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近年來,我國建筑業(yè)發(fā)展迅猛。為了解決傳統(tǒng)建筑模式中人工成本高、工期長、工程量大、環(huán)境污染嚴重等重要問題,裝配式建筑應運而生,順應了行業(yè)發(fā)展的要求,并且采用裝配式施工方法綠色、環(huán)節(jié)、節(jié)能,符合當前社會經濟發(fā)展的理念。但目前裝配式建筑在我國發(fā)展還較為緩慢,還處于待完善階段,主要在東部經濟較為發(fā)達的沿海地區(qū)進行嘗試性發(fā)展。因此,很多企業(yè)于裝配式建筑物的特征不夠了解,ζ淅斫獠磺澹在建筑設計、抗震設計及構建制作上缺乏經驗,不能是裝配式建筑的優(yōu)勢充分發(fā)揮,在建設過程中不但沒有降低建筑成本,反而使建筑成本大大增加。裝配式建筑結構有效設計是裝配式建筑結構成功與否的關鍵,再依循設計方案進行建筑結構的拆分、構件制作及結構組裝。穩(wěn)定性、安全性和實用性是裝配式建筑結構的基本原則,所以對裝配式建筑結構設計優(yōu)化顯得尤為重要,確保建筑物質量,進一步促進整個裝配建筑行業(yè)的發(fā)展。
1 裝配式建筑的設計要點
可行性、使用性是裝配式建筑結構設計的關鍵點。同時,在設計中首先必須注意在確保建筑物功能性和安全性的前提下,通過專業(yè)、標準、精細的設計,充分發(fā)揮建筑設計的優(yōu)越性,注重能源的損耗,為人們提供一個安逸舒適的建筑環(huán)境。將建筑物的結構高度、不規(guī)則度及結構復雜度控制在合理范圍。建筑設計在進行初步設計過程中必須充分考慮建筑材料、結構體系、結構布置、各參數等,對多種設計方案從可行性、經濟性等方面進行充分比較,獲得最優(yōu)設計方案。另一方面,根據國家相關標準,對結構設計進行精確計算,保證在建筑過程中對風險處于可控范圍。
2 裝配式建筑的結構優(yōu)化設計分析
裝配式建筑的結構優(yōu)化設計主要從設計流程、設計體系建立、結構技術體系、預制構件拆分與控制、預制構件節(jié)點優(yōu)化設計及有效利用相關政策六方面進行優(yōu)化。
2.1 設計流程優(yōu)化
裝配式建筑在考慮功能性需求的同時還需要關注結構設計對工廠化生產及裝配式施工的影響。裝配式建筑的設計需要涵蓋整個過程,從構件生產到運輸、裝配,對建筑物的要求都非常嚴格。在設計階段,對構件設計、拆分等方面需要做好優(yōu)化工作,保證裝配式構建在設計、生產、施工過程中的緊密連接,形成完整的工藝流程;在圖紙設計方面,以方案的可行性作為前提,細化設計建筑物裝配結構的各構件,優(yōu)化預制構件生產工序,降低現(xiàn)場管理難度和施工難度,降低施工成本。
2.2 設計體系優(yōu)化
設計體系優(yōu)化主要在于建立標準的設計體系。規(guī)范建筑戶型模塊和交通核模塊,充分發(fā)揮建筑物經濟性和功能性要求,降低樓板和外墻的構件種類,使裝配式建筑物施工效率大大提高。建筑戶型模塊方面,在確保室內空間尺寸的精準、合理的前提下,可對室內結構布置、客廳布置及臥室開間布置做適當調整;交通核模塊方面,主要對建筑物使用過程中的人的上下通行和物品上下運輸(主要包括樓梯、電梯井、走道)、設備的安裝布置(主要包括機電管井)等進行規(guī)范性設計,使其與板樓、通廊相互搭配更加規(guī)范,滿足各種客戶對房屋的不同需求。
2.3 結構技術體系優(yōu)化
與現(xiàn)場實際相結合,選擇合理的結構技術體系是裝配式建筑結構設計優(yōu)化的關鍵。所謂結構技術體系是指配整體式的框架結構、疊合剪力墻、裝配整體式剪力墻結構等與結構設計有關的技術體系。建筑物的平面部分,在結構技術優(yōu)化時可采用疊合板、疊合梁形式;建筑物剪力墻采用預制裝配式時可采用預制的疊合剪力墻,也可采用雙面預制的疊合剪力墻,豎向連接可采用鋼套筒連接形式進行。在各構件之間連接時方法較多,連接形式也不固定,具體根據施工需要而定。
2.4 預制構件拆分與控制
在不同項目中裝配式建筑結構的預制部位和預制形式不同,需結合具體工程項目而定,一般住宅建筑,首先應該考慮其水平構件的預制技術,主要有樓梯、陽臺、預制疊合梁以及外墻保溫與裝飾等一體化設置,減少外墻腳手架的使用,優(yōu)化承重墻與非承重墻的設置等。
2.5 預制構件節(jié)點優(yōu)化設計
