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篇(1)

對于鋼筋混凝土構(gòu)件，材料的非線性與幾何非線性同時存在，試驗方法存在一定的局限性，導(dǎo)致對鋼筋混凝土構(gòu)件的內(nèi)部受力狀態(tài)和破壞機理的研究不夠深入。混凝土是由水泥、水、砂和石子及各種摻合料硬化而成，是成分復(fù)雜、性能多樣的建筑材料。長期以來，人們用線彈性理論來分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力或內(nèi)力，而以極限狀態(tài)的設(shè)計方法確定構(gòu)件的承載能力。這種方法往往是基于大量的試驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗公式，雖然能夠反映鋼筋混凝土構(gòu)件的非彈性性能[1]，但是在使用上存在局限性，也缺乏系統(tǒng)的理論性。隨著計算機的發(fā)展，有限元法在工程領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著計算機的普及和完善，運用數(shù)值模擬方法檢驗和代替部分試驗，具有節(jié)約成本、方便等有點。

2鋼筋混凝土梁的模擬分析

2.1模型建立

以鋼筋混凝土梁為例進行模擬分析：梁長6米，高取為500mm，截面寬度去為300mm，在跨中施加集中荷載20kN，梁左端施加可動鉸支座約束，右端施加固定鉸支座約束。

2.2位移圖

受力前的圖形為圖2中的邊框線，梁在集中力荷載作用下的位移圖為圖2.2中的實體。在集中荷載的作用下，以梁跨中間的位置向下彎曲最為明顯，越到兩端位移越小，直至為零，這與假設(shè)的邊界約束條件相一致。

2.3應(yīng)力圖

從圖中可以看出，梁受力后跨中截面部分的應(yīng)力最大[2]。隨著荷載的逐步加大跨中部分的應(yīng)力變成紅色，表明此處為梁的受力薄弱環(huán)節(jié)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中此處都應(yīng)該加強措施以保證梁構(gòu)件的安全。

3結(jié)語

數(shù)值模擬方法以其自身強大的優(yōu)勢，在一定程度可以起到輔助和代替部分試驗的重要作用。在今后的發(fā)展研究中，隨著數(shù)值模擬理論的不斷進步，它必將會為工程實踐提供準確的理論依據(jù)。

參考文獻：

[1]江見鯨,陸新征,葉列平.混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,2005.

[2]TianhuHe,MingzhiGuan.FiniteElementMethodtoaGeneralizedTwo-dimensionalThermo-elasticProblemwithThermalRelaxation,ProceedingsoftheThirdInternationalConferenceonMechanicalEngineeringandMechanics,Vol1,Beijing,P.R.China,Oct.21-23:278-283.

篇(2)

關(guān)鍵詞：屋面裂縫事故處理

1工程概況

某幼兒園1995年8月開工，于1996年12月竣工交付使用，建筑面積1643m2，為一幢3層框架及部分磚混結(jié)構(gòu)建筑。鋼筋混凝土梁式樁基，三層局部樓面及屋面為井字梁結(jié)構(gòu)。于1999年3月發(fā)現(xiàn)①～⑤軸、A～D軸間井字梁兩側(cè)屋面板底以下部位出現(xiàn)多道肉眼可見的垂直裂縫。在清除表面粉刷層后發(fā)現(xiàn)裂縫沿構(gòu)件截面高度呈上寬下窄狀，寬度約0.5～1mm，多為表面裂縫，基本未貫穿梁底，且大都分布在跨中區(qū)域，在LB梁上的分布多于LA1及LA2梁，同時井字梁的周邊梁與其下砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了明顯的錯位.

2裂縫原因分析

(1)該樓共設(shè)8個沉降觀測點。根據(jù)基礎(chǔ)沉降觀測結(jié)果，由于為樁基礎(chǔ)，沉降量均較小，最大沉降量10.4mm，最小沉降量9.3mm，最大差異沉降僅1.1mm，故可排除基礎(chǔ)沉降量過大引起梁體裂縫的可能。

(2)對梁體進行回彈測得混凝土強度等級達到C20，符合原設(shè)計要求，故可排除梁身混凝土強度等級不足引起梁體開裂的可能。

(3)該井字梁結(jié)構(gòu)系夏季施工，原定屋面做法為剛性防水層上用1∶10水泥珍珠巖找坡，再做架空層隔熱，而后考慮鋁白色SBS具有反光、防漏的雙重作用，而改用鋁白色塑膜面SBS防水卷材替代架空層。通過實地檢查發(fā)現(xiàn)，該防水材料已老化變質(zhì)，其上鋁白色也已退盡。寧波地區(qū)冬季最低室外溫度在-5℃左右，室內(nèi)溫度可達到10℃，夏季室外溫度可達到38℃左右，在陽光直射處則可達到45℃以上，室內(nèi)溫度為30℃左右。該井字梁層面上雖做有珍珠巖找坡層，但厚度較薄，且其上SBS已失去原有的反光作用，故該層面保溫性較差，梁體的室內(nèi)外溫差無論冬夏季至少在10℃以上。

3設(shè)計計算的復(fù)核

現(xiàn)以LB梁為例進行裂縫寬度復(fù)核。該構(gòu)件的裂縫控制等級應(yīng)為三級，最大裂縫允許寬度為0.3mm。復(fù)核工作分兩部分進行。

(1)按受彎構(gòu)件驗算梁體裂縫寬度，其最不利情況應(yīng)是荷載效應(yīng)與溫度效應(yīng)產(chǎn)生的彎矩疊加。因該梁是夏季施工的，冬季則產(chǎn)生收縮變形，梁頂與梁底的溫差使梁頂收縮大于梁底，因此，冬季溫度效應(yīng)產(chǎn)生的跨中彎矩與荷載效應(yīng)產(chǎn)生的跨中彎矩是同號的，即冬季二者的影響是疊加的。

經(jīng)計算得屋面綜合荷載q＝7.58kN/m2，區(qū)格的長a和寬b分別為3.4m和3m，則荷載效應(yīng)產(chǎn)生的彎矩

Ml＝0.34qa2b＝0.34×7.58×3.42×3＝4kN·m

而由構(gòu)件上下表面溫差產(chǎn)生的溫度彎矩Mt：

Mt＝EIαΔt/h＝Ebh2αΔt/12＝2.55×104×250×700×700×10^－5×10／12＝26000000N·mm＝26kN·m

其中E為C20混凝土彈性模量取2.55×104N/mm2；α為C20混凝土線膨脹系數(shù)，取1×10^－5，I為構(gòu)件截面慣性矩，矩形時為bh^3／12，(b為構(gòu)件寬250mm，h為構(gòu)件高度700mm)；Δt為構(gòu)件上、下表面溫差，取為10℃。

