dú)立基礎(chǔ)。在進(jìn)行天然地基的獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),有些設(shè)計(jì)十分不合理,其采用斜面坡度大于1:3的錐體形式,導(dǎo)致錐體部分的混凝土很難振搗密實(shí),只能在現(xiàn)場(chǎng)施工采用人工拍打振搗,然而這種方式處理的混凝土無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求[1]。(2)地下室底板和外墻配筋。因地下室具有提高建筑地基承載力、增加建筑結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性以及減小地震破壞程度的作用,故很多建筑工程都設(shè)置地下室結(jié)構(gòu)。然而,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地下室設(shè)計(jì)時(shí),總是忽略建筑物竣工后樓體的沉降現(xiàn)象,進(jìn)而引發(fā)附加應(yīng)力對(duì)地下室的作用,造成地下室底板承載能力不足而開(kāi)裂,尤其是采用天然地基的建筑,對(duì)其影響更加顯著。另外,在地下室底板與外墻配筋的計(jì)算中,經(jīng)常出現(xiàn)計(jì)算與實(shí)際情況不相符的問(wèn)題,最終導(dǎo)致外墻水平分布筋過(guò)多,豎向受力筋數(shù)量偏少以及扶壁柱配筋不足。(3)地下水位的影響。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),還應(yīng)考慮地下水位對(duì)建筑物的影響,特別是地下水位較高的情況下,更要重視建筑防水與降水問(wèn)題,否則將在建筑工程后期影響工程的進(jìn)度和質(zhì)量。
2.2上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題
(1)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)及其連梁。在進(jìn)行框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),經(jīng)常出現(xiàn)剪力墻布置不均勻的問(wèn)題,甚至出現(xiàn)單肢剛度過(guò)大的剪力墻,從而導(dǎo)致應(yīng)力過(guò)于集中,嚴(yán)重影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性,增大其被地震破壞的可能性[2]。另外,在設(shè)計(jì)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)相連接的連梁等構(gòu)件時(shí),如果剪力墻布置不均勻或剛度參差不齊,就會(huì)極大增加連梁與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的接觸性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度。(2)梁支座。在建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中,很多設(shè)計(jì)人員將梁與柱子間或梁之間接觸的梁支座部分作為不可轉(zhuǎn)動(dòng)的剛域,設(shè)計(jì)成固定支座,這樣的設(shè)計(jì)在某些情況下是不合理的。例如,當(dāng)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架梁與剪力墻正面垂直相交,并且剪力墻對(duì)梁的約束力較弱時(shí),就不再需要固定的支座。(3)其他設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)問(wèn)題。在鋼筋混凝土的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,還普遍存在一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。例如,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)局部受力過(guò)大導(dǎo)致的挑梁變形與墻體外閃問(wèn)題;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移沒(méi)有滿(mǎn)足規(guī)定的側(cè)移限值要求問(wèn)題;鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋保護(hù)層厚度取值問(wèn)題;框架梁端縱向受拉鋼筋配筋率問(wèn)題等等。
2.3裂縫問(wèn)題
(1)結(jié)構(gòu)裂縫。在鋼筋混凝土澆筑過(guò)程中,不同構(gòu)件間的剛度差異極易導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)中形成剛度薄弱區(qū),從而造成鋼筋混凝土中出現(xiàn)裂縫,即為結(jié)構(gòu)裂縫。這種裂縫多出現(xiàn)在建筑物墻角處及樓板的板端處。(2)構(gòu)造裂縫。不規(guī)范的操作和不到位的技術(shù)是導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)構(gòu)造裂縫的主要原因。例如,混凝土的水灰比錯(cuò)誤;澆筑混凝土?xí)r振搗不充分;模板位置發(fā)生變化;支架下沉;脫模過(guò)早;混凝土養(yǎng)護(hù)不利等。(3)溫度裂縫。溫度裂縫是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的裂縫,其形成原因主要是外界溫度變化較大時(shí),混凝土隨著溫差發(fā)生熱脹冷縮,從而形成裂縫。溫度裂縫多出現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的屋面層。(4)收縮裂縫?;炷两Y(jié)構(gòu)在硬化過(guò)程中,會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致水分部分流失,從而造成混凝土收縮形成收縮裂縫。另外,在混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中,還會(huì)繼續(xù)發(fā)生硬化、碳化和脫水現(xiàn)象,即使在達(dá)到28天齡期后也不會(huì)停止,這也會(huì)形成收縮裂縫。
3.優(yōu)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)策
3.1完善地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
在進(jìn)行建筑的地基設(shè)計(jì)時(shí),天然地基應(yīng)優(yōu)先采用階梯形獨(dú)立基礎(chǔ),并在設(shè)計(jì)獨(dú)立基礎(chǔ)間的拉梁時(shí),充分考慮梁坡上擴(kuò)散角內(nèi)土的重量,適當(dāng)增大配筋或混凝土強(qiáng)度,從而保證獨(dú)立基礎(chǔ)間的拉梁結(jié)構(gòu)具有足夠的穩(wěn)定性。對(duì)于有地下室的建筑,為防止地下室底板因整體沉降而產(chǎn)生開(kāi)裂,應(yīng)在設(shè)計(jì)時(shí)在地下室底板與持力層間采取褥墊處理措施;如果是天然地基,附加應(yīng)力的影響會(huì)更大,這時(shí)就需要在地下室底板與持力層之間采取支護(hù)的保護(hù)措施[3]。另外,對(duì)于地下水位季節(jié)性變化較大的地區(qū),還應(yīng)綜合考慮不同水位對(duì)底板的影響,求出包絡(luò)圖,再依據(jù)包絡(luò)圖做好建筑本身的防水和排水設(shè)計(jì),并做好配筋設(shè)計(jì)。在計(jì)算配筋時(shí),一定要對(duì)地下室底板和外墻采用統(tǒng)一的配筋計(jì)算方法,使其標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。
3.2優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