裝配式建筑的設計重難主要在于節(jié)點設計,在抗震性、功能性方面對建筑物起著決定性作用。因此,在建筑構件連接處控制所使用的鋼筋、套筒、預埋件等的成本,優(yōu)化節(jié)點處的連接方式,保證建筑物具有良好的抗爭性能,同時降低施工成本,提高工作效率,達到穩(wěn)固連接各部件的目的。
2.6 有效利用相關政策
裝配式建筑發(fā)展處于起步階段,技術不成熟,因此其發(fā)展受到了較大的阻礙,為了鼓勵新技術的發(fā)展,提高建筑業(yè)走向更加綠色環(huán)保、低能耗的目的發(fā)展道路,政府必須出臺一些優(yōu)惠政策,鼓勵企業(yè)發(fā)展裝配式建筑結構,降低裝配式建筑結構的建設成本,充分發(fā)揮裝配式建筑結構的優(yōu)勢。
3 結語
我國的裝配式建筑近年來發(fā)展緩慢主要原因在于其建設成本較高,因此降低裝配式建筑物建設成本是其向前發(fā)展的關鍵。企業(yè)應該加強管理,建立健全各模數標準、部件產品標準,通過這些標準是個裝配式構建統(tǒng)一流水線式工廠生產,降低構建的預制成本。另一方面,在工程實際中要不斷對裝配式建筑結構設計方案進行優(yōu)化,改進施工工藝,提高工程質量和效率,降低施工成本,推動裝配式建筑的不斷創(chuàng)新與發(fā)展。
參考文獻
[1] 石建光,林樹枝.預制裝配式混凝土結構體系的現(xiàn)狀和發(fā)展展望[J].墻材革新與建筑節(jié)能,2014(01):45-48.
關鍵詞:道路橋梁 結構設計 要點
中圖分類號:U448文獻標識碼: A
前言
道路橋梁結構設計是路橋施工的第一個關鍵環(huán)節(jié),影響著道路橋梁工程的質量,所以,做好道路橋梁設計工作不僅僅是設計工作本身的需要,也是道路橋梁工程的質量要求。
一道路、橋梁設計的基本要求
對資源利用是否經濟合理,技術先進,尊重實際,實事求是,是否科學,在很大程度上取決于設計的水平和質量。具體而言,在設計中應堅持以下原則:
1、嚴格執(zhí)行國家現(xiàn)行的設計規(guī)范和國家批準的技術標準;
2、盡量采用標準化設計,積極推廣應用“可靠性設計方法”、“結構優(yōu)化設計方法”等現(xiàn)代設計方法;
3、注意因地制宜,就地取材,節(jié)省建設資金。在切實滿足建設功能要求的同時,千方百計地節(jié)約投資、節(jié)約多種資源,縮短建設工期;
4、積極采用技術上更加先進、經濟上更加合理的新結構、新材料。
二結構化設計的必要性
傳統(tǒng)橋梁設計流程首先是根據經驗判斷制定初始的設計方案,包括材料的選擇、總體的布置、制造的工藝和結構尺寸等方面;接著是對結構進行分析;最后進行力學分析,檢驗設計結構是否可行,并根據不同情況進行修改。這種設計方法,只是對施工方案的可行性與安全性進行檢驗,不能夠做到最優(yōu)的設計,很難滿足對橋梁結構設計需求日益復雜的要求,因此,結構化設計變得尤為必要。
結構化設計的方法主要是基于自頂向下細化、模塊化和結構化程序設計等程序設計技術發(fā)展而來的,主要的思想就是把設計分為具有單一功能且相互獨立的模塊結構,主要包括詳細設計和概要設計。結構化設計主要通過結構圖進行設計階段的描述。結構化設計在道路橋梁設計中的應用,不僅是道路橋梁發(fā)展的需要,也是道路橋梁設計方法的最優(yōu)選擇。
三道路橋梁結構設計常見問題
近年來,為能良好解決道路交通的問題,橋梁建設在國家有關部門的大力支持下逐步加大各方面投入的力度,使得道路橋梁設計工作成為了絕對的重頭戲。本文探究道路橋梁設計主要以其使用性能展開談論,并根據自身工程實踐經驗的積累,總結發(fā)現(xiàn)常見問題主要表現(xiàn)在以下幾點:
1、設計標準不高
鑒于我國道路橋梁設計對于規(guī)范標準的要求并不高,一旦在對道路施工進行改造施工時就會不同程度地對道路交通的便利性造成麻煩和留置安全隱患,并且勢必會影響橋型的美觀。因此,在進行橋梁設計時就必須考慮到這一點,同時綜合現(xiàn)場因素,尤其是在橋梁的主梁或梁側預留一定空間,以便為橋梁后期可能進行改造施工創(chuàng)造施工空間與條件;
2、管道預留空間不足
每座橋梁在設計中都需要設置專用橋梁管道,但在現(xiàn)實中往往這方面得不到充分的重視,導致這一問題出現(xiàn)的原因主要在于現(xiàn)代城市人口壓力過大或城市改造工程。城市改造工程在遇到管道預留空間不足的情況時,則僅僅能夠進行一些擴容處理,將橋梁管道在橋體之外,從而為交通線埋下不便的隱患,同時影響到橋體的美觀。
