《混凝土结构设计规范》中常规问题扫盲
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混凝土结构设计中常见的问题及解决措施研究混凝土结构设计是现代建筑工程中一个不可或缺的环节。
它的本质是确保建筑结构在安全、美观、经济、环保等方面达到最佳综合效益。
然而,在混凝土结构设计过程中,也会遇到一些问题,比如强度不足、裂缝、开裂、变形等,这些问题的存在可能会对结构的安全和使用效果产生不利影响。
本文将从这些方面出发,探讨一下混凝土结构设计中常见的问题及其解决措施。
一、强度不足的问题及解决措施强度不足是混凝土结构设计中最常见的问题之一。
这主要是因为混凝土本身具有一定的缺陷,如气孔、微裂缝等,这些缺陷会影响混凝土的强度。
因此,在混凝土结构设计中,如何保证混凝土的强度是一个必须解决的问题。
解决强度不足问题的方法有很多种,其中最基本的方法是采用质量好的原材料。
优质的水泥和骨料是保证混凝土强度的关键,因此在选择原材料时应尽量选择质量好的产品。
同时,在施工中,应注意控制水泥掺量,以保证混凝土强度达到设计要求。
此外,还可以采用加固措施,如设置钢筋等,来增强混凝土的强度。
在混凝土设计中,为了尽量避免强度不足问题的出现,通常会在设计中留一定的余量,以确保混凝土的强度可以满足要求。
二、混凝土裂缝的问题及解决措施混凝土结构设计中,裂缝问题也是一个相对常见的问题。
混凝土裂缝的原因有很多,比如温度变化、荷载变化等。
然而,无论出现裂缝的原因是什么,它都会对结构的使用效果造成不利影响。
因此,如何解决混凝土裂缝问题是混凝土结构设计的一个重要方面。
解决混凝土裂缝的方法也有很多种。
其中最基本的方法是采用加固措施。
比如,在混凝土结构中设置钢筋,可以增加混凝土的抗裂性能,有效避免混凝土裂缝的出现。
另外,在混凝土设计中,还可以采用伸缩缝等措施来缓解混凝土中的内部应力,防止裂缝的发生。
此外,在施工过程中,应注意控制混凝土的浇注时间和浇注量等,以保证混凝土的质量,从而减少混凝土裂缝的出现。
三、混凝土变形的问题及解决措施在混凝土结构设计中,混凝土变形也是一个常见的问题。
混凝土结构设计中的常见问题摘要:在我国建筑业迅速发展的今天,钢筋砼的使用也日益增多。
混凝土由于其自身的特点,对荷载、环境、使用等因素具有较强的适应性和较大的弹性变形能力。
因此,在工程建设中,结构的设计是一个十分重要的环节。
由于其自身的特点,使得其在结构设计中的作用十分复杂,因此,其在工程中的应用也十分广泛。
在施工过程中,应注意到混凝土的质量对施工有一定的影响。
关键词:建筑工程;结构设计;常见问题引言近年来,随着人们对建筑要求的不断提高,同时为满足经济建设对建筑规模、功能需要及抗震性能等方面的要求,在中国,高层和大跨结构的建筑物得到了快速的发展。
这就使我们在设计过程中所涉及到的相关内容不断增加。
由于设计人员在理解和应用规范时存在一定的误区而导致一些问题出现,甚至影响了结构设计方案的合理制定和优化。
现在,我们将会对在混凝土结构设计中存在的几个普遍存在的问题展开剖析,并找到导致问题产生的根源,并对其进行了深入的剖析和讨论,从而得到了对应的对策,从而使混凝土结构的设计得到更好的发展。
1.结构计算中的问题1.1位移比与双向地震如果各层的层间位移率超过1.2,则该结构为一种平面扭转不规则、质量和刚度分布不对称的结构,在两个方向上,应该考虑结构在两个方向上的扭转效应。
1.2斜交抗侧力构件对于具有斜向抗侧力杆件的建筑,如果竖向夹角超过15度,则每一支抗侧力杆件所受的横向地震动应该分开进行。
1.3最不利地震作用在进行总体分析时,并没有将最坏的地震动方向纳入到整个结构的分析中。
由于地震在两个方向上发生的变化,使得建筑的抗震响应往往存在差异,在与计算结果的角度过大时,需要将其视为一种额外的抗震措施,并在此基础上验证这一措施的有效性。
1.4长悬臂结构应考虑竖向地震作用的影响1.5框剪结构的0.2V0调整按照《高规》、《抗规》的有关规定,在进行抗震设计时,应对框剪结构中的剪力墙个数进行适当的控制。
这说明,在地震时,剪力墙起到了第一道防御的作用,但是,它不能被认为是结构薄弱的一部分。
混凝土结构设计中存在的问题及措施分析摘要:经济的快速发展推动了建筑业的发展,现代建筑中已经离不开混凝土结构,混凝土结构贯穿于整个建筑的设计施工过程中,混凝土结构的设计直接关系着建筑质量和投入使用之后的安全保障,本文将就混凝土结构设计中存在的问题以及如何进行完善进行相关探讨。
关键词:混凝土;结构;设计;安全;因素;保障一、混凝土结构设计中存在的常见问题及完善措施1、地下室设计地下室底板设计中,容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。
因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下,将会一起发生沉降变形,共同受力,如未考虑因此产生的附加应力,对底板而言是偏于不安全的,有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。
对于总沉降量较小的工程,可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施,当然,是否采用,还要综合考虑其他因素。
另外,对于地下水位季节性变化较大的地区,应考虑高低两种不同水位对地下室底板的不同影响。