首先,在進(jìn)行框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)遵循多道設(shè)防的設(shè)計(jì)原則,并保證其結(jié)構(gòu)布置及形狀的規(guī)則性,使整個(gè)結(jié)構(gòu)的各部分剛性一致,避免應(yīng)力過(guò)于集中,從而提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性,增強(qiáng)其抵抗外來(lái)破壞力的能力。其次,對(duì)剪力墻的梁和柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),應(yīng)嚴(yán)格按照強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎和強(qiáng)大節(jié)點(diǎn)的要求進(jìn)行,并在挑梁端頭設(shè)置構(gòu)造柱,將每層的挑梁連接在一起,有效避免挑梁變形和墻體外閃,從而提升建筑的抗震性。另外,梁的支座形式應(yīng)根據(jù)工程具體情況來(lái)確定,有時(shí)設(shè)計(jì)為鉸接支座更加合理,絕不可全部設(shè)計(jì)為固定式。
3.3加大裂縫控制力度
在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)裂縫的防治處理也是其中的重要內(nèi)容。在容易產(chǎn)生裂縫的部位應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力混凝土澆筑方式,并在預(yù)埋管線時(shí),利用設(shè)置支架的方式固定管線,同時(shí)在管線交叉部位應(yīng)用固定接線盒,從而降低各種裂縫出現(xiàn)的幾率,提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和牢固性。
4.結(jié)束語(yǔ)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因其具備的強(qiáng)度大、延性好、整體性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用,但同時(shí)也存在著自身重量大、抗裂性不好、性質(zhì)偏脆等缺點(diǎn),因此在設(shè)計(jì)中除了以上問(wèn)題以外,還存在著諸多問(wèn)題,而且涉及范圍較廣。因此,廣大設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵循國(guó)家的有關(guān)規(guī)定,結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行不斷總結(jié),從而在設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步提升鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。
參考文獻(xiàn)
[1]錢(qián)啟軍.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題探討.工業(yè)設(shè)計(jì),2012(2):106.
【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);混凝土;溫度應(yīng)力筋;強(qiáng)柱弱梁
我們?cè)诮ㄖO(shè)計(jì)中都是要嚴(yán)格按照《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的,但是,在設(shè)計(jì)中我們發(fā)現(xiàn),對(duì)于有些問(wèn)題,規(guī)范中表述的相對(duì)籠統(tǒng),或者這些問(wèn)題就目前的情況來(lái)看,還不能作出更準(zhǔn)確的規(guī)定,沒(méi)有辦法進(jìn)一步量化。對(duì)于這些問(wèn)題,我們就要結(jié)合實(shí)際,發(fā)揮主觀能動(dòng)性,科學(xué)、嚴(yán)密地進(jìn)行設(shè)計(jì)。接下來(lái),我們對(duì)設(shè)計(jì)工作中遇到的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行一一探討。
1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。一個(gè)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往是這五個(gè)方面的最佳結(jié)合。完美的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是在努力追求這五個(gè)方面的最佳結(jié)合的過(guò)程中產(chǎn)生的,適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員最終努力的目標(biāo),是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳體現(xiàn)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般在建筑設(shè)計(jì)之后,“受制”于建筑設(shè)計(jì),但又“反制”于建筑設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能破壞建筑設(shè)計(jì),應(yīng)滿(mǎn)足、實(shí)現(xiàn)各種建筑要求;建筑設(shè)計(jì)不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍,不能超出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定建筑設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn),從這個(gè)意義上講,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得更為重要,雖然一棟標(biāo)志性建筑物建成后,人們只知道建筑師的名字,但一個(gè)適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是工程師們的驕傲和成就。
2 超大跨度混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際取值問(wèn)題
《規(guī)范》中對(duì)跨度較大的混凝土結(jié)構(gòu)的最大跨度問(wèn)題也做了一些規(guī)定,最主要的有兩條:1)規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的時(shí)候要保證兩個(gè)伸縮縫之間的間距要不大于60m;2)施工過(guò)程中,如果采用后澆帶分段施工,并且采取一定的措施減小預(yù)應(yīng)力的影響、減少混凝土因溫度變化的影響及其變化后可以適當(dāng)?shù)募哟笊炜s縫之間的距離。這樣的規(guī)定是很籠統(tǒng)的,我們?cè)谠O(shè)計(jì)、施工的過(guò)程中是很難把握的。采取什么樣的措施才能保證伸縮縫之間的間距加大而不會(huì)對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及安全造成影響,在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn),影響這一跨度之間距離取值的主要影響因素有兩個(gè)方面:1)不同地區(qū)之間氣候不同,環(huán)境溫度的溫差不同;2)混凝土標(biāo)號(hào)不同,它們的預(yù)應(yīng)力收縮情況不同。