另外,在面對橋梁管道預留空間不足問題時,可以通過再次開挖的辦法進行相關處理,但是這種處理形式不可避免地會在工程投資建設方面造成嚴重浪費,并會對交通情況造成影響;
3、綠化帶專項防水設計缺陷
我們知道,橋梁工程不僅僅是為了滿通使用的功能,在橋體設計美觀上也應給予足夠重視。因此,橋梁綠化帶專項防水設計就成為了橋梁裝飾工程的一項必要內容。
有關橋梁結構設計工作人員在對擬建橋梁工程展開設計工作時,有必要考慮保證橋梁工程在完成施工后所能受到的綠化美觀效果,同時在綜合考慮到擬建工程施工現(xiàn)場存在的各種影響因素之后,對設計成果要求具有絕對的橋梁結構使用功用和外形美觀效果;
4、結構設計選型問題
橋梁工程結構選型的問題極為關鍵,不僅需要在結構選型上滿足視距和凈空的要求,外形美觀和合理地結構自重同樣被視為橋梁結構設計的基本標準和原則,以使橋梁工程能夠成為城市建設中可實現(xiàn)功能與兼容城市風貌的一道亮麗景觀。
然而,實際的設計工作卻出現(xiàn)了嚴重地形式重于實用效果的偏側現(xiàn)象,出現(xiàn)結構選型不合理的問題就很自然了。
5、裝飾結構設計問題
據有效數據分析,我國在很多橋梁工程結構設計中都存在使用安全材料不合標準現(xiàn)象。而材料是工程建設的根本,保證橋梁結構的安全性是保證橋梁結構運營使用安全的關鍵。因此,在選擇橋梁結構裝飾材料時,就必須通過材料取樣試驗的把關手段來保證材料的安全性和控制材料的破損率。
四道路橋梁結構設計要點
道路橋梁結構設計工作設計內容廣泛,本文主要以裝配式簡支橋梁的結構設計要點作論述如下:
1、主梁設計
裝配式簡支梁結構區(qū)別于整體式簡支梁結構的突出特點在于可將預制獨立構件進行運輸與吊裝,并且通過現(xiàn)場安裝、拼接制梁。在設計中即可實現(xiàn)對自動化、機械化的施工技術應用,節(jié)省部分勞動力和施工原材料,并大幅提高人物力的生產效率,施工過程也不會受到季節(jié)的影響,是為采用此種橋梁設計型式的關鍵。主梁結構作為橋梁上部結構的主要承重構件,設計型式通常分為T形和箱型兩種,箱型結構主梁僅被應用于預應力混凝土結構梁之中。設計采用箱型結構主梁既需要對主梁結構的間距與片數作要求,主梁間距與片數兩者相互制約,即間距小則片數多、間距大則片數少。而主梁的高度及細部尺寸則需根據相關的荷載計算方法確定,若主梁對稱布置,梁身所受荷載同樣對稱分布,即需以杠桿法進行相關計算,否則即需以偏心受壓進行相關計算。二種情況相同點在于內力取值均以取最大值作為控制設計的標準,但這種內力取值標準不可作為主梁結構各個截面的最不利狀況的受力計算,因為從其計算原理來看,計算結構存在較多的不安全因素。
橋臺設計橋臺結構的設計應主要注重于型式的選擇
裝配式簡支橋梁對于橋臺結構的選擇比較常見的有輕型橋臺、鋼筋混凝土薄壁橋臺和埋置式橋臺三種。輕型橋臺結構型式具有體積小的特點,其設計應用可作為一種擋土的翼墻結構。鋼筋混凝土薄壁橋臺可設計將臺身埋置于橋梁護坡中,從設計角度講,既可以減小橋臺結構受到上部荷載的作用力,又可以保證橋臺處的預留空間。但是,從某種程度上分析橋臺前的護坡由于是采用片石混凝土施工作表面防護的一種永久性設施,存在著被洪水沖毀而使臺身的可能,因此,在設計時必須進行相關的強度和穩(wěn)定性驗算。
3、橋墩型式選擇
裝配式簡支橋梁結構設計中普遍采用雙柱式墩、十字墩或矩形薄壁墩等型式,其中單幅雙柱式橋墩結構型式應用較為普遍??紤]到以往在道路橋梁結構設計中出現(xiàn)的問題,筆者希望在今后的設計工作中應注意對于橋墩結構型式的選擇要極為謹慎,如在巖溶性地帶、樁基礎施工困難地段應根據實地情況避免過多地設計樁基,單柱單樁的設計為宜;而擬建施工現(xiàn)場位于河谷或受到滾石威脅時,則應考慮設計增強橋墩結構的整體抗撞擊能力,亦須單柱單樁設計為宜;對于高位墩柱長橋的情況,則應考慮到橋梁上部結構荷載累積變位的問題,采用雙幅兩柱整體下部構造設計為宜。
4、定線原則
根據給定的起終點,分析其直線距離和所需的展線長度,選擇合適的中間控制點。在路線各種可能的走向中,初步擬定可行的路線方案,(如果有可行的局部路線方案,應進行比較確定),然后進行紙上定線。a.在1:10000的小比例尺地形圖上在起,終控制點間研究路線的總體布局,找出中間控制點。根據相鄰控制點間的地形、地貌、地質、農田等分布情況,選擇地勢平緩山坡順直的地帶,擬定路線各種可行方案。b.對于山嶺重丘地形,定線時應以縱坡度為主導;對于平原微丘區(qū)域(即地形平坦)地面自然坡度較小,縱坡度不受控制的地帶,選線以路線平面線形為主導。最終合理確定出公路中線的位置(定出交點)。