对于有地下室的建筑,当地下水位较高时,在室外地坪之下的结构部分,外轮廓形状应尽量简洁,这样有利于建筑防水的施工。
地下室底板和外墙配筋计算时,往往假设条件与实际情况不符。
例如地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。
按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。
改善措施需要注意:除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大之间外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。
2、基础设计天然地基锥体独立基础设计问题,有的基础设计锥体斜面坡度大于1:3,该锥体部分砼很难振捣密实,现场施工往往是砼自然堆上,采用铲子或抹灰刀拍捣成形,其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。
常用的为优先采用阶梯形独立基础,利于施工,才能更好地保证施工质量。
《混凝土结构设计规范》常规问题答疑1.混凝土和钢筋标准强度的统计含义是什么?解:混凝土标准强度:以边长为150MM立方体在20C的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天,依照标准方法测得的具有95%保证率的抗压强度钢筋标准强度:混凝土设计规范中采用国标规定的废品率限制作为钢筋的强度标准值,为97.73%.2.你认为影响钢筋混凝土和预应力混凝土结构耐久性的因素有那些?解:保护层厚度,裂缝,材料性能有关(笔记)内部因素:混凝土强度,密实性,水泥用量,水灰比,氯离子及碱含量,外加剂用量,保护层厚度.外部因素:温度,湿度,CO2含量,侵蚀性介质,空气流动性.3.什么是混凝土的碳化?为什么碳化深度与钢筋全面锈蚀有直接关系?解:大气中的CO2或其它酸性气体,将使混凝土中性化而降低其碱度,这就是混凝土的碳化;因为混凝土的高碱性环境使得钢筋免于被酸性物质腐蚀,当混凝土碳化前锋达到钢筋表面后,钢筋开始锈蚀,此后钢筋锈蚀不断加剧,直到全面锈蚀.4.混凝土构件的保护层厚度是按什么原则确定的?为什么板、墙、壳类构件的保护层厚度可以比梁柱类构件取得小?解:保证混凝土与钢筋的共同工作和耐久性的要求来确定的.处于一般室内环境中的构件,受力钢筋的混凝土保护层最小厚度主要按结构构造或耐火性的要求确定.处于露天或室内高湿度环境中的构件,结构的使用寿命基本上取决于保护层完全碳化所需的时间.总之受力钢筋的混凝土保护层的最小厚度应根据不同等级混凝土在设计基准期内碳化深度来确定.对于梁柱等构件,因棱角部分的混凝土双向碳化,且易产生沿钢筋的纵向裂缝,而板、壳是单向碳化,故保护层厚度要比梁柱的小.5.请说明钢筋混泥土结构构件和预应力结构构件的裂缝控制等级.这些等级与耐久性有什么关系?解:环境类别钢筋混泥土结构预应力混泥土结构裂缝控制等级(mm)裂缝控制等级(mm)一三0.3(0.4)三0.2二三0.2二——三三0.2一——(《混凝土结构设计规范》P13)6.请说明当裂缝面与钢筋垂直相交时,与裂缝相交处钢筋的锈蚀是如何发展的?裂缝宽度与这一锈蚀过程有什么关系?解:钢筋首先在裂缝宽度较大处发生个别点的“坑蚀”,继而渐渐形成“环蚀”,同时向裂缝两边扩展形成锈蚀面,使钢筋截面削弱.钢筋锈蚀严重时,体积膨胀,导致沿钢筋长度出现纵向裂缝,并使保护层剥落,习称“暴筋”,从而截面承载力降低,最终将使结构破坏或失效.裂缝宽度越大,水和酸性气体更易进入裂缝,与钢筋表面接触面积更大,更易锈蚀.7.请说明碳化深度达到钢筋表面所引起的锈蚀与裂缝处钢筋锈蚀的发育特征有什么区别?答:保护层失效引起的钢筋锈蚀是全面锈蚀,钢筋膨胀引起的裂缝一旦发生,是沿钢筋全长的.而裂缝引起的钢筋锈蚀是局部发展的.从裂缝处逐渐向两边发展.8.碳化深度达到钢筋表面后,钢筋要锈蚀还需要水和氧气,请问水和氧是如何到达钢筋表面的?由此我们可以得到什么可以改善耐久性的启发?答:水和氧气是通过混凝土保护层的孔隙和裂缝进入的;改善方法:提高混凝土的密实性,控制裂缝宽度或不开裂,在钢筋表面涂防护层.9.当保护层的厚度因耐久性的需要而超过35~40mm时,应在保护层中采取什么措施以减少保护层混凝土蹦落的可能性?答:通常是在混凝土保护层中离构件表面一定距离处全面增配由细钢筋制成的构造钢筋网片.(《混凝土结构设计规范》293页9.2.4).10.一个轴心受压的混凝土圆柱,当其周边受有径向水平均布压应力时,轴心受压的应力-应变曲线会发生什么样的变化?这种变化与径向均匀压应力的大小有什么关系?答:曲线峰部抬高,变得平缓和丰满(径向压应力约束了混凝土的横向膨胀,阻滞纵向裂缝的出现和开展,在提高其极限强度的同时,塑性变形也有了很大的发展)(过镇海《钢筋混凝土原理》79页).均匀压应力越大,峰值越大,峰值点越靠后,峰值后的曲线越平缓(孙会郎).轴压应力的极限强度与径向均匀压应力的关系式为(三校《混凝土结构》21页):——有侧向压应力约束的试件的轴心抗压强度——无侧向压应力约束的试件的轴心抗压强度——侧向均匀压应力11.矩形箍筋对混凝土的约束作用与圆形箍筋或螺旋形箍筋有什么实质性区别?复合矩形箍筋对核心混凝土的约束作用为什么又要比单个矩形箍筋好?箍筋间距对这种约束的好坏有影响吗?