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混凝土结构基本设计原则赏析八篇

时间:2023-08-09 17:24:37

混凝土结构基本设计原则

混凝土结构基本设计原则第1篇

关键词:城市道路;水泥混凝土路面;设计原则;施工技术;施工步骤

城市的进步是社会发展的重要基础,同时城市进步需要道路交通的迅速发展作为支撑,对于城市道路建设者来说,应该充分发挥城市道路建设的先行作用,通过科学设计和脚踏实地地施工完成行业的发展,实现对城市进步的支持。当前我国城市道路中水泥混凝土路面还占有相当大的比例,并且在可预见的未来,这种主体地位依然会保持下去,因此,城市道路建设企业应该加强水泥混凝土路面施工的工艺探索和相关研究,充分发挥水泥混凝土路面成本低、刚性高、耐久性长等整体优势,实现对城市道路发展的支撑作用。由于设计、施工和养护等环节中各种因素的影响,水泥混凝土路面会出现各种破损,既影响了城市道路的通行能力,又提高了城市道路运营的成本,是城市道路建设中重要的问题。城市道路施工单位应该立足于当前水泥混凝土路面施工的实际,在描述城市水泥混凝土道路常见问题的基础上,对施工技术进行了重新结构,掌握城市道路水泥混凝土路面设计和施工的原则,在做好技术统计、应力预计、施工工艺等诸多技术要点的基础上,提升城市道路建设队伍对的水泥混凝土路面设计和施工的技术水平,控制可能出现的水泥混凝土路面的破损现象,实现高品质完成城市道路水泥混凝土路面的施工任务。

1、城市道路水泥混凝土路面的设计原则

1.1 质量原则

质量原则是城市道路水泥混凝土路面设计工作的总原则,进行水泥混凝土路面设计必须保证路面的质量,确保路面正常的使用和耐久性,提高水泥混凝土路面投资的效益。

1.2 节约原则

城市道路水泥混凝土路面设计和施工应该做到节约,由于我国经济还处于发展阶段,城市道路建设资金还比较紧张,因此从事城市道路水泥混凝土路面设计应该在确保水泥混凝土路面质量的前提下尽量减少开支,节约珍贵的资金。

2、城市道路水泥混凝土路面设计的步骤

2.1 收集处理城市道路水泥混凝土路面的交通参数

城市道路水泥混凝土路面交通参数主要由路面年日平均交通量和交通组成、轴载谱、历年交通量及交通组成,收集城市道路水泥混凝土路面交通参数可以确定路面行车系数和车道分配系数,合理规划城市道路水泥混凝土路面的设计年限和使用强度。

2.2 确定城市道路水泥混凝土路面的温度梯度值

城市道路水泥混凝土路面在施工和使用中受温度的影响比较大,因此,进行城市道路水泥混凝土路面设计必须根据公路所在自然区划和气候特点,在绘制施工地区的日温度梯度频率分布曲线的基础上,确定城市道路水泥混凝土路面的最大温度梯度值。

2.3 确定城市道路水泥混凝土路面的结构

按交通现状、环境、土基和材料供应等条件,选择水泥混凝土路面的结构层次组合及各层的类型和材料组成,拟定各结构层的厚度、面层板的平面尺寸及接缝类型和构造。

3、城市道路水泥混凝土路面施工的技术要点

3.1 行车道路路面结构组合的技术要点

根据当地的环境条件、交通要求和材料供应等情况,施工中应该根据设计的路面结构层次、各结构层次的类型和厚度以组合成分做好施工工作,以均匀铺设和稳定支承为技巧,减轻错台、裂缝等病害的出现,使城市道路水泥混凝土路面能够承受预期车辆荷载作用,进而满足路面的使用性能和运营费用的要求。

3.2 面层接缝构造和配筋技术要求

施工中应该确定路面面层板块的平面尺寸,选择和布置路面接缝的类型和位置,根据城市道路水泥混凝土路面设计的接缝的构造,确定板内的配筋用量和钢筋布置。

3.3 城市道路水泥混凝土路面的施工技术

首先,根据城市道路水泥混凝土路面排水系统的布设方案,合理确定各项排水设施的构造尺寸,对施工中应用材料的质量和规格要严格把关。其次,城市道路水泥混凝土路面路肩铺面的施工,根据路面结构层组合设计,做好按层次施工,特别对于路肩结构更应该强调类型和厚度两项重要的参考量。其次,控制好城市道路水泥混凝土路面结构层材料的质量,选择合适的组成材料,进行配合比设计以提供满足各结构层性能要求的混合料。最后,施工中应该考虑城市道路水泥混凝土路面抗滑和降噪性能。

混凝土结构基本设计原则第2篇

摘要:随着我国经济的不断发展,我国的桥梁建设事业也呈现出了蓬勃发展的良好趋势,桥梁质量在一定程度上也得到了提高。其中,桥梁的耐久性也是衡量桥梁质量的重要指标之一,它不仅与桥梁的施工相关,与桥梁设计也是息息相关的。因为钢筋混凝土梁板在桥梁耐久性中起着非常重要的作用,因此,预制钢筋混凝土梁板的设计在桥梁设计中就显得尤为重要,它是确保桥梁质量的关键。本文将通过对桥梁设计中耐久性问题的研究,探讨预制钢筋混凝土梁板在桥梁设计中的应用,进一步对预制钢筋混凝土梁板的加固设计进行分析。

关键词:预制钢筋混凝土;梁板;桥梁设计;加固设计

Abstract: along with the development of economy, the bridge construction undertaking in China also presented the prosperous development of the good trend, the quality of bridge in a certain extent have improved. Among them, the bridge of the durability of the bridge and the measure quality one of the important indexes, it not only and bridge construction related, and bridge design is also closely linked. Because of the reinforced concrete beams in the durability of the Bridges board plays a very important role, therefore, precast reinforced concrete beam slab in the design of the bridge design is important, it is to ensure that the quality of the key bridge. This paper will be through the durability problem of bridge design, and discuss the precast reinforced concrete beam slab in the application of bridge design, further to precast reinforced concrete beam strengthening design of the plate is analyzed.

Keywords: precast reinforced concrete; Beam board; Bridge design; Reinforcement design

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

随着我国经济的不断发展,我国桥梁建设事业也呈现出了蓬勃发展的趋势,桥梁的质量也得到了一定程度的提高。桥梁的耐久性是衡量桥梁质量的重要指标之一,但其不仅与桥梁施工有关,与桥梁的设计也息息相关。然而,对于桥梁设计而言,预制钢筋混凝土梁板的设计是其中关键部分之一。预制钢筋混凝土梁板的质量与桥梁的质量也是息息相关的,其设计过程中的加固设计主要就是提高桥梁的质量。当桥梁结构构件由于挠度偏大,裂缝宽度过宽、过长,钢筋严重锈蚀,受压区砼压碎等情况时,则需要加固。下面我们将介绍建筑设计中钢筋混凝土结构设计的加固原则及一些加固常用的方法。

一、 概述钢筋混凝土梁板结构构件

当钢筋混凝土梁板由于挠度偏大,裂缝宽度过宽、过长,钢筋严重锈蚀,受压区砼压碎等情况时则需要加固。而引起这些问题的原因不仅是施工过程中没有达到要求规定的强度,而且还与建筑设计有关。在进行建筑设计的过程中,荷载没有考虑周全,或是计算模型、计算简图有误,计算公式的应用与所应用的公式的条件不相符合,特别是现在采用计算机软件进行计算时数据的输入有误等都会导致钢筋混凝土梁板结构构建不够牢固。

二、 桥梁设计中钢筋混凝土梁板耐久性的设计

1. 钢筋混凝土耐久性设计的原则

提高钢筋混凝土自身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提和基础。《桥规JTG D62》中增加了耐久性的设计内容,提出了按结构使用环境进行耐久性设计的概念,明确规定了不同使用环境下,结构混凝土耐久性的基本要求,对影响混土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离予含量和碱含量等做出了限值规定。应该指出对影响混凝土自身耐久性的主要指标加以控制,满足这些限值规定是混凝土结构耐久性设计的基本内容。

