發(fā)布時間：2023-09-22 10:35:43
序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計，期待它們能激發(fā)您的靈感。
關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗裂
前言：建筑行業(yè)的飛速發(fā)展使得混凝土結(jié)構(gòu)面積以及尺寸越來越大，給施工裂縫控制帶來了很大難度?；炷两Y(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫是結(jié)構(gòu)物的承載能力、耐久性、防水性等的各種性能下降的主要原因。裂縫是混凝土中最常見而又最難以杜絕的缺陷，影響到建筑的使用壽命，所以合理的控制措施對延長結(jié)構(gòu)物的使用壽命至關(guān)重要。據(jù)有關(guān)研究及實踐報告顯示結(jié)構(gòu)物的裂縫問題屬材料的固有特征，因此具有某種不可避免性。裂縫出現(xiàn)的原因多種多樣，和混凝土材料的合格性、結(jié)構(gòu)使用和維護(hù)等多方面相關(guān)，結(jié)構(gòu)設(shè)計是先決條件，設(shè)計中需要針對不同的結(jié)構(gòu)特征采取相應(yīng)的抗裂措施。
一、工程概況及混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性
目前，我國的建設(shè)工程事業(yè)的不斷發(fā)展，框架結(jié)構(gòu)在建筑工程施工中已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用，可是，現(xiàn)代建筑設(shè)計也向復(fù)雜化和高層化不斷發(fā)展?，F(xiàn)在的建筑工程施工中混凝土已經(jīng)被普遍應(yīng)用，成為施工中最主要的原材料，然而我國的建筑中，混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計卻并不完善，導(dǎo)致工程常常會出現(xiàn)裂縫問題，從而影響到建筑工程的質(zhì)量，不利于我國建筑企業(yè)以及建筑行業(yè)的發(fā)展。所以，加強混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的技巧，采取相應(yīng)的措施對我國的建筑行業(yè)以及國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有著深遠(yuǎn)的意義。
二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫形成的原因
為了有效解決混凝土施工過程中存在的裂縫問題，需要對其產(chǎn)生原因做細(xì)致分析，導(dǎo)致混凝土裂縫的原因比較多，大概可以歸納為三方面，即原材料的配置、環(huán)境因素、以及施工設(shè)計。
2.1原材料的配置
混凝土中的外加劑、粗骨料、細(xì)骨料、水泥等材料不合格都會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。比如水泥安定性不合格或者水泥比表面積較大，會導(dǎo)致混凝土因為需水量增加而使水灰比過大，水化熱嚴(yán)重導(dǎo)致混凝土的開裂，還有骨料中含泥量較大也會增大混凝土的收縮率，因而也容易發(fā)生裂縫現(xiàn)象，另外由于外加劑不穩(wěn)定，尤其減水劑質(zhì)量，可能會出現(xiàn)減水率偏低，而為了達(dá)到混凝土的工作性能而增加用水量，水灰比的增大，較大水化熱導(dǎo)致混凝土開裂。
2.2環(huán)境因素
施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，施工現(xiàn)場的溫濕度也會對混凝土是否裂縫產(chǎn)生重要影響，混凝土具有熱脹冷縮的性質(zhì)，受溫度影響較大。當(dāng)混凝土水熱化或者周圍環(huán)境發(fā)生變化時，混凝土的內(nèi)外溫差變大從而發(fā)生變形產(chǎn)生應(yīng)力，降低其本身的抗拉強度，當(dāng)混凝土抗拉強度小于溫度應(yīng)力時就會產(chǎn)生裂縫。
2.3施工設(shè)計
現(xiàn)代建筑功能性和美觀性兼?zhèn)洌瑢?dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越復(fù)雜，為了能夠滿足人們的需要，出現(xiàn)了各種形式的結(jié)構(gòu)體，這些結(jié)構(gòu)體本身來說就容易產(chǎn)生裂縫，再加上施工設(shè)計的不合理以及施工難度及施工誤差，從而產(chǎn)生裂縫。除了以上三個主要影響因素以外，混凝土裂縫問題還受到施工工藝、后續(xù)維護(hù)等方面的影響。工作中需要綜合考慮并完善這些細(xì)節(jié)工作，才能有效改善混凝土施工實踐工作，提升建筑工程質(zhì)量。
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計時用的抗裂措施
3.1原材料的控制
要控制混凝土的開裂，首先需要從原材料的選擇出發(fā)，原材料選擇的正確與否，直接影響到混凝土的開裂。水泥強度達(dá)不到要求，水灰比過大以及水泥用量過大、外加劑使用不當(dāng)?shù)榷寄墚a(chǎn)生裂縫。混凝土原材料種類眾多，其使用性直接決定了混凝土的質(zhì)量。自20世紀(jì)初起，為增加粗骨料的粒徑、降低水泥的用量等措施來將水化溫峰降低從而達(dá)到抑制熱裂縫的目的。
3.2減小環(huán)境溫差
環(huán)境溫差是日照溫差與季節(jié)溫差的總稱。溫差是影響裂縫產(chǎn)生的一個重要因素，所以要采取下列方法進(jìn)行控制，即經(jīng)有限元程序求解出溫差應(yīng)力然后根據(jù)計算值進(jìn)行合理配筋亦或直接把配筋率提高到要求數(shù)值，從而提高配筋率來提高混凝土的極限拉伸的方案來減小溫度應(yīng)力對混凝土的影響。
3.3提高結(jié)構(gòu)自身承載力
建筑工程設(shè)計過程中，雖然撓度和承載力都在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求范圍中，不過假使相比之下來說，承載力較小同時撓度較大造成的偏差也容易導(dǎo)致工程項目出現(xiàn)裂縫，那么，就需要提高結(jié)構(gòu)的配筋率并且加大梁截面。同時，對混凝土相關(guān)項目的設(shè)計一定要考慮留出一定的安全余地。