纵筋的根数和直径对这种约束有影响吗?为什么?在设计中考虑这种影响吗?答:圆形箍筋和螺旋形箍筋对混凝土产生的作用是均匀分布的径向压应力.而矩形箍筋却有所不同,矩形箍筋柱在轴压力的作用下,核心混凝土的膨胀变形使箍筋的直线段产生水平弯曲.因为箍筋直线段的抗弯刚度很小,因此直线段对核心混凝土的反作用力也很小.另一方面,箍筋的转角部刚度大,变形小,两个垂直方向上的拉力合成对核心混凝土对角线方向的强力约束.故核心混凝土承受的是沿对角线方向的集中压应力和沿箍筋方向分布的很小的横向力(过镇海《钢筋混凝土原理》172页).复合箍筋的中间肢能加强箍筋直线段对核心混凝土的约束作用,因此复合箍筋对混凝土的约束作用比单个箍筋要好.箍筋的间距越小,对混凝土的约束作用越好.纵筋能把箍筋的一部分约束力传递给箍筋上下方的混凝土,因此能加强对箍筋之间的混凝土的约束力,并且纵筋的根数越多直径越大这种作用越明显.但总体来说它的影响还是比较小,因此设计中一般不考虑(个人意见,有待斟酌).12.由轴心受压构件经验得出的箍筋约束效果能直接用于偏心受压区混凝土吗?有没有什么办法能验证直接应用的合理性?答:经验证明用轴心受压的结果模拟偏心受压下的应力-应变关系误差是不大的,故由轴心受压构件经验得出的箍筋约束效果能直接用于偏心受压区混凝土.13.在一根受弯的梁中,当尚未出现弯曲裂缝时,纵向钢筋的表面有粘接应力吗?什么是“粘接应力”,粘接应力的大小与各正截面中的作用剪力大小有关吗?如有,为什么?答:有.因为任何一段钢筋的应力差都由其表面的纵向剪应力所平衡,而此剪应力即周围混凝土所提供的粘接应力(过镇海《钢筋混凝土原理》143页).钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力,混凝土收缩,将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力,钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力以及因钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、角钢而产生的锚固力全称为粘接应力(三校合编《混凝土结构》上册31页).14.试说明一根带肋钢筋在受力逐步增大的过程中其粘接-滑移的基本规律(画粘接-滑移曲线,并请关注该曲线的纵、横坐标物理量是什么?),并说明其中的各个关键点和与这些关键点对应的物理现象(其中应着重说明:后藤幸正发现的肋前角向斜外向发展的裂缝;肋前混凝土局部压碎区;局压区的形成对钢筋劈裂力的形成起什么作应,劈裂力如何作应给钢筋周围的混凝土,其后果是什么?)为什么说锚固段周围的配箍对锚固能力有重要作用?答:1拉力较小,钢筋与混凝土间的化学粘接没有破坏.2拉力增大,出现后藤裂缝.3拉力继续增大,肋前混凝土局部压碎.4拉力再增大,曲线坡度减小,后藤裂缝继续扩展,件劈效应更加明显.在没有箍筋的情况下,将形成通长的劈裂裂缝导致粘接破坏.5若有箍筋约束,则劈裂裂缝不能充分发展,这时钢筋肋纹间的混凝土将全部被压碎,在肋纹的外表面形成一粗糙的破坏面,钢筋与混凝土间的粘接应力逐渐减小.钢筋被拔出(三校合编《混凝土结构》上册31页).肋前的混凝土压碎成粉末的时候,尖劈效应更加明显,如果保护层太薄且没有箍筋保护,则会产生劈裂裂缝.因为箍筋可以限制辟裂裂缝开展,有效提高粘接应力.15.说明带90度弯折的锚固端的受力机理,水平直段的长度对弯弧及尾段的受力有影响吗?带90度弯折锚固端的总锚长为什么不需要满足直线锚固长度的要求?其水平段过短会形成什么样的失效方式?试举例说明什么地方要用到这种锚固形式?答:带90度弯折的锚固端的粘接力由三部分提供,一是直段与混凝土之间的粘接力,二是弯钩处因“缆索效应”而产生的拉力,三是弯折段与混凝土之间的粘接力.因为“缆索效应”加强了钢筋与混凝土之间粘接能力,所以带90度弯折的钢筋的总锚长取0.7倍的直线锚长.如果水平段过小将会形成拉脱型锚固失效.这种锚固形式主要应用在梁和边柱的接点和错层处的梁柱接点.16.钢筋受拉锚固长度是用什么样的试验确定的?它与那些主要因素有关(参看GB50010-2002规范)?为什么它与混凝土保护层厚度不小于钢筋直径的规定有关?受拉锚固长度考虑了可靠度问题吗?用什么思路考虑的?答:《规范》规定的纵向受拉钢筋的最小锚固长度是根据拔出试件试验结果的统计分析给出的.它与混凝土强度等级、钢筋的强度、钢筋的直径、混凝土保护层的厚度等有关.因《规范》在确定锚固长度所做的试验取偏心至边缘的距离为d(钢筋直径),故规定保护层厚度不得小于d.受拉锚固长度是考虑了可靠度的,具体体现在钢筋的外形系数α内,α是经对各类钢筋进行系统粘接锚固试验及可靠度分析得出的(《规范》294页9.3.1).17.什么是钢筋的机械连接接头?你知道哪几种机械连接接头?答:钢筋的机械连接是通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用将一根钢筋中的力传至另一根钢筋的连接方法;机械连接接头有带肋钢管套筒挤压连接,钢筋锥螺纹连接.18.钢筋搭接接头是如何传力的?为什么搭接长度比锚固长度要长些?为什么同一连接区段内搭接钢筋占总受拉钢筋面积的百分比越高,规范规定的搭接长度越大?解:1.钢筋的搭接接头传力方式:位于两根搭接钢筋之间的混凝土受到肋的斜向挤压作用,有如一斜压杆,通过钢筋与混凝土之间的粘结力来逐步传递.2.