因而M＝Ml＋Mt＝89.4＋26＝115.4kN·m

按《混凝土設(shè)計規(guī)范(GBJ10-89)》受彎構(gòu)件公式算得最大裂縫寬度Wmax＝0.215mm＜0.3mm。

(2)按受拉構(gòu)件驗算梁體裂縫寬度。由于該梁為夏季施工，冬季則產(chǎn)生收縮變形，但受支座的約束，在混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。如夏季施工時的溫度為35℃，冬季按0℃計算，則冬夏溫差將達35℃左右。如近似按軸心受拉構(gòu)件驗算，則可算得最大裂縫寬度Wmax＝0.82mm＞0.3mm。

由計算過程中得知，溫度變形產(chǎn)生的伸縮應(yīng)力很大(本例為781kN)，雖然計算中已考慮了鋼筋混凝土構(gòu)件同磚混結(jié)構(gòu)的協(xié)同變形因素，但由于兩者的線膨脹系數(shù)不同，磚混部分還是對構(gòu)件產(chǎn)生了較大的約束。

(3)很明顯，本工程屋面井字梁側(cè)面出現(xiàn)裂縫的主要原因是由于冬夏季溫差引起的混凝土收縮變形以及冬季室內(nèi)外溫差所產(chǎn)生內(nèi)力效應(yīng)的影響疊加于荷載效應(yīng)的綜合作用結(jié)果。因該梁是在夏季施工的，而且保溫隔熱措施較差，在冬季的低溫下，沿梁長方向產(chǎn)生收縮。當(dāng)收縮變形受到支座的約束時，在梁體內(nèi)產(chǎn)生了拉應(yīng)力。由于混凝土的抗拉強度較低，當(dāng)拉應(yīng)力超過抗拉強度時，便產(chǎn)生裂縫。此外，設(shè)計中沒有按構(gòu)件由于溫度收縮變形引起的拉應(yīng)力進行抗拉強度驗算，抗拉筋明顯不足，也是導(dǎo)致井字梁構(gòu)件裂縫的主要原因之一。由于LA1、LA2梁配筋大于LB梁，故裂縫在LB梁上分布較廣。

4處理措施

該工程從竣工到發(fā)現(xiàn)裂縫已經(jīng)過兩年多時間，此后又經(jīng)過近三個月的現(xiàn)場裂縫發(fā)展的觀測，證實裂縫的開展已處于穩(wěn)定狀態(tài)。引起構(gòu)件裂縫的主要因素——混凝土收縮變形由于各種井字梁及其支承系統(tǒng)的協(xié)調(diào)變形已趨穩(wěn)定，同時按溫度效應(yīng)與荷載效應(yīng)組合驗算構(gòu)件抗彎強度證明梁截面承載力能夠滿足使用要求，故工程上僅按溫度裂縫的因素對構(gòu)件作了如下處理。

(1)改善屋面保溫性能。考慮到原有屋面防水材料SBS已老化變質(zhì)，為防止屋面滲漏，揭去重做。同時重新在屋面上鋪設(shè)了架空層，以降低梁體的冬夏季溫差與室內(nèi)外溫差。

(2)鑒于構(gòu)件裂縫寬度較小，故采用表面處理法施工。具體方法為：鑿去裂縫兩側(cè)各寬5cm范圍內(nèi)的粉刷層，對裂縫處用水沖洗，然后刷摻有107膠的水泥漿，最后用1∶2水泥砂漿抹平鑿出的凹槽。對井字梁邊梁與支承墻體間的錯位處，先貼上寬300mm的鉛絲網(wǎng)，再用水泥砂漿進行重新粉刷。同時在構(gòu)件修補后經(jīng)過一年左右的跟蹤觀測，沒有發(fā)現(xiàn)新裂縫產(chǎn)生，因此可以認定以上分析結(jié)果以及裂縫處理方法是正確的。

5結(jié)束語

對于象井字梁構(gòu)件這類體量較大，相互之間約束又較多的混凝土構(gòu)件，為防止產(chǎn)生溫度裂縫可采取如下一些措施：

(1)選擇適宜的季節(jié)澆注混凝土。因為混凝土的抗拉強度較低，為防止其收縮變形使梁體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，應(yīng)盡量選擇溫度低的季節(jié)澆注。必須在熱天澆筑時，可采用冰水或深井水拌制，或設(shè)置簡易的遮陽裝置，并對骨料進行噴水預(yù)冷卻，以降低混凝土的攪拌和澆筑溫度。

(2)選用水化熱小和收縮小的水泥(如礦渣水泥、粉煤灰水泥)，選用級配良好的骨料，并嚴格控制砂、石子的含熱量，盡量降低水灰比，合理使用減水劑，加強振搗，以減少水化熱，提高混凝土的密實性和抗拉強度。

(3)做好保溫隔熱工作，盡量減少構(gòu)件的冬夏季溫差和室內(nèi)外溫差。

篇(3)

關(guān)鍵詞：分荷結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)托換整體平移

1.工程概況

1.1建筑概況

天津眾美制衣綜合樓原為津東農(nóng)工商營業(yè)樓，建于1992年。為6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（見圖一），北側(cè)后門正中有運貨電梯一座，東西兩側(cè)各有一道人行樓梯。建筑物東西長43.08m，南北長27.65m。除一樓層高為5.4米，6樓層高3.9米外，其余各層的層高均為4.5米，大樓總高27.9米，建筑總面積約5200平方米。根據(jù)規(guī)劃需要，大樓整體向北平移35m，遷移總重量約為10346噸。（圖二）

圖一房屋原貌圖二平移示意圖

1.2基礎(chǔ)概況

原大樓A軸為一層裙房，A軸柱下為條形基礎(chǔ)，采用倒T形斷面，梁高0.8m，板厚0.3m，梁寬0.5m，板寬1.5m。

B～F軸采用C30鋼筋混凝土梁板式筏板基礎(chǔ)，主梁斷面高1.4m，寬0.8m，梁底相對標高-2.100m。次梁斷面高1.3m，寬0.7m，梁底相對標高-2.100m，筏板厚0.4m，板底相對標高-1.700m，筏板在基礎(chǔ)周邊還伸出軸線外2.5m。基礎(chǔ)梁板下均設(shè)0.1m厚的C10素混凝土墊層。（圖三）

圖三基礎(chǔ)平面示意圖基礎(chǔ)斷面示意圖

1.3地質(zhì)情況

根據(jù)地勘報告，地質(zhì)情況如下：層底標高0.1～1.89m為人工填土層；0.47～1.33m由坑底淤泥組成；-1.40～-2.12m由粘土和亞粘土組成，可做建筑物的持力層；-11.01～-11.82m主要由灰色亞粘土、輕亞粘土組成。

本場區(qū)地基土的容許承載力［R］值，在標高-1.63m以上天然土（不包括坑底淤泥）［R］=120KPa；在標高-1.63～－7.13m，［R］=100KPa；在標高-7.13～－11.82m，［R］=120KPa；在標高-11.82～－13.72m，［R］=140Kpa。