我們以某地區(qū)為例,這個(gè)地區(qū)的氣候相對(duì)比較溫暖,環(huán)境溫差比較小,實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)單層混凝土結(jié)構(gòu)的最大跨度可以達(dá)到70m,我們對(duì)這個(gè)地區(qū)大跨度混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽樣調(diào)查以后發(fā)現(xiàn)在這個(gè)區(qū)域如果鋼筋混凝土的跨度超過(guò)70m,就必須采取相應(yīng)的措施,如果小于這個(gè)取值則不用采取特別的措施,建筑物不會(huì)出現(xiàn)明顯的裂縫。但是,在增大伸縮縫間距的情況下,對(duì)梁柱配筋問(wèn)題要進(jìn)行必要的調(diào)整。因?yàn)楫?dāng)我們?cè)黾愉摻罨炷量缍鹊那闆r下,中部區(qū)域和一些角落部分的預(yù)應(yīng)力情況會(huì)發(fā)生明顯的變化,因此,我們可采取以下幾點(diǎn)措施:1)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的長(zhǎng)向鋼筋要加強(qiáng),盡量采取雙層設(shè)計(jì);2)較大面積混凝土結(jié)構(gòu)中間部分除了增加配筋外,還要特別注意兩側(cè)梁柱和邊梁的預(yù)應(yīng)力影響;3)在框架結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超過(guò)70m的時(shí)候應(yīng)該采取添加防裂添加劑等特殊的措施;4)做好結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力分析,充分考慮當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓闆r。
3 溫度應(yīng)力筋的設(shè)置問(wèn)題
溫度對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響是很大的,所以在設(shè)計(jì)時(shí)要在必要的時(shí)候視具體情況設(shè)置溫度應(yīng)力筋,關(guān)于這一點(diǎn),《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中也作出了規(guī)定,但是表述的不夠明確,只是說(shuō)在受溫度收縮應(yīng)力影響較為嚴(yán)重的地方,鋼筋與鋼筋之間的距離應(yīng)在15mm~20mm之間,同時(shí),在未配筋表面一般情況下要布置一定數(shù)量的溫度收縮筋,在現(xiàn)澆板面上的配筋率要大于0.1%。實(shí)際上,溫度收縮應(yīng)力較大區(qū)域的概念我們是很難把握的,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,技術(shù)人員所采用的標(biāo)準(zhǔn)是有差異的。根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程中的總結(jié),我認(rèn)為在面積較小、結(jié)構(gòu)上較短的建筑部分,應(yīng)該在樓面的邊跨部分和屋面等關(guān)鍵的部位設(shè)置一定的溫度應(yīng)力筋,防止因?yàn)闇囟鹊淖兓霈F(xiàn)裂縫。在較長(zhǎng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,要盡量采用雙層結(jié)構(gòu)筋的設(shè)計(jì)。對(duì)于地下室的處理,當(dāng)筏板的厚度在12cm以上時(shí),為了防止溫度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響,可以在筏板中間部分設(shè)置溫度應(yīng)力筋,這也是防止大體積混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力收縮時(shí)通常采用的重要措施。對(duì)于這種情況我根據(jù)自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為,配筋量應(yīng)該為1/2筏板厚的0.1%。
4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁柱抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題
對(duì)于鋼筋混凝土的抗震問(wèn)題,我們?cè)谠O(shè)計(jì)中通常是堅(jiān)持強(qiáng)柱弱梁的原則,這是結(jié)合我們?cè)O(shè)計(jì)中能達(dá)到建筑物遇到小的地震時(shí)不被損壞,遇到中型地震后能夠修復(fù),遇到大的地震時(shí)整個(gè)建筑物不倒塌的目標(biāo)而提出來(lái)的,并且一直以來(lái)我們?cè)O(shè)計(jì)人員也是這樣堅(jiān)持的。提出的所謂強(qiáng)柱弱梁主要是考慮到如果一個(gè)建筑物的梁壞了,只會(huì)導(dǎo)致建筑物局部受到損壞,但是如果柱子壞了,就會(huì)導(dǎo)致建筑物的整個(gè)受力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,出現(xiàn)整體建筑坍塌的現(xiàn)象。但是,在實(shí)際操作過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn),建筑物的柱也不是越強(qiáng)越好,柱的軸壓比也不能太高,如果軸壓比過(guò)高,在大地震發(fā)生時(shí)將對(duì)建筑物的邊柱產(chǎn)生最少30%以上的附加軸力,這對(duì)建筑物的安全問(wèn)題是致命性的。因此,不是強(qiáng)柱弱梁就一定能夠保證建筑物不倒塌。我們通常要注意以下幾個(gè)方面:1)控制好建筑物的柱軸壓比,保證這個(gè)比率在各種建筑物中不超過(guò)1%,并且要對(duì)重點(diǎn)部位的柱斷面和配筋進(jìn)行特別處理,對(duì)角柱和邊柱要加強(qiáng),通常要加密箍筋。2)科學(xué)配置框架柱和小截面柱的鋼筋,確保不小于20,矩形的柱面我們要采用對(duì)稱(chēng)配筋的方法,增強(qiáng)穩(wěn)定性。3)巧妙設(shè)計(jì)梁配筋,對(duì)于梁的配筋來(lái)說(shuō)我們應(yīng)該加強(qiáng)梁中部的配筋,而支座部分的配筋可以根據(jù)情況適當(dāng)降低,這樣有利于形成梁鉸機(jī)制,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),因梁端的塑性鉸作用而增加柱的實(shí)際承載能力。
5 附加鋼筋的使用問(wèn)題
我們?cè)谠O(shè)計(jì)中總會(huì)遇到一些設(shè)計(jì)人員出于對(duì)建筑整體牢固性的考慮,不經(jīng)過(guò)力學(xué)分析而保守的設(shè)置一些附加筋。但是我們都知道,如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)計(jì)算,沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格受力分析就這樣做,如果這個(gè)附加筋是多余的,那就是資源浪費(fèi)。這種情況最多的出現(xiàn)在梁上起柱和次梁的設(shè)計(jì)中,有些設(shè)計(jì)人員就是在梁上盲目的設(shè)置一些附加鋼筋,實(shí)際上,這樣做是沒(méi)有必要的?!兑?guī)范》中有這樣的規(guī)定:“位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應(yīng)全部由附加橫向鋼筋(箍筋,吊筋)承擔(dān),附加橫向鋼筋宜采用箍筋?!睘槭裁催€有這么多設(shè)計(jì)人員這么做,是因?yàn)樗麄冨e(cuò)誤的認(rèn)為次梁或者柱的負(fù)荷會(huì)落在主梁的截面上,因此,通常都設(shè)置了橫向鋼筋。我們稍加分析就知道,這個(gè)負(fù)荷不是通過(guò)柱內(nèi)鋼筋傳遞的,而是通過(guò)柱面鋼筋混凝土傳給梁的,因此,在梁中設(shè)置橫向附加筋是多余的。
一、混凝土結(jié)構(gòu)課程特點(diǎn)
1. 課程內(nèi)容