因为搭接区段内除了粘接应力外还有其他外力作用使钢筋受拉,而钢筋锚固段内只有粘接应力存在,不存在其他外力.3.因为搭接取段内搭接钢筋占受拉钢筋面积的百分率越高,是因为搭接接头受力后,相互搭接的两根钢筋将产生相对滑移,且搭接接头长度越小,滑移越大.为了使接头充分受力的同时,刚度不致过差,就需要相应增大搭接长度.19.什么是“同一连接区段”搭接接头“同一连接区段”如何定义(参考《混凝土结构设计规范》及条文说明)解:钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度,凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段.(《规范》116页9.4.3条)(搭接钢筋接头中心距不大于1.3倍搭接接头长度,或搭接钢筋端部距离不大于0.3倍搭接接头长度时,均属位于同一连接区段的搭接接头)(见规范296)20.请对比一下机械连接接头、焊接接头和搭接接头各自的优缺点.解:机械连接节省钢材,施工方便.机械连接在保护层设定时应该注意套筒的影响.锥螺纹的加工要求很精细,但现在国内很难保证.在冷扎螺纹的时候会使接头处产生残余应力,回火可以降低残余应力,但成本就会上升.焊接连接可以达到较好的连接效果,节省钢材.但由于施工水平的限制,很难保证质量搭接废钢.21.为什么搭接接头区要加密箍筋?为什么受压搭接接头两个端头的外面还要增设两个间距较小的构造箍筋.解:搭接的传力方式是通过搭接的钢筋与混凝土之间的粘接力将一根钢筋的力传给另外一根钢筋.位于两根钢筋之间的混凝土受到肋的挤压作用,肋对混凝土的斜向挤压力的径向分力同样使外围混凝土产生横向拉力.故搭接区段外围混凝土受到两根钢筋所产生的辟裂力.为了防止纵向辟裂,提高粘接强度,在搭接范围内,须将箍筋加密.受压搭接接头两端头外面增设两个间距较小的构造箍筋是为了防止钢筋端头因存在压力而导致的局部挤压裂缝.(《混凝土规范》297页9.4.5条)22.请以单筋矩形截面为例重点说明受拉配筋率的大小、受压配筋率的大小对混凝土受压区高度有什么影响?同时利用平截面假定说明:①和对受拉钢筋恰好屈服时受压边混凝土达到的压应变有什么影响?(即对屈服曲率的影响)②和对受压边缘达到极限压应变时的截面曲率(极限曲率)有什么影响?解:受拉配筋率大,受压区越高;受压配筋率越大受压区高度越小.受压边缘达到极限压应变时截面曲率越小,否则越大23.大偏心受压截面和小偏压截面的M-又有什么特征?大偏压截面的M-曲线与轴压力大小有什么关系?答:大偏压的M-曲线有明显的弹性阶段,屈服点,以及屈服后构件表现出较好的延性,小偏压的M-曲线没有屈服点,构件的延性较差.大偏压截面的M-曲线随着轴力的增大(不进入小偏压阶段)屈服点随着增大,延性随着降低;若进入小偏压阶段,则随着轴力的增大承载力降低.24.请说明大偏压截面和小偏心受压截面破坏状态的控制特征的主要区别.解:大偏压截面破坏始自受拉区钢筋屈服,最后受压区混凝土被压碎;小偏压截面破坏时受压区混凝土被压碎,另一侧钢筋没有受拉屈服,可能是受拉或受压.25.请说明大偏心受拉截面和小偏心受拉截面破坏状态的控制特征的主要区别.解:大偏心受拉破坏时,截面一侧混凝土受压破坏,另一侧钢筋受拉屈服;小偏拉破坏时,全截面混凝土被拉段,两侧钢筋都受拉,靠近拉力的一侧钢筋屈服,另一侧钢筋没有屈服.26.从大小偏心受压到轴心受压状态之间时小偏心受压状态.请问在这个范围内受拉一侧(或受力较小一侧)的钢筋应力、受压边缘的极限压应变随偏心矩的减小会有什么变化?修订后的混凝土结构设计规范是如何解决小偏心受压构件的截面设计问题的?解:在这一过程中受力较小一侧的钢筋应力受拉屈服——受拉不屈服——受压屈服;受压边缘的极限压应变依次减小.规范规定:对非对称配筋的小偏心受压构件,当偏心距很小时,为了防止As 产生受压破坏,尚应按公式(7.3.4—5)进行验算,此处,不考虑偏心具增大系数,并引进了初始偏心距.27.在做正截面受力性能的计算机模拟时,你认为可以取什么样的混凝土应力-应变曲线?为什么?答:我认为使用Rüsch模型就可以28.结合以下四个典型简单结构说明在a、c在无侧移情况下b、d的有侧移情况下结构中的二阶内力(二阶弯矩)的分布规律.哪些是p-δ效应,哪些是P-Δ效应?答:在无侧移框架中,二阶效应是由柱轴力在柱轴线产生挠曲变形后的结构中引起的,一般也称p-δ效应.由楼层附加水平力在各柱中引起的附加弯矩通常称为P-Δ效应.在同层各柱最终P-Δ效应中,包含了p-δ效应的影响.a、c中为p-δ效应,b,d中为P-Δ效应.29.什么是模型柱,或者说两端等偏心距偏心压杆?在这个压杆上,偏心距增大系数或者美国弯矩增大系数表示的是什么关系?答:在研究和建立钢筋混凝土偏心受压柱的偏心距增大系数表达式的时候,世界各国最初所用的基本构件形式都是两端铰支的便感偏心距压杆,也称标准柱.表示的是标准柱柱高中点截面考虑柱子挠曲后的偏心距与未考虑柱子挠曲的偏心距的比值.(二阶效应资料p8)30.中国用与美国不同的计算,然后用考虑二阶效应,为什么在一般规则的框架中于美国-法相差不太显著?答:因为上文建议使用曲率表达式的改进法以及美国ACI318规范的使用轴力表达式的法均采用来计算考虑二阶效应后的截面总弯矩,而原规范使用极限曲率表达式的用于一般多层框架的法则式由统乘来计算考虑二阶效应后的截面总弯矩的.但前一个式子中采用能够的计算长度l0偏大(采用框架柱侧向失稳时挠曲线反弯点之间的竖向距离),而原规范法所用的后一个式子中对一般多层房屋采用的计算长度l0则取用根据工程经验确定的较小值.所以总体结果尚差别不大.。
