混凝土框架结构设计常见问题及设计要点综述 李政忠

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:李政忠
[导读] 在混凝土框架结构设计过程中,结合混凝土配筋工作的实际需求,预防混凝土结构设计发生问题

        广州大学  土木工程学院  广东广州  510006
        摘要:在混凝土框架结构设计过程中,结合混凝土配筋工作的实际需求,预防混凝土结构设计发生问题,注重细节设计工作,确保建筑整体结构的安全稳定性。鉴于此,文章主要分析混凝土框架结构设计过程常见问题,如基础结构损害,上部结构损坏等,以及框架结构设计的延性要求,并且针对上述问题,指出设计要点。
        关键词:混凝土框架结构;抗震设计;延性;构造措施


        在进行混凝土框架结构设计时,要求设计人员始终持以认真、细致的工作态度,降低在设计环节中发生问题的概率。从综合角度来分析,在具体设计的过程中,混凝土与钢材均是工程建设中的主要材料。相关人员在具体设计时,要严格掌控工程建构的承载力,分析施工周边的生态环境、气象条件与抗震能力、抗腐蚀性与耐久性等情况。在面对不同混凝土工程时,诸多建筑行业会依照工程承载规范予以计算,可以针对其实施分类处理,将各项数据进行整合处理。依据所得混凝土承载结构选择混凝土构件截面数值,若无法与数值标准匹配,要及时调整整体构件。
        1 混凝土框架结构设计过程常见问题
        1.1 基础结构损害
        在混凝土框架结构的设计工作中,相关设计工作人员很容易忽略建筑体整体的沉降量所形成的外部应力因素的干扰,进而形成了混凝土框架结构,出现严重的不规则形变或者是非常规性沉降问题。依照相关数据调查分析可以看出,建筑混凝土结构框架经常会存在不同程度的整体下陷问题,并且由于地基整体结构构成相对比较复杂,在设计和施工当中会存在一定的坡度和角度,因此在进行钢筋混凝土结构的设计工作中,整个设计难度相对较大,相关设计工作人员针对混凝土框架结构的外墙配筋底板设计工作中,由于对基础设计环节的相关影响因素考虑不全,造成了设计和实际施工环境之间存在较大的差异性,进而提高了整个建筑工程结构的风险系数。针对这一问题,相关混凝土结构设计人员需要对建筑实际施工环境条件进行有效的分析,要充分考虑到地基基础的负面应力影响,在建筑地下室底板和受力层之间,需要设置出相应的缓冲层,有效防止建筑整体出现不良形变问题。
        1.2  上部结构缺陷
        在常见的建筑工程设计共走当中,不论是框架混凝土结构设置还是剪力墙设置工作都必须要充分符合结构均匀性与合理性的设计工作要求。但是在实际的设计工作中,由于设计工作的均匀程度不足,造成了建筑结构单方面刚性程度不足,使得整个混凝土框架结构的承重较大,如果实际承受的重量超过了极限的承受范围,会造成更加严重的建筑安全隐患。在建筑框架结构的衔接方面,由于基础结构设计难度相对较大,同时均匀分布的效果不明显,建筑体结构的整体刚性程度不足,直接影响到了整个建筑结构的稳定性。在针对建筑框架剪力墙的设计工作中,相关设计人员需要针对剪力墙结构的防护要求加以重视,对特殊位置的结构构成情况来进行判断。比如,建筑体在遇到一些比较特殊的外部环境影响条件时,比如地震灾害等会造成建筑剪力墙结构出现一定的形变问题,直接影响到了建筑整体的结构稳定性。
        在工程实施的过程中,合理控制施工环境温度,过低或过高的施工温度会在不同程度上影响施工材料的性能。施工材料在完成施工后,由于外部荷载等方面的因素,会发生一定的形变问题,导致混凝土框架结构不稳,甚至发生混凝土开裂的情况。为了预防各类问题的出现,确保混凝土框架结构设计的精准性与科学合理性,尤其要严格掌控建筑结构尺寸。重视结构中涉及的非线性设计内容,简化其中过于冗杂的结构,提升整个建筑受力的稳定性与均匀性。
        2  钢筋混凝土建筑物的延性要求及设计要点
        根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)要求,建筑结构在地震作用下,需具备足够的抵抗力、保持足够的延性要求,方可实现“小震不坏,中震可修,大震不倒”。