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程為土木工程專(zhuān)業(yè)必修的重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,該課程主要包括以下內(nèi)容:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件(其中包括受彎構(gòu)件、受剪構(gòu)件、受壓(拉)構(gòu)件、受扭構(gòu)件等)設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原理、鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工業(yè)廠房設(shè)計(jì)等內(nèi)容。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)可使學(xué)生掌握工程結(jié)構(gòu)的受力性能分析、設(shè)計(jì)方法、以及如何利用現(xiàn)有的規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),為以后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等其它專(zhuān)業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。
2. 課程特點(diǎn)
作為土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的學(xué)科基礎(chǔ)平臺(tái)課程,混凝土結(jié)構(gòu)課程與前續(xù)課程理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)及建筑材料等課程密切相關(guān),又是后續(xù)課程高層建筑結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、特種結(jié)構(gòu)、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。它有理論基礎(chǔ),又包含很多經(jīng)驗(yàn)公式,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中受彎、受壓構(gòu)件承載力的計(jì)算,有較好的簡(jiǎn)化力學(xué)模型,易于理解。而抗剪承載力、變形、裂縫寬度計(jì)算多采用半經(jīng)驗(yàn)半理論公式。抗扭承載力計(jì)算則基于試驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)而給出經(jīng)驗(yàn)公式,不易從理論上理解。解決一個(gè)問(wèn)題往往需要不止一個(gè)而是一系列的經(jīng)驗(yàn)公式,公式中含有的符號(hào)眾多。另外,混凝土截面的延性、耐久性設(shè)計(jì)為概念設(shè)計(jì)。
混凝土結(jié)構(gòu)課程的學(xué)習(xí)應(yīng)結(jié)合相關(guān)的現(xiàn)行行業(yè)規(guī)范?!痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)是教學(xué)的重要規(guī)范依據(jù),其中條文較多,在學(xué)習(xí)課本的基礎(chǔ)上與規(guī)范相結(jié)合,理解規(guī)范條文,明確構(gòu)造要求。
混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)實(shí)用性強(qiáng),一般為:樓蓋設(shè)計(jì)和單層廠房設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是對(duì)整個(gè)教學(xué)效果的總結(jié)和應(yīng)用,與工程應(yīng)用技能的培養(yǎng)緊密相關(guān),課程設(shè)計(jì)教學(xué)的效果決定了綜合性應(yīng)用技能培養(yǎng)的成效。
同時(shí)隨著建筑科學(xué)的先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,教學(xué)內(nèi)容不斷更新,以及“大土木”的寬口徑教學(xué)計(jì)劃的要求,課時(shí)普遍被壓縮,從而造成學(xué)時(shí)減少、內(nèi)容增多的矛盾,所以有必要調(diào)整目前的傳統(tǒng)教學(xué)模式,以適應(yīng)新的教學(xué)要求。
二、混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)存在的主要問(wèn)題
1. 教材問(wèn)題
從教育教學(xué)改革的目標(biāo)要求看,缺乏適用于一般院校特別是專(zhuān)科層次的,在體系、內(nèi)容與闡述方式等方面均有所突破的教材。筆者曾主講過(guò)工程造價(jià)、工程管理等專(zhuān)業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)等課程,從接觸的各類(lèi)本專(zhuān)科教材看,混凝土結(jié)構(gòu)教材體系編排雷同,內(nèi)容沒(méi)有變化,缺乏個(gè)性和特色。例如:現(xiàn)有教材依然按照專(zhuān)門(mén)化人才培養(yǎng)模式安排內(nèi)容,由學(xué)習(xí)基本構(gòu)件設(shè)計(jì)開(kāi)始,然后是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),兩部分內(nèi)容相互割裂、缺乏聯(lián)系。又如,在基本構(gòu)件部分過(guò)于重視破壞機(jī)理的研究和理論推導(dǎo),很容易使學(xué)生陷入概念、符號(hào)、公式、系數(shù)中,對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏懼感、喪失信心、失去興趣。又如,對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件只強(qiáng)調(diào)局部而不是整體,其結(jié)果是學(xué)生較孤立地學(xué)習(xí)了一些設(shè)計(jì)理論,卻不能理解結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的功能,搞不清一個(gè)具體的工程結(jié)構(gòu)應(yīng)承受和傳遞哪些荷載,以及為保證傳遞過(guò)程的完成而采取的各種措施,在頭腦中并未建立起較清晰的整體結(jié)構(gòu)概念,不利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng),即使靠課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練也難以彌補(bǔ)學(xué)生這種先天不足。因此,對(duì)講授內(nèi)容深廣度的把握基本取決于教師本人,帶有一定的隨意性和盲目性,在學(xué)時(shí)減少的情況下,教師為保證基本構(gòu)件部分的理論體系完整,常常是刪減結(jié)構(gòu)體系和實(shí)踐性較強(qiáng)的內(nèi)容。
2. 教學(xué)安排問(wèn)題
混凝土結(jié)構(gòu)是一門(mén)理論性、工程實(shí)踐性均很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué),既需要力學(xué)、數(shù)學(xué)、材料學(xué)等課程作基礎(chǔ),又需要涉及實(shí)際工程結(jié)構(gòu)物。在教學(xué)安排上,專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課缺乏必要的聯(lián)系,未形成完整的體系,專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)沒(méi)有真正起到基礎(chǔ)和支撐專(zhuān)業(yè)課的作用,加之混凝土結(jié)構(gòu)理論內(nèi)容豐富、工程實(shí)踐性強(qiáng),致使該課程普遍存在教師難教、學(xué)生難學(xué)的問(wèn)題,學(xué)生不能將所學(xué)知識(shí)真正融會(huì)貫通,建立起較清晰的結(jié)構(gòu)概念。例如,力學(xué)課程中并沒(méi)有深入講授多跨連續(xù)梁內(nèi)力的計(jì)算方法以及內(nèi)力包絡(luò)圖的概念和求法,致使混凝土結(jié)構(gòu)課程中的梁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的計(jì)算方法和理論相對(duì)于學(xué)生的知識(shí)體系來(lái)說(shuō),有一些高不可攀,很多學(xué)生在學(xué)習(xí)基本構(gòu)件時(shí)還得心應(yīng)手,到了梁板結(jié)構(gòu)這一部分就很難領(lǐng)會(huì)其中的精髓,從而喪失學(xué)習(xí)興趣。