混凝土结构设计中常见问题与解决方案在建筑工程中,混凝土结构设计是非常重要的一环。
然而,在实际的设计过程中,常常会出现各种各样的问题。
本文将探讨混凝土结构设计中常见的问题,并提出解决方案。
1. 强度不足混凝土结构设计中,强度不足是一个常见问题。
这可能是由于材料质量不达标、施工工艺不规范等原因造成的。
为解决这一问题,首先需要确保选用的混凝土原材料符合设计要求,其次要加强对混凝土搅拌、浇筑和养护等施工工艺的监督,确保混凝土的强度达到设计要求。
2. 裂缝在混凝土结构设计中,裂缝是一个常见的问题,特别是在高温季节。
裂缝不仅会影响结构的美观,还可能影响结构的承载能力。
解决这一问题的方法包括加强混凝土的抗裂性能、合理控制混凝土的收缩和温度变化等。
3. 钢筋锈蚀钢筋锈蚀是混凝土结构设计中的另一个常见问题。
钢筋锈蚀会导致钢筋的截面减小,从而降低了结构的承载能力和使用寿命。
为解决钢筋锈蚀的问题,可以通过选用耐蚀性能好的钢筋材料、在混凝土中添加防腐剂等方式来进行防治。
4. 基础失稳在混凝土结构设计中,基础失稳是一个比较严重的问题。
基础失稳会导致房屋倾斜甚至倒塌,造成严重的安全隐患。
为防止基础失稳,需要选择合适的基础形式、合理设计基础尺寸和加强基础施工质量管理等措施。
5. 抗震性不足在地震频繁的地区,混凝土结构的抗震性是至关重要的。
设计中忽略了结构的抗震性能,可能导致结构在地震中倒塌。
为提高混凝土结构的抗震性能,可以通过增加结构的墙柱节点刚度、加固节点连接等方式来加强结构的整体抗震性。
综上所述,混凝土结构设计中常见的问题有很多,但只要我们充分认识这些问题,并采取相应的解决方案,就能够有效地避免和解决这些问题,确保结构的安全和稳定。
希望设计师们在实际工作中能够时刻关注这些问题,以确保结构的安全和可靠性。
混凝土结构设计中的常见问题及解决方法摘要在如今的建筑工程中,设计复杂、时间短、任务大等原因使得混凝土结构设计经常会出现诸多的问题。
笔者针对混凝土结构设计中存在的常见问题进行讨论,并提出几点对策。
关键词混凝土;结构设计;问题;方法1 基础设计1.1 在设计时缺少工程实地勘察报告或者临近建筑的勘察报告对于基础设计来说,基础设计必须按照勘察—设计—施工的流程来进行,要坚决杜绝出现缺少地质勘察报告而进行设计的情况出现。
而如果出现地质勘查不够全面,或者内容模糊的情况时,设计单位必须告知建设单位并要求勘察单位重新勘察或者进行补勘。
而目前在我国,仍存在很多基础设计缺少实地勘察报告或者缺少临近建筑勘察报告的现象出现,而这样的设计对于整体工程来说,无法做到经济、科学,甚至会存在一定的安全问题。
1.2 未进行地基变形的验算或者验算的结构不符合要求目前很多设计都未对处理后的地基进行变形验算,或者出现验算不符合要求的情况。
而根据我国的有关规定,当设计等级为甲、乙级时,按照地基变形设计;而为丙级时,如果采取了地基处理,处理之前按照《建筑地基基础设计规范》(简称《规范》)的规定;而对地基处理后的情况,应进行变形验算。
1.3 下卧层验算中的问题计算下卧层顶地基承载力的时候,只能进行深度修正,而修正的系数应该根据土层来决定。
也就是说当扩散角所取数值满足《规范》中的规定时就可以直接采用,不满足时根据附录中的平均应力系数来进行计算。
针对复合地基来说,因选取承载力较高的土层来当做持力层,而当出现软弱下卧层时,应对其承载力进行验算;如果是软弱下卧层控制其承载力,那么就代表持力层的选择需要进行调整。
1.4 独立基础的最小配筋问题一般来说,独立基础的厚度应由受剪切或者受冲切承载力来决定,并不是由受弯承载能力来决定,从而忽略基础钢筋的最小配筋率。
根据《规范》中的规定,扩展基础底板的受力钢筋的直径最小为10 mm为佳,间距尽量控制在100 mm~200 mm之间,且同时要满足最小配筋率。
混凝土结构设计常见问题分析一些潜在的混凝土结构设计的问题也随之而来,这不但会给建筑工程的安全带来一定的风险,造成一定的生命财产安全,同时还将会使企业的声誉受损,影响企业的长远发展。
因此,做好建筑工程混凝土结构的设计非常重要。
本文主要阐述了有关钢筋混凝土结构设计中的常见问题。
标签:混凝土;结构设计;问题现阶段,混凝土结构已经成为现代建筑行业使用的主要技术,这主要是因为混凝土结构有着良好的可塑性和持久性。
但是在长期的发展过程中,混凝土结构也难免出现一些问题,这些问题的出现对于后期的使用都存在一定的潜在风险,使得建筑结构的安全无法予以保证。
因此,加强对混凝土结构设计中常见问题的分析研究非常必要。
一、结构计算应注意的问题对计算参数及计算假定选用不当,影响了计算结果的准确性、可靠性,甚至影响了结构的安全性。
计算中对是否点取“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”选用不当。
在计算中应采用符合实际情况的楼板刚度计算假定;当结构存在楼板开大洞、不连续、弱连接等情况,不符合刚性楼板假定时,应采用“弹性楼板假定”计算,同时地震作用应采用总刚分析方法计算;而计算结构的位移比时,则应选用“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”进行补充计算。