3.4減小地基的不均勻沉降
地基不均勻沉降也是引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，但是建筑物地基的不均勻沉降而引起的結(jié)構(gòu)裂縫的事例不多。地基的不均勻沉降，引發(fā)混凝土受力不均導(dǎo)致裂縫現(xiàn)象。所以在設(shè)計的過程中要考慮到加強基礎(chǔ)的整體性能，減小地基沉降對混凝土結(jié)構(gòu)的影響。比如獨立基礎(chǔ)時設(shè)置拉梁，或采用筏板基礎(chǔ)，或采用箱形基礎(chǔ)。
3.5控制地下室墻體的裂縫并設(shè)置后澆帶
社會持續(xù)發(fā)展，出現(xiàn)越來越多的超長建筑，同時由于很多建筑的功能以及美觀要求不讓設(shè)置伸縮縫，這就需要結(jié)構(gòu)專業(yè)采取相應(yīng)的措施解決混凝土收縮和由于溫度應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)裂縫和變形。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅僅是本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計，還涉及到與其他構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)合作。為了控制地下室墻體裂縫的發(fā)生，可采取在墻體頂部以及腰部設(shè)兩道暗梁的措施，并適當(dāng)增設(shè)暗柱，以起到模箍作用或適當(dāng)增加墻體配筋。為防止墻體出現(xiàn)早期收縮裂縫，在墻體中可設(shè)置適當(dāng)數(shù)量后澆帶。按規(guī)范要求，每30-40m間距留出施工后澆帶，帶寬80-100cm，鋼筋采用搭接接頭，在45到60天后澆筑。
3.6必要厚度的保護(hù)層
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅是結(jié)構(gòu)設(shè)計，還涉及到其他構(gòu)件間的合作。在混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋和混凝土都是其中一份子，兩者之間要有好的承載力才能保證結(jié)構(gòu)的整體性。鋼筋在混凝土中錨固是鋼筋與混凝同的保證，所以，要除去鋼筋上的銹蝕、泥土，使鋼筋和混凝土很好的結(jié)合，以確保混凝土對鋼筋的握裹力。如果有銹蝕就很難保證混凝土和鋼筋的充分結(jié)合，導(dǎo)致兩者之間存在縫隙，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫，裂縫發(fā)展會導(dǎo)致混凝土剝落開裂，這種裂縫不但破壞混凝土對鋼筋的握裹力、破壞鋼筋的錨固，還會加速鋼筋的銹蝕。長期下去會造成承載力下降，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全。所以，要有必要厚度的保護(hù)層使鋼筋與外界隔絕，避免此種情況的發(fā)生。
結(jié)束語
綜上所述，隨著建設(shè)工程業(yè)的發(fā)展，框架結(jié)構(gòu)在建筑中應(yīng)用廣泛起來，但是現(xiàn)代建筑設(shè)計也向高層化發(fā)展，對鋼筋混凝土提出更高的要求?；炷亮芽p直接影響到項目的美觀性與安全性，要重點給予關(guān)注。混凝土的裂縫問題表現(xiàn)出不可避免性，需要從各個方面加以控制。文章詳細(xì)分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因，以此為基礎(chǔ)做出了相應(yīng)的改進(jìn)建議，希望可以促進(jìn)相關(guān)工程實踐工作的更好開展，全面控制，從而提高建筑物的整體質(zhì)量，促進(jìn)企業(yè)以及建筑行業(yè)的發(fā)展。
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【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計；結(jié)構(gòu)構(gòu)造；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)計算
1、混凝土結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計
混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是將對混凝土結(jié)構(gòu)的想法和意圖初步進(jìn)行檢驗的過程，主要是對混凝土性能、構(gòu)件強弱、連接結(jié)構(gòu)構(gòu)造和混凝土結(jié)構(gòu)體系等關(guān)鍵參數(shù)做以仔細(xì)試驗和檢驗，由于這一過程的重點在于定性和可行性方面的檢驗，因此被成為概念設(shè)計?；炷两Y(jié)構(gòu)概念設(shè)計要點應(yīng)該關(guān)注：第一，要確?；炷两Y(jié)構(gòu)應(yīng)力集中，混凝土結(jié)構(gòu)的重量、剛度和承載力應(yīng)呈現(xiàn)均勻、連續(xù)性的分布，特別應(yīng)該保證在水平面和垂直面的力學(xué)穩(wěn)定性。第二，要注意混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，同一結(jié)構(gòu)的混凝土單元應(yīng)該牢固連接。第三，做到混凝土結(jié)構(gòu)強柱弱梁，概念設(shè)計時應(yīng)該將柱結(jié)構(gòu)的尺寸盡量擴(kuò)大，確保線剛度比值大于1。第四，做到強剪弱彎，混凝土結(jié)構(gòu)要提高延展性和穩(wěn)定性，需要加大混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎性能，提高其抗剪能力，因此在設(shè)計工作中應(yīng)該采用強剪弱彎的策略，確保剪切性的提高。第五，提高混凝土結(jié)構(gòu)抗脆性破壞的能力，對于鋼筋錨固滑塊、混凝土壓碎和混凝土剪切破壞等問題應(yīng)該采用提高結(jié)構(gòu)橫截面和支撐面等措施進(jìn)行防護(hù)。第六，減少混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋使用，在結(jié)構(gòu)應(yīng)力比較大的區(qū)域如果其抗震性能和承載能力已經(jīng)符合要求，就應(yīng)該避免鋼筋的盲目增加，這會對建筑結(jié)構(gòu)重量帶來無謂的提升，也會對建筑造價帶來極大的浪費。