結束語
總而言之,道路橋梁結構設計關乎道路橋梁工程后期的施工工作,也關乎竣工后的使用效果,所以,道路橋梁結構設計必須要慎之又慎,既要符合設計原理,又要符合經濟適用的要求。
參考文獻:
[1]鄧標,吳朝東;淺析城市道路橋梁設計的常見問題[J];城市建設理論研究;2011,(09)
關鍵詞 防空地下室;結構選型
中圖分類號 TU 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)021-0147-01
1 防空地下室的結構選型
1)防空地下室結構的選型,應根據防護要求,平時和戰(zhàn)時使用要求,上部建筑結構類型,工程地質水文條件以及材料供應和施工條件等因素綜合分析確定。2)防空地下室的結構類別一般可分為鋼筋混凝土結構和砌體結構兩種,應優(yōu)先采用鋼筋混凝土結構。當上部建筑為砌體結構,防空地下室抗力級別較低(一般核6級,常6級及以下)時,防空地下室可采用砌體結構。3)砌體結構通常有兩種情況:一種外墻,內墻均采用砌體;另一種外墻采用鋼筋混凝土,內墻采用砌體。對上述兩種情況,由防護密閉門至密閉門的防護密閉段,均應采用整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構。當地下水位埋深位于基礎以上或有鹽堿腐蝕時,外墻宜采用鋼筋混凝土結構。當防空地下室頂板底面高于室外地面時,外墻應采用鋼筋混凝土結構。4)防空地下室鋼筋混凝土結構體系常采用梁板結構,現(xiàn)澆空心樓蓋結構,不得采用無粘接預應力混凝土結構。5)目前在防空地下室中采用的預制裝配式構件有疊合板,鋼管混凝土及螺旋筋套管混凝土柱等。其他預制裝配式構件,如有充分試驗依據,也可逐步用于防空地下室。
2 防空地下室基礎選型
1)防空地下室基礎的選型,應根據工程地質和水文地質條件,平時和戰(zhàn)時使用要求,上部建筑結構要求以及材料供應和施工條件等因素綜合考慮確定。2)建筑工程中常見的基礎類型,如筏板基礎(有梁或無梁),箱型基礎,樁基礎,剛性條形基礎,擴展條形基礎,獨立柱基礎等,均可用于防空地下室。當采用條形基礎或獨立柱基礎,且地下水位埋深位于基礎以上時,應設置鋼筋混凝土防水底板,防水底板應考慮等效靜荷載作用。3)防空地下室結構在有武器爆炸的動荷載作用下,對基礎強度的驗算包括彎,剪及沖切力的驗算都是十分必要的,其中地基的承載力和地基基礎的變形可不進行驗算?;A的平面尺寸可根據平時荷載作用計算確定,武器爆炸動荷載作用下可不進行基礎尺寸的驗算。
3 防空地下室結構布置
防空地下室結構設計使用年限應按50年采用。當上部建筑結構的設計使用年限大于50年時,防空地下室的設計使用年限應與上部建筑結構相同。
4 結構重要性系數
在戰(zhàn)時荷載組合作用下,結構的重要性已完全體現(xiàn)在抗力級別上,因此當采用極限狀態(tài)設計表達式進行防空地下室結構承載力設計時,結構重要性系數γ均取1.0.當防空地下室結構按平時荷載組合作用進行承載力驗算時,結構重要性系數γ應按建筑結構安全等級或設計使用年限取值。
5 防空地下室結構設計動荷載
甲類防空地下室結構應能承受常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載的分別作用,乙類防空地下室結構應能承受常規(guī)武器爆炸動荷載的作用。對常規(guī)武器爆炸動荷載與核武器爆炸動荷載,結構設計時均按一次作用。
此外防空地下室內部的墻,柱等構件則間接承受圍護結構及上部結構傳來的武器爆炸動荷載作用。
6 鋼筋混凝土結構構件設計原則
防空地下室結構在滿足設計抗力前提下,鋼筋混凝土結構構件應采取“強柱弱梁(弱板)”和“強剪弱彎”的設計原則。
1)盡量利用受彎及受壓構件的屈服變形來吸收武器爆炸動荷載所產生釋放的能量,可以降低支座處截面的抗剪和豎向構件抗壓的承受力,以保證結構構件在屈服變形前不產生剪切受力破壞及屈服后能有充分的延性,最后產生塑性破壞,避免產生脆性破壞,從而提高結構整體的承載能力。2)受彎構件應雙面配筋,雙面配筋對承受武器爆炸動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下構件坍塌十分重要。3)在構造上,應特別注意在梁,板,柱的節(jié)點區(qū)應有足夠的抗剪,抗壓能力和足夠的鋼筋錨固長度。