2.分荷結(jié)構(gòu)

要使房屋移動，必須將其由原基礎(chǔ)托換到可移動的上軌道結(jié)構(gòu)體系上。在上軌道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中，將框架柱的集中荷載轉(zhuǎn)換為上軌道梁對下軌道梁的分布荷載，這對于柱荷載較大、地基承載力較低、移動距離較遠的下軌道結(jié)構(gòu)體系及其基礎(chǔ)的設(shè)計是經(jīng)濟的、合理的。若僅依靠上軌道梁自身進行此荷載的轉(zhuǎn)換，不但需加大上軌道梁的截面，而且還因梁的變形使荷載分布不均，柱下荷載偏大，跨中荷載偏小，荷載轉(zhuǎn)換的效果不甚理想。因此合理的選擇是采用分荷結(jié)構(gòu)，將柱荷載經(jīng)分荷結(jié)構(gòu)傳至上軌道梁，然后近似轉(zhuǎn)換為均布荷載，通過移動裝置作用于下軌道梁上。

天津津東農(nóng)工商營業(yè)樓平移工程中，由于柱荷載較大，個別荷載達到4500KN，φ73mm滾軸需按20cm的間距密布，而上軌道梁受室內(nèi)地坪至主梁頂?shù)母卟钕拗疲焊咧挥?00mm，

必須設(shè)置分荷系統(tǒng)，才能滿足承載要求。經(jīng)過多方案的比選，放棄了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)分荷形式，開發(fā)應(yīng)用了“鋼筋混凝土分荷結(jié)構(gòu)”。（見圖四）

“鋼筋混凝土分荷結(jié)構(gòu)”是由框架柱前后側(cè)對稱設(shè)置的鋼筋混凝土分荷斜柱和斜柱上部的鋼筋混凝土抱柱箍組成，并與框架柱及上軌道梁連成完整的一體，提高了分荷結(jié)構(gòu)的節(jié)點剛度和傳力的可靠性。斜柱底部將上軌道梁三等分，縮短了上軌道梁的跨度，有效減少了上軌道梁的內(nèi)力。斜柱頂部不像傳統(tǒng)的分荷方法支于一層樓板框架梁的底部，而是通過抱柱箍作用于框架柱的中下部，減少斜柱長度，既提高斜柱受壓穩(wěn)定的性能，同時也增加了上軌道梁的側(cè)向剛度和抗扭剛度。由于整個結(jié)構(gòu)高度較低，方便了施工和平移過程中的監(jiān)測。

3.方案設(shè)計

3.1新址基礎(chǔ)設(shè)計

新址地質(zhì)勘察報告所揭示的地層，與原大樓地基地質(zhì)勘察報告所揭示的基本相似，新址報告中所示該場地地基土基本值與原報告中地基土的容許承載力基本一致，原大樓采用片筏基礎(chǔ)，故在新址仍采用片筏基礎(chǔ)應(yīng)能滿足建筑物的承載要求。

新址片筏基礎(chǔ)主次梁的布置仍與原址基礎(chǔ)一致。XB～XE軸的主梁斷面尺寸和配筋與原址基礎(chǔ)B～E軸的主梁完全一致。新址柱間次梁及筏板的斷面尺寸和配筋與原址的柱間次梁及筏板相同，而新址柱下次梁按原址柱下次梁的承載能力并結(jié)合下軌道梁的構(gòu)造和承載要求重新設(shè)計。

3.2下軌道梁的設(shè)計

下軌道梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，下軌道梁一方面作為整個房屋平移及托換體系的基礎(chǔ)，同時頂推時為千斤頂提供反力。在①至⑧軸上共設(shè)8條下軌道梁，下軌道梁從新址基礎(chǔ)延伸至反力后背處。原址片筏基礎(chǔ)的軌道梁，貼在片筏基礎(chǔ)次梁兩側(cè)。新址下軌道梁兼作新址片筏基礎(chǔ)次梁，新址每條下軌道梁也由兩片軌道梁組成。在新舊基礎(chǔ)上采用同一類型的下軌道梁對平移的安全性是有好處的。

3.3上軌道結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

上軌道結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由上軌道梁、抱柱梁、夾墻梁、分荷結(jié)構(gòu)及連系梁等組成。上軌道結(jié)構(gòu)體系用于承受移動部分的全部荷載，因此它應(yīng)具有足夠的強度、剛度及穩(wěn)定性。

3.3.1上軌道梁設(shè)計

上軌道梁采用雙側(cè)抱柱梁，采用槽鋼與混凝土組合梁結(jié)構(gòu)。與下軌道梁對應(yīng)，共設(shè)8條上軌道梁。上軌道梁兼作一個方向的抱柱梁，按最不利荷載組合、多跨連續(xù)梁設(shè)計，同時考慮分荷斜梁的水平分力和平移推力引起的軸向力，每條上軌道梁為由雙肢組成，梁底設(shè)［25槽鋼部分代替梁底部鋼筋兼作平移滑動面，箍筋與槽鋼焊接。上軌道梁斷面尺寸為250×500mm，頂面標高為－0.011m。

3.3.2抱柱梁設(shè)計

設(shè)計時考慮正截面的的受彎承載力，局部抗壓強度及周邊的抗剪切強度。直接或通過連系梁與上軌道梁澆筑成整體。經(jīng)過大量實踐及實驗證明，采用鋼筋砼抱柱梁是進行柱托換的一種較為可靠、安全的形式。

3.3.3夾墻梁設(shè)計

夾墻梁布置在墻兩側(cè)，相互之間通過小系梁連接，確保墻體切斷之后承托墻體重量。

3.3.4分荷結(jié)構(gòu)設(shè)計

在本工程中開發(fā)應(yīng)用“鋼筋混凝土分荷結(jié)構(gòu)”來解決柱荷載集中的問題。這種結(jié)構(gòu)相比鋼結(jié)構(gòu)更能確保支點的受力可靠性，而且有很好的經(jīng)濟性與施工的便捷性。分荷結(jié)構(gòu)的上部抱柱箍與上軌道梁的抱柱梁同時受力，對柱進行托換，抱柱箍按抱柱梁設(shè)計考慮。斜柱按45°設(shè)置進行分荷（見圖五），按受壓桿件考慮，鋼筋按構(gòu)造配筋設(shè)計。兩側(cè)斜柱間在上軌道梁處通過系梁連結(jié)，以增強整體性。“鋼筋混凝土分荷結(jié)構(gòu)”的工程成本較鋼結(jié)構(gòu)大大減少，但分荷效果較好。

3.4滑動面設(shè)計

本工程采用滾動摩擦，滑動面為滾軸對鋼板。滾軸采用φ73鋼管，管內(nèi)灌高標號細石膨脹性混凝土，兩端鋼板焊接封蓋。采用鋼管砼的優(yōu)點是受壓后有微小的變形，可部分消除因施工精度不足造成的上下軌道梁不平整，保證上滑梁受力較均勻，減少對房屋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