3. 教學(xué)方法缺乏針對(duì)性
多年來(lái)我們習(xí)慣了以教為中心的教學(xué)模式,教學(xué)中主要采用的是灌輸式的教學(xué)方法,教學(xué)時(shí)過(guò)分注重課程本身的完整性卻忽視了課程的針對(duì)性和實(shí)用性,忽視了對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)造性思維能力、綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng),沒(méi)有充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體作用。另外,教學(xué)過(guò)程中只注重講授書(shū)本知識(shí),而忽略了理論與實(shí)踐相結(jié)合。在教學(xué)過(guò)程中不注重規(guī)范的講解與應(yīng)用,沒(méi)有使學(xué)生養(yǎng)成查規(guī)范的良好習(xí)慣,使學(xué)生感覺(jué)知識(shí)比較抽象,即使完成了樓蓋、工業(yè)廠房的課程設(shè)計(jì),學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思想也沒(méi)有掌握,教學(xué)效果不夠理想。
三、對(duì)混凝土課程教學(xué)改革的幾點(diǎn)建議
1. 教學(xué)內(nèi)容的改革
課程內(nèi)容要精減、優(yōu)化,突出重點(diǎn),講透難點(diǎn),避免教學(xué)資源的浪費(fèi)。例如,在建筑工程相關(guān)的專(zhuān)業(yè)中,鋼筋和混凝土的材料性能在《建筑材料》、《建筑工程施工》、《混凝土結(jié)構(gòu)》、《建筑構(gòu)造》、《建筑力學(xué)》等多門(mén)課程中重復(fù)出現(xiàn)。對(duì)于類(lèi)似先修課程中已將講授過(guò)的知識(shí)可以取消,保證知識(shí)結(jié)構(gòu)體系在全面無(wú)遺漏的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)潔明快,有利于學(xué)生接受。另外,對(duì)一些復(fù)雜的且有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)引入的公式的講解過(guò)程中,應(yīng)以重點(diǎn)內(nèi)容為主線,避免大段公式的推導(dǎo),只講思路、脈絡(luò)、公式符號(hào)含義、應(yīng)用條件、物理意義等,如等效矩形應(yīng)力圖形混凝土受壓區(qū)高度x、偏心距增大系數(shù)η等。
在精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容的同時(shí),要求教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容適應(yīng)面要寬,要抓住培養(yǎng)學(xué)生工程綜合能力這條主線,適當(dāng)補(bǔ)充教材上沒(méi)有的教學(xué)內(nèi)容,縮短學(xué)生從畢業(yè)到將來(lái)參加實(shí)際工作時(shí)在知識(shí)上的差距。例如,在設(shè)計(jì)方法一章中,增加了由原始資料求荷載效應(yīng)的例題和作業(yè),有目的地訓(xùn)練學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中“導(dǎo)荷載”的能力。對(duì)于恒荷載,可以根據(jù)構(gòu)件建筑構(gòu)造,從荷載規(guī)范中查出相應(yīng)材料重力密度,進(jìn)而計(jì)算出面荷載,對(duì)于活荷載可以從荷載規(guī)范中查出。對(duì)正常使用極限狀態(tài),要讓學(xué)生自己從荷載規(guī)范中查出相應(yīng)荷載的組合值系數(shù)、準(zhǔn)永久值系數(shù)和頻遇值系數(shù)。另外,教學(xué)內(nèi)容中還應(yīng)融入建筑法規(guī)的教育和職業(yè)道德的內(nèi)容,在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生良好的質(zhì)量意識(shí)、責(zé)任意識(shí)等職業(yè)素質(zhì)。同時(shí),要加強(qiáng)理解現(xiàn)行規(guī)范(如混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010)、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2012)、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50204-2002,2011版)、建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50068-2001)等),使學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)行規(guī)范相結(jié)合,不與實(shí)際工作相脫節(jié)。
教學(xué)內(nèi)容也要體現(xiàn)本學(xué)科的科學(xué)研究和工藝、技術(shù)改進(jìn)的新信息和最新成果,充分反映學(xué)科前沿的動(dòng)態(tài),注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中,不能只局限于書(shū)本上的內(nèi)容,而應(yīng)當(dāng)跟蹤國(guó)內(nèi)外土木工程學(xué)科的先進(jìn)成果,把新理論、新方法、新材料、新技術(shù)、新工藝及時(shí)融入于課程之中,如增設(shè)新型混凝土結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用方面的內(nèi)容;介紹諸如高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、纖維混凝土結(jié)構(gòu)、新型樓蓋結(jié)構(gòu)等內(nèi)容,以此擴(kuò)大學(xué)生的視野,激發(fā)其上進(jìn)心和求知欲。
隨著計(jì)算機(jī)分析軟件及繪圖軟件的普及和大量使用,出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)分析和繪圖逐步取代傳統(tǒng)手算方法和手工繪圖的趨勢(shì),特別是對(duì)大型和高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更是如此。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)。因此,在混凝土結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)中,也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生計(jì)算機(jī)分析和繪圖能力的培養(yǎng);重視訓(xùn)練學(xué)生的空間想象能力和創(chuàng)新思維能力。使理論內(nèi)容的講授和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)協(xié)調(diào)同步進(jìn)行是當(dāng)前教學(xué)的迫切需要。
2. 教學(xué)方法的改革