2、混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造的要點
混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造過程是混凝土概念設(shè)計的計算步驟和具體化。混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造環(huán)節(jié)中主要是力學(xué)計算，達(dá)到驗證構(gòu)件承載力及變形的目的，此外，通過混凝土結(jié)構(gòu)體系計算，確定混凝土構(gòu)造和合理性和傳力的明確性?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)造的原則為：盡量縮短混凝土結(jié)構(gòu)傳力的距離、提高混凝土結(jié)構(gòu)工作的效能，降低混凝土結(jié)構(gòu)的材料耗費?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)該重點做好如下工作：第一，對于混凝土大跨度的框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該注意樓梯間處框架柱的連接構(gòu)造，一般將柱體設(shè)計為短柱，加密柱體箍筋的密度，且做到于樓梯平臺梁項鏈。第二，對與混凝土框架結(jié)構(gòu)的外立面有帶形窗設(shè)計時，應(yīng)該采用連續(xù)的窗過梁設(shè)計，將外框架柱設(shè)計短柱形式，加強混凝土構(gòu)造的性能。第三，當(dāng)混凝土框架結(jié)構(gòu)的長度過長時，應(yīng)該采用后澆帶處理技術(shù)，避免有害裂縫的產(chǎn)生。第四，混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶構(gòu)造部位應(yīng)該加強處理設(shè)計。
3、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點
3.1混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
首先，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該堅持科學(xué)設(shè)計原則，要在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中無時無刻不體現(xiàn)科學(xué)性。其次，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該堅持節(jié)約原則，對于已經(jīng)達(dá)到強度和能力的部位，盡量少用或不用加強措施。最后，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該堅持實事求是原則，應(yīng)該尊重施工實際、原材料實際，以切實有效的設(shè)計保證混凝土結(jié)構(gòu)的性能和強度。
3.2混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)與實際施工相一致
混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計首先應(yīng)滿足實際的施工工藝，當(dāng)出現(xiàn)施工工藝與結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生矛盾時應(yīng)該更改設(shè)計，采用便宜的措施進(jìn)行處理，因此在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案階段應(yīng)該多做與實際施工和施工工藝的協(xié)調(diào)工作，減少不必要的矛盾和麻煩。
3.3混凝土結(jié)構(gòu)荷載要設(shè)計精確
混凝土結(jié)構(gòu)荷載包括：混凝土結(jié)構(gòu)自重、設(shè)備荷載和設(shè)計載荷，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中還要對風(fēng)、雨、雪、地震力、溫度應(yīng)力等活性荷載有估算，使混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算中不要漏掉各種可能性的荷載，制止可能出現(xiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)安全隱患。
4、混凝土結(jié)構(gòu)計算的要點
4.1混凝土結(jié)構(gòu)計算簡圖的處理技術(shù)
混凝土結(jié)構(gòu)簡圖的計算中應(yīng)該確保簡圖選取的科學(xué)性，以保證混凝土結(jié)構(gòu)計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。基礎(chǔ)梁設(shè)置在基礎(chǔ)高度范圍內(nèi)，作為基礎(chǔ)的一部分，此時結(jié)構(gòu)的底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至一層樓板頂面的高度?；A(chǔ)梁僅考慮承擔(dān)上部墻體荷載，構(gòu)造滿足普通梁的要求即可。當(dāng)基礎(chǔ)埋深過大時，為了減少底層的計算高度和底層的位移，設(shè)計者往往在±0.000以下的某個適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。此時，基礎(chǔ)拉梁應(yīng)作為一層輸入，底層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)頂面至基礎(chǔ)拉梁頂面的高度，二層計算高度應(yīng)取基礎(chǔ)拉梁頂面至一層樓板頂面的高度。拉梁層無樓板，應(yīng)開洞處理，并采用總剛分析方法進(jìn)行計算?；A(chǔ)拉梁截面及配筋按實際計算結(jié)果采用。