2. 钢筋混凝土梁板耐久性设计中应注意的问题

1) 注意梁板结构的细节设计,从而提高桥梁设计的质量

在设计过程中,梁板结构的细节设计是非常重要,与桥梁的质量也是息息相关的。因此,在进行设计时,应该对可能影响梁板以及桥梁质量的因素都考虑在内,从而确保梁板以及桥梁的质量。

2) 根据构建的需要适当加大梁板混凝土保护层厚度

混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提,因此,适当加大梁板混凝土保护层的厚度能够增加梁板的耐久性。

3) 加强梁板构件的防排水设计

防排水设计是保证桥梁投入使用之后使用寿命长短的一个关键因素。钢筋以及混凝土被侵蚀都需要水作为介质,因此,防排水的设计能确保水及时被排出,避免其积聚引起钢筋与混凝土被侵蚀,从而桥梁被损坏。

三、 桥梁设计中钢筋混凝土梁板结构加固的设计

钢筋混凝土结构的加固不仅与施工过程有关,还与建筑设计的过程有关。因此,我们在进行建筑设计的过程中,钢筋混凝土梁板结构的加固设计也是非常重要的。下面我们将从钢筋混凝土结构加固的原则以及钢筋混凝土结构加固设计中应注意的问题进行分析。

1. 钢筋混凝土结构加固的原则

在建筑设计中进行钢筋混凝土结构的加固设计时,首先要从其结构体系的总体效应方面进行分析,分析其结构整体,避免对单个构件进行分析时,改变了单个构件的刚度后未能及时发现整体内力分配变化的情况发生。然后需要先进行鉴定再进行加固设计。该环节对于复杂的结构而言,需要借助仪器进行测试与测量,再确定加固方式。最后,材料的选用也是建筑设计过程中的一个关键,更是钢筋混凝土结构加固设计中非常重要的一个部分。选用合适的材料才能确保钢筋混凝土梁板的刚度达到所规定的刚度,从而保证钢筋混凝土梁板的质量。

2. 钢筋混凝土结构加固设计中应注意的问题

1) 设计过程中应考虑周全梁板的荷载量

荷载量过大是桥梁在使用过程中造成其损坏的主要原因,因此,为了延长桥梁梁板的使用寿命以及桥梁的寿命,在进行设计的过程中一定要考虑周全,尽可能的考虑到梁板需要承受的最大荷载。

2)正确使用计算模型、计算公式及计算简图

设计过程中,计算模型、计算公式以及计算简图是计算梁板荷载量等必须用到的。因此,在使用计算模型、计算公式以及计算简图时,一定要确保正确的使用计算模型、计算简图,并要求所选择的计算公式的条件一定要与所计算的量在施工过程中的条件相符合。

3)了解施工场地的周边环境以及地基的沉降状况

在设计过程中,了解外部环境是非常重要的,因为结构材料随时都会受到外部环境的影响。因此,在设计中了解外部环境就可以提前采取防御措施,从而降低外部环境对梁板质量的影响。另外,地基的沉降情况对梁板结构的承载力有很大的影响,当其引起结构的承载力不足时就可能出现裂缝。因此,为了减少该类情况的发生,在进行设计的时候就应该对地基的沉降情况进行了解。

四、 结语

在进行桥梁的设计时,预制钢筋混凝土梁板的设计也是确保桥梁设计的关键,其耐久性以及加固设计都是保证桥梁在投入使用之后质量的关键设计。因此,在今后进行桥梁的设计时,各个部分的设计都应该重视,并注意细节问题,从而才能保证桥梁的质量。

参考文献:

[1] 杨可明,王跃台,王萌等.我国桥梁设计中结构耐久性问题研究[J].城市建设理论研究(电子版),2011,(19).

[2] 陈培潮.钢筋混凝土梁板结构加固设计[J].科技资讯,2006,(28):71.

[3] 刘景云,计锋.现浇钢筋混凝土梁板结构优化设计[J].低温建筑技术,2008,30(5):73~74.

混凝土结构基本设计原则第3篇

【关键词】建筑结构 新版混凝土规范 教学改革

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)03-0019-02

1 引言

《建筑结构》是非土建类专业开设的专业基础课程,内容涵盖混凝土基本原理、钢筋混凝土结构设计、砌体结构、钢结构以及抗震设计,知识面广、内容全面。在"需求导向,能力为本,知行合一,重在创新"的人才培养理念指导下,《建筑结构》课程应紧密结合结构设计规范[1],以结构设计基本原理为基础,以建筑结构发展最新动向为延伸,强调学生对基本概念和设计方法的掌握,培养学生发现问题、解决问题的能力。

2010年新修订的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)[2]于2011年7月1日在全国范围内开始实施。新规范在总结今年来全国科研、高校和设计单位的科研成果和工程实践经验基础上,学习借鉴国外先进规范和经验,广泛征求国内有关单位意见,经过反复修订而成,代表了混凝土结构学科在现阶段的技术水平。而《建筑结构》课程体系中最重要的混凝土基本原理和钢筋混凝土结构设计必须遵循新版混凝土规范要求。因此,在新版混凝土规范出台之际,《建筑结构》课程教学应适时进行调整和完善,以确保学生能正确完成钢筋混凝土结构的设计,了解混凝土结构学科发展趋势。

2 《建筑结构》课程特点

《建筑结构》课程授课对象是非土建类学生,这一特殊的教学群体决定了该课程的主要特点:

(1)课程内容繁多。《建筑结构》以"混凝土基本原理"为基础,以"钢筋混凝土结构"、"砌体结构"、"钢结构"为应用,以"抗震设计"为补充,基本涵盖了土建类专业的大多数专业基础课。同时在《建筑结构》的教学环节中,涉及了工程材料、材料力学以及结构力学等多门课程内容,要求学生具备扎实的基础知识。

(2)课程课时少。《建筑结构》课程通常分两学期教学,总课时不足90学时,远低于土建类专业课时数。在内容多、课时少的背景下,必然要求对建筑结构教学内容进行合理分配,结合教学对象,针对专业特点,把握全局,突出重点。

(3)学生基础薄弱。非土建类学生数学、力学基础较差,面对《建筑结构》中大量公式的推导和应用,往往存在心有余而力不足的现象。尤其对一些理论性稍强的内容,学生普遍认为内容太难,无法完全掌握。

(4)学生思想不重视。学生往往只关注本专业的核心课程,不重视《建筑结构》课程,在学习过程中只求应付考试,不求真正掌握、灵活应用,所以即使老师反复强调,教学效果仍然不佳。

因此,《建筑结构》课程只有针对课程自身特点,结合非土建类专业学生基础,因材施教,才能真正实现课程教学目的。恰逢2010版混凝土规范修订,可通过对教学内容和教学方式的改进,突出新旧混凝土规范的差异,促进学生对混凝土规范的认识和理解,提高教学效果。

3 《建筑结构》教学内容改革

(1)采用高强高性能材料

新版混凝土规范提倡高强高性能材料,要求适当提高一般结构的混凝土强度等级,钢筋混凝土强度不应低于C20,采用强度级别400MPa及以上的钢筋时,混凝土强度等级不应低于C25。同时废除23MPa5级钢筋,以300MPa级钢筋代替,新增500MPa级钢筋,大力推广400MPa级、500MPa级高强热轧带肋钢筋作为纵向受力的主导钢筋,并逐步限制335MPa级钢筋。

(2)统一受剪承载力计算公式

在2002版规范[3]中,均布荷载作用下的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.25fyv(Asv/s)h0,受集中荷载作用的受弯构件箍筋抗剪承载力为1.0fyv(Asv/s)h0。新版混凝土规范统一了受弯构件抗剪承载力计算公式,均按1.0fyv(Asv/s)h0计算,修订后规范适当提高了斜截面受剪承载力的安全储备。