在计算框架结构、框架-剪力墙结构、带转换层的结构时,计算层刚度比选用“剪切刚度”不妥,宜选用“剪弯刚度”计算各层侧向刚度比。
在输入风荷载信息中,結构基本周期取值与结构计算第1周期相差过大。
结构基本周期可直接取用经计算得到的结构第1周期数值填入,再对结构重新计算,以使结构风荷载的计算更为准确。
多层混凝土结构整体计算,当楼层的弹性水平位移比大于1.3时,仍未计入双向水平地震作用下的扭转影响。
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)(2008版)第3.4.2.1条,当楼层的弹性水平位移比大于1.2时,结构属于平面扭转不规则,又根据规范第5.1.1条,质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响。
混凝土结构设计中的常见问题及解决方法【摘要】混凝土结构在建筑物建设中具有广泛的应用,结构设计的质量,关系到建筑质量及人民的生命财产的安全。
本文对混凝土结构设计中常见的问题进行了分析,并指出了解决办法。
【关键词】混凝土结构;设计;问题;解决方法1 地基与基础设计1.1 地基的设计时无工程实地勘察报告或没有参考临近建筑物的地质勘察报告进行[1]建筑物的基础设计的流程包括勘察、设计、施工,在设计的过程中,要严格按照流程设计,杜绝无工程实地勘察报告而进行设计的情况存在,否则会存在安全隐患,造成资源浪费。
目前,在我国建筑物地基设计时仍存在工程设计时地质勘探不全面、内容模糊或者没有参考临近建筑物的地质勘探报告进行,对于此类情况,设计单位要严格把关,要求建设单位及勘察单位进行补勘或重新勘探。
1.2 柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中忽视建筑物的沉降而引起的附加应力在地下室底板设计中,建筑物沉降所引起的附加应力通常容易被设计人员忽略。
在实际施工中,[2]在上部荷载作用下,地下室底板和柱下独立基础会一起发生沉降变形,从而导致底板的不安全或承载力不足而开裂。
对于采用天然地基的建筑物,影响则更为显著。
设计人员在对建筑物的混凝土结构设计中,要考虑工程总沉降力的大小,而在地下室底板与持力层之间采取处理措施。
1.3 基础设计未进行地基变形的验算或者验算的结果不符合要求[1]按照规定,建筑物为设计等级为甲级、乙级的,均应按地基变形设计;丙级的建筑物设计,若采用地基处理,处理前按照《建筑地基基础设计规范》的规定进行;地基处理后仍要做变形验算。
设计人员在混凝土结构设计中,要严格按照规范和建筑物设计等级进行地基变形的验算,设计公司也要加大对地基变形验算的检测力度。
1.4 独立基础设计中存在的问题在通常情况下,独立基础的厚度决定于受剪切或受冲切承载力,在独立基础的设计中而忽略了基础钢筋的最小配筋率。
同时,若天然地基锥体斜面坡度大于1:3时,锥体部分砼很难振捣密实,导致不能达到设计强度要求。
混凝土结构设计中常见问题分析摘要:随着国民经济的发展,我国基础设施建设蓬勃发展。
尽管人们对混凝土结构设计有很多的实践积累,但是由于结构设计人员的疏忽和混凝土结构的复杂性,不可避免的会遇到很多实际问题。
作者在实际工程中总结了设计中需要注意和容易忽视的常见问题,并给出了一定的处理措施。
关键词:建筑工程;结构设计;常见问题在工程项目建设的过程中,做好结构设计工作关系着建筑结构的质量与安全,一旦设计出现问题,很可能影响工程的质量和项目效益,甚至还会危机人们的生命安全。
为此,需要设计人员提高对结构设计的认识,严格遵守规范规程的相关要求进行设计。
本文从地基与基础和上部结构两个部分,总结了设计中容易遇到的问题并给出相应的设计建议。
1、地基与基础地基与基础是建筑的根基,同时也是隐蔽工程,它的勘察、设计、施工质量直接影响建筑的安全。
为此,需要相关人员引起足够的重视。
在实际工程设计中,很容易疏忽一些问题,需要有关人员针对其中的问题加以认真分析。
1.1充分重视地勘文件的重要性。
有些设计人员仅仅依据勘察中间数据或者参考附近工程的基础资料进行施工图设计,这就难以保证设计的合理性和可靠性。
一定要核对最终的勘察文件,特别是抗震设防烈度、场地类别、特征周期、抗浮设计水位等内容。
1.2重视地基变形的验算。
建筑物的地基变形计算值不应大于地基变形允许值。
地基产生过大的变形会影响正常的生产生活,甚至危及人们的安全。
地基基础设计等级为丙级的某些情况容易忽视验算地基变形,如相邻建筑距离近可能发生倾斜时就需要验算。
1.3重视基础抗浮的验算。
防水设计水位是建筑防水的设计依据,而抗浮设计水位是结构抗浮设计的重要依据。
抗浮设计内容包括整体抗浮和局部抗浮验算。
重视连廊、车道、走道、下沉广场等部分的局部抗浮问题。
1.4挡土墙设计时注意计算模型选择的合理性。
地下室外墙进行承载能力验算时,一般不考虑上部荷载的作用,按纯受弯构件计算;进行正常使用极限状态时宜考虑上部荷载作用,按压弯构件计算。
《混凝土结构设计规范》中常规问题扫盲1.混凝土和钢筋标准强度的统计含义是什么?答:混凝土标准强度: 以边长为150mm立方体在20°C的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天,依照标准方法测得的具有95%保证率的抗压强度。