4.2混凝土結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的確定
首先，科學(xué)選擇地震加速度值，在混凝土結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)嚴(yán)格注意地震區(qū)的劃分，選取正確的設(shè)計基本地震加速度值，確保混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其次，混凝土結(jié)構(gòu)填充墻的計算周期和計算強度應(yīng)該有效調(diào)整，確?；炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，折減系數(shù)可根據(jù)填充墻的材料及數(shù)量選取0.7～0.9。其三，當(dāng)利用SATWE或TAT設(shè)計軟件進(jìn)行計算時，應(yīng)該將梁剛度放大，中梁取2.0、邊梁取1.5，以便提高梁體的穩(wěn)定性。最后，多層混凝土框架結(jié)構(gòu)的梁設(shè)計中，應(yīng)該適當(dāng)放大彎矩系數(shù)，并進(jìn)行活荷載的布置計算，以便利于多層混凝土框架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
4.3復(fù)核混凝土獨立梁箍筋的計算結(jié)果
通常使用的SATWE軟件缺乏獨立梁這一情況的設(shè)計，都按公式進(jìn)行計算，有時會造成計算結(jié)果偏小，設(shè)計中若遇到有獨立梁存在的情況，應(yīng)對梁箍筋的計算結(jié)果必須進(jìn)行手算復(fù)核來確保穩(wěn)定。
4.4混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點核心區(qū)抗剪的驗算
大跨度、大空間、大荷載的核心區(qū)節(jié)點設(shè)計必須經(jīng)過抗剪演算，應(yīng)遵循“強柱弱梁更強節(jié)點”的原則，一二級抗震等級的節(jié)點還應(yīng)進(jìn)行受剪承載力計算。由于梁柱中心線重合較難，柱截面比較大，對柱節(jié)點核心區(qū)的構(gòu)造和受力都有較大的不利影響，這就更需要抗剪驗算進(jìn)行檢驗。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】長懸臂懸挑 桁架 PK和SATWE
一、工程簡介
本項目為一棟地面五層、地下一層建筑，地上總建筑面積3.7萬平方米，地下建筑面積1.2萬平方米。由一層的商業(yè)步行街、二三層的大型連鎖超市、四五層的休閑及酒店組成。
本項目采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，房屋總高度為24.00m，抗震設(shè)防類別為重點設(shè)防類別（乙類），設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，基本風(fēng)壓W0=0.35KN/m2 。為滿足建筑功能和立面需求，本項目的東北角二層為架空，三～四層為超過8.4m的雙向懸挑，二～四層?xùn)|北角局部結(jié)構(gòu)布置簡圖如下圖所示：
二、結(jié)構(gòu)方案選型
本項目東北角的雙向長懸臂懸挑，已超出常規(guī)混凝土構(gòu)件的適用范圍。按一般設(shè)計思路，可采用混凝土預(yù)應(yīng)力懸挑梁，該方案具有技術(shù)成熟可靠、截面可控等優(yōu)點，但因預(yù)應(yīng)力體量較小、施工相對較麻煩、施工工期較長且造價高等諸多弊端而被摒棄。結(jié)合本項目三～四層均為雙向懸挑，且懸挑處為玻璃幕墻的特點，對本長懸臂懸挑擬采用混凝土桁架結(jié)構(gòu)。
本項目三、四層X方向懸挑8624mm，Y方向懸挑8400mm，三～四層層高5400。混凝土桁架擬采用三、四層樓面梁分別作為上、下弦桿，中間設(shè)置斜向支撐。為充分利用混凝土構(gòu)件的抗壓強度明顯高于抗拉強度的材料特性，在前期試算時，筆者對不同斜腹桿的布置方案進(jìn)行比較，最終決定采用受拉斜桿數(shù)量較少的布置，即設(shè)置了一道X型斜撐、一道一字型斜撐，如下圖所示：
三、結(jié)構(gòu)計算
混凝土桁架為超靜定結(jié)構(gòu)，且各節(jié)點均為剛性連接，由于剛性節(jié)點的軸力與鉸接桁架的軸力相差不大，故一般可簡化成按鉸接桁架計算。上下弦桿一般可簡化為支撐于節(jié)點的連續(xù)梁，斜腹桿一般可簡化為壓彎（或拉彎）的斜撐構(gòu)件。
本桁架上、下弦桿承受著樓面及墻體荷載，由于桁架矢高H（即三層層高）較高，且X、Y方向均采用桁架懸挑行成空間受力體系，所以上下弦桿及斜腹桿截面均較小。
本項目采用中國建筑科學(xué)研究院編制的PKPM進(jìn)行計算，在建模時，上、下弦桿按梁單元輸入，斜腹桿按斜桿輸入。由于本項目的桁架僅局部設(shè)置，且相對較簡單，可采用“PK”按單榀框架進(jìn)行計算，X方向桁架PK計算的立面、荷載如下圖所示：
PK可分別輸出單榀框架彎矩、剪力、軸力、配筋等包絡(luò)圖（限于篇幅，本文未一一列出）。以上圖中斜腹桿A為例，PK計算結(jié)果如下：
混凝土 柱 10
截面類型= 1； 布置角度= 0；計算長度： Lx= 5.40， Ly= 5.40
構(gòu)件長度= 5.40； 計算長度系數(shù)： Ux= 1.00 Uy= 1.00
抗震等級： 三級
截面參數(shù)： B= 500， H= 400
設(shè)計規(guī)范： 砼規(guī)范GB 50010-2010
柱下端最大配筋對應(yīng)組合號： 16， M= 15.71， N= -66.28
柱下端單側(cè)計算配筋 As= 231.
柱上端最大配筋對應(yīng)組合號： 7， M= 16.52， N= 101.99
柱上端單側(cè)計算配筋 As= 287.
柱單側(cè)構(gòu)造配筋 As= 650.
柱抗剪最大配箍對應(yīng)組合號： 1， V= 5.21， N= -89.82
柱抗剪計算配箍（按100mm間距輸出）：Asv= 123.
柱抗剪構(gòu)造配箍：Asvmin= 324.