        根据钢筋混凝土结构的实际使用情况分析可知,其抗震能力不仅受到构件承载力的影响,在一定程度上也受到其变形能力、动力响应的影响,简单而言,建筑结构消耗、吸收地震能量的能力越强,则在地震作用下的安全性越好,避免出现全面倒塌事故。由此,在进行钢筋混凝土结构抗震设计时,延性的合理控制是十分关键的,通过有效提高结构与构件的塑性变形能力,可确保结构出现损坏后依旧可以承受较大变形,最大限度地减小地震灾害造成的损失。
        为了确保所建设的建筑物就良好的抗震性能,就需要该建筑物在建设过程中所使用的混凝土构建具有良好的延展性。因为混凝土构件的延性能够吸收,在地震条件下所产生的能量,进而降低建筑物在地震状态下的动力反应,延性设计在实际工程中有以下几个方面的意义。①在钢筋混凝土结构设计的过程中增加一些延性设计延性设计可以给人民群众的生命安全带来更加全面的保障,同时也可以降低在一些重大灾难中的经济损失。②当建筑结构出现偶然超载现象时,荷载反向,温度升高或基础沉降都会引起附加内力等情况,有较强的承受和抗衡能力。③延性设计可以促使建筑物内部的力量可以重新分布。④在建筑结构中增加延性设计,可以确保建筑物在承受动力的情况下惯性可以大幅度的降低。因为延性设计能够减小惯性力,所以能够降低物质所承受的动力,从而使得建筑物坍塌的概率大幅度降低。
        3  混凝土建筑框架结构设计要点
        3.1  合理选择混凝土抗震结构设计方案
        对混凝土抗震结构设计方案的优化是保证高层混凝土建筑工程质量的关键因素,高层建筑物的设计过程中,设计人员需按照国家相关的建筑抗震设计规范,本着规范、科学设计的原则进行每一个建设步骤的设计。建筑设计过程中应该注意建筑物的各个剖面的规则对抗震性能及经济合理性的影响,设计师要优选规则的构件,抗侧力构件的平面布置要按照规则堆成、侧向的刚度需要 均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料的强度需 要自下向上不断地加强,避免出现侧面刚度和承载力的突变。
        3.2  优化混凝土框架结构保护层设计
        在混凝土结构设计工作中,不能只考虑到钢筋混凝土的厚度、和增强混凝土结构的耐久性程度,在设计工作中还需要充分考虑到混凝土结构的配筋质量。建筑混凝土结构在后续的使用过程中出现不良开裂问题是造成建筑质量安全事故的重要影响因素,如果混凝土结构裂缝问题处理不当会直接造成裂缝缝隙不断扩大,雨水会不断顺着裂缝渗入其中,大大降低了整个建筑结构的安全性和稳定性。对此,在针对混凝土框架结构设计工作中,相关设计工作人员需要有效控制混凝土结构的相关排列问题,有效提高建筑结构的扛开裂能力,可以通过增加混凝土结构保护层的厚度方法,来提高建筑混凝土结构的抗开裂性能。首先,需要对混凝土结构的外部保护层厚度进行有效的设置,混凝土材料是建筑结构设计工作中的主要材料类型,而钢筋材料和混凝土材料之间的有效结合,可以有效提高混凝土框架结构的抗形变能力以及耐腐蚀能力,同时在设计工作中需要有效结合工程的实际使用状况,适当的提高钢筋混凝土的防护层厚度,以此来延长工程结构的整体使用寿命。
        4  结论
        混凝土框架建筑结构设计要与地方规定相符,且要达到工程建筑的标准,比如设计类型、功能特征等。在进行结构设计时,要避免出现违法规定和不合理的设计行为。
        目前,在人类针对自然开发力度逐步提升的形势之下,出现自然灾害的概率增大,相关部门已经加大抗震预震工作的力度,其中所牵扯的范围宽泛,严重危害人民的生命财产安全。在进行混凝土框架结构设计的过程中,务必强化抗震性能,进一步加固钢筋混凝土,例如预应力加固方式,其可以很好地改善混凝土内力分布,达到减小原结构应力水平的目的,诸多大型混凝土构件均采用该种方式加固框架结构。

        参考文献:
        [1]孙柏涛,张桂欣.汶川8.0级地震中各类建筑结构地震易损性统计分析[J].土木工程学报,2012,4(5):26-30.

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