7 結構各個部位抗力相協(xié)調
防空地下室的結構設計,應充分考慮各部位作用的荷載值不同,破壞形態(tài)不同以及安全儲備不同等因素,保證在規(guī)定的動荷載作用下,結構各部位(如出入口和主體結構)都能正常地工作,防止由于存在個別薄弱環(huán)節(jié)致使整個結構抗力明顯降低。
8 鋼筋混凝土結構構件的允許延性比
鋼筋混凝土結構構件在動荷載作用下,可按彈塑性工作階段設計。在動荷載作用下結構變形極限通常用允許延性比[β],即構件允許出現(xiàn)的最大變位于彈性極限變位的比值來控制。結構構件的允許延性比與結構構件的材料,受力特征及使用要求有關。按允許延性比進行彈塑性工作階段設計的防空地下室,可認為滿足防護和密閉要求。結構構件的允許延性比與結構材料的延性無對應關系,在開展防空地下室結構構件設計時,可不進行結構材料(如鋼筋)的延性驗算。
9 結構設計驗算內容
防空地下室結構在常規(guī)武器爆炸或核武器爆炸動荷載的作用下,應驗算結構承載力。由于在確定各種結構構件允許延性比時,已考慮了對變形的限制和防護密閉要求,因而在結構計算中不必再單獨進行結構變形和裂縫開展的驗算。
10 防空地下室結構設計的控制條件
多層或高層地面建筑的防空地下室,是整個建筑結構體系的一部分,其結構設計既要滿足平時使用的結構要求,又要滿足戰(zhàn)時規(guī)定設防類別和級別的防護結構要求,即防空地下室結構設計應滿足平時和戰(zhàn)時不同荷載效應組合的要求,并應取其中控制條件作為防空地下室結構設計的依據。
11 常用結構構件的設計要點
1)臨空墻 一側直接承受空氣沖擊波作用,而另一側為防空地下室內部的墻體,其通常采用鋼筋混凝土結構。當計入頂板傳來的豎向等效靜荷載及靜荷載時,臨空墻可以按照大偏心的受壓構件計算,也可不計入豎向荷載考慮,近似按單向或雙向受彎構件計算;考慮到武器爆炸的反向作用,臨空墻兩側的受力鋼筋支座錨固長度均應按受拉鋼筋取值,并設置梅花形排列的拉結鋼筋。2)防護單元間隔墻及與普通地下室相鄰的隔墻 在防空地下室中,防護設施和內部設備均能自成體系的使用空間為防護單元,分隔防護單元的墻體為防護單元間隔墻。隔墻的兩側可為抗力等級相同或不同的防空地下室,也可以一側為防空地下室,另一側為普通地下室。單元隔墻最小厚度:甲類防空地下室核5級時為250 mm,核6級,和6B級時為200 mm;乙類防空地下室常5級時為250 mm,常6級時為200 mm。當隔墻兩側抗力級別不同時,隔墻的最小厚度應按抗力級別高的一側取值。3)甲類工程單元間隔墻兩側應分別按單側受力計算配筋。乙類防護單元間隔墻不計入常規(guī)武器爆炸的作用。4)當計入頂板傳來的武器爆炸等效靜荷載,靜荷載時,防護單元間隔墻可按大偏心受壓構件計算;也可不計入豎向荷載,近似按受彎構件計算。5)鋼筋錨固及墻體拉結筋要求同臨空墻。
參考文獻
關鍵詞:大體積;混凝土;施工工法
Abstract: Large super-long structure for controlling concrete temperature influence, according to the " code for design of concrete structures " GB20010-2002 requirements, must be in the floor, floor and wall with multiple settings after pouring belt, the shrinkage of the mass concrete stability after pouring concrete, in order to prevent the contraction caused by temperature non structural wall, floor cracks. For the construction, after pouring belt increases the difficulty of construction, extend the period of a project, and easy to cause some quality and safety problems.