為了增強(qiáng)課堂教學(xué)的互動(dòng)性,可以采用“討論式”啟發(fā)性的教學(xué)方法,通過(guò)寫(xiě)讀書(shū)報(bào)告,學(xué)生上講臺(tái),課程重點(diǎn)、難點(diǎn)專(zhuān)題討論等方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,將教師的主導(dǎo)與學(xué)生的主體作用合理地結(jié)合起來(lái),師生互動(dòng),提高教學(xué)質(zhì)量。必要的時(shí)候也可以采用看錄像、做試驗(yàn)的方式。例如,對(duì)于材料的實(shí)際性能特點(diǎn)和構(gòu)件的實(shí)際受力行為,安排課時(shí)讓學(xué)生親自動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn),若不能做實(shí)驗(yàn)則可以采用播放錄像的方式讓學(xué)生了解一些實(shí)驗(yàn)過(guò)程,同時(shí)把先進(jìn)的應(yīng)用軟件運(yùn)用于多媒體教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,發(fā)揮多媒體在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì),幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)生的空間概念和感性認(rèn)識(shí),從而提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效率。
教師在傳授理論知識(shí)的同時(shí)要和實(shí)際工程聯(lián)系起來(lái),例如,開(kāi)課之前帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí),使學(xué)生對(duì)梁橋等常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式和梁、板、柱等常見(jiàn)的基本構(gòu)件建立一些初步直觀的認(rèn)識(shí);在講到混凝土構(gòu)件時(shí),應(yīng)結(jié)合教室內(nèi)的梁、板、柱構(gòu)件進(jìn)行講解;在講到廠房結(jié)構(gòu)的組成時(shí),可以把學(xué)生帶到學(xué)校的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)大廳(單層廠房結(jié)構(gòu))內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解,學(xué)生很快就明白了課堂教學(xué)的內(nèi)容,由此可知到工程實(shí)地講解,通俗易懂,使學(xué)生有較深刻的感性認(rèn)識(shí),加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的掌握,同時(shí)還可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)周邊環(huán)境建筑的觀察力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
由于學(xué)時(shí)有限,我們不可能講解教材上的所有內(nèi)容,也不能講授的內(nèi)容平均分配時(shí)間, 重點(diǎn)內(nèi)容應(yīng)該多安排課時(shí)進(jìn)行精講,比如受彎構(gòu)件的正截面和斜截面承載力計(jì)算就應(yīng)該是整本書(shū)的重中之重。
由于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程符號(hào)、公式的數(shù)量很多,對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō),要在短時(shí)間內(nèi)完全記住困難較大。考試時(shí)不妨借鑒現(xiàn)在的執(zhí)業(yè)資格考試的形式,就是采用完全開(kāi)卷的方式,既允許學(xué)生把自己認(rèn)為考試時(shí)需要參考的內(nèi)容寫(xiě)在一張備考紙上,考試時(shí)只準(zhǔn)許帶該備考紙,不得再帶其他任何相關(guān)資料,在交卷時(shí),備考紙與試卷一并交回,并且作為平時(shí)成績(jī)的一部分。從幾年的實(shí)行情況看,這種考試方法效果比較好,主要表現(xiàn)在:學(xué)生不必再像閉卷考試時(shí)對(duì)概念、公式進(jìn)行死記硬背,可以將學(xué)習(xí)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)Ω拍睢⒐降睦斫?、?yīng)用,提高了分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力,這在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)中有所反應(yīng),學(xué)生表現(xiàn)出較強(qiáng)的綜合應(yīng)用知識(shí)能力和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)考核中,可以采用計(jì)算書(shū)、結(jié)構(gòu)施工圖紙的評(píng)定與課程設(shè)計(jì)答辯相結(jié)合方式進(jìn)行。軟件應(yīng)用與課程設(shè)計(jì)緊密相關(guān),故可以不做單獨(dú)考核。
關(guān)鍵詞:建筑;現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu);后澆帶施工
中圖分類(lèi)號(hào): TS958 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
概述
當(dāng)增大結(jié)構(gòu)伸縮縫間距或者不設(shè)置伸縮縫時(shí),為防止結(jié)構(gòu)開(kāi)裂,可以加設(shè)后澆帶。后澆帶兩側(cè)應(yīng)采用鋼筋支架鋼絲網(wǎng)隔斷,并由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員確定兩側(cè)斷面形式,保持內(nèi)部清潔,做好鋼筋的除銹,將兩側(cè)混凝土鑿毛,涂刷界面劑,澆筑完畢注意養(yǎng)護(hù)。施工后澆帶的設(shè)計(jì)和施工直接影響到結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性,應(yīng)做好后澆帶的設(shè)計(jì)與施工,確保結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
一、關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)
(一)什么是混凝土結(jié)構(gòu)
以混凝土為主要材料制成的結(jié)構(gòu)成為混凝土結(jié)構(gòu)
(二)混凝土結(jié)構(gòu)的類(lèi)型
素混凝土:素混凝土是針對(duì)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等而言的。素混凝土是鋼筋混凝土的重要組成部分,由水泥、砂(細(xì)骨料)、石子(粗骨料)、礦物參合料、外加劑等,按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。當(dāng)構(gòu)件的配筋率小于鋼筋混凝土中縱向受力鋼筋最小配筋百分率時(shí),應(yīng)視為素混凝土結(jié)構(gòu)。
鋼筋混凝土:當(dāng)在混凝土中配以適量的鋼筋,則為鋼筋混凝土。
預(yù)應(yīng)力混凝土:預(yù)應(yīng)力混凝土是在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載之前,利用張拉配在混凝土中的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋而使混凝土受到擠壓,所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力可以抵消外荷載所引起的大部分或全部拉應(yīng)力,也就提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂度。