3.5頂推設(shè)計

要使房屋移動，目前有牽引法和頂推法兩種。本工程采用頂推法，利用液壓千斤頂作為頂推設(shè)備，采用目前我公司先進的PLC同步控制系統(tǒng)，使各千斤頂?shù)耐巾斖凭瓤刂圃?mm以內(nèi)。因本工程平移距離較遠，而千斤頂行程較小，僅為1.2m。所以頂推反力支座采用鋼筋混凝土固定支座和鋼結(jié)構(gòu)活動反力支座兩種形式。平移6.6米距離內(nèi)采用更換頂鐵的方法，每平移6.6米后倒用鋼結(jié)構(gòu)活動反力支座。

房屋移動啟動時的滾動摩擦系數(shù)按0.1考慮，根據(jù)各軸線的荷載計算，本工程共采用100t千斤頂6臺，320t千斤頂2臺。

4.平移效果

篇(4)

目前鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)在設(shè)計分析方面仍面臨很多挑戰(zhàn)，為能解決這些可能遇到的問題，很多學(xué)者對鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)設(shè)計上做了研究。在唐山大地震中，大多數(shù)以鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)為主的工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)柱破壞，造成很大的損失和傷亡，此后，我國學(xué)者鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)開始進行深入的分析與研究。研究的內(nèi)容如下:地震局工程力學(xué)研究所對排架結(jié)構(gòu)進行了有機玻璃模型的具體分析;李樹禎等采用彈塑動力時程分析方法對橫向單棍的排架結(jié)構(gòu)進行分析，認為鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)用普通的設(shè)計方法可滿足抗震的基本要求，但從概率角度出發(fā)，其可靠度相對較低，地震作用下部分構(gòu)件可能超過強度而嚴重破壞，“強柱弱梁”整體廠房還做不到;西安建筑科技大學(xué)共同對變柱變梁異型平面節(jié)點、鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)柱和帶直交梁空間節(jié)點進行了大量的試驗研究，研究結(jié)果表明:提出了長柱、短柱、普通混凝土柱以及異型節(jié)點承載力在高強混凝土上的計算公式，為改善節(jié)點區(qū)的配筋及高強混凝土在工程中應(yīng)用提供了理論依據(jù);目前彈性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的研究已趨于成熟，各國的規(guī)范對結(jié)構(gòu)的彈性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)都有各自的計算方法。對于結(jié)構(gòu)進入塑性扭轉(zhuǎn)，由于塑性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)涉及到對整體結(jié)構(gòu)的空間彈塑性分析的問題，其在這一領(lǐng)域問題較為明顯，為鋼筋混凝土排架等結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域研究的熱點問題。從總體上講，在鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)設(shè)計及理論方面，通過理論研究分析取得了許多有益的結(jié)論。但目前排架結(jié)構(gòu)的研究重點仍處于對平面和彈性階段的研究和分析，目的是能將空間計算問題盡量簡化為平面的簡單問題計算。由于鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)的自身復(fù)雜性、專業(yè)性和特殊性，當(dāng)前仍然有很多問題有待解決，如:塑性扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和非線性分析問題;當(dāng)前抗震性能的試驗在鋼筋混凝土排架整體結(jié)構(gòu)領(lǐng)域進行較少，在排架結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，抗震設(shè)防的理論有待進一步完善;在排架結(jié)構(gòu)處于塑性區(qū)后，其抗震能力發(fā)生變化，這一現(xiàn)象在結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)表現(xiàn)突出;此外，對排架與框架相互結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的研究涉及較少，對框排架的工作性能及受力特點有待進一步的更多的研究和分析;鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)中框架與排架的協(xié)同工作受力情況較為模糊。

2我國目前規(guī)范對鋼筋混凝土排架設(shè)計的不足

在鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方面，GB50191—2012構(gòu)筑抗震設(shè)計規(guī)范和GB50011—2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范指導(dǎo)規(guī)范不同地域、不同排架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計。本文結(jié)合《構(gòu)筑抗震設(shè)計規(guī)范》的具體條文，闡述了目前規(guī)范中鋼筋混凝土排架結(jié)構(gòu)中設(shè)計的不足和缺陷。有關(guān)排架結(jié)構(gòu)上部屋架結(jié)構(gòu)計算的規(guī)定有:

1)《構(gòu)筑抗震設(shè)計規(guī)范》6．2．19條規(guī)定，針對Ⅲ，Ⅳ類場地和8度、9度時，應(yīng)該考慮屋架下弦的拉壓效應(yīng)對結(jié)構(gòu)的影響并核算屋架承載力;

2)《構(gòu)筑抗震設(shè)計規(guī)范》6．2．22條規(guī)定，針對Ⅲ，Ⅳ類場地和8度、9度時，應(yīng)驗算變形產(chǎn)生的附加內(nèi)力。上述兩點敘述，規(guī)范使用“應(yīng)”字，因此應(yīng)考慮建立合適的屋架和支撐的桿系模型，否則無法得出上述內(nèi)力值。在鋼結(jié)構(gòu)排架設(shè)計方面，鋼排架結(jié)構(gòu)施工進度快，造價低，但以后要經(jīng)常維護保養(yǎng)。框架結(jié)構(gòu)施工復(fù)雜，造價高，后期維護工作量低。在工程建設(shè)中，鋼架也就是在排架柱方向通過設(shè)置聯(lián)系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗縱向力下變形的鋼框架(局部開間或連續(xù)開間)，具體做法可采用實腹聯(lián)系梁或格構(gòu)桁架———根據(jù)可設(shè)置高度選用，采用門式柱間支撐，可以留出工藝空間，還能對柱平面外予以加強。但我國處于高度使用水泥的情況，環(huán)境污染日益嚴重，從節(jié)能減排方面講，鋼排架結(jié)構(gòu)應(yīng)作為首選，但規(guī)范未給具體說明。

3結(jié)語

篇(5)

鋼筋混凝土多層、多跨框架軟件開發(fā)

2.項目研究背景：

所要編寫的結(jié)構(gòu)程序是混凝土的框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，建筑指各種房屋及其附屬的構(gòu)筑物。建筑結(jié)構(gòu)是在建筑中，由若干構(gòu)件，即組成結(jié)構(gòu)的單元如梁、板、柱等，連接而構(gòu)成的能承受作用（或稱荷載）的平面或空間體系。

編寫算例使用建設(shè)部最新出臺的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》gb50010-2002,該規(guī)范與原混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gbj10-89相比，新增內(nèi)容約占15％，有重大修訂的內(nèi)容約占35％，保持和基本保持原規(guī)范內(nèi)容的部分約占50％，規(guī)范全面總結(jié)了原規(guī)范實施以來的實踐經(jīng)驗，借鑒了國外先進標準技術(shù)。