抗震最大軸壓比對應(yīng)組合號： 54， N= -72.93 軸壓比= -0.025
按此PK計算結(jié)果，斜腹桿A為構(gòu)造配筋，計算配筋面積As=650mm2，若此計算結(jié)果進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計， 根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010》，按偏心受拉相關(guān)公式計算裂縫寬度，即：
，求得
不滿足規(guī)范要求。斜腹桿A實際設(shè)計配筋為12Φ20，經(jīng)正常使用極限狀態(tài)驗算，裂縫寬度滿足規(guī)范要求。
為考慮桁架的整體作用，本項目也采用SATWE進(jìn)行整體計算（因本項目地處6度設(shè)防區(qū)，未對長懸臂進(jìn)行豎向地震力計算）。由于桁架的上下弦桿及斜腹桿均為壓彎（或拉彎）構(gòu)件，為準(zhǔn)確計算出桁架桿件的軸力，將上下弦桿所在的相關(guān)樓層區(qū)域樓板定義為彈性板膜（計算顯示與桁架相連的部分梁均出現(xiàn)較大軸力，設(shè)計時應(yīng)引起重視）。X方向桁架的計算內(nèi)力（立面顯示）及變形圖如下：
經(jīng)計算發(fā)現(xiàn)桁架的內(nèi)力分布、變形曲線與方案預(yù)期及PK計算均不符。以上圖中“下弦桿B”為例，其內(nèi)力及撓度圖更接近于獨立懸挑梁特征。據(jù)分析發(fā)現(xiàn)， 在使用SATWE計算時，選擇“模擬施工”的加載方式，軟件按樓層分層行成剛度并疊加，使得桁架的下弦桿并沒與斜腹桿形成整體而孤立存在。于是，將SATWE樓層剛度及荷載加載方式改為“一次性加載”，計算后發(fā)現(xiàn)內(nèi)力及變形曲線與方案預(yù)期一致。“一次性加載”計算后的X方向桁架計算內(nèi)力（立面顯示）及變形圖如下：
經(jīng)比較，在荷載準(zhǔn)確、假定合理時，PK和SATWE計算的結(jié)果差異較小，均可用于指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足工程精度需要。桁架立面示意圖如下：
四、施工圖設(shè)計
基于長懸臂桁架自身的難點及特點，在施工圖設(shè)計時，設(shè)計者著重注意了如下幾方面：
1、為防止施工出錯，設(shè)計繪圖時摒棄傳統(tǒng)的平面表示方法，對桁架懸挑繪制了三維線框透視圖、立面圖、大樣剖面圖，后期根據(jù)工程需要又補充了鋼筋放樣圖。
2、考慮桁架弦桿承受較大軸力的特點，設(shè)計要求上、下弦桿及斜腹桿縱筋均應(yīng)采用整根鋼筋，不得采用機械連接或焊接連接，且鋼筋在節(jié)點處均按受拉要求錨固。
3、為便于節(jié)點處鋼筋的錨固和防止應(yīng)力集中，在桁架的弦桿節(jié)點交匯處設(shè)置轉(zhuǎn)角加腋。
4、此桁架為長懸臂，為空間受力體系，且自重較大，設(shè)計要求應(yīng)在上弦桿混凝土強度達(dá)到100%后方可拆模。
五、總結(jié)
通過本項目實例，對長懸臂桁架的設(shè)計計算方法、構(gòu)造措施及施工工藝進(jìn)行歸納總結(jié)，可得出如下結(jié)論：
1、在條件允許的前提下，通過利用兩層或多層樓層空間行成桁架，可實現(xiàn)混凝土構(gòu)件較大跨度的懸挑，且桁架具有構(gòu)件截面尺寸小、造價低、施工工藝簡單等優(yōu)點。
2、PKPM軟件中PK、SATWE均可對常規(guī)混凝土桁架進(jìn)行計算，其結(jié)果可以滿足一般工程精度需求，但應(yīng)注意PK未對構(gòu)件進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗算，SATWE應(yīng)采用合理的假定及對結(jié)果進(jìn)行有效分析后方可用于工程實際。
3、桁架為超靜定復(fù)雜結(jié)構(gòu)，設(shè)計計算時應(yīng)根據(jù)實際工程情況精心分析，取得最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案；同時，桁架的受力、變形會對周邊相鄰的結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生影響，設(shè)計中應(yīng)加強周邊梁、柱等構(gòu)件的分析。
參考文獻(xiàn)：
[1]建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB5009-2012），中國建筑工業(yè)出版社
[2]建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2010），中國建筑工業(yè)出版社
[關(guān)鍵詞]鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；規(guī)范；概念設(shè)計；問題
中圖分類號：TU973.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0220-01
1、鋼筋混凝土柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.1 鋼筋混凝土柱的截面設(shè)計
一般在對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，首先需要按照至下而上的順序?qū)孛娉叽邕M(jìn)行調(diào)整，通常框架結(jié)構(gòu)的柱按照這一順序變化比較合理，此外，還應(yīng)創(chuàng)建合理的柱模板，柱斷面變化次數(shù)不宜太多，柱斷面變小也不宜設(shè)在同一層，以節(jié)約投資，使設(shè)計更合理。除了柱截面變小與混凝土強度降低宜設(shè)在不同層外，而且柱截面變小劇烈。否則抗側(cè)剛度減少較多，對抗震不利。柱截面尺寸減小的間隔層數(shù)為四層，如果間隔太疏又起不到節(jié)約投資、降低造價的目的；太密會造成模板浪費、施工不便。每次每側(cè)減小以150mm為宜，減得過多會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)豎向剛度變化異常。例如柱截面從550@550變?yōu)?50@450，柱的線剛度會減少了60%左右，對于純框架結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度就減小過多。如果柱截面變化過大時應(yīng)將柱分批在不同樓層進(jìn)行截面變小。同時鋼筋混凝土柱截面的最小尺寸應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。