(3)提高最小配筋率

2002版混凝土规范规定受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率取0.6,对400MPa级钢筋可减小0.1。新版混凝土规范中根据抗震设计要求,受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率如表1所示,修订后受压构件全部纵向钢筋的最小配筋率有所提高。

表1 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中最小配筋率规定

受力类型 最小配筋率(%)

受压构件 全部纵向钢筋 0.50(500MPa级钢筋)

0.55(400MPa级钢筋)

0.60(300、335MPa级钢筋)

一侧纵向钢筋 0.2

受弯构件、偏心受拉、轴心

受拉构件一侧的受拉钢筋 0.2和45 中的较大值

表中:ft为混凝土抗拉强度设计值,MPa;fy为钢筋屈服强度设计值,MPa。

(4)调整裂缝宽度计算公式

新版混凝土规范中裂缝宽度计算公式形式保持不变,但对于三级裂缝控制等级的非预应力混凝土构件,最大裂缝宽度可按荷载准永久组合并考虑长期作用影响的效应计算。同时对于非预应力的受弯或偏心受压构件,受力特征系数αcr减小为1.9。修订后计算得到的裂缝宽度值有所减小,解决了采用高强钢筋受裂缝宽度限制的问题。

(5)完善了各种构件的构造要求

新版混凝土规范中对板、板柱结构、混凝土墙、钢筋锚固等构造要求进行了完善修订。包括:正式提出现浇空心楼板的最小板厚200mm;修改了锚固长度的修正系数,将锚固长度的下限值减低为0.6;完善装配式结构的构造要求,增补机械连接、浆锚接头等连接方式等等。

(6)提出新的设计原则

新版混凝土规范为提高结构抵御灾害的能力,提出了结构防倒塌概念设计,介绍了结构防倒塌定量设计方法的原则。同时为完善耐久性设计,针对既有建筑改造的迫切需要,提出了既有结构延长年限、安全复核、改变用途、扩建改造、修复加固的设计原则。

4 《建筑结构》教学方式改革

《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)在第六批规范课程研究的基础上,对"从截面计算到结构设计"、"增加结构防倒塌设计的原则"、"耐久性及既有结构再设计"、"提高安全度设置水平"、"采用高强-高性能材料"以及"技术进步标准协调国际接轨"六个方面进行了补充、完善、提高。新版混凝土规范的发展方向代表了混凝土结构领域的发展方向,体现了不断进步、紧密联系工程的精神。因此,作为《建筑结构》课程更应及时贯彻2010版混凝土规范精神,结合工程实践开展教学工作,具体可进行以下几方面的教学改革尝试。

(1)大量运用对比分析法

在众多《建筑结构》课程教改研究成果中,对比分析法可以通过比较,找出事物的相同点和不同点,加深学生对教学知识的理解和掌握[4]。在《建筑结构》课程教学过程中,可采用对比分析法对新旧混凝土规范内容进行举例说明,不仅要突出修订后的内容,也应介绍规范修订的背景、原则,让学生在记住专业知识的同时,也对混凝土学科发展方向有所了解。

(2)开展"现场"教学

《建筑结构》课程中的部分概念性知识,学生往往很难把握。为让学生拥有对混凝土结构的直观认识,可以带领学生参观结构试验大厅,逐一介绍钢筋、水泥、砂石、模板等基本材料;还可带领学生旁观土建类专业学生材料试验课和混凝土试验课,观察钢筋绑扎、混凝土浇筑、振捣以及适筋梁破坏试验。通过"现场"教学把抽象的事物、概念实体化,加深学生的理解,培养学生对《建筑结构》课程的学习热情。

(3)紧密结合工程实例

对于非土建专业学生,大量概念、公式、计算内容的讲授不免显得枯燥,因此需要在教学过程中不时通过生动的工程照片、实例、视频吸引学生注意、强化学生的感性认知,将有助于《建筑结构》课程教学效果的改善。

(4)教师不断自我培训

随着新技术、新工艺、新知识的不断发展,混凝土规范进行了再次修订和完善,以规范为根本的《建筑结构》课程也应紧跟发展趋势,不断自我完善。因此,任课教师必须及时更新知识结构、增长工程实践经验、及时掌握行业发展动向,积极参与课程相关的各项科研、教改研究,不断进行自我培训,提高自身素质。同时在教学环节中,以身作则给学生树立积极向上的榜样。

5 小结

本文以新版混凝土规范为背景,结合非土建类专业学生特点,初步探讨了《建筑结构》课程的教学改革。通过对教学内容和教学方法的改进和完善,以期实现课程教学目的,完成教学任务,达到教学效果,使学生在接受建筑结构设计相关理论知识的同时,了解行业发展方向,提高自身实践能力。

参考文献:

1.王文龙. 高职《建筑结构》课程的教改实践与探索[J]. 长江工程职业技术学院学报. 2006,23(1):43-45.

2.中华人民共和国住房和城乡建设部. 《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)[S]. 中国建筑工业出版社出版. 2010.

混凝土结构基本设计原则第4篇

[关键词]混凝土 建筑结构 加固原则 加固方法 

中图分类号:U965 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)07-0136-01 

混凝土作为我国土木工程结构的重要材料,在我国工程建筑中具有广泛的应用。环境对材料具有重大影响,混凝土材料在人为的破坏以及自然的风吹雨打下会导致建筑表层出现破损现象,从而产生重大工程事故。为了避免工程事故的发生,必须对混凝土建筑进行加固,从而提高原来建筑对外界环境的抵抗力。 

1 混凝土建筑结构加固的背景和原则 

混凝土建筑结构加固要从两个方面入手:保证建筑的安全性,给人以十足的舒适感;性价比高,既可以快速地完成建筑加固任务又可以保证加固的质量这样的建筑加固才可以称得上是完美的建筑结构加固。建筑加固单位在施工过程中会遇到多种情形,施工人员应本着“具体问题具体分析”的原则,全面地分析建筑物的稳固问题。另外,施工人员也要根据分析报告合理选择加固方案以及加固设计和施工工艺,从而保证加固质量。 

1.1 混凝土建筑结构加固的背景 

在现实生活中,加固混凝土建筑的一般情况有:第一,在建筑施工中不可避免地会出现由于建筑人员粗心或者急于求成的心理而出现工程质量等问题,从而导致建筑塌陷、建筑表面破损等现象。第二,有些建筑年代久远又长时间遭受着风吹雨打的洗礼以及没有专人管理和维护,这就造成了建筑结构安全系数下降,地基变得更加脆弱。第三,在有些地震多发区,如:川渝地带由于地处板块交界地带,地壳运动活跃,多地震。地震使得建筑结构稳定性下降。第四,为了传承中华民族灿烂的文化,我国文物保护机构对传统建筑的保护主要采取在原有建筑基础上进行整修或者对部分建筑部件进行加固,但是整修会使原有的建筑受力更大,从而更加剧了建筑物的脆弱性。近年来,为了加快城镇化,建设社会主义新型城市和农村,我国城乡拆迁工程不断推进,在拆迁过程中巨大的震动会使周边的传统建筑受到严重影响,如屋顶土体掉落、墙塌陷等。由此可见,在不同的自然地理环境下,建筑结构具有不同的特点,因而在建筑结构加固过程中总体上应遵循“具体问题具体分析”的原则,对不同地方的建筑要具体分析此地的气候条件以及地基稳定度等,从而采用适合此地的加固技术。 

1.2 混凝土建筑结构加固的原则 

总的来说,混凝土建筑结构加固应从全面的角度进行加固方案选择,避免出现“牵一发而动全身”的现象。在保证建筑结构整体性加固的基础上,建筑结构加固也要遵循建筑局部加固与地基加固相结合的原则、短时与长时加固原则、地基防震加固原则。第一,局部加固与地基加固相结合的原则。某些老建筑由于具有巨大的历史价值,采用整体性加固会严重破坏建筑的地基,因而在建筑结构加固中应采取局部性加固的原则,以保证地基的稳定性和建筑物的安全性。在局部加固的过程中应特别加固建筑物的地基,使地基可以承受更大的重力。 