3.項目研究意義：

建筑中，結(jié)構(gòu)是為建筑物提供安全可靠、經(jīng)久耐用、節(jié)能節(jié)材、滿足建筑功能的一個重要組成部分，它與建筑材料、制品、施工的工業(yè)化水平密切相關(guān)，對發(fā)展新技術(shù)。新材料，提高機械化、自動化水平有著重要的促進作用。

由于結(jié)構(gòu)計算牽扯的數(shù)學(xué)公式較多，并且所涉及的規(guī)范和標準很零碎。并且計算量非常之大，近年來，隨著經(jīng)濟進一步發(fā)展，城市人口集中、用地緊張以及商業(yè)競爭的激烈化，更加劇了房屋設(shè)計的復(fù)雜性，許多多高層建筑不斷的被建造。這些建筑無論從時間上還是從勞動量上，都客觀的需要計算機程序的輔助設(shè)計。這樣，結(jié)構(gòu)軟件開發(fā)就顯得尤為重要。

一棟建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，主要取決于結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件的截面尺寸、材料強度等級以及主要機構(gòu)構(gòu)造是否合理。這些問題已經(jīng)正確解決，結(jié)構(gòu)計算、施工圖的繪制、則是另令人辛苦的具體程序設(shè)計工作了，因此原來在學(xué)校使用的手算方法，將被運用到具體的程序代碼中去，精力就不僅集中在怎樣利用所學(xué)的結(jié)構(gòu)知識來設(shè)計出做法，還要想到如何把這些做法用代碼來實現(xiàn)，

4.文獻研究概況

在不同類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計中有些內(nèi)容是一樣的，做框架結(jié)構(gòu)設(shè)計時關(guān)鍵是要減少漏項、減少差錯，計算機也是如此的。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準（gbj68－84）該標準是為了合理地統(tǒng)一各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則，是制定工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、鋼結(jié)構(gòu)、薄壁型鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等設(shè)計規(guī)范以及地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計規(guī)范應(yīng)遵守的準則，這些規(guī)范均應(yīng)按本標準的要求制定相應(yīng)的具體規(guī)定。制定其它土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范時，可參照此標準規(guī)定的原則。本標準適用于建筑物（包括一般構(gòu)筑物）的整個結(jié)構(gòu)，以及組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和基礎(chǔ)；適用于結(jié)構(gòu)的使用階段，以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作、運輸與安裝等施工階段。本標準引進了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計理論，采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法分析確定，即將各種影響結(jié)構(gòu)可靠性的因素都視為隨機變量，使設(shè)計的概念和方法都建立在統(tǒng)計數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，并以主要根據(jù)統(tǒng)計分析確定的失效概率來度量結(jié)構(gòu)的可靠性，屬于“概率設(shè)計法”，這是設(shè)計思想上的重要演進。這也是當(dāng)代國際上工程結(jié)構(gòu)設(shè)計方法發(fā)展的總趨勢，而我國在設(shè)計規(guī)范（或標準）中采用概率極限狀態(tài)設(shè)計法是迄今為止采用最廣泛的國家。

結(jié)構(gòu)的作用效應(yīng)常見的作用效應(yīng)有：

1．內(nèi)力。

軸向力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一正截面上的法向拉力或壓力；

剪力，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的切向力；

彎矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的內(nèi)力矩；

扭矩，即作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件某一截面上的剪力構(gòu)成的力偶矩。

2．應(yīng)力。如正應(yīng)力、剪應(yīng)力、主應(yīng)力等。

3．位移。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中某點位變（線位移）或某線段方向的改變（角位移）。

4．撓度。構(gòu)件軸線或中面上某點在彎短作用平面內(nèi)垂直于軸線或中面的線位移。

5．變形。作用引起的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中各點間的相對位移。變形分為彈性變形和塑性變形。

6．應(yīng)變：如線應(yīng)變、剪應(yīng)變和主應(yīng)變等。

極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)可分為兩類：

1．承載能力極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的變形的極限狀態(tài)：

（1）整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆等）；

（2）結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因材料強度被超過而破壞（包括疲勞破壞），或因過度的塑性變形而不適于繼續(xù)承載；（3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系；

（4）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如壓屈等）。

2．正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到使用功能上允許的某一限值的極限狀態(tài)。出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：

（1）影響正常使用或外觀的變形；

（2）影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；

（3）影響正常使用的振動；（4）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù)，是在結(jié)構(gòu)的可靠與經(jīng)濟之間選擇一種合理的平衡，力求以最低的代價，使所建造的結(jié)構(gòu)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的使用期限內(nèi)，能滿足預(yù)定的安全性、適用性和耐久性等功能要求。為達到這個目的，人們采用過多種設(shè)計方法。以現(xiàn)代觀點看，可劃分為定值設(shè)計法和概率設(shè)計法兩大類。

1．定值設(shè)計法。將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素（如荷載、材料強度、幾何參數(shù)、計算公式精度等）看作非隨機變量，而且采用以經(jīng)驗為主確定的安全系數(shù)來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計方法，即確定性方法。此方法要求任何情況下結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)s（內(nèi)力、變形、裂縫寬度等）不應(yīng)大于結(jié)構(gòu)抗力r（強度、剛度、抗裂度等），即s≤r。在20世紀70年代中期前，我國和國外主要都采用這種方法。

2．概率設(shè)計法：將影響結(jié)構(gòu)可靠度的主要因素看作隨機變量，而且采用以統(tǒng)計為主確定的失效概率或可靠指標來度量結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計方法，即非確定性方法。此方法要求按概率觀念來設(shè)計結(jié)構(gòu)，也就是出現(xiàn)結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)3大于結(jié)構(gòu)抗力r（s＞r）的概率應(yīng)小于某個可以接受的規(guī)定值。這種方法是20世紀40年代提出來的，至70年代后期在國際上已進入實用階段。我國自80年代中期，結(jié)構(gòu)設(shè)計方法開始由定值法向概率法過渡。

面向?qū)ο缶幊?/p>

使創(chuàng)建windows程序較為容易的關(guān)鍵技術(shù)是面向?qū)ο缶幊蹋騩op。這種技術(shù)可以創(chuàng)建可重用組建，

它是程序的組成模塊。

幾個定義

控件提供程序可見界面的可重用對象。控件的示例有文本框、標簽和命令按鈕。

事件由用戶或操作系統(tǒng)引發(fā)的動作。事件的示例有擊鍵、單擊鼠標、一段時間的限制，或從端口接收數(shù)據(jù)。

方法嵌入在對象定義中的程序代碼，它定義對象怎樣處理信息并響應(yīng)某事件。例如，數(shù)據(jù)庫對象有打開紀錄集并從一個記錄移動到另一個記錄的方法。