1.2 鋼筋混凝土柱箍筋的肢距設(shè)計
根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)規(guī)定可以看出，在對鋼筋混凝土柱加密區(qū)的箍筋內(nèi)箍筋肢距進(jìn)行設(shè)計時，要保證一級抗震等級不能超出二十厘米，二三級抗震等級則不能超出二十五厘米，同時保證箍筋直徑在二十倍中的較大值；四級抗震等級不宜大于三十厘米。按一般的理解，箍筋肢距應(yīng)為每肢箍筋的水平距離。本文作者對箍筋肢距的解釋為鋼筋混凝土柱縱向鋼筋的箍筋拉接點的距離，這樣不僅可以順利對柱鋼筋的拉接還便于施工的要求。而不少設(shè)計人員在設(shè)計時將箍筋肢距一律按均勻分布且小于二十厘米，導(dǎo)致混凝土澆搗困難，必須使用導(dǎo)管，將混凝土引導(dǎo)到根部，是不能讓其從高處直接墜落的，然后逐漸向上澆灌。如果箍筋肢距過小，將無法使用導(dǎo)管。
2、關(guān)于梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計
梁的截面高度是由撓度與配筋控制其下限值，由裂縫允許值控制上限值。設(shè)計中很多人取較大的梁截面以保證撓度滿足要求。但大截面低配筋率梁對抗裂并不利，經(jīng)過適當(dāng)配筋調(diào)整，裂縫寬度能勉強地滿足要求，其計算裂縫寬度很小，然而這種梁出現(xiàn)裂縫的可能性較大。
2.1 鋼筋混凝土梁側(cè)的縱向鋼筋設(shè)計應(yīng)該注意的問題
根據(jù)相關(guān)要求我們可以發(fā)現(xiàn)，梁腹板的高度大于45cm時，梁的兩個側(cè)面設(shè)計應(yīng)該滿足縱向構(gòu)造要求，縱向構(gòu)造鋼筋之間的距離需要保持在20cm以內(nèi)，每一側(cè)的截面面積應(yīng)該大于或等于腹板界面的0.1%，鋼筋混凝土梁側(cè)縱向鋼筋的直徑一般為十五厘米左右。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的實際設(shè)計中，常會遇到鋼筋混凝土梁側(cè)抗扭縱筋很大，對上述情況應(yīng)在計算上做合理的調(diào)整，由于電算設(shè)計時候的抗扭縱筋面積較大。對跨度較大的鋼筋混凝土次梁支承于主梁上時，鋼筋混凝土次梁的支承端會對主梁產(chǎn)生較大的扭矩，在電算程序中鋼筋混凝土次梁的端支座為絞接造成的。目前電算程序在結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算時尚未考慮現(xiàn)澆樓板對鋼筋混凝土梁扭轉(zhuǎn)影響，必須需要人為地給程序一個梁扭矩折減系數(shù)，合理選擇鋼筋混凝土梁扭矩折減系數(shù)是必要的。調(diào)整后計算出來的鋼筋混凝土梁的抗扭縱筋面積會很大，必須保證箍筋的配筋率滿足規(guī)范的規(guī)定。
2.2 針對強柱弱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計
強柱弱梁的概念最早是在抗震設(shè)計中提出的，鋼筋混凝土柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系著整個建筑物的安全性能，因此我們需要減少鋼筋混凝土梁的破壞。強柱弱梁設(shè)計理念一定要將這一概念設(shè)計貫徹下去。嚴(yán)格控制鋼筋混凝土柱軸壓比，筆者認(rèn)為軸壓比不宜過大，且我們對柱斷面及配筋設(shè)置時應(yīng)分部位處理，建議適當(dāng)加強角柱、邊柱的配筋，所有鋼筋混凝土柱建議縱筋均不宜小于20mm，同時應(yīng)該全柱通長加密箍筋，且配箍率滿足規(guī)范要求，矩形截面柱對稱配筋。而對梁配筋則建議應(yīng)配足梁中部筋，以使地震作用下梁鉸機制的形成，避免柱比梁先屈服，使鋼筋混凝土梁端能先形成塑性鉸，使柱端受彎承載力比梁端的實際受彎承載力大。
3、關(guān)于基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
在整個建筑工程開展過程中影響工程造價及施工質(zhì)量的主要因素就是地基基礎(chǔ)，這是在工程設(shè)計過程中相關(guān)人員十分重視的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容，由于地基設(shè)計的好與壞直接關(guān)系到后期設(shè)計工作的有序開展，還可能會造成無法彌補的損失。所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計時，在地基基礎(chǔ)設(shè)計中要注意地方性規(guī)范的學(xué)習(xí)。避免對整個結(jié)構(gòu)設(shè)計或后期設(shè)計工作造成較大的影響。因此在基礎(chǔ)設(shè)計時，應(yīng)充分重視工程當(dāng)?shù)氐囊?guī)定要求，最好能參考鄰近已建建筑物設(shè)計經(jīng)驗，可使基礎(chǔ)設(shè)計更加經(jīng)濟(jì)、合理。如某綜合樓工程，抗震設(shè)防烈度為8度，建筑總高度100m，采用框架核心筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)設(shè)計采用筏板基礎(chǔ)。在利用程序計算時，主樓下的筏板板厚達(dá)到3m，配筋量大。規(guī)范基礎(chǔ)沖切計算也未考慮基礎(chǔ)底板下土的影響，在參考類似工程經(jīng)驗后，設(shè)計基礎(chǔ)筏板厚度定為2.1m，使筏板厚度減少近30%。