第二,短时与长时加固原则。某些活动性建筑存留时间短,因而加固应采用简单的加固方案,以实现最优的资源配置。然而对于那些使用年代长,将会创造巨大经济效益和社会效益的建筑,应采取长期加固的加固方案,提高加固标准并挑选经验丰富的建筑加固审查单位进行审查,增强加固的专业性。对于长期使用的加固建筑物要特别注意部分部件对建筑物稳定性的影响。施工人员要综合考虑原建筑结构的设计方案并针对建筑出现的问题进行加固方案设计。第三,地基防震加固原则。某些建筑由于地处地震多发区,因而在加固过程中要考虑到建筑物防震原则和抗震性能测试,抗震测试可以提高建筑物防震加固的成功率。抗震的建筑物极容易在加固后出现新的脆弱部件,这是由于在加固过程中锤子或者别的加固工具巨大的冲击力使原本脆弱的建筑物部件受到巨大冲击。因此,加固施工人员要对建筑物的各个部件进行受力分析,对于那些不能受重力的部件要进行双重加固,或者也可以消除脆弱的部件,从而使建筑物的每个部件均衡受力。 

2 混凝土建筑结构加固的方法 

不同的建筑物应遵循不同的加固原则也应实施不同的加固方法。具体来说,加固方法的选择应具体考虑加固技术的简便易行以及加固成本。,常见的混凝土建筑结构加固的方法有以下几种:第一,脆弱部件粘贴钢板法。脆弱部件粘贴钢板法是将抗侵蚀性好的钢板粘贴在建筑物的脆弱部件外,此种方法使用高效能的黏贴剂可以使钢板更好地固定在建筑物上,但是施工单位在选择钢板时要选取轻薄的钢板,以防超过建筑物的承重。近年来,脆弱部件粘贴钢板法被广大的建筑工程单位所采用,但是此种方法也存在一些问题,例如:受雨水、阳光以及外界温度的变化,钢板极容易被腐蚀,这就加重了后期建筑物的保养费用。第二,增大截面加固法。增大截面法通过扩大建筑物钢筋的面积,从而增大受力面积和增强受力力度。采用增大截面加固法能够最大限度地提高施工的成功率,而且这种施工技术在我国应用历史久,施工人员经验丰富,降低了失败率。第三,置换混凝土加固法。在建筑物中有些部位由于受重力导致土质疏松,此时可以采用特别部位置换混凝土的方式使脆弱区变得坚固。第四, 

液化混凝土喷射加固法。液化混凝土喷射加固法将固态的混凝土中兑入水搅拌为液态,然后借助喷雾器将混凝土液喷到建筑物中的脆弱部位,然后经过风干后原来的脆弱部位便可以更加坚固。此种方法工程量小、施工难度小,而且喷射的混凝土原液中具有粘性很强的黏贴胶,可以很好地修正脆弱部位从而使建筑物具有较高的力学性能和良好的耐久性。 

总之,混凝土建筑结构加固需要考虑混凝土建筑结构加固的不同情况以及建筑物所处的环境,然后根据具体问题具体分析的原则选择合适的建筑加固方法。施工单位要选择合适的加固方案和加固设计,从保障人们的安全性出发进行施工建设。 

参考文献 

混凝土结构基本设计原则第5篇

关键词混凝土 结构 设计 抗裂 措施

引言

混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,它是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。关于混凝土强度的微观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明:结构物的裂缝是不可避免的,裂缝是一种人们应该接受的材料特征。如对建筑物抗裂要求过严,必将付出巨大的经济代价;科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。混凝土结构物产生裂缝,是结构物的承载能力、耐久性、防水性等的各种性能下降的主要原因;其对策的重要性直接影响到结构物的耐用年数,以及能否达到设计要求的服役年限。按我国有关规范设计的工程,有相当数量的混凝土构件配筋量是由裂缝控制决定的,裂缝控制是制约工程质量和建设成本的一个重要因素。混凝土裂缝产生的原因很多,基本上裂缝的发生与混凝土原材料、设计、施工的环境条件和施工工艺、结构的使用和维护等密切相关。结构设计是首位,不仅要保证设计的结构具有足够的强度和强度储备,而且针对不同的结构应采取相应的抗裂措施。

1、混凝土抗裂性能评估原理

混凝土的非荷载变形开裂,与长期干燥收缩变形密切相关,因此混凝土的抗干缩开裂性能需要长期的观察和测试,无法获得即时结果以满足实际应用的要求。但混凝土早期塑性收缩裂缝与后期混凝土干缩裂缝的产生及其抗拉强度密切相关。许多研究者认为,混凝土结构非荷载变形裂缝的产生在相当程度上由早期的微缺陷导致。混凝土是典型的非均质材料,本身就存在大量的微缺陷,而由于施工养护不当,早期塑性裂缝的产生将大大增加混凝土中微裂纹的数量,这些微裂纹提高了混凝土内部的应力集中系数,降低了混凝土的抗拉强度。伴随混凝土后期干燥收缩的发展,这些微裂纹在内外应力的作用下,将不断发展为更大的裂纹,以至最终形成贯通的毛细孔和裂缝,由不可视裂缝发展为可视裂缝。因此,在一定意义上,混凝土的早期塑性收缩及由此产生的塑性微裂缝决定了混凝土后期裂缝的产生和抗裂能力。

采用加快混凝土失水速度的方法,考察混凝土塑性收缩开裂情况,可以较客观反映混凝土的长期抗裂性能。同时,试验方法简单易行,试验条件容易稳定,相对评价混凝土长期收缩开裂采用的圆环试验、开裂试验架等方法,测试周期短,也方便对不同混凝土的抗裂性能进行精确评价。

2、抗裂设计的安全度

工程建筑抗裂设计的安垒度应从工程的重要性.工程的超长规模以照经济条件考虑。据此,我们可以将工程建筑抗裂设计的安全度要求分为三级:低要求,中等要求,高要求。由于使用者对工程建筑的要求越来越高,业主应考虑工程出现裂缝后的影响。做出判断,选定合适的抗裂设计安全度要求。

2.1临时建筑或不超长的混凝土工程―――低要求(50~75%)

对这些工程可以按普通棍凝土要求设计,施工,可以币用膨胀剂或纤维,但对防渗有要求时,则耍用适当的防水剂或膨胀剂。

2.2一般的超长结构物――中等要求(75~90%)对这些工程可用膨胀混凝土或用纤维混凝土.适当致后浇带。

2.3对重要的构筑物或特别超长结构物(1‰以上)――高要求(90一95%)对这类工程可用纤维复合膨张混凝土,这样可以确保工程结构物的安全不开裂)。

3、结构设计时采用的抗裂措施

1)混凝土原材料的选择。

要控制混凝土的开裂,需要从原材料的选择出发,原材料选择的正确与否,直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性,水灰比过大,水泥用量大,外掺剂保水性差,粗骨料少,用水量大,振捣不良,环境气温高,表面失水大(养护不良及吸水砖模)等都能导致蝮性收缩表面开裂。自20世纪初起,为了减小水化放热产生的影响,开始采用掺火山灰的办法,30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施,进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥,控制水灰比,减少水泥用量和用水量,添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如,超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土,即在混凝土中掺入UEA,HEA等微膨胀剂,以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。以下为墙面的抗裂设计图:

2)提高结构自身承载力。

在结构设计过程中,有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许之内,但相对承载力较小,挠度较大,这便容易引起因为挠度偏大而产生的结构裂缝。这种情况须加大梁截面或板厚、提高结构配筋率以提高结构的强度储备来控制裂缝的产生。长期来讲,由于混凝土自身随时间的强度劣化和环境对混凝土的风化和侵蚀,混凝土结构的承载力会逐渐降低;由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。因此,混凝土结构设计时,要考虑到混凝土的劣化,混凝土强度必须有一定安全储备,才能保证结构有足够的安全性和耐久性。