對象程序的基本元素，它含有定義其特征的屬性，定義其任務(wù)和識別它可以響應(yīng)的事件的方法。控件和窗體是visualbasic中所有對象的示例。

過程為完成任務(wù)而編寫的代碼段。過程通常用于響應(yīng)特定的事件。

屬性對象的特征，如尺寸、位置、顏色或文本。屬性決定對象的外觀，有時也決定對象的行為。屬性也用于為對象提供數(shù)據(jù)和從對象取回信息。

5.設(shè)計主要內(nèi)容

本軟件適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層、多跨的框架的設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計要完成的工作包括：

1.平面鋼架分析程序的改造

對結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室版平面鋼架分析程序進行修改和補充。要求：

(1)編寫自動生成節(jié)點坐標和單元節(jié)點編號的程序，或以圖形方式輸入計算簡圖。

(2)修改程序，使之適合多工況內(nèi)力計算；(3)根據(jù)輸入、輸出數(shù)據(jù)的特點，設(shè)計適當(dāng)?shù)娜藱C界面。輸出應(yīng)可選的顯示各構(gòu)件端力和內(nèi)力圖。

2．編寫鋼筋混凝土多層多跨框架機構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計程序

(1)根據(jù)有關(guān)的規(guī)范，應(yīng)明確計算的各種荷載（恒載、樓屋面活載、風(fēng)荷載和地震作用等）的計算方法，在次基礎(chǔ)上編寫自動生成各種荷載作用下的結(jié)點荷載和單元荷載的程序。

地震作用按底部剪力法確定。自振周期用經(jīng)驗公式確定。

(2)計算各種荷載單獨作用時框架各桿件的內(nèi)力。計算結(jié)構(gòu)存放在各自的桿端力（隨機）文件中。

對豎向荷載下的梁端彎距進行塑性調(diào)幅。

(3)在(2)中產(chǎn)生的桿端力文件基礎(chǔ)上，分別計算各種可能的荷載組合下，梁、柱控制截面的內(nèi)力。計算結(jié)果存放在適當(dāng)?shù)奈募小?/p>

(4)從(3)生成的文件中選出最不利組合，同時給出截面配筋。

梁、柱截面配筋的確定應(yīng)考慮抗震設(shè)計的要求。

(5)部分編程較熟練的同學(xué)可根據(jù)計算結(jié)果和構(gòu)造規(guī)定，用auto-cadvba繪制梁、柱配筋圖。

5．成果形式

本畢業(yè)設(shè)計的成果應(yīng)包括：

1.可運行的、并能給出正確計算結(jié)果的源程序

在存放源程序的軟盤中，應(yīng)至少有一個算例的數(shù)據(jù)文件，可在基本不需另外鍵入數(shù)據(jù)的前提下，顯示正確地運行結(jié)果。

2．軟件使用手冊

這是為用戶準備的關(guān)于軟件使用方法、操作步驟和其他必要的文字材料。

3．軟件說明書

這是軟件作者的工作檔案，是軟件維護的基本資料。其中應(yīng)包括：

(1)軟件所依據(jù)的工作檔案、力學(xué)和工程結(jié)構(gòu)模型的較為詳細的描述，主要的計算公式及其使用的符號的含義，重要算法的文字說明：

(2)程序的結(jié)構(gòu)：模塊的劃分的情況、各模塊相互之間的關(guān)系及各模塊的功能；

(3)帶有較為詳細的注釋的源程序文本。其中應(yīng)注明各標識符的含義（盡可能的采用通用公式中的符號）。各程序段的功能、相應(yīng)的數(shù)學(xué)公式和特殊算法的說明；(4)為使他人根據(jù)軟件說明書讀懂你的程序所必需的其他資料。

(5)部分編程較熟練的同學(xué)可遞交梁、柱配筋圖紙一張。

4．對自己所編程序的評價

(1)對算例計算結(jié)果的合理性進行必要的分析；

(2)總結(jié)軟件設(shè)計過程中的經(jīng)驗和及教訓(xùn)，提出設(shè)計改進意見。

以上各項資料處源程序文本以軟盤形式提交外，其余均用計算機打印。

6.進度計劃

第一周畢業(yè)實習(xí)，參觀工程，收集資料。

第二周需求分析：描述計算機模型，編些初步的軟件說明書。

第三周軟件設(shè)計：選擇模塊劃分的方案

第四周模塊設(shè)計：數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計（梁柱截面數(shù)據(jù)）

或數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計（可視化圖形輸入）

第五周數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計（框架數(shù)據(jù)、附加荷載）

第六周模塊設(shè)計：荷載計算（恒載、活載），相應(yīng)的內(nèi)力計算

第七周荷載計算（風(fēng)荷載、地震作用），相應(yīng)的內(nèi)力計算

第八周模塊設(shè)計：梁配筋計算

第九周梁荷載組合，確定梁配筋

第十周梁荷載組合，確定梁配筋

第十一周模塊設(shè)計：柱配筋計算

第十二周柱荷載組合，確定柱配筋

第十三周柱荷載組合，確定柱配筋

第十四周軟件測試或用autocadvba繪制梁、柱配筋圖；

第十五周軟件測試

第十六周整理源程序，編寫軟件說明數(shù)和用戶手冊

篇(6)

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，火災(zāi)后，殘余承載力，理論分析

中圖分類號：TV331文獻標識碼： A

一、火災(zāi)作用后鋼筋混凝土脫梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)殘余承載力分析

本章參考文獻[1]提出的二臺階模型方法計算高溫下的承載力計算方法，根據(jù)吳波教授[2]高溫后混凝土軸心抗壓強度折減曲線。提出采用100℃和800℃等溫線作為二臺階模型的分界線的方法。即當(dāng)溫度低于100℃時，混凝土強度沒有折減；當(dāng)溫度介于100℃和800℃之間時，混凝土強度折減為常溫下的二分之一；當(dāng)溫度高于800℃時，取混凝土的強度為零。

1.1.1基本假設(shè)

為了建立鋼筋混凝土托梁轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)火災(zāi)后殘余承載力的計算公式，作基本假定如下：

1.截面應(yīng)變線性分布，即截面在溫度和荷載彎矩的共同作用下符合平截面假定；

2.截面的溫度場己知，并忽略裂縫的影響；

3.鋼筋和混凝土之間無相對滑移；

4.忽略混凝土的抗拉作用；

5.常溫下受壓區(qū)邊緣混凝土的極限壓應(yīng)變?nèi)38]:

（1-1）

式中，―混凝土立方體抗壓強度標準值。

6.火災(zāi)作用后受壓區(qū)邊緣混凝土的極限壓應(yīng)變按下式[31]計算：

（1-2）

1.1.2界限受壓區(qū)高度的確定

經(jīng)歷火災(zāi)作用后的鋼筋混凝土構(gòu)件在荷載作用下，其截面的界限受壓區(qū)高度可按照我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范計算常溫下截面的受壓區(qū)高度的原則確定：