Key words: mass concrete; construction technology;
中圖分類號:TV544+.91 文獻標識碼:A文章編號:
1.前言
為克服后澆帶施工帶來的諸多問題,我們采用了大體積混凝土“跳倉法”施工并將后澆帶改為加強帶的做法,并自90年代開始經過十幾項大型、雙層地下室、深基礎地下工程的施工實踐,獲得了顯著的成效和經驗,特匯成此工法。該工法符合《大體積混凝土施工規(guī)范》(GB50496―2009)并有所創(chuàng)新與改進。
該工法于2011年通過了江蘇省建筑工程管理局組織的專家鑒定認為該項技術所編制的大體積混凝土“跳倉法”施工工法對在更大的范圍應用中提供了實例范本,其水平達到了國內先進水平。
2.特點
2.1加強帶與結構混凝土同時施工,大大縮短了結構施工工期。
2.2加強帶消除了后澆帶所容易造成的混凝土接縫不嚴密、錯臺、接搓明顯的質量通病,利于保證地下室工程質量。
2.3加強帶克服了后澆帶容易積水,積集建筑垃圾增加施工難度的弊病,減輕工人勞動強度,利于降低工程成本。
2.4加強帶有利于避免混凝土因溫度引起的收縮性非結構性裂縫。
2.5加強帶的采用利于工程綜合效益的獲取。
3.適用范圍
適用于超長,超深等大型地下混凝土結構工程。
4.工藝原理
將混凝土結構按《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002及《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496―2009中的規(guī)定間距,劃分為分段施工“跳倉區(qū)”的施工縫,待整體混凝土澆筑結束后,采用特種高性能混凝土進行加強帶施工,使混凝土溫度應力在得到釋放后及時得到有效補償,從而清除超長結構不間斷連續(xù)施工所產生的溫度應力引起的非結構裂縫。
5.工藝流程及操作要點
5.1工藝流程
按結構設計要求確定分倉區(qū)加強帶封網處理澆筑結構混凝土澆搗加強帶混凝土養(yǎng)護
5.2操作要點
5.2.1分倉區(qū):按照《大體積混凝土施工規(guī)范》GB50496―2009。
規(guī)定:超長大體積混凝土施工,應選用下列方法控制結構。
不出現(xiàn)有害裂縫:
1留置變形縫:變形縫的設置和施工應符合現(xiàn)行國家有關標準的規(guī)定;
2后澆地帶施工:后澆帶的設置和施工應符合現(xiàn)行國家有關標準的規(guī)定;
3 跳倉法施工:跳倉的最大分塊尺寸不宜大于40m,跳倉間隔施工的時間不小于7d,跳倉接縫處按施工縫的要求設置和處理。
5.2.2加強帶的留置:按照《混凝土結構設計規(guī)范》GB50100-2002規(guī)定,確定加強帶位置,如表1所示。
鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距(m) 表1
結構類別 室內或土中 露天
排架結構 裝配式 100 70
框架結構 裝配式 75 50
現(xiàn)澆式 55 35
剪力墻結構 裝配式 65 40
現(xiàn)澆式 45 30
擋土墻、地下室墻壁等結構 裝配式 40 30
現(xiàn)澆式 30 20
5.2.3加強帶封閉:澆筑大體積混凝土前必須先將加強帶部位進行充分封閉,膨脹加強帶寬2~3m,帶兩側布置5mm的密目鋼絲網,將帶內混凝土與帶外混凝土分開,防止混凝土澆筑過程中余漿流入加強帶內,鋼絲網垂直布置在上下層(或內外層)鋼筋之間,網兩端分別綁扎在鋼筋上。膨脹加強帶內增設10%水平溫度加強鋼筋,與膨脹帶方向垂直布置,兩端伸出膨脹帶2m,分別與上下層(或內外層)鋼筋固定。具體做法如圖1所示:
圖1 密目鋼絲網
5.2.4澆搗加強帶混凝土:待兩側大體積混凝土澆筑結束并達到1.2N/mm2強度后,即可澆筑加強帶混凝土。澆搗前先清理預留帶中余漿雜物,淋水濕潤,綁扎上皮鋼筋后,由一端或兩端澆搗特種高性能混凝土,高性能微膨脹纖維混凝土比普通混凝土黏稠度較大,采用插入式振搗器振搗時振搗時間適當延長,保證澆搗密實,特種高性能混凝土配合比見表2。
特種高性能混凝土配合比 表2
混凝土強度等級 膨脹劑 摻加纖維
必須高于兩側混凝土強度等級一個等級且不小于C30 PNC(山東省建筑設計院)摻量按規(guī)定一般為3%~6% HDC(或CTA,PP聚丙烯纖維)摻量按規(guī)定一般不少于0.9kg/m3
5.2.5加強帶混凝土養(yǎng)護
加強帶混凝土養(yǎng)護至關重要,必須充分作好養(yǎng)護,澆搗結束,表面初凝后即噴灑養(yǎng)護劑,及時覆蓋塑料膜,并每天噴水養(yǎng)護且不少于14d。
5.2.6為保證加強帶的施工質量,必須嚴格控制施工程序,即掛網封閉清理濕潤綁扎上皮鋼筋澆搗密實特種混凝土強化養(yǎng)護混凝土