3)减小地基的不均匀沉降。

因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多,位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性,以减小地基不均匀沉降对结构的影响,比如独立基础时设置拉梁,或采用筏板基础,或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均,除采取上述措施外,还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台,当设置拉梁时,由于各独立基础或桩承台之间的沉降差,会造成拉梁两端的开裂,而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带,如果地质条件较好可设一道或不设。

4)地下室墙体裂缝的控制。

a.采取“抗裂”的设计原则,控制裂缝发生。在墙板顶部和腰部设两道暗梁,并适当增设暗柱,以起到“模箍作用”;适当增加墙板钢筋,尤其是水平构造筋的配筋率应适量提高。

b墙体与大柱连接处截面尺寸应缓慢变化,以避免温差梯度的突变,建议采用下面类似做法,以防止收缩应力变化产生裂缝。

c.为了防止墙体早期砼出现收缩裂缝,在墙体中设置适当数量的后浇带,后浇带设置间距15~25m,留置宽度800-1000mm,保留时间为40~60天,在建施工的一幢27层高层建筑,地下室墙板施工已近两年,未出现裂缝。墙板留置后浇带就是减少约束,释放温度收缩应力,给墙体有一定的伸缩自由。

d.平面形状特征为外墙直线段少,直线段长度短,且构造柱基本上与墙体分开,墙体外约束及强约束基本上没有,内部约束大都为有利伸展的曲线分布,这也是墙体未出现裂缝的重要因素之一。

e.进行砼配合比的试配试拌,采用水化热低收缩性小早期强度高的硅酸盐水泥作胶结料,粗骨料级配好,中粗砂含泥量小,掺早强缓凝型泵送剂,严格控制砼水灰比和搅拌时间,为墙体施工提供高质量的砼拌料。

5)设置后浇带。

后浇带是为在现浇钢筋混凝土结构施工过程中,克服由于温度、收缩等而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝。后浇带通常根据设计要求留设。并保留一段时间(若设计无要求则至少保留28天)后再浇筑,将结构连成整体。

随着社会的发展,超长建筑越来越多,而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝,这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带:每隔30 ~40 m设置一道,在45 d~60 d后浇筑。

6)楼板双层双向配筋。

超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板,均会产生很大的温度应力,势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响,但钢筋间距不宜过大,一般不大于150 mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置,在受力钢筋外侧设置双层双向的@150的钢筋网片。

7)必要厚度的保护层。

混凝土结构中,钢筋与混凝同工作,足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件;钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此,钢筋需除去泥土、油污、锈蚀,使之与混凝土良好的结合,以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则,钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝,裂缝发展会导致混凝土剥落开裂,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降,耐久性降低。甚至危及结构的安全。混凝土结构设计规范中指出,当混凝土保护层厚度较大时,虽然裂缝宽度计算值也较大,但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免此种情况的发生。

4.结束语

混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题,混凝土裂缝产生的原因也很多,在结构设计过程中就需要根据不同的结构形式和不同的结构构件预判可能出现的裂缝,再根据不同的可能出现的裂缝采取相应的预防措施。只有从设计、施工到建筑的使用和维护的每个环节对混凝土结构的裂缝问题引起足够的重视并采取正确的预防措施,才能更有利于保证建筑物的承载能力、安全性和耐久性。

参考文献

[1]GB50010―2010,混凝土结构设计规范[S].

[2]冯乃谦,顾睛霞,郝挺宇.混凝土结构的裂缝与对策[M].北京:机械工业出版社.2008.

混凝土结构基本设计原则第6篇

关键词:地下室抗渗混凝土 抗裂措施 工程实例

泵送混凝土等新材料、新技术的发展和应用,带来混凝土结构裂缝出现较为多见的现象。混凝土结构裂缝分为直接裂缝(受力裂缝)和间接裂缝(非荷载作用裂缝),虽然间接裂缝不影响结构安全,但影响正常使用和结构的耐久性。需以预防为主,采取综合措施进行有效地控制,防止建筑工程结构裂缝。南京市某工程建筑面积37840m2,地下1层,地上21层,框架-剪力墙结构。地下室混凝土抗渗等级P8,设计混凝土强度柱、剪力墙C45,梁板C35,层高6.3m。为了达到地下室混凝土的抗渗防裂要求,采取多方面的措施,有效控制了地下室抗渗混凝土的有害裂缝和渗漏现象。在地下室外墙未做防水施工前,整个地下室混凝土未发现一条贯穿性裂缝和八字裂缝,地下室无一处渗漏,也无一处湿渍。本文总结地下室抗渗混凝土质量控制心得。

一、建筑和结构设计措施

1.1建筑工程的平立面布置整齐规则,纵横向构件均匀对称,电梯井中间布置,楼梯两侧布置,避免了平面突变导致的应力集中,而造成的混凝土结构裂缝。

1.2地下室纵横向设计宽1000、厚度同结构墙板厚的水平与竖向后浇带,且纵向后浇带布置在群楼与地下室体量突变处,避免了泵送混凝土引起的收缩裂缝和体量突变处的间接裂缝。

1.3地下室外墙迎水面保护层50,在混凝土外墙受力钢筋外侧布置ф6.5@200单层双向抗裂钢筋网片,避免混凝土表面的裂缝形成,构造钢筋网片起到遏制裂缝的作用。

1.4混凝土中掺加聚丙烯抗裂纤维,降低混凝土的塑性收缩,使混凝土裂缝减少,提高混凝土的抗冲击韧性。

1.5在满足结构受力要求的情况下,采用较小强度等级的混凝土,本工程现浇混凝土楼板强度为C35。现浇连续板周边框架梁或墙交界处,板边的上部设置负弯矩筋,控制嵌固处及板周边出现板面裂缝;转角处钢筋沿两个垂直方向布置上部构造钢筋,控制45°斜向裂缝的出现。

1.6厚度大于160的混凝土墙体,沿墙的两个侧面配置双排分布钢筋网,且采用φ6@350拉筋连系梅花式布置。在满足受力要求的前提下,双排钢筋网细而密,可改变裂缝间距及形态,从而控制裂缝宽度。水平构造钢筋布置在外侧,控制混凝土竖向裂缝的形成。

1.7剪力墙洞口截面削弱,角部应力集中,洞口角部配置双层45°斜向加强钢筋,控制角部45°斜向裂缝。

1.8地下室顶板覆土700mm,地下室外墙EPS外保温系统40mm厚,有效控制了地下室混凝土板由于温差引起的裂缝。

二、控制地基不均匀沉降的措施

2.1嵌岩桩基经抗浮验算,纯地下室部分采用抗拔锚杆设计,防止地下室整体上浮引起的结构裂缝;

2.2人工挖孔桩端承中风化岩层,满堂筏板基础整体刚度加强;上部采用刚度较好的框架―剪力墙结构,提高砼基础和主体结构抵御不均匀沉降的能力;

2.3地下室的设计,减少基底的附加压力,减少沉降量;

2.4甲级地基设计除进行持力层承载力验算外,还进行了软弱下卧层及地基变形验算。建筑物的沉降值和局部倾斜值均符合规范要求。经沉降验算并在施工中建立沉降观测,符合体型简单的高层建筑基础平均沉降允许值200的规定。委托具有相应资质的专业机构,拟定沉降观测方案,并经设计和质量监督站认可,确保沉降观测能真实施工过程中的地基变形情况,及时提供数据指导施工,合理安排施工进度。

2.5临近原有建筑物处采用单排人工挖孔桩作基坑支护,其余挖土放坡,坡面采用土钉墙挂网喷浆,避免因新建建筑物沉降和基坑边坡的变形对临近建筑物造成影响。

三、控制泵送抗渗混凝土的质量措施

3.1原材料及混凝土配合比主要参数的选择

3.2.1水泥

水泥是混凝土中最主要的胶凝材料,其强度、生产厂家和水泥碱含量均会对水泥的开裂性能产生影响。规范要求最小水泥用量宜为300kg/m3,本工程砼配合比设计京阳P042.5普通硅酸盐水泥,试验水泥用量为325kg/m3.