根據(jù)普通鋼筋混凝土梁的正截面受彎承載力計算原理可知，界限受壓區(qū)高度是指縱向受拉鋼筋與受壓混凝土破壞同時發(fā)生時的截面受壓區(qū)的高度。

普通鋼筋混凝土構(gòu)件的界限受壓區(qū)高度計算公式為：

(1-3)

根據(jù)我國規(guī)范，其受壓區(qū)高度應(yīng)滿足下列條件：

，且(1-4)

1.1.3混凝土等效截面的確定

當(dāng)構(gòu)件三面受火時，按照100℃和800℃等溫線作為二臺階模型的分界線的方法的小得到一個T型截面，如圖1-1所示。

（1-5）

式中, ―100℃等溫線的寬度，單位是mm；

―100℃等溫線的高度，單位是mm；

―800℃等溫線的寬度，單位是mm；

―800℃等溫線的高度，單位是mm。

圖1-1二臺階模型三面受火等效截面示意圖

1.1.4三面受火工況后混凝土梁殘余承載力

對于三面受火工況后的混凝土梁，其正截面殘余承載力的應(yīng)力計算簡圖如圖1-2所示，根據(jù)圖1-1等效截面圖，參考常溫下正截面受晚承載力的計算方法得到三面受火混凝土梁的殘余承載力計算公式如下：

圖1-2三面受火工況后混凝土梁正截面受彎承載力計算示意圖

1.當(dāng)壓區(qū)高度或時有

（1-6）

（1-7）

2.當(dāng)壓區(qū)高度或時有

（1-8）

（1-9）

式中，為溫度T下鋼筋混凝土梁受彎承載力；

為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；

為混凝土受壓區(qū)高度；

為鋼筋的溫度為T時的強度設(shè)計值；

為縱向鋼筋的截面面積；

為300℃等溫線的寬度，單位是mm；

為300℃等溫線的高度，單位是mm；

為800℃等溫線的寬度，單位是mm；

為800℃等溫線的高度，單位是mm；

為截面的有效高度；

為縱向受拉鋼筋合力點至截面近邊的距離；

為縱向受壓鋼筋合力點至截面近邊的距離；

一般情況下,梁的拉區(qū)鋼筋溫度高,抗拉強度()很低，極少出現(xiàn)的情況。另外，受壓區(qū)高度x還應(yīng)滿足1-2式的要求。

對于單面受火和四面受火混凝土梁的殘余承載力公式的推導(dǎo)原理同三面受火混凝土梁，其公式大同小異，不再贅述。

1.1.5算例分析

本文托梁的截面尺寸如圖1-3所示，梁受到標準升降溫曲線的作用。

圖1-3托梁截面尺寸及配筋情況

梁截面設(shè)計參數(shù)如下：

混凝土：彈性模量，抗壓強度；

普通鋼筋：彈性模量，屈服強度，

縱向受拉鋼筋面積，縱向受壓鋼筋面積；

1.1.5.1 常溫下鋼筋混凝土托梁的極限受彎承載力

由式1-7解得：

所以有受拉鋼筋求承載力，解得：

梁在常溫下的極限受彎承載力為

1.1.5.2 受火工況2后[3]的鋼筋混凝土托梁的極限受彎承載力

為簡化計算，根據(jù)托梁上溫度測點的溫度曲線可假定各受火工況下托梁截面的平均最高溫度時間取150min。受火工況2后的托梁在第150min時截面溫度云圖及由100℃和800℃等溫線作出等效截面如下圖1-4所示。

圖1-4托梁第150min截面溫度分布云圖及等效截面圖

根據(jù)ABAQUS溫度場分析知，受拉鋼筋處鋼筋溫度約為800℃，受壓鋼筋外側(cè)兩根鋼筋溫度約為960℃，內(nèi)側(cè)兩根鋼筋溫度約為320℃。

由公式1-3解得：

由公式1-7解得：

由公式1-6解得：

1.1.5.3 受火工況1后[3]的鋼筋混凝土托梁的極限受彎承載力

受火工況1后的托梁在第150min時截面溫度云圖及由100℃和800℃等溫線作出等效截面如下圖1-5所示。

圖1-5托梁第150min截面溫度分布云圖及等效截面圖

根據(jù)ABAQUS溫度場分析知，受拉鋼筋處鋼筋溫度約為20℃，受壓鋼筋處鋼筋溫度約為800℃。

由公式1-3解得：

由式1-6解得：

由式1-7解得：

1.1.5.4 受火工況3后的鋼筋混凝土托梁的極限受彎承載力

受火工況3后的托梁在第150min時截面溫度云圖及由100℃和800℃等溫線作出等效截面如下圖1-6所示。

圖1-6托梁第150min截面溫度分布云圖及等效截面圖

根據(jù)ABAQUS溫度場分析知，受拉和受壓鋼筋處鋼筋溫度約為800℃。

由公式1-3解得：

由式1-6解得：

由式1-7解得：

經(jīng)過上述計算，常溫下托梁承載力為，鋼筋混凝土托梁在標準升降溫曲線的作用下在單面受火、三面受火、四面受火三種工況后的殘余承載力分別為。單面受火梁相比常溫下梁的承載力下降了4.8，承載力下降很小；三面受火梁相比常溫下梁的承載力降低了19.1，承載力下降較多；四面受火梁相比常溫下梁的承載力降低了43.1，承載力下降很多。

2.1初步結(jié)論

在溫度場[3]分析的基礎(chǔ)上，調(diào)取了不同受火工況下的托梁的溫度場。并根據(jù)高溫后強度曲線提出采用100℃和800℃等溫線作為二臺階模型的分界線，將火災(zāi)后截面折減等效，參考常溫下梁極限承載力的計算公式，推導(dǎo)出了不同工況火災(zāi)后梁的殘余承載力計算公式。并計算了不同工況下的殘余承載力，計算結(jié)果表明：單面受火梁相比常溫下梁的承載力下降了4.8，承載力下降很小；三面受火梁相比常溫下梁的承載力降低了19.1，承載力下降較多，經(jīng)加固后仍可繼續(xù)使用；四面受火梁相比常溫下梁的承載力降低了43.1，承載力下降很多。

參考文獻

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篇(7)

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土，建筑工程，結(jié)構(gòu)設(shè)計，優(yōu)化研究

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：

一.前言

伴隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，工程建筑行業(yè)日漸成為了我國國民經(jīng)濟新的經(jīng)濟增長點，不僅僅在國民經(jīng)濟的增長中占據(jù)著越來越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活質(zhì)量方面有著巨大的推動作用。隨著鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工都有了新的標準和要求，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工中，不僅僅要使得結(jié)構(gòu)的平面，立面布置符合相關(guān)規(guī)則，更要使得建筑結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)件的強度和變形能夠達到相關(guān)的標準，同時，要在滿足建筑設(shè)計基本目標的基礎(chǔ)上，更加重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，保證整個建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