3.1 基礎(chǔ)的最低混凝土強度等級
有關(guān)規(guī)定中提到建筑地基的擴(kuò)展基礎(chǔ)混凝土強度等級不應(yīng)低于C20，規(guī)范還規(guī)定基礎(chǔ)的最低混凝土強度等級二a類為C25，二b 類為C30。規(guī)定高層建筑基礎(chǔ)的混凝土強度等級不宜低于C30。
3.2 基礎(chǔ)的最小配筋率
墻下鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)和柱下鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)的最小配筋率如何確定存在分歧?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)規(guī)定了受彎構(gòu)件的最小配筋百分率的值；而建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計中規(guī)定：基礎(chǔ)底板的配筋，應(yīng)按抗彎計算確定。
4、結(jié)語
設(shè)計是一個工程開展的最初環(huán)節(jié)，同時也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到之后各個環(huán)節(jié)的落實，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計也是如此。如果在設(shè)計過程中有任何的參數(shù)選擇失誤都會給整個設(shè)計帶來影響，嚴(yán)重的甚至無法彌補。該文重點針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了一些建議。在今后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，經(jīng)常鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)總結(jié)設(shè)計的經(jīng)驗，使設(shè)計更經(jīng)濟(jì)、合理。
參考文獻(xiàn)：
[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2010.中國建筑工業(yè)出版社.2010.
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混凝土框架結(jié)構(gòu)主要由樓板、梁、柱和基礎(chǔ)這四種承重構(gòu)件組成，其中，主梁、柱與基礎(chǔ)構(gòu)成了平面框架，各個平面框架再用連續(xù)梁連接起來，從而形成空間結(jié)構(gòu)體系。在層數(shù)和高度合理的情況下，框架結(jié)構(gòu)可為建筑提供較大空間。這種結(jié)構(gòu)可進(jìn)行靈活的平面布置，能夠滿足多種工藝和功能的要求。下面介紹幾個混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點。 1.結(jié)構(gòu)的抗震等級選定
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，先要根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB50223-2004）來確定建筑的類別。對丙類建筑而言，其抗震等級比照該地的抗震設(shè)防烈度進(jìn)行計算；而對于乙類建筑，地抗震措施應(yīng)該符合該地的抗震設(shè)防烈度要求，但是，若該地抗震設(shè)防烈度為Ⅵ～Ⅷ，則建筑物的抗震措施（體現(xiàn)為抗震等級）應(yīng)該符合抗震烈度提高一度的要求；若某地的地震設(shè)防烈度為IX，則建筑物的抗震措施應(yīng)符合比IX的抗震設(shè)防烈度更高的要求。 2.振型組合數(shù)的選取
振型組合數(shù)的選擇有相關(guān)要求，對于較高的建筑，若不必考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，則其振型數(shù)應(yīng)≥3；若振型數(shù)須多于3，則宜取3的倍數(shù)，但應(yīng)不大于層數(shù)；若建筑物的層數(shù)不大于2，則振型數(shù)可選擇建筑物層數(shù)。對不規(guī)則建筑而言，若考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，那么振型數(shù)應(yīng)≥9；若結(jié)構(gòu)的層數(shù)較多或結(jié)構(gòu)剛度突變較大，那么振型數(shù)應(yīng)多?。豪?，若建筑的混凝土結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)換層或頂部有小塔樓，其振型數(shù)應(yīng)大于12甚至更多，但最多不能超過層數(shù)的3倍；只有在定義彈性樓板，且根據(jù)總剛分析法進(jìn)行分析，認(rèn)為有必要才可取更多振型。 3.關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)計算和參數(shù)的要點
3.1關(guān)于計算簡圖的處理