3.2.2骨料

骨料是混凝土的又一主要组成材料,在混凝土中起骨架作用。级配越好,混凝土骨架稳定,抗变形能力越好,水泥用量越少,二者共同作用,使混凝土的抗裂性能越好。骨料颗粒的优化是将不同粒径的骨料进行级配,选择其紧密密度最大的级配为最佳级配。处于潮湿环境的混凝土,碎石最大粒径不宜大于40mm,其针片状颗粒含量不宜大于10%,最大粒径与输送管径之比宜1:3,含泥量不得大于1.0%,泥块含量不得大于0.5%。本工程碎石采用5-31.5连续级配,泥含量0.3%。黄砂采用中砂,其通过0.315mm筛孔的颗粒含量不应小于15%,含泥量不得大于3.0%,泥块含量不得大于1.0%。本工程提高含泥量和泥块含量的要求,采用细度模数Uf=2.6,级配二区的中砂,含泥量0.4%。

3.2.3粉煤灰

据有关资料说明,随着粉煤灰的增加,混凝土的抗裂性能提高,但达到一定掺量后,随着粉煤灰量的增加,抗裂性能的提高已不明显,并且如果掺量过大,还会对强度和耐久性等产生不利影响,粉煤灰的掺量不宜超过基准混凝土水泥用量的30%,且粉煤灰代水泥率不宜超过20%。混凝土中掺入一定量的Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰,不仅可以改善和易性,而且减少了水泥用量,延长了混凝土的凝结时间,降低了水化热,还可以提高混凝土的体积稳定性,从而提高混凝土的抗裂性能,而且可很好地克服外加剂对开裂性能的不利影响。Ⅰ级粉煤灰对提高混凝土抗裂性能优于Ⅱ级粉煤灰。本工程采用Ⅰ级粉煤灰,掺量为45kg/m3.

3.2.4外加剂

外加剂品种和掺量根据混凝土性能要求、施工及气候条件,以及结合南京市场常用且性能稳定的外加剂。本工程采用江苏博特新材料有限公司,研发生产的SBTJM―Ⅲ改进型(抗裂、防渗)混凝土高效增强剂。外加剂的一般掺量为总胶凝材料的8-10%,本工程试验确定为32kg/m3.

3.2.5抗裂纤维

混凝土中掺加纤维,可提高混凝土塑性抗裂性能,纤维分布良好的情况下,混凝土抗裂性能随着纤维掺量的提高而提高。一般掺量为0.4―3kg/m3,具体根据工程试验及施工经验确定。本工程采用南京派尼尔工程有限公司生产的聚丙烯抗裂纤维,束状单丝,长度12mm.,试验掺量0.8kg/m3.

3.2.6砂率

混凝土配合比是基于各种原材料在混凝土所占的绝对体积来设计的,也即粗骨料间的空隙由细骨料填充,细骨料间的空隙由水泥浆填充。如果粗骨料的颗粒级配较好,如果细骨料的比例(砂率)适当,那么混凝土抵抗变形的能力就越好,并且水泥用量也较少,混凝土的强度和抗裂性能就较好。在满足泵送要求的情况下,尽量降低抗渗混凝土的砂率,一般宜为35%―45%,但不宜过小,以避免缺浆而影响混凝土的密实性。本工程砂率为42%。

3.2.7水灰比

水灰比过大或过小对混凝土的抗裂性能不利,C30以上的抗渗混凝土(P8)最大水灰比为0.5. 本工程水灰比为0.41.

3.2.8坍落度

在满足施工要求的条件下,宜采用较小的坍落度,以防止混凝土的离析和泌水导致混凝土表面裂缝的产生。本工程试验坍落度12cm.。

3.2商品混凝土的抗裂性能控制的管理

3.2.1为了控制好商品混凝土的半成品质量,监理机构认真编写了交底文件,组织了集甲方、设计、施工及混凝土供应商参加的质量要求交底会议。在混凝土施工前,监理组织甲方、施工单位去混凝土供应厂家考察,现场对原材料、外加剂质量进行抽查并取样检测,有效控制了商品混凝土的原材料质量。

3.2.2要求厂家对混凝土配合比按设计原则:最小水泥用量原则、最大骨料堆积密度原则和适当水胶比原则进行优化设计。

3.2.3要求设计单位明确抗裂混凝土的膨胀率,以便厂商根据要求对地下室抗渗混凝土进行抗裂性能试验检测。

3.2.4要求厂家提前做好抗渗混凝土的试配,汇报水泥、粉煤灰及混凝土的抗裂性能试验和外加剂适应性试验结果。

四、施工质量控制措施

4.1事前控制

4.1.1审查施工单位建立的质量管理机构、质量管理制度和质保体系,要求施工单位根据建筑结构的类型、建筑结构采用的材料特性和施工环境等实际情况,在施工组织设计中制定切实可行的裂缝控制的措施。

4.1.2要求施工单位根据地基土的层状特点、地下水位及周围环境状况,制定防止地基不均匀沉降和影响周围建筑工程地基开裂的专项技术方案。为保证地基土的原状结构,基坑快见底时,沿纵横向后浇带分四段开挖,为避免人为破坏持力层原状结构,在基底保留20cm左右原状土人工铲挖,经验收的持力层及时浇筑混凝土垫层。由于施工正值雨季,为防止雨水浸泡基底,在基坑周边砌600mm高的挡土砖墙并用水泥砂浆粉好,在挡土墙外侧四周设计贯通排水沟和集水井,利用纵横后浇带下沉部位设置碎石盲沟并与周边排水沟相通,使基坑内的雨水有组织排水,一旦雨水进入基坑,及时能抽出坑外。

4.1.3规定合理工期,避免施工速度不当造成的结构裂缝,并根据建筑工程地区气候特点和施工季节,制定控制裂缝的季节性措施。

4.1.4模板支撑方案须经设计人员和专家论证,确保具有足够的承载力、刚度和稳定性。

4.2事中控制

4.2.1混凝土浇筑前要充分润湿模板,但模板内不能有积水。后浇带两侧的梁板支撑予以加强,并形成独立的支撑体系并有足够刚度。并在后浇带补偿收缩混凝土达设计强度后拆除。

4.2.2采取控制钢筋的位置措施,防止混凝土浇筑时结构中受力钢筋移位。

4.2.3要求施工单位施工前对班组进行技术交底,选择经验丰富、责任心强的振捣手,签订责任状。保证全面细致的振捣,防止漏振、欠振和过振。 严禁振动钢筋和模板,对钢筋密集部位采用体外振捣方法振捣;先浇筑梁再浇筑楼板;离后浇带一定距离下料,边振边向后浇带推进,振动棒不要触碰后浇带模板;初凝前对混凝土进行二次振捣,终凝前对表面进行二次搓毛和抹压,以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡,增强混凝土的密实性和均匀性,避免出现早期失水裂缝。

4.2.4运至现场的商品混凝土严禁加水,并要求施工单位派专人对每一车混凝土进行坍落度测量,监理每10车抽测一次,不合格的混凝土不允许使用。

4.2.5严格控制现浇混凝土楼板上人和上料时间,必须根据结构设计、混凝土强度增长和支撑的具体情况确定楼板施工荷载,且应均匀堆放或沿周边堆放。

4.2.6施工缝的处理:地下室外墙预留在底板面以上50cm处,预埋300mm宽,δ=3mm钢板止水。立模前,应将混凝土表面的浮浆凿除和杂物清除;混凝土浇筑前,先铺30-50mm厚的1:1水泥砂浆,并及时浇筑。

4.2.7后浇带:按设计要求留设,后浇带混凝土浇筑时间应该待混凝土自身收缩大部分完成后,且距离后浇带两侧混凝土浇筑完成时间不宜小于60d,浇筑高一强度等级的补偿收缩混凝土并充分养护28天。