二.鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

1．嚴格控制鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各種材料設(shè)計

(一)在摻合料選擇方面上。選擇一些增加混凝土強度性能的一些摻合料。

(二)沙，沙石，水泥的配合比上面，優(yōu)化三者配合比。

(三)在水泥的選擇方面上。根據(jù)工程的需要，選擇相對應(yīng)的水泥。

(四)在鋼筋的選型上面。比如，用U型鋼，工字鋼代替圓形鋼。

2．結(jié)構(gòu)體系的選型方面

由于大開間剪力墻結(jié)構(gòu)體系，可以做到房間不露出梁柱，有效空間大、隔音效果較好，當(dāng)采用鋼制模板時，墻面和樓板表面平整并且不需要在濕作業(yè)的情況下抹灰。另外該結(jié)構(gòu)體系不但用鋼量少，施工周期短、造價低，還具有整體性強、側(cè)向剛度大等優(yōu)點，有利于抗風(fēng)抗震，所以自九十年代起建筑結(jié)構(gòu)體系基本上都采用大開間現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，為了進一步降低建筑造價，近幾年來部分地區(qū)越來越多地采用短肢剪力墻與簡體或一般剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。這個結(jié)構(gòu)體系也屬于剪力墻結(jié)構(gòu)的一種。它的特點是建筑平面布置更具靈活性，并且又能節(jié)省鋼筋和混凝土用量，減輕建筑的總重量，從而降低地基基礎(chǔ)造價。

3．建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計方面

在建筑的基礎(chǔ)設(shè)計中，要綜合考慮建筑場地的地質(zhì)情況以及水位、使用功能、上部結(jié)構(gòu)類型、施工條件和相鄰建筑的相互影響，以保證建筑物不會過量沉降或傾斜，而且還能滿足正常使用要求。另外還要注意相鄰地下建筑物及各類地下設(shè)施的位置，以保證施工的安全。

4．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震方面

（一）房建結(jié)構(gòu)設(shè)計要從建筑的全局出發(fā)

全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計每個部分的構(gòu)件，保證每個部件之間的契合，促使每個部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設(shè)計要求，滿足一定的現(xiàn)實需求，同時，通過抗震設(shè)計，使得每個構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力，當(dāng)?shù)卣饋硪u，每個構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破壞，整體組合構(gòu)件將會有著更強大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發(fā)的能量。增強建筑的整體抗震能力。

（二）要嚴格選擇地基選址

地基選址是進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，因此，在房間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，要科學(xué)避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實地，利用先進技術(shù)設(shè)備，進行地質(zhì)勘探，山石水土監(jiān)測，并取樣論證，科學(xué)嚴謹分析。力求使得整個地基牢固可靠，地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個地基不會因為承載而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計。

（三）采用合理的建筑平立面

建筑物的動力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，通過無數(shù)次的實驗表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強，對延緩地震烈度范圍延伸，消耗地震的能量，減少地震對整體結(jié)構(gòu)的破壞，而且，對稱結(jié)構(gòu)容易準確計算其地震反應(yīng)。

5. 加強對連梁的設(shè)計優(yōu)化

（一）對連梁的剛度進行折減

連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，在連梁遇到外力發(fā)生屈服的過程中，主要有幾個表現(xiàn)，比如出現(xiàn)裂縫，連梁的剛度減弱，內(nèi)力發(fā)生重新分布，因此，一般而言，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，要對連梁的剛度實施折減，從高規(guī)中的相關(guān)條款解釋而言，是要對整個混凝土建筑結(jié)構(gòu)的各個環(huán)節(jié)的剛度和彈性進行比較科學(xué)合理的分析，但是，在具體實際的操作過程中，各個部分的構(gòu)件都需要承擔(dān)比較大的彎矩和剪力，并且配筋設(shè)計具有很大的難度，因而，在筆者多年的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，可以減少對豎向荷載能力的考慮，而更多的進行適當(dāng)?shù)拈_裂設(shè)計，將內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上去，如此，可以更好的實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化。

（二）在設(shè)計過程中適當(dāng)?shù)臏p少連梁的高度

在進行連梁的設(shè)計中，為了達到降低連梁剛度，減少地震影響效果的目的，可以在保證整個建筑功能的基礎(chǔ)上，讓連梁的總體的跨度不斷增加，如此，可以很大程度的讓連梁的整體高度降低，一定程度而言，也使得可以講整個連梁的整體承載能力控制在一定的范圍之內(nèi)，既可以讓設(shè)計得到優(yōu)化，又可以讓建筑的功能得到正常發(fā)揮。

（三）在連梁設(shè)計過程中適當(dāng)增加厚度

在進行連梁設(shè)計，在做好各種構(gòu)件的設(shè)計優(yōu)化的基礎(chǔ)上，可以讓連梁的整體截面的寬度進一步擴大，如此，不僅僅可以讓建筑結(jié)構(gòu)整體的剛度變大，也能夠讓整個地震過程中產(chǎn)生的各種內(nèi)力作用相對而言變得更大。而且，由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加，也有可能達到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。

（四）提高混凝土等級

為了讓連梁的抗剪承載能力不會超過規(guī)定個標準，可以合理的提高剪力墻的混泥土的等級，當(dāng)混泥土的等級得到提升，混泥土的彈性模量增加比例會小于抗剪承載力的提升比例，從而，可以達到控制目標。

6．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的施工方面

為滿足結(jié)構(gòu)承載力的需求，通常在結(jié)構(gòu)設(shè)計中柱與梁板選擇不同強度等級的混凝土。施工規(guī)范規(guī)定柱的施工縫宜留設(shè)在梁底標高以下20mm-30mm處，其原則是施工縫宜留在結(jié)構(gòu)受力小且便于施工的位置。施工時，為方便柱身混凝土的下料與振搗，在梁內(nèi)鋼筋未綁扎之前進行澆注。按施工規(guī)范的要求，當(dāng)梁柱的混凝土強度等級不同時，節(jié)點處應(yīng)按。弱梁強柱”的原則。在實際施工中，施工班組制定合理的節(jié)點保證措施，監(jiān)理人員加強對澆注質(zhì)量的監(jiān)管和提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能十分重要。

三.結(jié)束語

鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項專業(yè)性極強的工作，必須綜合考慮到多種因素，既要滿足居民的生活生產(chǎn)多種需要，更要從地震防護，防水防滲漏等各種因素對建筑結(jié)構(gòu)做出性能設(shè)計，同時，從城市整體的人文自然，交通政治等各方面的因素出發(fā)，選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，做出科學(xué)嚴謹?shù)脑O(shè)計，實現(xiàn)實用價值和美學(xué)價值的統(tǒng)一，為整個建筑業(yè)的發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高，奠定基礎(chǔ)。

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