(三)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)和其他材料的結(jié)構(gòu)相比,混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是:整體性好,可灌筑成為一個(gè)整體;可模性好,可灌筑成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu);耐久性和耐火性好;工程造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用低。缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)是:混凝土抗拉強(qiáng)度低,部分地采用了鋼筋混凝土樓板。容易出現(xiàn)裂縫;結(jié)構(gòu)自重比鋼、木結(jié)構(gòu)大;室外施工受氣候和季節(jié)的限制;新舊混凝土不易連接,增加了補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)的困難。
二、關(guān)于后澆帶的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)
(一)什么是后澆帶及后澆帶的作用和種類(lèi)
后澆帶是指在現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,只在施工期間留存的臨時(shí)性的帶形縫,起到消化沉降收縮變形的作用,根據(jù)工程需要,保留一定時(shí)間后,再用混凝土澆筑密實(shí)成為連續(xù)整體的結(jié)構(gòu)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市中超長(zhǎng)結(jié)構(gòu),大底盤(pán)多塔式結(jié)構(gòu)或形體不規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑不斷涌現(xiàn)。特別是對(duì)地下防水有特殊要求的超大面積地下建筑的不斷出現(xiàn)。廣大建筑師為了建筑立面及空間使用功能的要求,又往往希望結(jié)構(gòu)工程師不留變形縫。這就要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)者必須認(rèn)真對(duì)待由于超長(zhǎng)給結(jié)構(gòu)帶來(lái)的不利影響,因?yàn)樵凇痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010-2002,以下簡(jiǎn)稱(chēng)混凝土規(guī)范)中,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距有著嚴(yán)格的要求。當(dāng)增大結(jié)構(gòu)伸縮縫間距或者是不設(shè)置伸縮縫時(shí),必須采取切實(shí)可行的措施,防止結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。在適當(dāng)增大伸縮縫最大間距的各項(xiàng)措施中,可以在結(jié)構(gòu)施工階段采取必要的保溫等防裂措施,用以減小混凝土收縮不利影響,或者用設(shè)置施工后澆帶的方法增大伸縮縫最大間距。我國(guó)建筑施工常用的做法是設(shè)置施工后澆帶。當(dāng)建筑物存在較大的高差,但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)具體情況可不設(shè)置永久變形縫時(shí),例如高層建筑主體和多層(或低層)裙房之間,也常常采用施工后澆帶來(lái)解決施工階段的差異沉降問(wèn)題。這兩種施工后澆帶,前者可稱(chēng)之為收縮后澆帶,后者可稱(chēng)之為沉降后澆帶。
(二)后澆帶的設(shè)計(jì)
當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的平面尺寸超過(guò)混凝土規(guī)范規(guī)定的伸縮縫最大間距時(shí),可考慮采用施工后澆帶的方法來(lái)適當(dāng)增大伸縮縫間距。但一般地上結(jié)構(gòu)由于受環(huán)境溫度變化影響較大,所以伸縮縫最大間距不宜超過(guò)混凝土規(guī)范限值過(guò)多,同時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)屋面保溫隔熱,采用可靠的、高效的外墻外保溫,并適當(dāng)提高外縱墻、山墻、屋面等重要部位的縱向鋼筋配筋率。地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)的情況較為常見(jiàn),除地下室頂板和處于室外地面以上的地下室外墻受溫度變化影響相對(duì)較大外,地下室內(nèi)部和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)在使用階段受室內(nèi)外溫度變化影響較小,需解決的主要問(wèn)題是混凝土收縮應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。除在施工階段設(shè)置后澆帶外,應(yīng)該加強(qiáng)地下室頂板及地下室外墻的配筋,建議縱向鋼筋應(yīng)盡可能選擇直徑較小的,一般10到16即可,間距盡量選擇較密的,且宜不大于150mm。
當(dāng)?shù)叵率医Y(jié)構(gòu)長(zhǎng)度超過(guò)規(guī)范規(guī)定長(zhǎng)度較多時(shí),單靠設(shè)置后澆帶是不足以解決混凝土收縮和溫度變化問(wèn)題,可以考慮采用補(bǔ)償收縮混凝土,在適當(dāng)位置設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。但是必須指出的是后澆帶是不能替代伸縮縫的作用。因?yàn)楹鬂矌е荒芙鉀Q施工期間的混凝土自收縮,它不能解決由于溫度變化引起的結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中。有一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者將后澆帶和伸縮縫等同起來(lái)的看法是錯(cuò)誤的,因?yàn)閮烧叩淖饔貌⒉幌嗤?/p>
對(duì)高層建筑主體與裙房之間是設(shè)置永久變形縫,還是在施工階段設(shè)置沉降后澆帶,應(yīng)該根據(jù)建筑場(chǎng)地地基持力層土質(zhì)情況、基礎(chǔ)形式、上部結(jié)構(gòu)布置等條件綜合確定。當(dāng)?shù)鼗至油临|(zhì)較好,例如高層建筑基礎(chǔ)做在基巖層或卵石層上,或采用樁基時(shí),高層建筑沉降變形量較小,此時(shí)可考慮采用施工后澆帶而不設(shè)置永久變形縫,將高層建筑與裙房基礎(chǔ)(或地下室)連成整體。
對(duì)于施工后澆帶的位置的布置,應(yīng)根據(jù)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)布置的具體情況確定。后澆帶應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)受力較小處,一般在梁、板跨度內(nèi)的三分之一處,結(jié)構(gòu)彎矩和剪力均較小,且宜自上而下對(duì)齊,豎向上不宜錯(cuò)開(kāi),后澆帶間距一般為30米到50米。在高層建筑與裙房之間設(shè)置后澆帶時(shí),后澆帶宜處于裙房一側(cè),且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,應(yīng)注意加強(qiáng)高層建筑與裙房相連部位的構(gòu)造,提高縱向鋼筋配筋率,用以抵抗后澆帶封閉后由剩余差異沉降差所引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。后澆帶部位的鋼筋一般不宜斷開(kāi),而應(yīng)讓鋼筋連續(xù)通過(guò),即只將后澆帶處的混凝土臨時(shí)斷開(kāi)。