4.2.8避免雨中浇筑混凝土,高温干燥季节楼板面立即覆盖塑料薄膜保湿养护,初凝2h后洒水保护。地下室底板面积较大,采用蓄水养护静置7天,杜绝任何荷载对混凝土的不利影响。。

4.2.9地下室外墙面积大且竖向结构浇水保养难,采用在混凝土浇筑完的24小时后,轻轻松开穿墙螺杆螺母(不允许撬动穿墙螺杆,防止螺杆周边的混凝土松动形成沿螺杆的渗水通路),使模板与混凝土墙板间留有缝隙便于养护水流入,墙顶覆盖草包,墙板带模养护14天后拆除模板。

4.3事后控制:地下室外墙和顶板在冬季来临之前,做好保温和防水,并及时覆盖回填土,避免墙体室内外温差过大引起的后期混凝土的温度裂缝。

结束语:混凝土裂缝控制只能采取综合治理的方式加以解决,设计、建材、监理、施工部门都应为此付出努力。现行混凝土设计规范要求,只在受力裂缝的控制(抗裂或裂缝宽度验算)、伸缩缝间距及一些构造措施中考虑问题,而未对其他原因(非受力荷载作用)造成的结构裂缝宽度给予明确限制。实际上,设计还可以在结构布局和构造缝的设置方面作更深入的思考,以便更有效地控制裂缝。

参考文献:

[1]《混凝土结构设计规范》GB50010-2002

[2]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

[3]《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000

[4]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002

[5]《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》JGJ28-86

混凝土结构基本设计原则第7篇

关键词:高性能;混凝土;建筑工程;应用

中图分类号: TU528 文献标识码: A 文章编号:

随着环境保护、保持生态多样性及维持社会可持续发展的呼声日益高涨,新型混凝土材料的应用也会越来越得到世界各国材料与环境学者的重视。新型混凝土称为高性能混凝土,即HPC。组成HPC的材料包括水泥、粗细集料、多种矿物掺合料、水和超塑化剂,其组成和配比要比普通混凝土复杂得多,要求也相应高得多。从强度而言, HPC 具有高强(60~100MPa)和超高强(≥100MPa)的特性,采用高强混凝土,可以减小截面尺寸,从而减轻结构自重和对地基的负荷,并减少材料的用量,增大使用的空间,大幅度的降低工程造价,因而获得较大的经济效益。由于 HPC 具有高工作性,不仅可以减轻施工劳动的强度,还能节约施工的能耗。HPC 还有良好的耐久性,可增加对恶劣环境的抵御能力,延长建筑物的使用寿命,并减少维修费用及对环境带来的影响,具有显著经济效益。由于 HPC 的优良性能,近十几年来在国内外都得到了广泛的应用。综合材料的性能,HPC 代表着当今混凝土发展的总趋势,具有大流动性、高强度、高耐久性、 低水化热、 高体积稳定性等多方面的优越性能,它的应用将对混凝土建筑施工技术和混凝土结构性能起到重要的作用。 一、新型混凝土材料的应用

1.高性能混凝土

一些发达国家相继研制成功高性能混凝土,这在很大程度上,使混凝土进入了高科技时代,同时,也受到国际材料界和工程界的重视。高性能混凝土之所以受人们的重视是由于其本身在应用时,存在着以下优点:首先,高性能混凝土具有超高强特性,可使混凝土结构尺寸大大减少,从而减轻结构自重和对地基的荷载,并减少材料用量,增加使用空间,大幅度的降低工程造价;其次,具有高工作性,可以减轻施工劳动强度, 节约施工能耗。

2.预应力混凝土

预应力混凝土,是利用预先施加的拉应力抵抗使用过程中出现的压应力,或利用预先施加的压应力抵抗使用过程中出现的拉应力。混凝土的抗拉性能远好于抗压性能,其抗拉强度仅为抗压强度的1/18-1/8,极限拉应变仅为0.10×10-3-0.15×10-3。

在正常使用阶段,普通钢筋混凝土梁一般是带裂缝工作的,截面的开裂导致构件刚度降低、变形增大,结构的耐久性降低。预加应力的目的是将混凝土变成弹性材料“,无拉应力”或“零应力”作为预应力混凝土设计准则,使高强钢材和混凝土能够共同工作,进而达到荷载平衡。预应力混凝土的主要优点主要表现在以下几点:一、变被动设计为主动设计;在使用荷载作用下不开裂或延迟开裂、限制裂缝开展,提高结构的耐久性;二、可以合理、有效地利用高强钢筋和高强混凝土,从而节省材料,减轻结构自重;同时,还可以提高结构或构件的刚度,使混凝土结构的应用范围进一步扩大;三、施加预应力相当于对结构或构件作了一次检验,有利于保证质量,而由于在正常使用阶段钢筋和混凝土的应力变化幅度较小,重复荷载下的抗疲劳性能较好;此外,其还具有良好的裂缝闭合性能,与其相应的抗剪性能也有所提高。

3.活性微粉混凝土

这种混凝土也具超强性,通常情况下,其抗压强度可以达到200MPa-800MPa左右,是建立于普通混凝土基础上,在形成过程中,主要采用了以下措施:一、增大堆积密度;二、减少混凝土用水量;等等,从而来使得混凝土达到超高强度。另外,在使用过程中,由于其骨料粒径很小, 接近于水泥颗粒的尺寸。因此,在配合比设计时,要以单位体积的混凝土中各组成材料的质量比例,确定这种数量比例关系的工作,进行混凝土配合比设计。一般情况下,混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求,即:一、满足结构设计的强度等级要求;二、满足混凝土施工所要求的和易性;三、满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求;四、符合经济原则,即节约水泥以降低混凝土成本。

4.轻质混凝土

这种类型的混凝土主要是利用天然轻骨料、工业废料轻骨料、人造轻骨料制成的轻质混凝土,强度高、密度小、保温好是其最为主要的特点,另外,保护环境方面也是极为有利的。对于这种类型的混凝土,在配合比设计时,要正确把握水灰比、单位用水量和砂率是的三个基本参数。混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是:一、在满足混凝土强度和耐久性的基础上,确定混凝土的水灰比;二、在满足混凝土施工要求的和易性基础上,根据粗骨料的种类和规格确定单位用水量;三、砂率应以砂在骨料中的数量填充石子空隙后略有富余的原则来确定。混凝土配合比设计以计算1m3混凝土中各材料用量为基准,计算时骨料以干燥状态为准。

5.预填骨料升浆混凝土

在预填骨料层中布置压浆孔注入砂浆,形成预填骨料升浆混凝土。采取这种工艺,缩短了工期,取得了良好的经济效益。在制作时,其水灰比可低到0.15,需加入大量的超塑化剂,以改善其工作度。但是预填骨料升浆混凝土的价格比常用混凝土稍高,但大大低于钢材, 可将其设计成细长或薄壁的结构, 以扩大建筑使用的自由度。

6.智能混凝土

智能混凝土一种应用比较广泛的新型混凝土。首先,要计算水泥用量,根据已确定的混凝土中水泥用量,保证混凝土的耐久性;其次,要控制合理砂率,通过试验、计算求得,通过变化砂率检测混合物坍落度,能获得最大流动度的砂率为最佳砂率。第三,要根据骨料种类、规格及混凝土的水灰比,有效进行配合比的调整与确定。

7.掺减水剂混凝土

混掺减水剂混凝土,是以干燥骨料为基准的,由于在实际工地使用的骨料常含有一定的水分,因此必须将实验室配合比进行换算,换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。掺减水剂混凝土配合比设计,首先要按混凝土配合比设计规程计算出空白混凝土的配合比;其次要在空白混凝土的配合比用水量和水泥用量的基础上,进行减水和减水泥,算出减水和减水泥后的每立方米混凝土的实际用水量和水泥用量,另外,还要重新计算砂、石用量。计算每立方米混凝土中的减水剂用量。

另外,还要一些其他的新型混凝土材料,如纤维增强混凝土、自密实混凝土、碾压混凝土、再生骨料混凝土等等。

二、新型混凝土材料的发展

在工程施工中,混凝土的应用是一种极为重要的材料,而且目前,在市场的应用和推广越来越广泛。当前,相关部门还加大投入,建立了专门的研究单位,研制出了很多了高性能混凝土以及相关的耐久性检测设备。尤其是随着科学的发展,混凝土性能的不断提高,越来越体现出新型混凝土的优越性,所以,使得混凝土在工程中的应用的认可度提高。

总结

总而言之,随着科学技术的发展,城市建设进程的不断加快,这在很大程度上,推动了我国混凝土的应用和发展,进而,在市场竞争中,混凝土的质量和性能也成为保证工程质量的主要因素。因此,需要我们加强研究,加大新型混凝土的应用和推广。

参考文献

[1]王山峰,张文辉.土建混凝土施工技术问题浅析[J].科技创新与应用, 2012,(17) .