钢筋标准强度:混凝土设计规范中采用国标规定的废品率限制作为钢筋的强度标准值,为97.73%。
2.影响钢筋混凝土和预应力混凝土结构耐久性的因素有那些?答:保护层厚度,裂缝,材料性能有关。
内部因素:混凝土强度,密实性,水泥用量,水灰比,氯离子及碱含量,外加剂用量,保护层厚度。
外部因素:温度,湿度,CO2含量,侵蚀性介质,空气流动性。
3.什么是混凝土的碳化?为什么碳化深度与钢筋全面锈蚀有直接关系?答:大气中的CO2或其它酸性气体,将使混凝土中性化而降低其碱度,这就是混凝土的碳化; 因为混凝土的高碱性环境使得钢筋免于被酸性物质腐蚀,当混凝土碳化前锋达到钢筋表面后,钢筋开始锈蚀,此后钢筋锈蚀不断加剧,直到全面锈蚀。
4.混凝土构件的保护层厚度是按什么原则确定的?为什么板、墙、壳类构件的保护层厚度可以比梁柱类构件取得小?答:保证混凝土与钢筋的共同工作和耐久性的要求来确定的。
处于一般室内环境中的构件,受力钢筋的混凝土保护层最小厚度主要按结构构造或耐火性的要求确定。
处于露天或室内高湿度环境中的构件,结构的使用寿命基本上取决于保护层完全碳化所需的时间。
总之受力钢筋的混凝土保护层的最小厚度应根据不同等级混凝土在设计基准期内碳化深度来确定。
对于梁柱等构件,因棱角部分的混凝土双向碳化,且易产生沿钢筋的纵向裂缝,而板、壳是单向碳化,故保护层厚度要比梁柱的小。
5.请说明钢筋混凝土结构构件和预应力混凝土结构构件的裂缝控制等级,这些等级与耐久性有什么关系?答:见《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)表3.4.5。
6.请说明当裂缝面与钢筋垂直相交时,与裂缝相交处钢筋的锈蚀是如何发展的?裂缝宽度与这一锈蚀过程有什么关系?答:钢筋首先在裂缝宽度较大处发生个别点的“坑蚀”,继而渐渐形成“环蚀”,同时向裂缝两边扩展形成锈蚀面,使钢筋截面削弱。
钢筋锈蚀严重时,体积膨胀,导致沿钢筋长度出现纵向裂缝,并使保护层剥落,习称“暴筋”,从而截面承载力降低,最终将使结构破坏或失效。
裂缝宽度越大,水和酸性气体更易进入裂缝,与钢筋表面接触面积更大,更易锈蚀。
7.请说明碳化深度达到钢筋表面所引起的锈蚀与裂缝处钢筋锈蚀的发育特征有什么区别?答:保护层失效引起的钢筋锈蚀是全面锈蚀,钢筋膨胀引起的裂缝一旦发生,是沿钢筋全长的。
而裂缝引起的钢筋锈蚀是局部发展的。
从裂缝处逐渐向两边发展。
8.碳化深度达到钢筋表面后,钢筋要锈蚀还需要水和氧气,请问水和氧是如何到达钢筋表面的?由此我们可以得到哪些改善耐久性的启发?答:水和氧气是通过混凝土保护层的孔隙和裂缝进入的。
改善方法:提高混凝土的密实性,控制裂缝宽度或不开裂,在钢筋表面涂防护层.9.当保护层的厚度因耐久性的需要而超过35~40mm时,应在保护层中采取什么措施以减少保护层混凝土崩落的可能性?答:通常是在混凝土保护层中离构件表面一定距离处全面增配由细钢筋制成的构造钢筋网片。
10.一个轴心受压的混凝土圆柱,当其周边受有径向水平均布压应力时,轴心受压的应力-应变曲线会发生什么样的变化?答:曲线峰部抬高,变得平缓和丰满(径向压应力约束了混凝土的横向膨胀,阻滞纵向裂缝的出现和开展,在提高其极限强度的同时,塑性变形也有了很大的发展)。
均匀压应力越大,峰值越大,峰值点越靠后,峰值后的曲线越平缓。
11.矩形箍筋对混凝土的约束作用与圆形箍筋或螺旋形箍筋有什么实质性区别?复合矩形箍筋对核心混凝土的约束作用为什么又要比单个矩形箍筋好?箍筋间距对这种约束的好坏有影响吗?纵筋的根数和直径对这种约束有影响吗?为什么?在设计中考虑这种影响吗?答:圆形箍筋和螺旋形箍筋对混凝土产生的作用是均匀分布的径向压应力。
而矩形箍筋却有所不同,矩形箍筋柱在轴压力的作用下,核心混凝土的膨胀变形使箍筋的直线段产生水平弯曲。
因为箍筋直线段的抗弯刚度很小,因此直线段对核心混凝土的反作用力也很小。
另一方面,箍筋的转角部刚度大,变形小,两个垂直方向上的拉力合成对核心混凝土对角线方向的强力约束。
故核心混凝土承受的是沿对角线方向的集中压应力和沿箍筋方向分布的很小的横向力。
复合箍筋的中间肢能加强箍筋直线段对核心混凝土的约束作用,因此复合箍筋对混凝土的约束作用比单个箍筋要好。
箍筋的间距越小,对混凝土的约束作用越好。
纵筋能把箍筋的一部分约束力传递给箍筋上下方的混凝土,因此能加强对箍筋之间的混凝土的约束力,并且纵筋的根数越多直径越大这种作用越明显。
但总体来说它的影响还是比较小,因此设计中一般不考虑(个人意见,有待斟酌)。
12.由轴心受压构件经验得出的箍筋约束效果能直接用于偏心受压区混凝土吗?有没有什么办法能验证直接应用的合理性?答:经验证明用轴心受压的结果模拟偏心受压下的应力-应变关系误差是不大的,故由轴心受压构件经验得出的箍筋约束效果能直接用于偏心受压区混凝土。
13.在一根受弯的梁中,当尚未出现弯曲裂缝时,纵向钢筋的表面有粘接应力吗?什么是“粘接应力”,粘接应力的大小与各正截面中的作用剪力大小有关吗?如有,为什么?答:有。
因为任何一段钢筋的应力差都由其表面的纵向剪应力所平衡,而此剪应力即周围混凝土所提供的粘接应力。
钢筋与混凝土接触面上的化学吸附作用力,混凝土收缩,将钢筋紧紧握固而产生的摩擦力,钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用力以及因钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、角钢而产生的锚固力全称为粘接应力。