在混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能否選擇正確的計算簡圖，直接影響計算結(jié)果是否準(zhǔn)確。最容易發(fā)生問題的就是關(guān)于基礎(chǔ)梁的處理。一般而言，基礎(chǔ)梁是基礎(chǔ)的一部分，通常設(shè)置在基礎(chǔ)的高度范圍以內(nèi)，計算底層高度是則應(yīng)選取基礎(chǔ)頂面到一樓樓板頂面的高度。基礎(chǔ)梁只需考慮上部墻體的荷載，因此其構(gòu)造只要達(dá)到普通梁的標(biāo)準(zhǔn)即可。若需設(shè)置基礎(chǔ)拉梁，其斷面和配筋可根據(jù)設(shè)計，截面的高度選柱中心距的 1/12～1/18，縱向受力的鋼筋取所其連接的柱子的最大軸力設(shè)計值的十分之一作為拉力進(jìn)行計算計算。但是，當(dāng)基礎(chǔ)埋得過深，便需要減少底層的計算高度和底層的位移，此時設(shè)計者可在±0.000以下的某個適當(dāng)位置設(shè)置基礎(chǔ)拉梁。此時，基礎(chǔ)拉梁必須作為單獨一層輸入，底層計算高度便應(yīng)取基礎(chǔ)頂面到基礎(chǔ)拉梁頂面的距離，二層計算高度則是取基礎(chǔ)拉梁的頂面到一層樓板頂面的距離?；A(chǔ)拉梁截面及配筋要采用實際的計算結(jié)果。此外，若電梯井道采用鋼筋混凝土井壁（設(shè)計時應(yīng)盡量避免），那么簡圖定要根據(jù)實際情況輸入，否則可能造成頂部框架柱的設(shè)計存在安全隱患。
3.2關(guān)于結(jié)構(gòu)各種參數(shù)的選取
3.2.1設(shè)計基本地震加速度值
根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011—2001)的規(guī)定: 若抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計基本地震加速度值則應(yīng)分別為0.1g和0.15g兩種，若抗震設(shè)防烈度為8度，則設(shè)計基本地震加速度值分別為 0.2g和 0.3g兩種。在計算中應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)地震區(qū)的劃分，選取正確的設(shè)計基本地震加速度值。
3.2.2結(jié)構(gòu)周期折減系數(shù)
由于有填充墻存在，結(jié)構(gòu)的實際剛度會大于理論計算剛度，實際周期則會小于計算周期，這樣理論算出的地震作用的效應(yīng)偏小，會使結(jié)構(gòu)處于不安全狀態(tài)。因此要對結(jié)構(gòu)的計算周期進(jìn)行進(jìn)行必要折減。折減系數(shù)據(jù)填充墻材料及數(shù)量在0.7～0.9之間進(jìn)行選擇。
3.2.3梁剛度放大系數(shù)
SATWE或TAT等計算軟件的梁輸入模型都是矩形截面，沒有考慮因樓板形成T型截面而引起剛度增大，造成結(jié)構(gòu)實際剛度大于計算剛度，因此算出的地震剪力偏小，從而使整個結(jié)構(gòu)偏于不安全。因此在使用計算軟件時應(yīng)適當(dāng)放大梁剛度，放大的系數(shù)以梁取2.0邊梁取1.5較為適宜。 4.混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)造配筋
4.1框架外挑梁配筋
由于占地面積受到限制，建筑要求某種特定的使用功能或者結(jié)構(gòu)原因，建筑工程有時會在框架的梁端設(shè)計挑梁。而框架梁荷載和外挑梁的實際荷載是有不同的，因此框架梁和外挑梁的斷面尺寸也會有所不同。有的設(shè)計人員在繪制設(shè)計圖時只將框架梁上的某幾根主筋向外挑梁延伸，卻不知有些主筋事實上根本無法延伸進(jìn)挑梁，等到施工時才發(fā)現(xiàn)這個問題，但往往為時已晚。
框架梁和外挑梁下經(jīng)常會設(shè)置鋼筋混凝土柱。在計算柱的內(nèi)力和配筋時，有些設(shè)計者常會把它誤認(rèn)為構(gòu)造柱，誤認(rèn)其配筋為構(gòu)造配筋，懸臂梁也并沒有按照計算配筋，這就可能導(dǎo)致水平荷載作用下的承載力不足，危害建筑安全。
4.2框架邊柱柱頂配筋
對于混凝土框架結(jié)構(gòu)的高層建筑，水平荷載對于結(jié)構(gòu)的傾覆力矩以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和高度的平方成正比；頂點的位移和高度的4次方成正比。水平荷載是設(shè)計中需要控制的因素。框架頂層的風(fēng)荷載較大，而屋面結(jié)構(gòu)的荷重傳給邊柱的軸向總力比樓層邊柱的總力要小，顯然柱頂會有大偏心問題，頂層邊柱節(jié)點出現(xiàn)軸向力對截面重心的偏心距大于0.5倍的柱截面高（e0>0.5h）。根據(jù)框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求，橫梁上部鋼筋應(yīng)全部伸入柱內(nèi)，且伸過橫梁下邊；柱內(nèi)一部分鋼筋伸到頂端，另一部分則伸到橫梁內(nèi)部，而根數(shù)依計算確定且不能少于2根。設(shè)計人員在設(shè)計圖時會將邊柱柱角的鋼筋彎入梁內(nèi)，但由于柱寬大于梁寬，柱角的縱筋要完全伸入梁內(nèi)是不可能辦到的，這應(yīng)該引起設(shè)計人員的注意。
4.3框架梁、柱箍筋配置
根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，工程設(shè)計中常取的梁、柱箍筋加密區(qū)的最大間距是10厘米，非加密區(qū)的箍筋最大間距為20厘米。在電算程序信息中也通常將梁、柱箍筋加密區(qū)的間距內(nèi)定為10厘米，由設(shè)計人員根據(jù)規(guī)范確定箍筋的直徑和肢數(shù)。當(dāng)框架梁中由于種種原因縱向鋼筋超筋時，梁端如果適當(dāng)加大抗剪承載力對結(jié)構(gòu)抗震很有利，這也是為什么當(dāng)梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時，規(guī)定梁的箍筋直徑應(yīng)比最小構(gòu)造直徑增大2mm。對于框架柱，當(dāng)框架內(nèi)定柱加密區(qū)箍筋的間距為10厘米時，有時也有可能因為非加密區(qū)箍筋間距采用20厘米而引起配箍不足。需指出的是，非加密區(qū)在配箍驗算時可不考慮強剪弱彎的要求。