混凝土结构基本设计原则第8篇

关键词:混凝土; 混凝土裂缝;应力;

1引言

混凝土出现裂缝对结构的危害很大, 混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其它外加剂按照一定比例混合而成硬化成型的一种人工材料。由于混凝土设计、施工、自身形变以及其它的一系列问题,使混凝土裂缝成了土木工程中最常见的工程通病。裂缝不但使得混凝土强度降低,还能使得水、氧气等侵蚀混凝土内部的钢筋,从而降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性等。轻则影响建筑物的美观,重则影响自身强度,从而影响工程质量。

2 混凝土裂缝的成因

引起混凝土开裂的原因有多种:有设计中对构件的荷载考虑不周,使构件钢筋配置过少、超筋等引起构件裂缝;设计中过于追求外观造型,导致结构截面突变使得应力集中等;设计中采用的混凝土等级过高,使水泥用量过大,对收缩不利;也有在混凝土浇筑初期水泥水化热产生和在养护中环境温度变化产生的温度应力以及混凝土的收缩应力等;还有建筑物基础不均匀沉降,产生沉降裂缝;在使用过程中使用荷载超过设计强度;装修中的非专业施工,随意拆除承重墙或凿洞等,引起裂缝。周围环境影响,酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀,引起裂缝意外事件,火灾、轻度地震等引起构筑物的裂缝。

3 混凝土裂缝预防措施

3.1 设计方面

为了防止和减少裂缝应在建筑物的结构设计中应预先考虑有没有足够的变形余地,应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面等原因而不得已时,应充分考虑采用加强等措施。例如对于大体积混凝土积极采用补偿收缩混凝土技术,对于拉力较大的部位采用钢纤维混凝土等,或者局部范围内使用钢结构。在混凝土裂缝中,有绝大部分都是由于混凝土收缩而形成的。经实践经验证明在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩和用粉煤灰取代部分水泥能很好的减少混凝土的收缩。在对于楼地面、剪力墙等构件应注意构造钢筋的直径和数量的选择。对于深基与浅基、高低跨处、复合地基等复杂地基,应考虑到由于地基的差异沉降或结构原因而引起的薄弱环节,在设计中加以解决。在构件截面允许、配筋率不变而且施工允许的条件下,钢筋直径越细、间距越小则 对预防开裂越有利,但是也不能太密而影响混凝土的振捣密实。

3.2 材料选择和混凝土配合比设计方面

根据设计要求的混凝土强度及特点选择合适的水泥等级和品种,尽量避免使用早强高的发热量大的水泥。尽量选用级配优良的砂、石原材料,骨料品种不同, 其热学、力学、变形性能也不同, 配制出来的混凝土的热学、力学、变形性能也相差很大, 通常大体积混凝土中选用粗砂,石子可选用卵石或碎石 (要求针片状少) 均可, 所用石子的最大粒径较大时, 混凝土的密实性较好, 并可以减少水泥用量,但为了便于施工捣实, 石子的最大粒径最好不得超过结构截面最小尺寸的1/ 4, 也不得大于钢筋最小净距的3/ 4。尽可能在混凝土中采用掺合料和混凝土外加剂。这样能够减少水泥用量、降低水化热、改善混凝土的性能和降低混凝土的成本。控制混凝土的水灰比,减少混凝土的坍落度,合理掺加塑化剂和减少剂。从而控制混凝土的水化热,减水温度裂缝的产生和混凝土的收缩徐变应力的产生。对于大体积混凝土可以我们还可以加入膨胀剂,这样能减少混凝土的收缩徐变应力对混凝土的影响,另对膨胀剂应考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。尽可能选择合适的配合比和膨胀剂。

3.3 施工措施

优秀的施工方案和施工措施在预防、控制混凝土裂缝有很大的作用。模板支撑对混凝土裂缝的产生有很大的影响,在施工前一定要对整个支撑体系进行计算,确保在施工过程中不会因为模板支撑变形而导致混凝在浇捣过程中变形产生应力裂缝,在施工过程中应严格按照方案进行模板支撑安装。混凝土浇筑前应有详细的混凝土施工方案,确定好混凝土的浇筑量、浇筑时间、施工缝间距、位置及构造、运输及振捣、后浇带等。一次浇筑长度由垂直施工缝分割,最好是设置在变截面处或承受拉、剪、弯应力较小的部位。但是施工缝在施工中应尽量不设置或少设置。在浇筑过程中要严格控制好混凝土的坍塌度。对于大体积混凝土应控制一次浇筑厚度,分层浇捣。浇筑顺序采用分段定点,一个坡度,薄层浇筑,循序推进一次到顶的方法,一次整体连续浇筑结束。在大体积混凝土浇筑中可掺无裂缝、冲洗干净的大石块, 不仅能减少混凝土总用量,而且通过石块吸收热量, 使混凝土的水化热能进一步降低, 能降低裂缝的产生。或者在内部布设循环水管进行降温。浇筑、振捣操作要合理,过分振捣会混凝土离析,振捣不足就不能保证混凝土应有的密实度。浇捣时,振捣捧要快插慢拔,根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间,避免过振或漏振,应提倡采用二次振捣、二次抹面技术,以排除水、混凝土内部的水分和气泡。在初凝前用长刮杠刮平,经6小时后先用铁滚筒滚压数遍,再用木抹子在混凝土表面拍实并搓毛两遍以上,以闭合收水裂缝,防止产生表面收缩裂缝,约12~14 小时后,覆盖塑料薄膜和草包进行保温保湿养护。

3.4养护

按规范要求应在浇筑完毕后12小时以内对混凝土加以覆盖并保湿养护;混凝土浇水养护时间:对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,不得少于 7 天,对掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于 14 天;浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态;采用塑料布覆盖养护的混凝土,其敞露的全部表面应覆盖严密并应保持塑料布内有凝结水。对于冬季环境温度达到5℃以下时,应按冬季施工方法对混凝土进行蓄热养护,以保证混凝土强度的增长,防止温度降到0℃时混凝土内的游离水结冰。在混凝土强度达到 1.2N/mm前,应不得在其上踩踏或堆放材料、安装模板及支架,以免由于振动或提早承重等原因产生应力裂缝。混凝土拆模时应严格按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定要求操作。对于承重部位模板拆除的要求:1、板:当跨度≤2时强度为 ≥50%;当跨度 >2,≤8时强度为≥75%;当跨度 >8强度为 ≥100%;2、梁、拱、壳:当跨度≤8时为 ≥75%;当跨度>8时为≥100%;3、悬臂构件:不管跨度多大,均必须达到100%。对于非承重部位模板拆除的要求:包括基础、柱子、压顶的侧模板,另外还有梁、和墙的侧模板,其拆除时只要强度能保证其表面、棱角不因拆模而受损坏即可拆除。但对于墙体大模板,在常温下则要求强度达到1N/mm2时方可拆除。对于有回填要求的混凝土墙柱,强度≥75%。