5.2.7膨脹加強帶的作用:膨脹加強帶的設計強度比相鄰的混凝土設計強度提高5~10MPa,即提高1~2個等級,從而提高膨脹加強帶混凝土的抗拉強度,防止混凝土在此部位開裂,膨脹加強帶內混凝土的膨脹劑比帶外其他混凝土摻量高一些,產生較大膨脹,而兩側混凝土的膨脹率較小,形成中部大兩邊小的膨脹區(qū),從而補償相應的收縮曲線。
6.材料與設備
6.1材料
6.1.1封閉材料:密目金屬網5mm×5mm δ=1.5mm
6.1.2特種補償混凝土:
高于大體積混凝土一個強度等級且≥C30
6.1.3微膨脹劑 :PNC
6.1.4阻水材料:BW-96止水條,3厚鋼板止水帶(均按設計規(guī)定)
6.1.5防開裂纖維HDC(或CTA,PP聚丙烯纖維)(均按設計規(guī)定)
主要參數及性能:纖維長度≥15~19mm,密度0.9,熔點160~170℃,燃點590℃,抗拉強度580~780MPa,楊式彈性模量370Mpa,抗酸、堿腐蝕能力強,導電、導熱性能低,符合規(guī)范要求。
6.1.6養(yǎng)護材料
混凝土養(yǎng)護液;HL-401型混凝土表面混凝劑(或M9塑膜養(yǎng)護劑)
混凝土塑料薄膜:黑色最佳
6.2設備與機具
6.2.1混凝土澆筑機械:HT60
6.2.2混凝土震搗:插入式振搗器混凝土
6.2.3鋼筋加工機械
7.質量控制
7.1加強帶的留置必須按《混凝土結構設計規(guī)范》GB50100-2002規(guī)定要求。
7.2按規(guī)定綁扎好帶內鋼筋。
7.3加強帶混凝土必須采用特種高性能有微膨脹補償功能的混凝土。
7.4加強帶采用低堿硅酸鹽水泥,必須加強養(yǎng)護,減小混凝土收縮。
7.5地下壁墻處的加強帶尚應作好接縫處防水處理,如澆筑混凝土前敷設好BW-96止水條或鋼板止水帶。
7.6采取措施做好地下室頂板外露部分及外墻面保溫。
7.7及時做好外墻防水與回填。
7.8必要時做好混凝土測溫記錄。
8.安全措施
8.1勞動組織:掛網封閉:1-2工日/10m3
澆筑加強帶:1-2工日/10m3
養(yǎng)護:2工日/10m3
8.2安全注意事項;
8.2.1封閉掛金屬網時防止扎手;
8.2.2注意安全用電,作好接地零漏電保護裝置。
8.2.3地下壁墻處做好支撐加固,安全上下人員。
8.2.4作好安全通道及四口“五臨邊”防護。
9.環(huán)保措施
9.1保持現(xiàn)場文明清潔,及時清理混凝土廢棄物。
9.2作好鋼筋加工廢棄物的回收利用。
9.3及時回收利用攪拌機或洗機水,防止漫流。
9.4作好養(yǎng)護膜的回收利用防止污染環(huán)境。
9.5攪拌時防止噪聲污染。
9.6張拉設備應定期保養(yǎng)、維護。作業(yè)時,油泵、千斤頂等設備應放置在隔油布上,避免由于油的泄露而造成環(huán)境污染。
9.7混凝土和預應力施工時的廢棄物應及時分類清運,保持工完場清。
10.效益分析
10.1經濟效益
10.1.1施工效益
1、采用加強帶替代后澆帶后,消除了后澆帶內積水和垃圾清理用工,據測算3~4工日/10m3。
2、采用加強帶加快了模板周轉,可節(jié)省重復支模、拆模費用35~50元/10m3,直接經濟效益節(jié)約為125~175元/10m3。
10.1.2設計效益
設計上可節(jié)省后澆帶設計圖紙數量與工時和可能產生補強處理的費用,增強了設計人員取消后澆帶的信心,有利于提高地下工程設計水平。
10.2技術質量效益
10.2.1采用加強帶后,地下底板、壁墻接縫處強度高,密實性好,表面平整光滑,地下室底板與壁墻連為一體,及時進行防水處理和封閉回填,質量明顯優(yōu)于后澆帶混凝土,消除了后澆帶施工容易造成的質量通病。
10.2.2縮短了工期。由一般60天后澆筑后澆帶縮短為與大體積混凝土同步施工,尤其是地下工程,防水、回填可同步進行,節(jié)省了后澆帶處理造成的時間耽擱,在縮短工期,保證地下工程提前完成方面,效果特別顯著。
10.2.3加強帶施工提高了地下工程的科技含量,使高性能混凝土得到充分利用。
11.工程實例
(以下實例僅供參考)
(1)濟南燕柳花園1號樓,長度92.10m,1999年施工;
(2)濟南國華經典E、F樓,長度各78m,2000年施工;
(3)濟南國華經典A樓,長度85m,2001年施工;
(4)濟南國際會展中心C座,長度130m(底板厚1.2m),2003年施工;
關鍵詞:高層建筑;鋼筋混凝土結構;設計
中圖分類號:TU97文獻標識碼: A
隨著城市化建設進程的不斷加快,高層建筑如雨后春筍般大量出現(xiàn),足以見得其發(fā)展空間廣闊,其中鋼筋混凝土結構以其位移小、剛度大、整體性好等優(yōu)越性逐漸成為其主要的結構形式,但在具體實踐中卻面臨著設計難題,畢竟高層建筑對剛度、強度和穩(wěn)定性有著極高的要求。可見探討高層建筑鋼筋混凝土結構設計意義重大。