三、混凝土結(jié)構(gòu)中后澆帶的施工
(一)適用范圍
本方法適用于高低結(jié)構(gòu)的高層住宅、公共建筑及超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中后澆帶的施工,其他有特殊要求結(jié)構(gòu)中的后澆帶可參照本方法施。
(二)施工工藝
1.由于施工原因需設(shè)置后澆帶時(shí),應(yīng)視工程具體結(jié)構(gòu)形狀而定,留設(shè)位置應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)院認(rèn)可。
2.后澆帶的保留時(shí)間。應(yīng)按設(shè)計(jì)要求確定,當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí),應(yīng)不少于40天;在不影響施工進(jìn)度的情況下,應(yīng)保留60天。
3.后澆帶的保護(hù)。基礎(chǔ)承臺(tái)的后澆帶留設(shè)后,應(yīng)采取保護(hù)措施,防止垃圾雜物掉入。保護(hù)措施可采用木蓋覆蓋在承臺(tái)的上皮鋼筋上,蓋板兩邊應(yīng)比后澆帶各寬出500毫米以上。地下室外墻豎向后澆帶可采用砌磚保護(hù)。樓層面板后澆帶兩側(cè)的梁底模及梁板支承架不得拆除。
4.后澆帶的封閉。澆筑結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r,后澆帶的模板上應(yīng)設(shè)一層鋼絲網(wǎng),后澆帶施工時(shí),鋼絲網(wǎng)不必拆除。后澆帶無(wú)論采用何種形式設(shè)置,都必須在封閉前仔細(xì)地將整個(gè)混凝土表面的浮漿鑿除,并鑿成毛面,徹底清除后澆帶中的垃圾及雜物,并隔夜?jié)菜疂駶?rùn),鋪設(shè)水泥漿,以確保后澆帶砼與先澆搗的砼連接良好。地下室底板和外墻后澆帶的止水處理,按設(shè)計(jì)要求及相應(yīng)施工驗(yàn)收規(guī)范進(jìn)行。后澆帶的封閉材料應(yīng)采用比先澆搗的結(jié)構(gòu)砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)的微膨脹混凝土(可在普通混凝土中摻入微膨脹劑UEA,摻量為12%-15%)澆筑振搗密實(shí),并保持不少于14天的保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。
(三)后澆帶的施工及應(yīng)注意的問(wèn)題
施工中必須保證后澆帶兩側(cè)混凝土澆筑質(zhì)量,防止漏漿,或混凝土疏松。后澆帶兩側(cè)應(yīng)采用鋼筋支架鋼絲網(wǎng)隔斷,并由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員確定兩側(cè)斷面形式,當(dāng)?shù)叵率矣蟹浪髸r(shí),地下室后澆帶不宜留成直槎。施工單位應(yīng)指派專(zhuān)人負(fù)責(zé)保持后澆帶內(nèi)的清潔,防止后澆帶內(nèi)的鋼筋銹蝕,或鋼筋被壓彎、踩彎。在封閉施工后澆帶之前,應(yīng)將后澆帶內(nèi)的雜物清理干凈,做好鋼筋的除銹工作,并將兩側(cè)混凝土鑿毛,涂刷界面劑,后澆帶混凝土應(yīng)比兩側(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)增大一級(jí),并且采用摻加了微膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土澆筑。后澆帶混凝土澆筑時(shí),宜控制其環(huán)境溫度低于兩側(cè)混凝土澆筑時(shí)的環(huán)境溫度,并應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)。后澆帶混凝土澆筑完畢后,應(yīng)注意做好養(yǎng)護(hù)工作。
施工后澆帶的封閉時(shí)間,一般來(lái)講,對(duì)于收縮后澆帶,不宜少于兩個(gè)月,通常認(rèn)為這時(shí)候混凝土的收縮變形已經(jīng)完成60%以上;對(duì)于沉降后澆帶,應(yīng)等高層建筑主體結(jié)構(gòu)封頂后再澆筑后澆帶混凝土,即要求高層建筑先施工、先沉降,以釋放一部分高層與裙房之間的差異沉降;或者根據(jù)沉降觀測(cè),當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)施工到一定高度時(shí),若高層建筑的沉降量較小,預(yù)估高層與裙房之間產(chǎn)生的差異沉降量處在控制范圍之內(nèi)時(shí),亦可以提前澆筑后澆帶混凝土。
在封閉后澆帶之前,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者應(yīng)在圖紙上明確提出后澆帶附近一定范圍內(nèi)不應(yīng)允許施工堆放材料,限制施工荷載,并做好后澆帶兩側(cè)的臨時(shí)支護(hù)。特別是目前很多工程中,施工采用快拆體系的模板,這時(shí)候更要注意后澆帶附近的支護(hù)質(zhì)量,防止在拆除模板過(guò)程中,由于支撐松動(dòng)、移位等造成結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。此外,后澆帶的混凝土因一次澆筑量小,因而通常采用現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土的方法,且后澆帶應(yīng)用強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)、早強(qiáng)、補(bǔ)償收縮的混凝土澆筑,所以應(yīng)單獨(dú)申請(qǐng)混凝土配合比。施工中應(yīng)提前做好水泥、砂、石和外加劑及摻合料的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)和試驗(yàn)工作,及時(shí)申請(qǐng)混凝土配合比。澆筑時(shí)認(rèn)真計(jì)量,在混凝土澆筑時(shí)按規(guī)定留置標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件和同條件養(yǎng)試件,用以檢驗(yàn)和證明后澆帶混凝土的強(qiáng)度?;炷翝仓髴?yīng)重視其養(yǎng)護(hù)工作,及時(shí)的養(yǎng)護(hù)可使混凝土在潮濕的環(huán)境中硬化,水泥水化生成物堵塞毛細(xì)孔隙。提高混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性。后澆帶可以有效地減少收縮應(yīng)力,在施工后期,把后澆帶砼澆上,使工程變成整體,以利用“后澆帶”辦法控制裂縫并達(dá)到不設(shè)置永久伸縮縫的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)單位、施工單位認(rèn)真設(shè)計(jì)、精心施工,一定能在工程實(shí)踐中收到較好的效果。
(四)效益分析
通過(guò)設(shè)置后澆帶,使大體積混凝土可以分塊施工,加快了施工進(jìn)度,縮短了施工工期。由于不設(shè)永久性的沉降縫,簡(jiǎn)化了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高了建筑物的整體性,同時(shí)也減少了滲漏水的因素。
四、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)設(shè)置后澆帶,使大體積混凝土可以分塊施工,加快了施工進(jìn)度,縮短了施工工期。由于不設(shè)永久性的沉降縫,簡(jiǎn)化了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),提高了建筑物的整體性,同時(shí)也減少了滲漏水的因素。
參考文獻(xiàn):
1.高層建筑施工(中國(guó)建筑工業(yè)出版社2003)
2.建筑施工技術(shù)(中國(guó)電力出版社2009)
3.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2002)