14.试说明一根带肋钢筋在受力逐步增大的过程中其粘接-滑移的基本规律,并说明其中的各个关键点和与这些关键点对应的物理现象,其中应着重说明:后藤幸正发现的肋前角向斜外向发展的裂缝;肋前混凝土局部压碎区;局压区的形成对钢筋劈裂力的形成起什么作应,劈裂力如何作应给钢筋周围的混凝土,其后果是什么?为什么说锚固段周围的配箍对锚固能力有重要作用?答:1拉力较小,钢筋与混凝土间的化学粘接没有破坏;2拉力增大,出现后藤裂缝;3拉力继续增大,肋前混凝土局部压碎;4拉力再增大,曲线坡度减小,后藤裂缝继续扩展,件劈效应更加明显。
在没有箍筋的情况下,将形成通长的劈裂裂缝导致粘接破坏;5若有箍筋约束,则劈裂裂缝不能充分发展,这时钢筋肋纹间的混凝土将全部被压碎,在肋纹的外表面形成一粗糙的破坏面,钢筋与混凝土间的粘接应力逐渐减小。
钢筋被拔出。
肋前的混凝土压碎成粉末的时候,尖劈效应更加明显,如果保护层太薄且没有箍筋保护,则会产生劈裂裂缝。
因为箍筋可以限制辟裂裂缝开展,有效提高粘接应力。
15.说明带90度弯折的锚固端的受力机理,水平直段的长度对弯弧及尾段的受力有影响吗?带90度弯折锚固端的总锚长为什么不需要满足直线锚固长度的要求?其水平段过短会形成什么样的失效方式?试举例说明什么地方要用到这种锚固形式?答:带90度弯折的锚固端的粘接力由三部分提供:一是直段与混凝土之间的粘接力;二是弯钩处因“缆索效应”而产生的拉力;三是弯折段与混凝土之间的粘接力。
因为“缆索效应”加强了钢筋与混凝土之间粘接能力,所以带90度弯折的钢筋的总锚长取0.7倍的直线锚长。
如果水平段过小将会形成拉脱型锚固失效。
这种锚固形式主要应用在梁和边柱的接点和错层处的梁柱接点。
16.钢筋受拉锚固长度是用什么样的试验确定的?它与哪些主要因素有关(参看混凝土规范)?为什么它与混凝土保护层厚度不小于钢筋直径的规定有关?受拉锚固长度考虑了可靠度问题吗?用什么思路考虑的?答:混凝土规范规定的纵向受拉钢筋的最小锚固长度是根据拔出试件试验结果的统计分析给出的。
它与混凝土强度等级、钢筋的强度、钢筋的直径、混凝土保护层的厚度等有关。
因规范在确定锚固长度所做的试验取偏心至边缘的距离为d(钢筋直径),故规定保护层厚度不得小于d。
受拉锚固长度是考虑了可靠度的,具体体现在钢筋的外形系数α内,α是经对各类钢筋进行系统粘接锚固试验及可靠度分析得出的。
17.什么是钢筋的机械连接接头?你知道哪几种机械连接接头?答:钢筋的机械连接是通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用将一根钢筋中的力传至另一根钢筋的连接方法;机械连接接头有带肋钢管套筒挤压连接,钢筋锥螺纹连接。
18.钢筋搭接接头是如何传力的?为什么搭接长度比锚固长度要长些?为什么同一连接区段内搭接钢筋占总受拉钢筋面积的百分比越高,规范规定的搭接长度越大?答:1)钢筋的搭接接头传力方式:位于两根搭接钢筋之间的混凝土受到肋的斜向挤压作用,有如一斜压杆,通过钢筋与混凝土之间的粘结力来逐步传递;2)因为搭接区段内除了粘接应力外还有其他外力作用使钢筋受拉,而钢筋锚固段内只有粘接应力存在,不存在其他外力;3)因为搭接取段内搭接钢筋占受拉钢筋面积的百分率越高,是因为搭接接头受力后,相互搭接的两根钢筋将产生相对滑移,且搭接接头长度越小,滑移越大。
为了使接头充分受力的同时,刚度不致过差,就需要相应增大搭接长度。
19.什么是“同一连接区段”搭接接头“同一连接区段”如何定义(参考《混凝土结构设计规范》及条文说明)答:钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度,凡搭接接头中点位于该连接区段(搭接钢筋接头中心距不大于1.3倍搭接接头长度,长度内的搭接接头均属于同一连接区段。
或搭接钢筋端部距离不大于0.3倍搭接接头长度时,均属位于同一连接区段的搭接接头)20.请对比一下机械连接接头、焊接接头和搭接接头各自的优缺点。
答:机械连接节省钢材,施工方便。
机械连接在保护层设定时应该注意套筒的影响。
锥螺纹的加工要求很精细,但现在国内很难保证。
在冷扎螺纹的时候会使接头处产生残余应力,回火可以降低残余应力,但成本就会上升。
焊接连接可以达到较好的连接效果,节省钢材。
但由于施工水平的限制,很难保证质量搭接废钢。
21.为什么搭接接头区要加密箍筋?为什么受压搭接接头两个端头的外面还要增设两个间距较小的构造箍筋。
答:搭接的传力方式是通过搭接的钢筋与混凝土之间的粘接力将一根钢筋的力传给另外一根钢筋。
位于两根钢筋之间的混凝土受到肋的挤压作用,肋对混凝土的斜向挤压力的径向分力同样使外围混凝土产生横向拉力。
故搭接区段外围混凝土受到两根钢筋所产生的劈裂力。
为了防止纵向劈裂,提高粘接强度,在搭接范围内,须将箍筋加密。
受压搭接接头两端头外面增设两个间距较小的构造箍筋是为了防止钢筋端头因存在压力而导致的局部挤压裂缝。
(《混凝土规范》297页9.4.5条)22.请以单筋矩形截面为例重点说明受拉配筋率的大小、受压配筋率的大小对混凝土受压区高度有什么影响?同时利用平截面假定说明:1)和对受拉钢筋恰好屈服时受压边混凝土达到的压应变有什么影响?(即对屈服曲率的影响)2)和对受压边缘达到极限压应变时的截面曲率(极限曲率)有什么影响?答:受拉配筋率大,受压区越高;受压配筋率越大受压区高度越小。