一、高層建筑鋼筋混凝土結構設計要點
對于高層建筑混凝土結構而言,安全性、適用性和耐久性是其設計原則,而設計要點則主要涉及下述幾點:結構選型要合理,如盡量在設計中減少短肢剪力墻結構的應用;若地基穩(wěn)固,且上部結構與變形限值相吻合,可盡量降低結構剛度;建筑高度設計必須在與之對應的規(guī)定范圍內,以減少不必要的麻煩和損失;同時注意從抗震等級、平面布置、樓蓋結構、豎向布置等多方面、多角度加以分析和設計,如綜合考慮房屋類型、結構、高度、烈度等因素優(yōu)化抗震設計[1];盡量選用風力效應小、規(guī)則簡單、受力分布均勻的平面形狀;優(yōu)先考慮現(xiàn)澆樓蓋結構,以提高高層建筑的舒適性和堅固性等。
二、高層建筑鋼筋混凝土結構設計優(yōu)化
1.重點優(yōu)化豎向結構設計
高層建筑鋼筋混凝土結構的豎向設計質量對整個建筑來說尤為關鍵,故為防止出現(xiàn)較大的內收和外挑,建議盡量使其保持均勻和規(guī)則,就是從穩(wěn)定和重心角度出發(fā),將其設計為側向變化均勻且上小下大的結構形式。但若高層建筑豎向結構既不垂直,也非正常的上小下大型,則要采取針對性設計措施以平衡、穩(wěn)定整體。如針對內收豎向結構的高層建筑,其樓層的側向剛度既要大于上一樓層剛度的70%,也要大于上三個相鄰樓層平均剛度的80%;若樓層質量是隨著高度變化而均勻分布的,則樓層質量應小于下方相鄰樓層質量的1.5倍等。此外樓層間的受剪承載力應根據高層建筑級別加以合理設計。
2.合理設計建筑結構平面
若對高層建筑鋼筋混凝土結構設計無特殊要求,則要盡量選用形狀規(guī)則而簡單的平面布置結構,以此合理分布承載力和剛度,并弱化風力影響。如對于A級高層建筑而言,不適宜將其設計為細腰形或角部重疊式的平面圖形,而且出于對扭轉的考慮,必須將豎向構件水平和層間最大位移控制在該樓層平均位移值的1.2倍和1.5倍之內[2];對于必須設計的框架結構防震縫,其縫寬、高度通常分別大于100mm和小于15m;若防震縫兩側具有不同的房屋高度,則要根據低高度房屋確定縫寬;雖然不提倡采用短肢剪力墻,但若不得不采用,則必須使其截面厚度低于30cm,且每個肢截面的高厚最大比值必須處于4-8之間。
3.規(guī)范建筑抗震性能設計
抗震設計是高層建筑鋼筋混凝土結構的關鍵環(huán)節(jié)之一,為切實提高建筑結構的穩(wěn)定性和抗震能力,就必須對房屋結構、高度、烈度等要素加以認真分析,并結合建筑抗震規(guī)范要求設計抗震功能。一般情況下,若建筑結構具有較大的剛度突變系數或層數較多,應盡量多取振型數,如針對含有轉換層、小塔樓、多塔結構的高層建筑,其振型數一般要大于12,小于建筑層數總數的3倍,而且只有在分析總剛性時方可取值更大;同時為提高建筑抗震能力,要求在石灰和水泥中添加合適的添加劑,結合濕度養(yǎng)護,以增強混凝土的實際配筋率,并減少部件變形;如果要求高層建筑抗震水平為特一級,則宜采用鋼管或型鋼類混凝土柱,并將其上層彎矩和底部強化位置的設計值設計為墻底截面彎矩值的1.1倍。
4.科學選擇建筑樓蓋結構
樓蓋結構是否合理與高層建筑質量也有很大關系。通常當建筑高度大于50m時,適宜在框架或剪力墻結構中設計現(xiàn)澆樓蓋結構,但必須使其混凝土強度處于C20-C40之間,厚度在50mm以上,并在內部縱橫方向分別設計間距為15-20cm、直徑為6-8mm的鋼筋網,若此時預制板縫超過40mm.,則必須設計長度可貫穿結構單元的鋼筋[3];若建筑高度低于50m,可將樓蓋結構設計為裝配式,但頂層、開闊樓層、轉換層、地下室樓層等重要樓層,必須仍然采用現(xiàn)澆樓蓋,且一般板厚大于80mm,其中轉換層和最高頂層的板厚應分別在180mm和120mm以上,以此進一步提高建筑結構的穩(wěn)定性。
此外,還應根據實際情況對縱筋間距、配筋節(jié)點、柱子軸壓、鋼筋等級等細節(jié)加以科學設計,并注意合理計算框架結構的周期性折減系數,以及設計的經濟性和技術的可行性,以此實現(xiàn)高層建筑混凝土結構設計的整體優(yōu)化,進而為提高建筑使用效益奠定有力基礎。
結束語:
總之,鋼筋混凝土結構既是高層建筑設計工作的重點,也是難點,一旦某個環(huán)節(jié)有誤,都可能對整個高層建筑功能性能埋下隱患,這就要求我們認真遵循設計原則和規(guī)范,加強對以往設計不足和缺陷的分析,并予以有效克服和避免,以此提高高層建筑鋼筋混凝土結構設計質量和水平,使其更安全、更適用、更耐用。
參考文獻:
[1] 張嵐.對高層建筑鋼筋混凝土結構設計實踐的分析[J].廣東科技, 2012(22).
[2] 王小平.鋼筋混凝土高層結構設計常見問題淺析[J].中國高新技術企業(yè), 2010(13).