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土木工程建筑結構設計中的問題探析

2021-4-10 | 土木工程論文

一、地基承載力深度修正的問題

(1)當高層主樓采用筏板或箱型基礎時,在主樓縱、橫兩個方向上,若B1、B2均大于2B0,才能考慮裙樓荷載對地基土產生的超載作用,將超載折算成土體厚度d2,(兩側超載不同時,取小值),此時d=d0+d2,若b1、b2中有一值大于2B0,而另一值小于2B0時,或均小于2B0時,裙樓荷載作為超載折算為土體厚度d2,當d=d0+d2≥d1時,取d=d1,當d=d0+d2<d1時,取d=d0+d2。

(2)當主樓采用柱下獨立基礎加防水板的形式時,則靠近地下室一側的基礎可考慮土的超載作用,d的取值同1,但主樓內的其他基礎的埋深d=d0。合理確定用于深度修正的基礎埋深值d,從而確定主體結構的地基承載力值fa,這樣才能使結構的基礎設計達到合理、經濟,最優化。二、主次梁節點設計問題我們在工程設計的計算過程中不可避免地會出現主次梁相交的情況,時常會發現框架主梁扭矩很大,抗扭承載力不足,有些處理辦法就是將次梁與主梁相交處設為鉸接,釋放扭矩,但這樣處理是否合理,與實際的受力情況是否一致呢?個人以為:作為梁端鉸接,就是要保證梁端有一定的轉動能力;固接,就是要限制梁端的轉動能力;而實際上沒有完全的鉸接也沒有完全的固接,梁端鉸接不能隨意地人為設置。設置鉸接梁,是允許此梁在兩端形成朔性鉸而產生裂縫,但是不會破壞,就是說形成朔性鉸之后,此梁由超靜定變成靜定結構,結構設計一般都是超靜定結構。這樣一個破壞不會對整個結構體系影響很大,才能滿足結構安全的冗余。如果主次梁截面相差較大,支座主梁對次梁約束不大的情況下可以設定為鉸接,即使為鉸接,《混凝土結構設計規范》10.2.6條對此做出了規定,要求上部配置構造鋼筋,且構造鋼筋截面面積不得小于下部鋼筋的1/4,;如果主次梁截面相差不大,次梁高度只比主梁少50mm,這時候就不能完全忽略主梁對次梁的約束了,這種情況是最容易出現框架主梁配筋超筋、抗扭承載力不足。如何處理,首先我們應該考慮加高框架梁解決配筋超筋,加寬框架梁解決受扭不滿足,如果條件所限不能加寬,那才可以看能不能鉸接次梁了,但這里的鉸是指的假想鉸,而是要保證支座負筋首先屈服,造成內力的卸載和重分布,分布后達到和鉸接類似的受力情況,此時的鉸接就得要從構造措施上進行保證,現行國家標準圖集《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》(11G101-1)第86頁針對非框架梁(即次梁)的配筋構造做出了明確的示意。結構設計最重要的原則是:結構設計建模要立足于結構自身,主要力學模型要與實際構件接近,以保證計算結果能夠真實反映結構狀況,這樣才能保證結構的安全。

二、地下室嵌固端的選擇問題

在有地下室的結構設計時,地下室的頂板是否作為上部結構的嵌固是很重要的。這不僅僅是關系到計算結構的內力的大小,而且在某些工程中會整體結構成為一個超限建筑,對結構設計造成難點。嵌固的概念,這里所說的嵌固應該是強度嵌固而非力學嵌固;力學嵌固——完全剛性的固定,嵌固點以下剛度無窮大,嵌固點無平動、轉動,實現了完全的約束。而強度嵌固——柱的塑性鉸出現在地上一層的下端,而不是出現在梁柱節點兩側的梁上,即強梁弱柱.實現的方法:

(1)增大梁的抗彎能力;

(2)增大地下室柱頂的抗彎能力;

(3)滿足規范的各項要求。嵌固端所在層樓板要求連續,這樣才能保證水平地震力的傳遞。實際工程中常遇到地下室頂板開洞,甚至是大面積的開洞,此時必須要與建筑專業配合,避免將洞口設在主樓周邊,開洞面積不宜大于嵌固端層樓板面積的30%,同時將洞口周邊樓板加厚,以滿足剛性樓板的要求。工程中還會碰到當地下室頂板的標高不一致的情況,以下沉式廣場為代表,如果地下室頂板與地上一層高差小于層高的1/3,則只要地上一層的側向剛度能滿足規范要求,則地下室頂板可作為嵌固端,即使高差稍稍超過1/3層高,也可將主樓周邊一跨的樓板適當抬高以滿足高差,不過需進行加強處理:有錯層部位加大梁的剛度,在錯層處樓板加腋,以保證水平剪力的傳遞路徑。

三、結語

建筑結構設計是建筑工程的開端,其需要設計師具有扎實理論功底和創新思維,以及嚴謹的設計工作態度。對于結構設計中出現的問題,設計師要積極采取相應的措施進行解決,保證建筑結構設計的合理性和科學性,以此來保證建筑結構的穩定性和建筑工程質量,推動建筑行業的不斷向前發展。

作者:雍強 單位:煤炭科工集團杭州中宇建筑設計有限公司南京分公司

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